近十年來(lái)，以風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)為的新能源發(fā)電技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。
無(wú)論是大型風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站還是分布式能源系統(tǒng)都涉及到接入電力系統(tǒng)的問(wèn)題，因此，新能源與電力系統(tǒng)已成為電氣工程專(zhuān)業(yè)的重要教學(xué)內(nèi)容，國(guó)內(nèi)一些電力專(zhuān)業(yè)的院校紛紛開(kāi)設(shè)了“新能源與電力系統(tǒng)”這門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，其中有針對(duì)本科生開(kāi)設(shè)的，也有針對(duì)研究生開(kāi)設(shè)的。我院屬于后者，針對(duì)電氣專(zhuān)業(yè)一年級(jí)的研究生開(kāi)設(shè)了“新能源與電力系統(tǒng)”專(zhuān)業(yè)選修課程。
“新能源與電力系統(tǒng)”課程內(nèi)容相當(dāng)廣泛，幾乎涉及到電氣學(xué)科的所有專(zhuān)業(yè)，如電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力電子、電力經(jīng)濟(jì)、新能源發(fā)電等;所涉及的技術(shù)知識(shí)也相當(dāng)?shù)木?，如風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)、并網(wǎng)技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、調(diào)度優(yōu)化技術(shù)、配網(wǎng)智能技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等。與新能源相連接的電力網(wǎng)絡(luò)既可以是傳統(tǒng)輸電網(wǎng)，又可以是特高壓、超高壓直流輸電網(wǎng)，更觸及到配電網(wǎng)及微電網(wǎng)，新能源發(fā)電系統(tǒng)已成為整個(gè)電力系統(tǒng)的重要組成部分。而新能源的過(guò)去、現(xiàn)在及未來(lái)發(fā)展方向更是與電力市場(chǎng)、智能電網(wǎng)等電力發(fā)展趨勢(shì)息息相關(guān)。面對(duì)這樣一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，對(duì)于我院課堂學(xué)習(xí)時(shí)間僅有一年的研究生來(lái)說(shuō)，如果將新能源與電力系統(tǒng)所含涉的全部?jī)?nèi)容進(jìn)行廣而授之，容易導(dǎo)致泛泛而講，泛泛而聽(tīng)，就會(huì)出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)收獲差，專(zhuān)業(yè)思想不能很好建立，對(duì)日后開(kāi)展獨(dú)立課題研究的幫助不大等問(wèn)題。本文針對(duì)這一問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教授手段及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面對(duì)該課程教學(xué)進(jìn)行了深入地探索與研究。
1、教學(xué)內(nèi)容的探索
“新能源與電力系統(tǒng)”旨在使學(xué)生對(duì)包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電在內(nèi)的新能源發(fā)電技術(shù)的基本原理、風(fēng)力與光伏發(fā)電等新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)和掌握，并能夠利用科學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)、分析、解決新能源發(fā)電及并網(wǎng)后新能源及電力系統(tǒng)面臨的新問(wèn)題，從而為今后進(jìn)一步地研究新能源的并網(wǎng)控制及電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等一系列問(wèn)題奠定良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)與能力。
我院開(kāi)設(shè)“新能源與電力系統(tǒng)”課程剛剛2年，課程內(nèi)容涉及電氣、動(dòng)力、機(jī)械、控制等許多學(xué)科領(lǐng)域，其中新能源發(fā)電技術(shù)主要包括太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、氫能發(fā)電、天然氣、燃?xì)獍l(fā)電、小水力發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電和海洋能發(fā)電等多種發(fā)電技術(shù)。新能源發(fā)電并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)的影響包括電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、電網(wǎng)調(diào)度、需求側(cè)響應(yīng)、微網(wǎng)控制等，涉及電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行、控制等諸多方面。而新能源的發(fā)展與電價(jià)、輔助服務(wù)及智能電網(wǎng)的發(fā)展密切相關(guān)，屬于新能源與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域涵蓋的范疇。因此，該課程涉及新能源發(fā)電技術(shù)、電力系統(tǒng)分析、新能源電力經(jīng)濟(jì)三部分內(nèi)容，概念多、知識(shí)面廣、工程應(yīng)用性強(qiáng)。
