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光伏發(fā)電‘理實(shí)一體’教學(xué)與項(xiàng)目化課程開發(fā)實(shí)踐

2014-04-29 18:10梁東義周建強(qiáng)孫為民王毅
中國(guó)電力教育 2014年36期
關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電

梁東義?周建強(qiáng)?孫為民?王毅

摘要:光伏發(fā)電是我國(guó)大力發(fā)展的可再生能源利用方式之一。光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與維護(hù)是一門具有較強(qiáng)專業(yè)性和實(shí)踐性的課程,單純的理論教學(xué)很難滿足社會(huì)對(duì)光伏發(fā)電專業(yè)技術(shù)人才的需求。結(jié)合我國(guó)高職教育的特點(diǎn)和要求,采用教學(xué)做一體化教學(xué)模式,分項(xiàng)目組織教學(xué),以典型工作任務(wù)為載體,以工作過程順序安排教學(xué)內(nèi)容,邊學(xué)邊做,是培養(yǎng)具有綜合職業(yè)能力的高技能專業(yè)人才的有效且可行的途徑;

關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電;理實(shí)一體教學(xué);項(xiàng)目化課程

中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)36-0131-02

一、實(shí)施理實(shí)一體的項(xiàng)目化教學(xué)的必要性與優(yōu)勢(shì)

國(guó)家對(duì)于高職教育的定位和任務(wù)是服務(wù)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè),培養(yǎng)數(shù)以億計(jì)的高素質(zhì)勞動(dòng)者和數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的高技能專門人才。強(qiáng)調(diào)職業(yè)院校的學(xué)生要具有突出的實(shí)踐能力。教育部關(guān)于職業(yè)教育的文件要求:要積極推行與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式,把工學(xué)結(jié)合作為高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點(diǎn),帶動(dòng)專業(yè)調(diào)整與建設(shè),引導(dǎo)課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革,則強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容要結(jié)合企業(yè)實(shí)際[1]。歸根結(jié)底是即要有實(shí)踐能力,又必須結(jié)合社會(huì)實(shí)際。

光伏發(fā)電是我國(guó)在能源領(lǐng)域大力發(fā)展的可再生能源之一,也是最近幾年裝機(jī)容量增長(zhǎng)最快的發(fā)電方式,具有廣闊的發(fā)展前景,特別是我國(guó)目前正在大力推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè),為以光伏發(fā)電為代表的分布式能源發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展需要大量光伏技術(shù)型人才。這促使了高職院校對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)人才培養(yǎng)的積極性。由于太陽(yáng)能光伏技術(shù)屬于跨多學(xué)科的新興學(xué)科,它涉及氣象、光學(xué)、半導(dǎo)體、電力、電子、計(jì)算機(jī)和機(jī)械等多學(xué)科技術(shù),課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容較為抽象。而且光伏發(fā)電要求從業(yè)的技術(shù)人員不但要掌握扎實(shí)的理論知識(shí),還要有較強(qiáng)的動(dòng)手能力,才能合理的設(shè)計(jì)使用和充分發(fā)揮光伏設(shè)備的作用。而理實(shí)一體化教學(xué)重視市場(chǎng)對(duì)人才技能的要求,突出學(xué)生的動(dòng)手能力,項(xiàng)目化課程突出學(xué)習(xí)內(nèi)容的實(shí)用性,因此開展光伏發(fā)電設(shè)計(jì)安裝與維護(hù)教學(xué)一體化與項(xiàng)目化改革具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義與長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

二、光伏發(fā)電實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的課程實(shí)施方案設(shè)計(jì)

以培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力為目標(biāo),將企業(yè)典型工作任務(wù)轉(zhuǎn)化為多塊即獨(dú)立成體又緊密聯(lián)系的項(xiàng)目化教材是課程改革的核心。具體的方法和要求是以典型設(shè)計(jì)任務(wù)為載體,以學(xué)生為中心,根據(jù)典型工作任務(wù)和工作過程設(shè)計(jì)課程體系和內(nèi)容,按照工作過程的順序和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)并安排教學(xué)活動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融通合一、能力培養(yǎng)與工作崗位對(duì)接合一[2]。

