应用型高校新能源科学与工程专业《风能与风力发电技术》课程的教学创新方式探讨与实践

代兰花 杜文汉 蒋晓燕 陈 磊 郑 敏

常州工学院光电工程学院，江苏 常州 213032

《风能与风力发电技术》是新能源科学与工程专业一门重要的专业基础必修课，为学生的高质量就业提供重要支撑。通过本课程学习，培养学生从事风能和风力发电所必需的基础知识与理论及应用技能，为后续《风能与风力发电技术》课程设计环节，以及从事本专业工程技术工作奠定必要的理论基础。目前，在课程教授和学习过程中，普遍存在教学手段单一、学生重理论轻实践的问题［1-3］，如何让学生在有限的课时内掌握风能与风力发电技术的全流程知识，对教师的教学能力和学生的学习能力都提出了高要求。本文采用基于OBE 理念的线上线下及虚拟仿真混合教学模式，探讨解决问题的路径，并对课程实践效果进行总结，为同类课程的教学改革提供借鉴。

一、《风能与风力发电技术》课程教学中存在问题

（一）问题1：由于《风能与风力发电技术》课程教学内容既涉及风力发电原理，又要兼顾风力发电机组设计、控制及运维等技术，覆盖知识多，传统的线下教学方式难以满足对学生综合知识运用能力的培养。

（二）问题2：课程知识涉及空气动力学、流体力学、电力电子技术等理论，学生仅注重理论知识的学习，缺乏理论联系实际能力。

二、课程教学创新思路和举措

（一）基于OBE 理念的课程教学创新思路

1.针对问题1，采用线上课程、线下课堂、虚拟仿真实验平台相结合的混合教学模式，丰富课堂教学形式，通过线上设话题、线下搞调研、虚拟仿真实验闯关等多种形式，激发学生学习兴趣，培养学生综合利用风能与风力发电技术相关知识解决问题的能力。让学生认识到什么样的风能可以被利用，可以被利用的风能中有多少可以被转换，转换过来的风能如何最大化发电，发出来的电能品质如何才能达到最好？以问题为导向，通过行业技术引领教学内容，以提高课程的高阶性、工程性和前沿性。

2.针对问题2，通过线上讨论话题和虚拟仿真实验平台，预设各种风能与风力发电技术实际状况，引导学生进行实例调研，激发学生的学习参与意识和积极性，实时利用理论所学解决实际问题，增加学生课堂知识的获得感和解决问题的成就感，提高他们学用结合的能力。

3.通过国内外风能与风力发电技术的现状分析、风能利用基础理论以及风力机运维技术等相关问题的讨论，激发学生技术层面的家国情怀，注重人与自然和谐共处的工程师素养，树立正确的世界观、人生观和价值观［4-5］。

（二）课程教学创新举措

1.教学模式。基于OBE 教育理念，采用线上线下及虚拟仿真混合教学模式，以问题为导向，重视学生的参与度、获得感和成就感。

2.教学内容。①坚持以问题为导向，由浅入深，前后呼应，理论为技术服务，技术为理论应用做支撑，引导学生深入理解风能与风力发电技术的核心问题：如何在最大限度利用风能和稳定输出高品质风电之间寻找平衡。②将课程思政贯穿整个教学过程，通过融入家国情怀、工程师素养、社会主义核心价值观等元素，结合中国风电企业在世界排名的引领、世界第一的超大型风电机组在中国的落地、本专业毕业生在大型国企从事风电运维等实例，建立学生学习本课程的自信心，提高学生政治觉悟、道德品质、社会责任、科学精神和文化素养水平。

3.教学方法。在基于OBE 理念的线上线下及虚拟仿真教学模式下，本课程使用启发式教学、案例式教学、演示教学、分组讨论、实验教学等方法，调动学生学习积极性，并根据学生的学习效果反馈调整教学方法。

4.教学评价。教学评价主要使用课程目标达成情况评价办法，课程总评成绩由平时成绩（20%）、实验成绩（20%）和期末考试成绩（60%）三部分构成。其中平时成绩包括课后作业和线上学习的成绩，各占10%，实验成绩包括一次线下实验和一次虚拟仿真实验，各占10%。通过课程目标达成情况进行分项评价，最终获得该门课程的总体达成度。课程评价注重过程性考核，将学生各项能力的培养通过各个评价环节体现出来，便于教师进行教学反思和改进。

三、课程教学解决问题的情况、成果及其推广应用的价值

（一）解决问题的情况与成果

1.通过完善课程思政元素，建立相关思政教学案例，该课程获批校级课程思政建设项目。

2.基于OBE 教育理念，通过教学改革创新实施，学生对风能转换的基本理论有了深刻认知，能够将风力机运行特性与风力机的控制和运维相结合，具备一定解决实际问题的能力，课程三个目标达成度分别为0.82、0.79 和0.78，达成情况详见表1。

表1 《风能与风力发电技术》课程目标达成度情况表

3.基于线上线下及虚拟仿真教学模式，通过线上话题讨论、线下课堂学习和虚拟仿真实验闯关等环节的设定，激发学生学习的积极性和兴趣，能够主动做好课程的预习和复习，参与到课堂中；利用调研和最新的风电技术分析，不仅能够拓展学生的知识面，还能激发学生的专业认同感，促使学生利用积极的人生观看问题。

例如，超星学银在线的线上平台可以统计视频观看个数、视频观看次数、视频观看时长，能够对学生在线学习过程进行跟踪，便于教师掌握学生学习情况，查找薄弱环节。图1 给出本课程第二次开课后学生的成绩、视频观看个数、次数和时长等统计结果，图2 给出某学生的部分线上学习过程。

图1 超星学银在线成绩统计表

图2 某学生的部分线上学习过程

（二）学生反馈

学生们普遍对该课程认可，且反馈效果良好，从16 级新能源到19 级新能源总共8 个班级的学生评教平均成绩都在92 分以上。针对教师的评教选项有10 项。例如：16 能源一二三班有111人，参评110 人，具体评价选项及学生评分如图3所示。

图3 评价选项及学生评分

（三）推广应用价值

1.通过思政元素的融入，风能与风力发电技术课程的内容更加丰富，对于工科专业课程的思政教学有借鉴意义。

2.基于OBE 理念的线上线下及虚拟仿真教学模式，为《风能与风力发电技术》课程的教授提供了更多的教学手段，提高了学生专业知识的学习效果和积极性，帮助学生更好地将理论知识与实际问题相结合，为后续课程学习和新能源领域高质量就业提供有力支撑。