創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下光伏原理與技術(shù)課程教學(xué)改革探索

汪俊 張文飛 孫美玲 穆洪杰

摘 要：在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，光伏原理與技術(shù)課程教學(xué)改革具有重要的意義?；谡n程的特點(diǎn)，文章從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革探索，旨在提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，以滿足光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);光伏原理與技術(shù);課程教學(xué)改革

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力的光伏人才的需求大幅增加。2015年《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》中指出，深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，要以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制為重點(diǎn)。為此，國內(nèi)大批高校增設(shè)了光伏類課程，目的是為社會(huì)培養(yǎng)既有扎實(shí)的理論功底又有較強(qiáng)的創(chuàng)新及實(shí)踐能力的專門人才。光伏原理與技術(shù)課程是山東理工大學(xué)電子信息（光學(xué)工程）專業(yè)為適應(yīng)國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育要求，培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的光伏人才而設(shè)立的。該課程是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的重要課程，課程內(nèi)容主要包括光伏原理基礎(chǔ)、光伏器件測試與應(yīng)用、各類電池技術(shù)的特點(diǎn)與展望、新概念電池簡述等。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生對光伏原理、光伏材料以及光伏器件等有了一個(gè)較全面的認(rèn)識。因此，光伏原理與技術(shù)課程是光伏開發(fā)與利用方向中非常重要的課程，提高課程的教學(xué)質(zhì)量對光伏產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究型及技術(shù)型人才的培養(yǎng)具有重要的意義。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，本文就光伏原理與技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，并針對問題進(jìn)行課程教學(xué)改革探索，以改進(jìn)現(xiàn)有的課程設(shè)置和提高教學(xué)水平。

一、現(xiàn)階段光伏原理與技術(shù)課程存在的問題

光伏原理與技術(shù)課程具有內(nèi)容豐富、前沿性強(qiáng)、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力方面具有不可替代的重要作用。然而當(dāng)前電子信息（光學(xué)工程）專業(yè)的光伏原理與技術(shù)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)存在諸多問題：

（一）教材缺乏

由于當(dāng)前光伏類教材通常是為新能源類專業(yè)編寫的，相關(guān)教材深淺不一，側(cè)重點(diǎn)各有不同。大部分教材知識點(diǎn)較多、知識面廣、理論性強(qiáng)，涉及大量的新概念介紹、公式推導(dǎo)等，再加上授課學(xué)時(shí)有限，通過講授只能讓學(xué)生了解概念而無法真正掌握，在實(shí)際應(yīng)用中仍然比較陌生。此外，伴隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，大量新理論、新材料、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并且與其他學(xué)科的交叉日益增多。但目前課程教學(xué)內(nèi)容與光伏領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平不匹配，課程內(nèi)容過于陳舊、更新速度緩慢，一成不變的教材及教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足專業(yè)發(fā)展的需要，也難以讓學(xué)生把握光伏領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿方向。

（二）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

本課程除了理論知識教學(xué)外，實(shí)踐環(huán)節(jié)也必不可少。然而由于本課程的實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)不完善，光伏實(shí)踐訓(xùn)練設(shè)備的種類單一、數(shù)量偏少，大部分的光伏實(shí)驗(yàn)要在集成式的實(shí)驗(yàn)箱上開展。由于光伏器件均被固定在實(shí)驗(yàn)箱上，學(xué)生只需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)參考書進(jìn)行連線、測試數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)，即可完成實(shí)驗(yàn)。因此這一類的光伏實(shí)驗(yàn)基本上都是驗(yàn)證性的，雖然能夠起到幫助學(xué)生鞏固課堂知識、培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的作用，但是由于缺乏設(shè)計(jì)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，難以滿足創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下對光伏人才的需求。

（三）教學(xué)模式與考核方式單一

傳統(tǒng)的授課方式通常以講授法教學(xué)為主，通過講授法可以讓學(xué)生了解各類電池的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理、發(fā)展前景等，但對光伏材料的性能、制備工藝等方面的知識，采用講授法并未能獲得良好的教學(xué)效果。盡管在授課過程中可以輔以圖片、視頻、動(dòng)畫等多媒體素材，但由于知識內(nèi)容的復(fù)雜性，仍難將光伏材料的性能、制備工藝等完全體現(xiàn)出來，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往感到教學(xué)內(nèi)容枯燥、不夠形象生動(dòng)，從而導(dǎo)致上課積極性不高、學(xué)習(xí)興趣缺失，繼而影響教學(xué)效果。本課程的考核目前采用“平時(shí)成績+期末考試”的常規(guī)考核，這種考核方式側(cè)重于對教材中基本理論知識的考核，關(guān)注學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和記憶，難以考查學(xué)生的分析、應(yīng)用能力，因此學(xué)生重視程度不高，常常采用考前突擊的方式來應(yīng)對考核，并不能真正掌握課程的內(nèi)容，也無法有效地激發(fā)創(chuàng)新意識。

二、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下光伏原理與技術(shù)課程教學(xué)改革的探索

在深入剖析光伏原理與技術(shù)課程存在的問題的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)要求，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等多方面入手，積極進(jìn)行探索，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升其創(chuàng)新能力。