根據(jù)目前我國(guó)大力發(fā)展分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際需求,把能夠獨(dú)立完成光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與維護(hù)的技術(shù)人才作為培養(yǎng)目標(biāo),將光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝分為下述七個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)和實(shí)踐,這七個(gè)項(xiàng)目緊密聯(lián)接,共同完成一個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝工程。

1.光伏組件的選型

光伏組件的選型包括組件的尺寸、型號(hào)、額定功率、開路電壓、短路電流、轉(zhuǎn)換效率等技術(shù)參數(shù)的選擇,要想會(huì)選型就必須了解組件的基本知識(shí),這些知識(shí)包括光伏發(fā)電原理,組件的結(jié)構(gòu)組成等。在這一部分的學(xué)習(xí)中有理論有實(shí)踐,實(shí)踐學(xué)習(xí)包括一系列的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn),這些實(shí)訓(xùn)均在光伏發(fā)電試驗(yàn)箱上完成,有太陽(yáng)電池發(fā)電原理實(shí)訓(xùn),太陽(yáng)電池能量轉(zhuǎn)換實(shí)訓(xùn),太陽(yáng)電池組件效率測(cè)試實(shí)訓(xùn)及環(huán)境對(duì)光伏轉(zhuǎn)換影響實(shí)訓(xùn)等;在掌握了組件的基本知識(shí)以后學(xué)生便能夠順利地完成組件的選型及串并聯(lián)個(gè)數(shù)的設(shè)計(jì)。

2.系統(tǒng)最佳傾角的設(shè)計(jì)

光伏系統(tǒng)發(fā)電量的多少跟組件的傾角有直接的關(guān)系,而且不同的系統(tǒng)有不同的最佳傾角,如有的系統(tǒng)要求全年的發(fā)電量最大,而有的系統(tǒng)要求一年四季發(fā)電量盡量均衡,這兩個(gè)系統(tǒng)就會(huì)有不同的最佳傾角,另外要掌握系統(tǒng)的最佳傾角計(jì)算還要掌握方位角,太陽(yáng)角,時(shí)角等概念,在這部分的學(xué)習(xí)中會(huì)有光照強(qiáng)度對(duì)發(fā)電量的影響實(shí)訓(xùn)和傾角對(duì)發(fā)電量的影響實(shí)訓(xùn)。

3.光伏匯流箱、控制器和逆變器的選型

光伏匯流箱是將串聯(lián)起來(lái)的多路組件匯流成一路,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的電流和輸出功率;匯流箱具有過流保護(hù),接地保護(hù),電壓電流顯示等功能;逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備,在光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本里也占有一定的比重,它是將光伏組件發(fā)出的直流電變?yōu)榻涣麟娸敵?,逆變器有多種類型,有離網(wǎng)型和并網(wǎng)型,有單相逆變器和三相逆變器等;正確的選型必須建立在對(duì)設(shè)備參數(shù)性能等詳細(xì)的了解基礎(chǔ)上;這部分內(nèi)容通過讓學(xué)生對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆裝等實(shí)訓(xùn)加強(qiáng)學(xué)生的理解和掌握;還有光伏控制器控制實(shí)訓(xùn),光伏逆變器原理實(shí)訓(xùn),光伏逆變器輸出電能質(zhì)量分析等。

4.電纜和支架的選型與安裝

光伏組件之間串并聯(lián)使用專用電纜,其截面積大小應(yīng)滿足電纜長(zhǎng)期允許載流量以及回路允許電壓降,由公式可計(jì)算不同組件間以及組件至匯流箱的距離所需電纜的規(guī)格;光伏方陣支架需考慮承重,通風(fēng),抗震,防雨雪等要求。一般采用角鋼制成的三角型支架,其底座是水泥混凝土基礎(chǔ),組件前后間距離需根據(jù)組件傾角進(jìn)行計(jì)算確定。

5.防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因光伏組件置于屋頂之上,有可能遭受直擊雷或感應(yīng)雷電波的侵入,同時(shí),逆變器直流輸入以及交流輸出等處應(yīng)附帶有避雷器,以防止雷電波的侵入。主要對(duì)各種感應(yīng)雷進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)。