目前該課程授課學(xué)時(shí)僅為36學(xué)時(shí)，內(nèi)容多，課時(shí)少，加之能涵蓋全面的新能源與電力系統(tǒng)內(nèi)容的教材尚未發(fā)現(xiàn)，因此要在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生有效掌握重要知識(shí)，需要合理設(shè)置課程結(jié)構(gòu)，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選。我們針對(duì)選課的38名研究生進(jìn)行了學(xué)習(xí)需求調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容及結(jié)果示于圖1:

圖1 研究生學(xué)習(xí)需求調(diào)查結(jié)果
根據(jù)選課學(xué)生的實(shí)際情況結(jié)合教學(xué)大綱，我們對(duì)“新能源與電力系統(tǒng)”的授課內(nèi)容篩選調(diào)整為:①新能源電力發(fā)展概論;②風(fēng)電和光伏發(fā)電技術(shù);③其他新能源發(fā)電技術(shù);④新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，包括新能源并網(wǎng)后的消納、電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、電力系統(tǒng)有功平衡與頻率控制、電力系統(tǒng)無(wú)功電壓控制等;⑤主動(dòng)配電網(wǎng)及微網(wǎng)技術(shù);⑥大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù);⑦新能源政策支撐與電力市場(chǎng)及智能電網(wǎng)的推動(dòng);⑧課程的學(xué)術(shù)思想，象、理、數(shù)的思考。
這些內(nèi)容涉及到新能源發(fā)電技術(shù)與對(duì)電力系統(tǒng)的影響的主要方面，能夠滿(mǎn)足各專(zhuān)業(yè)各研究方向的學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)需求，zui重要的是通過(guò)系統(tǒng)而全面的介紹，使得研究生能夠?qū)π履茉磁c電力系統(tǒng)的問(wèn)題建立起構(gòu)架，將從前所學(xué)的零散專(zhuān)業(yè)知識(shí)放置于一個(gè)整合、應(yīng)用的平臺(tái)，兼之課程中開(kāi)設(shè)的關(guān)于學(xué)科學(xué)術(shù)思想思考的推動(dòng)，培育研究生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而掌握科學(xué)研究問(wèn)題的方法與手段，為日后即將開(kāi)始的研究生課題的完成奠定夯實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、思維基礎(chǔ)及完整的知識(shí)系統(tǒng)。
2、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)
針對(duì)“新能源與電力系統(tǒng)”這么龐大的教學(xué)任務(wù)，面對(duì)研究方向多樣化的碩士研究生這樣的授課對(duì)象，考慮到他們的學(xué)習(xí)需求和興趣點(diǎn)迥然不同，若在有限的課堂學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)，能使學(xué)生各取所需，單一化的授課方式很難滿(mǎn)足這種需求。因此，建立有效的、具有共振效果的教學(xué)方式對(duì)于該教學(xué)任務(wù)的完成及效果就顯得格外的關(guān)鍵，針對(duì)此，本文就教學(xué)方式設(shè)計(jì)了五步法—“課前預(yù)習(xí)”、“分組討論”、“作業(yè)貫穿”、“重點(diǎn)突出”、“主線明確”，以圖轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“教師為主，學(xué)生為輔”的教學(xué)方式為“學(xué)生為主，教師為導(dǎo)”的方式。
為了盡可能清晰地構(gòu)建“新能源與電力系統(tǒng)”的整體框架，便于研究生形成整體論、系統(tǒng)論，并提高學(xué)習(xí)效率，我們采用了講故事的手法，以生動(dòng)的情節(jié)吸引學(xué)生眼球，解決學(xué)生開(kāi)課十分鐘后注意力渙散的問(wèn)題，并輔以“概念樹(shù)”等清晰、簡(jiǎn)潔、形象的教學(xué)工具增強(qiáng)“新能源與電力系統(tǒng)”的整體感。將每堂課的授課內(nèi)容分成二個(gè)部分，一個(gè)部分通過(guò)提前一周布置“預(yù)習(xí)作業(yè)”及閱讀參考書(shū)目的形式完成，另一個(gè)部分通過(guò)課堂重點(diǎn)講述來(lái)完成。為了提高課堂效果，達(dá)成師生課上共振，設(shè)置了部分猜想內(nèi)容，并以研究方向相近為原則對(duì)學(xué)生分組—電力系統(tǒng)組、電力電子組、電管組、繼保組、高壓組以及其他組，進(jìn)行“猜想”擂臺(tái)賽，刺激學(xué)生大腦細(xì)胞，釋放學(xué)習(xí)能量。