基于实践应用的风电机组测试与认证教学改革

李聪+李微+李传常

摘 要 风电机组的测试与认证是一门理论性与应用性都十分突出的课程，对学生实践创新能力的提高起着重要作用。本文分析了长沙理工大学风电机组的测试与认证课程教学过程所存在的问题，并针对这些问题提出了调整教学内容、增加实验课时与实践环节、改革教学方法和考核方式等措施，以期做到教学质量的不断提高。

关键词 风电机组 测试与认证 实践应用 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.12.017

Wind Turbine Generator Testing and Certification

Teaching Reform Based on Practical Application

LI Cong， LI Wei， LI Chuanchang

（Changsha University of Science and Technology， Changsha， Hu'nan 410114）

Abstract The testing and certification of wind turbine is a very important course， which plays an important role in improving students' ability of practice and innovation. This paper analyzes the problems existed in the course of testing and certification of wind turbine in Changsha University of Science and Technology， and puts forward some measures to adjust the teaching content， increase the experimental class with practice， reform the teaching method and the way of examination， so as to improve the quality of teaching.

Key words wind turbine； testing and certification； practical application； teaching reform

0 引言

随着化石能源的日益枯竭和生态环境的破坏退化，新能源的开发和应用变得十分迫切。中国是能源消耗大国同时也是世界最大的发展中国家，对新能源的需求与日剧增，新能源科学与工程高级人才的培养刻不容缓。①在众多新能源中，风力发电是技术上最成熟、发展得最好、应用最广泛的能源。②2009年9月，经国家教育部批准，长沙理工大学能源与动力工程学院招收了首届风能与动力工程专业本科生，成为继华北电力大学之后第二批招收该专业学生的高校。2012年通过本科专业调整，并入新能源科学与工程专业。至今，本教研室已经进行了六年的风力发电相关课程的教学。

风力发电机组的测试与认证是新能源科学与工程专业的重要专业课程之一，是培养学生实践能力和创新能力的重要课程。由于该专业成立的时间较晚，课程较新，通过六年的教学与研究，虽然教研室的老师们逐步积累了一些经验，但是也发现了一些问题，这些问题将影响到了人才的培养。为了积极配合国家和学校的卓越工程师人才培养计划，本文以长沙理工大学风电发电机组的测试与认证这门课程为例，总结了目前教学过程中所存在的一些问题，并针对这些问题，提出了相应的解决措施。

1 风力发电机组的测试与认证课程教学中存在的问题

根据我校新能源科学与工程专业的培养方案，风力发电机组的测试与认证是该专业学生第5学期的专业课程。通过几年的教学工作，发现了以下几个问题：

1.1课程教学内容较多，但是课时有限

风力发电机组的测试与认证是一门综合性很强的课程，涉及机械工程、电气工程、材料工程、力学工程等多种学科。教师必须在有限的课时中很多内容讲授给学生，现在课程教学所用教材为姚兴佳教授主编的《风力发电测试技术》，该书内容翔实丰富，共有400多页，有时为了保障授课前后的逻辑性，部分讲授内容与其他课程内容有所重复。这种做法虽然保障了教学内容的完整性和系统性，但是学生学习起来不太容易，信息量较大，如若课后不加以复习，学习效果将受到影响。根据教学大纲的安排，该课程2014年以前一共有32课时，从2015年开始，该课程的课时量调整为24课时，而教学要求却没有变化。课时量的减少，给风电机组的测试与认证课堂教学提出了新的挑战，如何在更短的时间内让学生学得更好是一个亟需思考和解决的问题。

1.2实验课时缺乏

根据目前的教学大纲的安排，该课程暂时还没有安排直接的实验课。本门课程的主要内容就是各种测试技术，其实用性和可操作性十分突出。学生只在课堂上通过老师的理论讲解，虽然能理解和掌握部分内容，但是缺乏对测试技术的直观学习过程，学习效果大打折扣。③实验课时的缺乏还有其客观原因，在该课程所要求学习的测试技术中，有部分测试设备确实比较昂贵，若单独用于教学，其利用率不高，且设备不便于管理，加大了院系的财政负担。

1.3教学手段和考核方式单一

目前该门课程的讲授主要以多媒体为主，虽然通过PPT增加了单位课时的授课信息量，但是依然是以教师为中心的单向教学模式，对于这种应用性较强的课程来说，教学手段较为单一，将影响到教学效果。④另外，该课程的考核方式主要还是以期末的理论考试为主，占总成绩的70%，平时成绩占30%。这种方式存在一定的弊端，通过试卷考试只能考查学生的理论知识掌握程度，而对于操作技能及问题的分析解决能力则很难有所反映。平时成绩的加入虽然能在一定程度上更加全面地反映学生的学习情况，但更多的只是对学生学习态度的考查，并没有完全真实地呈现学生各自的水平。