6.測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電監(jiān)控測(cè)量系統(tǒng)一般用于大、中型光伏系統(tǒng)中,可根據(jù)光伏系統(tǒng)的重要性等因素考慮選用。監(jiān)控測(cè)量系統(tǒng)一般可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視記錄和控制,系統(tǒng)故障記錄與報(bào)警,以及各種參數(shù)的設(shè)置。還可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸,顯示當(dāng)前發(fā)電功率,日發(fā)電量累計(jì),月發(fā)電量累計(jì),總發(fā)電量累計(jì)等數(shù)據(jù)。

7.安裝與調(diào)試

安裝與調(diào)試是工程實(shí)施的重要內(nèi)容,這部分內(nèi)容除理論教學(xué)外,另安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)際的光伏系統(tǒng)安裝與調(diào)試。通過接線、調(diào)試、運(yùn)行掌握安裝與調(diào)試的理論和實(shí)踐知識(shí)。

在對(duì)課程項(xiàng)目化分解以后,再將每個(gè)項(xiàng)目具體化為專業(yè)知識(shí)講解,動(dòng)手能力訓(xùn)練兩個(gè)有較強(qiáng)可操作性的模塊,這樣就能保證每個(gè)項(xiàng)目教學(xué)工作的順利實(shí)施,也能保證課堂的教學(xué)質(zhì)量,光伏發(fā)電課程能力標(biāo)準(zhǔn)分解列表見附表一。

三、光伏發(fā)電項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施

有了以實(shí)際工程為基礎(chǔ)的項(xiàng)目化教程,采用什么樣的教學(xué)方法同樣非常重要,以學(xué)生為中心組織教學(xué),讓學(xué)生邊學(xué)邊做,在學(xué)中做,在做中學(xué),注重學(xué)生專業(yè)能力,方法能力和社會(huì)能力的培養(yǎng)是光伏發(fā)電課程教學(xué)方法改革的目標(biāo)[3]。光伏發(fā)電課程教學(xué)實(shí)行理時(shí)一體的強(qiáng)化訓(xùn)練方式,將光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝工程項(xiàng)目分解成上述七個(gè)項(xiàng)目。以項(xiàng)目為載體,將知識(shí)點(diǎn)融入到各項(xiàng)目之中,在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)按項(xiàng)目組織實(shí)施教學(xué),實(shí)現(xiàn)邊教邊學(xué)、邊學(xué)邊練、學(xué)做合一“教、學(xué)、做”有機(jī)融合的一體化教學(xué)[4],達(dá)到崗位技能培養(yǎng)的目的。以項(xiàng)目一光伏發(fā)電系統(tǒng)組件選型這部分內(nèi)容為例;將該項(xiàng)目的內(nèi)容分成多個(gè)具體的學(xué)習(xí)任務(wù),如測(cè)試不同傾角太陽(yáng)電池的發(fā)電量,測(cè)試不同溫度下組件的發(fā)電量,測(cè)試不同光照強(qiáng)度下組件的發(fā)電量,測(cè)試光伏組件效率等。明確任務(wù)后將學(xué)生分為10組,每組4-5人,每個(gè)小組的組長(zhǎng)輪流擔(dān)任,一個(gè)任務(wù)一個(gè)小組長(zhǎng),讓每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)得到組織能力的鍛煉。拿到任務(wù)后填寫工作任務(wù)書,明確工作內(nèi)容,工作目標(biāo),工作對(duì)象工作步驟工作方法以及提交的成果等。

任務(wù)實(shí)施,如學(xué)習(xí)任務(wù)光伏組件效率測(cè)試,測(cè)試之前先給學(xué)生講授必須掌握的理論知識(shí),如光伏發(fā)電原理,光伏組件結(jié)構(gòu)組成等,然后教授學(xué)生測(cè)試方法及步驟,并指導(dǎo)學(xué)生如何正確操作實(shí)驗(yàn)箱,如何記錄數(shù)據(jù)并繪制伏安特性曲線,求出最大輸出功率,最后計(jì)算組件效率。計(jì)算完后要求小組之間互相交流討論并總結(jié)。在學(xué)生操作過程中及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作和不良操作習(xí)慣。

