“新能源发电技术”课程教学改革分析

“新能源发电技术”是南京邮电大学电气工程及其自动化、电气信息工程和智能电网三个专业课程体系中一门重要的专业课。主要给学生讲授新能源转换为电能的基本原理、电能的二次变换、控制和并网调配技术，即系统地展示新能源如何成为用户可直接利用的优质、高效、清洁的终端能源，如何最大限度地满足电网和终端用户的需求。该课程的特点主要体现为“多”、“新”和“实”三个方面。“多”是指课程涵盖内容多，课程以“电路”、“电机学”、“电力电子技术”和“自动控制原理”等电气类专业基础课为先修课程，涉及电气、动力、材料、控制、电子、计算机和信息等多个学科，因此概念多、推导多、计算多等问题不可避免，使学生学习时感觉非常吃力。“新”是指课程内容更新快。21世纪是人类大规模开发利用新能源的关键时期，因此利用新能源的新技术必定也是层出不穷，教学内容的更新必然要追随科学技术的发展，不能一成不变。“实”是指课程与工程实践密切相关，所学内容大多是实实在在的工程装置，理论和实践必须做到高度的统一。鉴于以上课程的三个特点，这就要求我们必须不断更新教学观念和教学内容，建立理论传授、实践验证及综合设计相结合的全方位的课程教学新体系。通过知识的不断强化，使学生在有限的课时内尽可能多地掌握和了解本课程的知识，提高课程的教学质量。
一、课程教学现状与存在的问题
1.知识体系与授课学时的矛盾
“新能源发电技术”课程2010年面向2007级本科生第一次进行授课。根据2007级的教学大纲，该课程的总学时数为32学时，其中理论课28学时，实践课4学时。而新能源发电技术的整个体系包括风力发电、光伏发电、氢能发电、燃气发电、生物质能发电和海洋能发电等众多内容，较多地知识点与较少的课时量形成了矛盾。
2.理论教学方法与培养目标的矛盾
我国教育的最终目标是为社会主义现代化建设输送合格的科技人才。但目前的教学方法基本是以教师为中心，课堂讲授为主，讲授内容与工程实际应用联系不够紧密。这样学生就处于被动接受的地位，限制了学生学习主动性和积极性的发挥，不利于学生对课程的理解和学生能力的培养，因而无法适应教育培养目标的要求。
3.实验环节程式化与创新思维的矛盾
目前课程的实验教学相对于理论教学处于从属地位，学时安排少，实验教学内容较为固定，都是对一些原理和现象的验证，实验教学形式较为单一，学生都是按照教师的示范或指导书的步骤去操作。学生程式化地进行实验，自身的主动思考少，极大地限制了学生创新思维能力的提高。
二、改革的措施
1.完善和规范教学大纲
教学大纲是开展教学的依据，它对课程的定位和目标、课程内容和基本要求都有具体的描述。课程大纲的修订应综合考虑各个专业的课程体系构建和课程在课程体系中的地位。
自20世纪90年代以来，美国、德国和日本等发达国家新能源技术发展很快，这些国家都把新能源转换作为能源政策的基础，我国的“十一五”规划、《中华人民共和国可再生能源法》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》等纲领性文献、政策和法规的相继出台，也预示着我国新能源利用在未来20年内必将形成高潮。这就使得新能源发电技术课程在整个专业课程体系中的重要性和地位日益增加，增加相应的课时量，加大新能源人才培养的力度也势在必行。因此2009级教学大纲首先对课程的性质做了修订，将课程从原来的普通选修课提高到专业方向选修课。另外将课程总学时从原来的32学时增加到了48学时，其中理论课42学时、实践课6学时。
2.精选教学内容
教学内容的取舍主要根据教学学时、学生的知识水平和教学内容的结构来安排。虽然2009级教学大纲将学时增加到了48学时，但仍无法解决课时不足与教学内容丰富的矛盾，因此在授课时必须对教学内容进行精选。授课应以立足于基本原理和基本方法的讲解、注意归纳总结一般知识，忽略和专业相关度不高的知识点。例如在风力发电这章中应着重把握各种风力发电机组的工作原理、风力发电机组的主要控制策略以及风力发电机组的并网运行和功率补偿，对风的特性和风能应用简单归纳总结，而对风力发电的经济技术性评价内容忽略不讲，以学生自学为主。通过教学内容的取舍来解决课时不足与内容丰富的矛盾。
