光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)過程探究

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【摘要】本文以洛陽理工學(xué)院材料物理專業(yè)的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程為研究對象，深入討論以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，教師輔助指導(dǎo)的新型教學(xué)模式，強(qiáng)化光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本理論知識及在實(shí)際中的應(yīng)用。新型的教學(xué)模式的教學(xué)效果良好，與材料物理專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)相一致。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電系統(tǒng)；項(xiàng)目設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

自從20世紀(jì)70年代全球發(fā)生世界性石油危機(jī)以來，太陽能由分布廣泛，儲量巨大，是可利用的清潔可再生能源，受到各國政府的廣泛關(guān)注。目前對太陽能的利用主要有兩種形式：一是熱發(fā)電；二是光發(fā)電，也稱光伏（PV）發(fā)電。光伏（PV）發(fā)電是一種將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。光伏發(fā)電建設(shè)規(guī)?？纱罂尚?、能獨(dú)立發(fā)電、建設(shè)周期短、維護(hù)起來也簡單，因此，問世后就得到了西方發(fā)達(dá)國家引起了極大的重視。各國政府從環(huán)境保護(hù)和能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度出發(fā)，紛紛制定政策，鼓勵(lì)和支持太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。在政策法規(guī)的強(qiáng)力助推下，光伏發(fā)電技術(shù)帶來的產(chǎn)業(yè)呈快速、增速發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和光伏組件成本的逐步降低，光伏發(fā)電已成為世界各國緩解化石燃料資源不足，改善環(huán)境的重要發(fā)展方向之一。

1教學(xué)改革背景

在國家引導(dǎo)建設(shè)應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的背景下，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力較強(qiáng)的應(yīng)用型技術(shù)人才，依托河南省新能源及光電子材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，洛陽理工學(xué)院結(jié)合洛陽新能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展特色，2011年開設(shè)了材料物理專業(yè)，以太陽能光伏為主要方向，重點(diǎn)培養(yǎng)既具有太陽能光伏專業(yè)的理論知識，又有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力的專業(yè)型人才。另外，洛陽理工學(xué)院作為河南省首批應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型試點(diǎn)院校，在人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)模式，課程體系等方面都進(jìn)行了自上而下全面的改革。而課程教學(xué)過程作為人才培養(yǎng)的最基本和最核心的單元，也必須進(jìn)行全面的教學(xué)改革，以到達(dá)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。材料物理的專業(yè)課中設(shè)置了一門《太陽能光伏學(xué)》，是專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，主要介紹了太陽能光伏發(fā)電的基本概念和原理、電池片的制造以及硅太陽能電池的主要性能參數(shù)和太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝流程等。此外，講述了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成和其他相關(guān)設(shè)備，全面地闡述了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握太陽能電池材料的基本制備技術(shù)、表征手段及光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。能夠進(jìn)行基本的太陽能電池性能測試及太陽能電池組件封裝，并具備太陽能光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的技能。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是改門專業(yè)課中重要的組成部分。

2教學(xué)目標(biāo)

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，各個(gè)光伏企業(yè)先后進(jìn)入光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)領(lǐng)域，對于光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的人才需求大幅度增加。因此，基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的大目標(biāo)下，光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)成為重要的組成部分。由于太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)，涉及物理、化學(xué)、電工電子、材料等多個(gè)學(xué)科和專業(yè)。[1]因此光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)對于如何優(yōu)化設(shè)置課程，提升教學(xué)效果具有指導(dǎo)性作用。[2]需要設(shè)置明確的教學(xué)目標(biāo)，否則可能引起教學(xué)目標(biāo)不清晰，學(xué)生難以學(xué)習(xí)，教學(xué)效果差等現(xiàn)象的發(fā)生。光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)，主要立足于培養(yǎng)既具有光伏專業(yè)理論知識又具有能夠?qū)⒗碚撝R與實(shí)際相結(jié)合的高素質(zhì)專業(yè)人才的基礎(chǔ)上。通過光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)以及項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)踐鍛煉，使學(xué)生更好地掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)原理及組成，理解并能運(yùn)用光伏發(fā)電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)及維護(hù)等實(shí)踐操作。培養(yǎng)學(xué)生光伏工程意識和工程創(chuàng)新能力等專業(yè)技能素質(zhì)，為學(xué)生將來從事光伏行業(yè)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)及管理等相關(guān)崗位工作打下良好的基礎(chǔ)。

3教學(xué)內(nèi)容

光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用已經(jīng)掌握的光伏發(fā)電系統(tǒng)基本理論和基本知識，進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，需要做到計(jì)算正確，設(shè)備技術(shù)參數(shù)選型設(shè)計(jì)合理，設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范。光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)安排以小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)入手，使學(xué)生能夠系統(tǒng)的掌握設(shè)計(jì)的基本原則，具體的方案設(shè)計(jì)、優(yōu)化及最終設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫。安排的小型光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的具體情況如表1所示。在項(xiàng)目開始設(shè)計(jì)之前，教師需要對如何查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)的具體要求等相關(guān)事項(xiàng)；光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，并介紹實(shí)際工程案例，讓學(xué)生對相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容有一定的了解[3]。然后，根據(jù)表1中的項(xiàng)目進(jìn)行分組設(shè)計(jì)，每個(gè)組的組長由學(xué)生推選，組長負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)本組內(nèi)的具體項(xiàng)目任務(wù)分配工作，整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行過程中“教師指導(dǎo)，組長負(fù)責(zé)”，保證設(shè)計(jì)任務(wù)順利完成。項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)完成后，由小組內(nèi)學(xué)生推薦項(xiàng)目解說人員，針對每組項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)思路，計(jì)算過程，選型結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)。匯報(bào)后，其他項(xiàng)目組及指導(dǎo)教師進(jìn)行提出疑問，并且提出項(xiàng)目存在的不足之處。然后項(xiàng)目小組根據(jù)意見和建議對項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并撰寫項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告。

4教學(xué)效果

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)過程，以項(xiàng)目導(dǎo)入的形式，學(xué)生在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中都能夠積極主動(dòng)的參與，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)方式。這種教學(xué)方式不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，而且能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，改變了過去以教師為中心、填鴨式講授的教學(xué)模式。另外，項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程模擬了真實(shí)的工作任務(wù)，使學(xué)生更加了解企業(yè)工作崗位需求和實(shí)際工程的現(xiàn)狀，為今后從事光伏產(chǎn)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]向鵬,姜禮華,肖婷.《光伏發(fā)電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》課程教學(xué)模式初探[J].課程教育研究,2018(6):161-162.

[2]謝軍,洪應(yīng),張栩,等.光伏發(fā)電系統(tǒng)課程改革的初探[J].安陽工學(xué)院學(xué)報(bào),2015,14(4):105-107.

[3]邱美艷.應(yīng)用型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2017,36(7):239-241.

作者：李繼利 單位：洛陽理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院