四、光伏發(fā)電項(xiàng)目化教學(xué)考核與評(píng)價(jià)

教學(xué)過程與評(píng)價(jià)要突出學(xué)生綜合職業(yè)能力培養(yǎng),注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、動(dòng)手能力和社會(huì)能力。整個(gè)課程的考核包括操作熟練程度的考核,對(duì)問題理解的考核,完成任務(wù)期間表現(xiàn)的考核,團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)的考核,學(xué)習(xí)態(tài)度的考核等,將課程考核放在課程進(jìn)程中進(jìn)行,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。結(jié)果采用成果演示和答辯的考核方式,其中對(duì)問題的理解程度占本次考核成績(jī)的40%,而操作的正確性,規(guī)范性及熟練程度占40%,團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,領(lǐng)導(dǎo)能力,溝通能力占20%。該課程共有七個(gè)項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目考核一次,而七次考核的加權(quán)平均作為本課程的最終成績(jī)。以班級(jí)中的小明同學(xué)為例,假設(shè)小明被分在第一小組,本項(xiàng)目有多個(gè)具體的學(xué)習(xí)任務(wù),則第一小組將分別演示幾個(gè)任務(wù),如光伏板效率測(cè)試,不同光照上發(fā)電量的測(cè)試,不同傾角下發(fā)電量的測(cè)試等,不同的任務(wù)由不同的成員擔(dān)任組長(zhǎng),考核時(shí)由該小組協(xié)同完成該項(xiàng)目的幾個(gè)任務(wù),根據(jù)任務(wù)完成的水平給小組一個(gè)任務(wù)完成分作力每個(gè)成的員共同的操作分如第一小組操作分為85分,然后在根據(jù)完成任務(wù)期間各自的表現(xiàn)打出不同的社會(huì)能力分,如小明在成果演示過程中表現(xiàn)出團(tuán)結(jié)協(xié)作,積極配合,圓滿完成自己的角色任務(wù)。因此社會(huì)能力分給90分,最后是答辯考核,要據(jù)小明對(duì)本次實(shí)驗(yàn)原理及基本知識(shí)點(diǎn)的理解程度給出專業(yè)成績(jī)?nèi)?0分。這三個(gè)成績(jī)?cè)俪艘愿髯缘臋?quán)重得出最終的成績(jī),因此小明本項(xiàng)目的最終成績(jī)?yōu)?5*0.4+90*0.2+90*0.4=88分。最后本課程完成以后由七個(gè)項(xiàng)目的成績(jī)共同決定了小明本課程的成績(jī)。

五、結(jié)語(yǔ)

實(shí)施理實(shí)一體的項(xiàng)目化教學(xué),對(duì)于培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展,具有良好職業(yè)道德、熟練的職業(yè)技能,精益求精的工作態(tài)度、追求完美的創(chuàng)新精神、可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)能力,掌握必需夠用的專業(yè)知識(shí),面向生產(chǎn)第一線從事光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與維護(hù)及管理等工作的高技能人才方面有較為突出的優(yōu)勢(shì)。但也提出了兩個(gè)方面的要求。

第一,理實(shí)一體化教學(xué)的實(shí)施對(duì)教師實(shí)際操作能力要求較高,工作量加大。教師在教學(xué)過程中要不斷提高自身的實(shí)際操作能力,不斷提高自身的“雙師素質(zhì)”;同時(shí),要求教師不斷地鉆研教學(xué)方法、掌握新知識(shí)、新技術(shù),以此來(lái)滿足教學(xué)所需[5]。

第二,硬件的配套;要有與專業(yè)和學(xué)生規(guī)模相適應(yīng)的硬件設(shè)備和學(xué)習(xí)環(huán)境,由于理實(shí)一體化的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)的是理論和實(shí)踐在空間和時(shí)間上的同一性,因此要求作為課堂的實(shí)訓(xùn)室或?qū)嵙?xí)工廠需要有足夠的工位或?qū)嶒?yàn)臺(tái)及必需的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)設(shè)備等。

參考文獻(xiàn):

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(責(zé)任編輯:劉麗娜)

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