2 建议与措施

2.1 调整教学内容

针对该门课程教学内容较多、知识涉及面广、重点难以有效突出等问题，我们认为首要的就是要调整教学内容，结合工业界的应用情况，着重培养学生的技术应用能力，对所有的知识点要进行合理的取舍，并形成一条思路清晰的主线，优化授课内容，使得教师好讲，学生易懂。通过本教研室的研究与讨论，具体做法是：（1）在保障基本知识的前提下，对课程中的风的测量部分进行适当的压缩，因为这部分内容与同学期的风资源的测量与评估课程有部分重复，不需要进行重复详细讲授；对风力发电机的振动、冲击和噪声测试与故障诊断部分进行了删减，因为这部分内容所涉及的内容过于丰富，几乎是一个庞大完整的科学知识体系，且与培养计划中的另外两门课程风力机组状态监测与故障诊断、风力发电机噪声测量与控制重复度较高，无需再一次的概述性的介绍。（2）对于原来课程中，各测试技术所用仪表的原理介绍进行简化或删减，对各种理论性的公式推导等进行进行简化或删减。这是一门技术应用性课程，学生重点要学习的测试技术，而不是所用仪表的工作原理与制造过程。在有限的课时内，更应该突出重点。（3）将整个课程复杂繁多的教学内容，按照基本物理量的测量——风电机各部件的测量——风电机整机的测量——风电机运行性能的测量——风电机的认证这条逻辑知识主线来整合，这样有利于在学生心目中形成一个完整的有现实逻辑意义的知识体系，提高学习效果。

2.2增加实验课时与实践环节

风电机组的测试与认证除了理论知识外，另一个重要的内容就是实验操作技术，只有开设相对应的实验课和实践环节，才能让学生学到真正实用的内容。针对开设实践教学的客观条件限制，本教研室通过反复调研和协商，决定以多种形式实现实践教学的开展：（1）对于基本物理量的测量部分，风的测量实验课程都可以直接在系内实现；电的基本测量可以通过与电气院合作，对原有的仪器设备进行小的改造，实现学生的实践操作；非电物理量的测量（如转速、转矩、温度）等可以通过与汽机学院合作，完成实验课程。（2）对于风电机各部件和整机的测试，实验课程教学可以通过学院的产学研教学基地实现。我院与湘电风能有限公司、南方机车风电制造事业部签署了合作协议，学生在企业前线可以更好地学习到第一手的实践技术。这种方法在自动控制原理课程中已成功实施，效果良好。（3）我院与湖南省各大风电场基本都有着良好的合作关系，对于风电机组的运行性能测试，其实验课程可以通过组织学生去风电场实地考察实现。

2.3 改革教学方法和考核方式

由于新能源科学与工程专业是我校十分年轻的专业，风电机组的测试与认证这门课程的教学还处在探索阶段，没有成熟的方式方法可以借鉴。通过这六年的经验积累，也探索出了一些较好的解决方案。（1）切实有效地加强和发挥多媒体教学的优势，如通过文字、图表、音频、视频等多种表达方式，展现风电机组的测试与认证课程内容。这样既提高了教学效率，也提高了学生的学习效率。（2）对于一些较为简单的测试技术的讲解，如电压电流的测量、温度的测量，教师可以通过随堂演示操作达到更好的教学效果；对于较为复杂部件构造，如风电机的齿轮箱，教师可以结合一些实物比例模型进行讲解，实现了立体式教学。（3）如果条件允许，在理论课环节可以适当引入各种仿真软件，通过软件完成理论与实践的结合，使学生能够及时地直观地应用所学的知识，进一步加深对所学内容的理解。（4）课堂上综合运用启发式教学、讨论式教学、案例式教学等多种教学方法，加强老师与学生的互动。如在讲解风力机叶片静态力学性能测试与疲劳性能测试时，可以通过某一实际风机叶片毁坏事件，引入所要学习的主题，强调学习内容的重要性。（5）注重学生实践应用能力考核，将原有占70%的期末理论考试成绩分为理论成绩与实验成绩。实验成绩注重学生实验操作水平、数据分析能力以及实验报告质量，引导学生增强解决问题的能力，提高学生的综合素质。

3 结语

总之，通过近六年对风电机组的测试与认证课程的教学探索，发现了教学过程中所存在的问题，同时也通过这些教学活动，积累了一些经验，针对存在的问题也提出了一些建议和措施，这些建议和措施也正在实践当中。一门新的课程，其前期探索阶段遇到些许问题在所难免，只用通过问题，反复进行改进和完善，才能真正实现教学质量的不断提高。

基金项目：本文系长沙理工大学2015年度校级教研教改项目“基于卓越工程师培养理念的新能源科学与工程专业实践教学模式探索”的研究成果

注释

① 何建军，陈荐.风电人才需求与人才培养模式的研究[J].中国电力教育，2010.31：31-33.

② 姚兴佳.风力发电测试技术[M].北京：电子工业出版社，2010.

③ 周浩淼，李超，赵吉祥.结合工程应用的数学物理方法教学研究[J].中国电力教育，2010.31：85-86.

④ 柏俊杰，张小云，吴英.面向工程应用的工程光学教学改革与实践[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012.13：186-188.