（一）以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為導(dǎo)向，合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的《光伏原理與技術(shù)》教材中，基礎(chǔ)理論、公式推導(dǎo)和經(jīng)典內(nèi)容占據(jù)大量篇幅，甚少涉及當(dāng)代光伏產(chǎn)業(yè)萌生的新技術(shù)、新材料、新理念。因此，為培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，必須合理規(guī)劃、科學(xué)選擇教學(xué)內(nèi)容，既要有比較完整的理論知識，又要有前沿的光伏技術(shù)介紹。針對電子信息（光學(xué)工程）專業(yè)的特點(diǎn)，在開設(shè)光伏原理與技術(shù)課程之前，本專業(yè)已經(jīng)開設(shè)了半導(dǎo)體物理、固體物理等課程，學(xué)生已經(jīng)具備一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。在光伏原理與技術(shù)課程的教學(xué)中，可以利用1課時(shí)的時(shí)間介紹半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識，為學(xué)生梳理光伏原理與半導(dǎo)體知識結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性，加深學(xué)生對光伏原理的認(rèn)識。此外，在把握課程知識體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充光伏領(lǐng)域新理論、新材料和新技術(shù)方面的綜述。例如，在教學(xué)光伏材料時(shí)，除了講述硅、砷化鎵、碲化鎘等多種傳統(tǒng)的光伏材料的基礎(chǔ)知識外，還可以適當(dāng)擴(kuò)充鈣鈦礦、硒化銻等綠色新型光伏材料的介紹，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展部分，由于涉及最新的研究成果，參考書往往與現(xiàn)今的發(fā)展?fàn)顩r不符，因此可以從網(wǎng)絡(luò)上收集最新材料信息。例如，可以在每節(jié)課開始的幾分鐘設(shè)置“話光伏”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生分享光伏行業(yè)最新的新聞或者科研進(jìn)展，通過相互分享，學(xué)生大致了解了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，掌握了光伏行業(yè)發(fā)展新消息，提高了專業(yè)能力。教師在授課過程中也可以同學(xué)生分享光伏技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)的最新科研成果或者自己的科研小趣事，潛移默化地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新興趣。除此之外，根據(jù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的要求，積極搭建校企深度合作平臺，構(gòu)建校企雙師教學(xué)團(tuán)隊(duì)，增加光伏科技講座，邀請光伏領(lǐng)域企業(yè)專家和科研工作者以講座的形式同學(xué)生交流，既能拓寬課程教學(xué)內(nèi)容，又能讓學(xué)生了解企業(yè)對人才的實(shí)際需求。

（二）知行結(jié)合，落實(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)

理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相輔相成，固不可分。在教學(xué)過程中，可以開展多元化的實(shí)踐活動(dòng)，通過仿真模擬、實(shí)踐沙龍、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、參與各類學(xué)科競賽與教師課題研究等多種形式，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以做促學(xué)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生真正做到“融會(huì)貫通”“學(xué)以致用”。適當(dāng)增加一定量的開放實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為主體、導(dǎo)師為輔，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自主完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，如太陽能發(fā)熱手套的設(shè)計(jì)、太陽能濕度控制器的制作等。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)促使學(xué)生根據(jù)自己的理解，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下提出更多的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，提高其創(chuàng)新實(shí)踐能力。另外，實(shí)驗(yàn)室也要加大對光伏技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)的投入，更新實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，以保證設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展，滿足師生的實(shí)踐需求。同時(shí)積極利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的光伏儀器設(shè)備搭建實(shí)踐教學(xué)平臺。例如，電子信息（光學(xué)工程）專業(yè)目前擁有磁控濺射、旋涂機(jī)和熱蒸鍍等各類光伏材料制備設(shè)備，同時(shí)擁有紫外-可見光分光計(jì)和電化學(xué)工作站等分析設(shè)備，這些設(shè)備將為光伏原理與技術(shù)課程提供一個(gè)良好的實(shí)踐教學(xué)平臺。學(xué)生通過到實(shí)驗(yàn)室觀摩學(xué)習(xí)，可以更為直觀、深入地了解光伏材料的制備與性能表征，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣與探索知識的積極性。此外，還可以增加企業(yè)認(rèn)知環(huán)節(jié)，帶領(lǐng)學(xué)生到光伏企業(yè)進(jìn)行參觀交流，使其全面了解光伏產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營管理和運(yùn)作模式。這可以有效地提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的動(dòng)力，使學(xué)生在走上工作崗位時(shí)，也能夠承擔(dān)起科技創(chuàng)新的重?fù)?dān)。

（三）多元化課程考核評價(jià)主體，優(yōu)化考核評價(jià)制度

合理的考核評價(jià)制度的建立有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，考核內(nèi)容要多元化，考核應(yīng)由單一的基本公式概念的考核轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生參與課堂情況、實(shí)驗(yàn)、科研項(xiàng)目等多方面的考核。此外，考核方式更要靈活多變，如針對實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)雙重考核。針對專業(yè)技能方面的考核，可以在開放實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)答辯考核，學(xué)生采用PPT匯報(bào)自己的成果，匯報(bào)之后由學(xué)生和教師提問，整個(gè)環(huán)節(jié)需要全體學(xué)生共同參與，教師結(jié)合學(xué)生的表現(xiàn)給出評定。專業(yè)素養(yǎng)的考核主要由學(xué)生互評完成，學(xué)生通過組建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，相互交流，相互合作，相互之間從組織力、責(zé)任心、領(lǐng)導(dǎo)能力等方面給出評價(jià)。這樣的考核方式既可以讓學(xué)生重視理論知識，又能提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)。

三、結(jié)語

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，社會(huì)對光伏領(lǐng)域的高端人才需求日趨強(qiáng)烈，光伏原理與技術(shù)課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法已難以適應(yīng)光伏產(chǎn)生發(fā)展的需求，因此，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，光伏原理與技術(shù)課程的改革勢在必行。本文從更新教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)模式、優(yōu)化考核評價(jià)制度等多角度，詳細(xì)論述了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下光伏原理與技術(shù)課程教學(xué)改革策略，旨在全面提高教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培養(yǎng)出更多既有扎實(shí)的理論功底，又有較強(qiáng)的創(chuàng)新及實(shí)踐能力的光伏人才，以滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

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