3.凝练教学方法
课程采用基于问题的教学方法，其组织形式是“以学生为主体、以问题为中心”，在教师的整体把握和指导下，强调学生的主动参与。这种以学生为主体、以教师为导向的启发式教育，以培养学生的能力为目标，其精髓在于发挥问题对学习过程的指导作用，调动学生学习的主动性和积极性。基于问题的教学方法的基本要素包括：以问题为学习的起点，学生的一切学习内容是以问题为主轴所架构的；问题必须是学生在其未来的专业领域可能遭遇的“真实”的问题；以学生为中心，学生必须担负起学习的责任；教师的角色是指导认知学习技巧的教练。
而新能源发电技术这门课程它所要解决的问题就是当化石类决实际问题为宗旨。因此，网络信息安全是一门实践性很强的学科，它所涉及的实验非常的广泛，受课时的限制想面面俱到是不可能的。因此，如何结合信息与计算科学专业学生较强的理科功底，设计出一批符合培养目标，层次分明的实验显得至关重要。我们可以首先设置基础理论验证实验，如：RSA算法实现、MD5算法实现和基于数字证书的身份认证等。然后设置综合应用实验，如：PGP实现电子邮件安全、虚拟专用网和防范DOS、木马等网络攻防实验等。另外，在实验中要始终秉承从简单到复杂的过程，注意软硬件结合。例如，先从简单的软件和硬件防火墙配置开始，逐步增加难度，要求学生综合应用所学知识使防火墙能够具有简单的IDS和病毒检测功能。在大型的综合实验上可以让学生自由分组，分工合作，注重培养学生的沟通能力和团队精神。最后，在实验环境上，我们可以借用本校计算机学院已经建成的信息安全专业实验室先进的软硬件设施。实验以培养解决实际问题的能力为目标，同时加深对基础知识的理解，从而提高创新思维能力和动手能力。
3.考核体系
考核是教学过程中不可或缺的一个重要环节，它是对教师教学效果和学生学习成果的双重检验，在一定程度上能够激发教与学的积极性。目前，该课程的考核采用平时成绩和期末考试成绩加权平均的方式。平时成绩包括课堂表现，作业完成情况和实验表现等。
期末考试采用理论考试方式。考虑到单一的理论考核方式不能全面客观的反映所有学生的学习成果，我们在秉承总成绩由平时和期末考试成绩加权平均的前提下，对期末考试进行了改革。考试由理论和实践两部分组成，同时兼顾不同学生特长和爱好不同的特点，对理论和实践考核提供不同的难度和权重让学生自由选择。例如：喜欢理论推导和逻辑思维较强的同学可以选择算法设计，安全系统的构建，系统安全性分析等理论试题较难，权重较大的试题；动手能力强的同学可以选择算法实现，综合系统搭建等实验难度大，权重大的试题。总评成绩采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级等级制度。在这样灵活的考核机制下，才能真正实现“以人为本，因材施教”的教学宗旨，才能从考核体系上进一步激发学生的学习积极性，充分发挥学生的特长，从而培养出不同类型的合格的信息科学人才。
四、结语
网络信息安全是一门非常重要的课程，本身的理论性与实践性都很强，在培养高校理工科学生的创新能力与解决问题的能力方面尤为重要。尤其对于即将毕业的高年级本科生，网络信息安全课程所培养的安全意识，教授的应对安全问题的方法将在以后的工作中有着很强的实用价值。从培养前瞻性、开拓性信息科学人才的角度出发，本文就网络信息安全这门课程，提出了教学内容，教学方式，考核体系等方面的改革措施，这些措施还需要在今后的教学过程中不断检验和完善，使得该课程能在信息与计算科学专业为高年级学生的创新意识和全面素质培养起到良好的作用。


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