能源类专业综合实验实训课程的开发与实践

来源:用户上传      作者:张链　田刚

　　摘 要：能源种类繁多、能源的使用形式不同，由此对应能源类企业的岗位也不同。本文依据能源类专业课程建设情况和企业行业所需的人才及岗位设置的情况，针对新能源发电、光热应用、建筑能源方向的岗位需求或学生进一步学习期望，进行能源类专业综合实验实训课程的开发及实践。
　　关键词：能源;实验实训课程;太阳能
　　中图分类号：G710 文献标识码：A
　　
　　1 绪论
　　在新时代应用型工科专业教育的背景下，能源类专业开展了专业课程建设与教育教学的探索[1]、实验教学改革实践与探索[2]、核心课程特点分析与教学模式探索[3]等讨论与实践。同时，作者先前在“中高本硕”系统化人才培养研究中[4]也提出过实验实训课程模块化的理念，以利于不同基础的受教育者最大程度掌握知识，来适应和满足当前的应用型工科专业的发展、改革与建设。
　　本文提出的综合实验实训课程包括光伏发电实验实训系统、光热实验实训系统、智能新风实验实训系统、控制系统等课程模块。在本文提出的实验实训系统模块之上进行模块化实验实训项目设计，以学生为主体、教师为主导，采用基于工作过程系统化的项目教学模式，综合性实验实训课程内容贴近工程实践需求，满足学生进一步学习或者就业的实际需求。
　　2 综合实验实训课程及其模块的开发与实践
　　根据本文提出的综合实验实训课程，将实验实训项目分为5个不同的模块，即光伏发电实验实训模块、光热实验实训模块、智能新风实验实训模块、控制系统实验实训模块及综合实验实训模块。不同的模块对应不同的专业能力和岗位需求。
　　2.1 光伏发电实验实训模块
　　该实验实训模块的设计主要是使学生基本了解光伏发电系统，掌握太阳能阵列能量转换、太阳能离网发电、太阳能并网发电、太阳能蓄电池存储等原理。通过自主设计监控系统，实现对光伏系统的简单控制，并能够实现对实验测试点的数据采集。通过对光伏系统安装、运行、调试等实操完全仿真真实岗位环境。
　　本实验实训模块结合了基本能源及其管理实验和实物仿真实训，使学生在实验测试的基础上，增强了实操的技能水平，掌握较完整的光伏发电系统的基本技术技能。学生同时可以根据自己的兴趣和能力基础，自由选择不同的项目深入学习和开发，教师加以指导，可实现科學研究与创新项目开发。
　　2.2 光热实验实训模块
　　该实验实训模块的设计主要是使学生基本了解光热系统，掌握太阳能集热器能量转换、太阳能集热器特性测试、环境对光热转换的影响、太阳辐射对集热性能的影响、不同温度和流量对真空管型与平板型集热器的性能对比等实验实训。通过对光热系统及平板型集热器安装、运行、调试等实操完全仿真真实岗位环境。
　　本实验实训模块结合了基本能源及其管理实验和实物仿真实训，使学生重点了解光热系统的实验测试，同时对热利用系统的实操进行初步体验，掌握较完整的光热系统的基本原理和基本技术技能。学生同时可以根据自己的兴趣和能力基础，自由选择不同的项目深入学习和开发，教师加以指导，可实现光热系统的科学研究与创新项目开发。
　　2.3 智能新风实验实训模块
　　该实验实训模块的设计主要是使学生基本了解智能新风系统，掌握室内温湿度的测量、空气流量的控制与测量、压缩机启停与变频控制、制冷系统流量控制测试、空调系统性能指标实验等实验。
　　由于本实验实训模块为实验测试与计算，因此只有能源及其管理实验和测试，使学生重点了解智能新风系统的实验测试与计算。依据此实验实训模块，学生可以拓展该实验模块的测试范围，可对不同工况的空调系统进行测试。
　　2.4 控制系统实验实训模块
　　该实验实训模块的设计主要是使学生深入理解控制逻辑并开发控制系统，掌握控制器的开发与测试、控制器编程、控制系统的通讯与检测、电气控制系统安装、运行、调试等实训内容。通过对控制系统实验实训模块的实验实训，完全仿真真实岗位需求。
　　本实验实训模块以实物仿真实训为主，使学生重点实践控制系统，同时对电气控制系统进行安装、运行与调试，掌握较完整的电气控制系统的基本原理和基本技术技能。学生同时可以根据自己的兴趣和能力基础，自由选择不同的项目深入学习和开发，教师加以指导，可实现控制系统的科学研究与创新项目开发。
　　2.5 综合实验实训模块
　　以上四部分模块可以单独进行实验实训，当然也可以进行系统综合实验实训。综合实验实训内容主要是针对能源类企业的岗位需求，完成光伏发电系统实验实训、光热系统实验实训、智能新风系统实验实训和控制系统实验实训相结合的综合实验实训。学生既可以对系统进行安装、运行与调试，又可以完成各个方向的实验测试。实现学生对能源系统的综合应用的能力并充分了解交叉领域在实际工程中的重要性和实用性。
　　综合实验实训模块的设计主要使学生能够对工程实践中完整的能源系统进行设计与开发，实验实训过程难易结合，通过能源及其管理实验和实物仿真实训一体化的方式，让学生掌握综合能源系统的开发。对未来的科学研究或工程实践项目奠定良好的基础。
　　3 结语
　　本文重点阐述了能源类专业综合性实验实训课程的开发与实践。将综合类课程按主流能源方向分为了不同子模块，使得学生在学习的过程既能兼顾不同能源的方向学习又能综合考虑整个系统的一体化。学生通过学习可以激发自我学习兴趣并且进行不同领域的拓展，在掌握所需的技术技能的同时锻炼了独立解决实际工程问题的能力，为今后进一步学习或者就业奠定了良好基础。
　　参考文献：
　　[1]金辉.新工科背景下新能源科学与工程专业课程建设与教育教学的初步探索[J].高等工程教育研究，2019（S1）：59-61.
　　[2]陈家星，赵志军，崔国民，等.新工科建设背景下实验教学改革实践与探索——以上海理工大学能源动力类专业实验教学为例[J].高等工程教育研究，2019（S1）：49-52.
　　[3]钱黎黎，王爽，王谦，等.可再生能源利用课程特点及教学模式探索[J].教育现代化，2019（A5）：79-81+92.
　　[4]张链.“中高本硕”系统化人才培养研究——以能源类专业为例[J].中国轻工教育，2017（04）：58-63+79.
　　基金项目：天津市津南区科技计划项目“可移动式光伏光热一体化系统的研究与开发”（课题批准号：20161518，主持人：张链）的成果
　　作者简介：张链（1983-），男，天津，天津中德应用技术大学、副教授。
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