為了建立研究生的研究思想，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)研究的四性———科學(xué)性、結(jié)構(gòu)性、邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性，從而深刻地掌握教學(xué)內(nèi)容，我們?cè)谡麄€(gè)教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)了3次專(zhuān)業(yè)作業(yè)，每組一個(gè)課題，并留出3次課堂時(shí)間進(jìn)行作業(yè)的闡述、討論，并給學(xué)生以系統(tǒng)、重點(diǎn)的指導(dǎo)。3次作業(yè)的題目是固定的，在層次上具有遞進(jìn)性，在結(jié)構(gòu)上具有完整性，在學(xué)術(shù)上具有科學(xué)性。通過(guò)這樣的作業(yè)訓(xùn)練，促使學(xué)生在新能源與電力系統(tǒng)的知識(shí)體系、專(zhuān)業(yè)研究方法及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的拓展上達(dá)到一定的認(rèn)識(shí)高度。
3、教學(xué)評(píng)價(jià)的構(gòu)建
教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)該以全面考評(píng)為基礎(chǔ)，應(yīng)包含教學(xué)設(shè)計(jì)中的各部分考評(píng)及結(jié)課考評(píng)，更應(yīng)涉及不同的評(píng)價(jià)者，并予以科學(xué)的權(quán)重，zui終形成客觀、公正的評(píng)價(jià)體系。根據(jù)這個(gè)原則，我們將評(píng)價(jià)內(nèi)容分為9個(gè)部分，各部分評(píng)價(jià)內(nèi)容與權(quán)重占比如表1所示。

表1
評(píng)價(jià)內(nèi)容中的“結(jié)課論文”部分即為zui終的考核方式:基于學(xué)生需求調(diào)查及有益于學(xué)生今后研究方向的宗旨，“新能源與電力系統(tǒng)”課程的zui終考評(píng)方式為結(jié)合學(xué)生課題進(jìn)行相關(guān)論文撰寫(xiě)的形式，對(duì)于暫沒(méi)有設(shè)定課題的學(xué)生，則以他們感興趣的專(zhuān)業(yè)課題為依據(jù)進(jìn)行論文撰寫(xiě)。論文標(biāo)準(zhǔn)以現(xiàn)行的學(xué)術(shù)論文標(biāo)準(zhǔn)為核定準(zhǔn)則。
在這個(gè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，只有教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)及學(xué)生對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，而學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)沒(méi)有納入。
這個(gè)問(wèn)題是這樣解決的:在課程全部結(jié)束后，當(dāng)教師對(duì)學(xué)生不構(gòu)成約束時(shí)，我們組織一次非強(qiáng)制性的問(wèn)卷調(diào)查，也稱(chēng)為問(wèn)卷評(píng)價(jià)，其中包含了對(duì)授課教師的講課水平、精神面貌及給學(xué)生的影響力等相關(guān)內(nèi)容。
通過(guò)教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)、學(xué)生對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)及學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)zui終形成了一個(gè)完整的教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
4、教學(xué)實(shí)踐
針對(duì)本文提出的關(guān)于“新能源與電力系統(tǒng)”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及評(píng)價(jià)，基于2015年我院研究生一年級(jí)的選課生，開(kāi)展了本次教學(xué)探索的實(shí)踐活動(dòng)，歷時(shí)18周半個(gè)學(xué)年。教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)以38名學(xué)生的zui終調(diào)查為結(jié)果，調(diào)查內(nèi)容涉及10個(gè)方面，如圖2所示。

圖2學(xué)生課程滿(mǎn)意度調(diào)查結(jié)果
從圖中可以得出如下結(jié)論:
(1)調(diào)查內(nèi)容涉及到教學(xué)內(nèi)容、方法及考核方式，以學(xué)生的zui終受益為目標(biāo)，較為詳盡、客觀、有效;
(2)學(xué)生對(duì)上述教學(xué)方案整體滿(mǎn)意度達(dá)94%，體現(xiàn)出對(duì)這門(mén)課程的歡迎;
(3)從學(xué)生受益的4個(gè)方面看，課程對(duì)研究生提升科研工作的理解、科技論文寫(xiě)作、匯報(bào)幾方面有較高的滿(mǎn)意度;對(duì)所研究課題的助力及論文結(jié)構(gòu)的把握程度滿(mǎn)意度稍低，主要原因?yàn)椴糠謱W(xué)生研究方向與本課程的主體內(nèi)容相差較大及訓(xùn)練時(shí)間較短所致。
(4)學(xué)生總體滿(mǎn)意度較高，并給予了較高的評(píng)價(jià)。
2016年“新能源與電力系統(tǒng)”新增研究生選課人數(shù)為13人，總?cè)藬?shù)為51人。與2015年相比，同比增長(zhǎng)34．2%。以上結(jié)果說(shuō)明本文所介紹的幾個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的探索具有較好的教學(xué)效果與實(shí)踐性。