太陽(yáng)能光伏學(xué)的課程教學(xué)模式研究

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【摘要】本文以洛陽(yáng)理工學(xué)院應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型重要時(shí)期為研究背景，根據(jù)應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，采用校企合作、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合的教學(xué)模式。該教學(xué)模式的實(shí)施收到了良好的教學(xué)效果，能夠與應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)高度的契合。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)；太陽(yáng)能光伏學(xué)；教學(xué)模式改革

眾所周知，目前作為主要能源的煤、石油、天然氣等化石燃料即將消耗殆盡。再加上這些化石燃料的燃燒造成了大量溫室氣體和其他污染物的排放，嚴(yán)重的威脅著人類的生存環(huán)境。因此，尋求一種可再生的清潔能源迫在眉睫，如太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能。其中，太陽(yáng)能是一種“取之不盡，用之不竭”的綠色可再生能源，受到人們的廣泛關(guān)注。目前太陽(yáng)能發(fā)電主要有兩種形式：一是熱發(fā)電；二是光發(fā)電，也稱光伏發(fā)電。光伏發(fā)電是一種將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，規(guī)模大小隨意、能獨(dú)立發(fā)電、建設(shè)時(shí)間短、維護(hù)簡(jiǎn)便，問世后就得到了迅速的發(fā)展。

1課程簡(jiǎn)介

在國(guó)家引導(dǎo)建設(shè)應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的背景下，目前是河南省新能源及光電子材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時(shí)期，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，洛陽(yáng)理工學(xué)院結(jié)合洛陽(yáng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特色，在2011年開設(shè)了材料物理專業(yè)，以太陽(yáng)能光伏為主要方向，培養(yǎng)具有材料、半導(dǎo)體物理等科學(xué)與工程方面的基本知識(shí)和基本理論的技術(shù)型人才。《太陽(yáng)能光伏學(xué)》是本專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，主要介紹了太陽(yáng)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(yáng)能電池的主要性能參數(shù)和太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握太陽(yáng)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)，了解光伏系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠進(jìn)行基本的太陽(yáng)能電池性能測(cè)試及太陽(yáng)能電池組件封裝，并具備太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的技能。

2教學(xué)改革方案及實(shí)施

本課程的學(xué)習(xí)，需要綜合運(yùn)用材料科學(xué)基礎(chǔ)，半導(dǎo)體材料與器件，光電子材料等課程的理論知識(shí)。最終要求學(xué)生具有能夠進(jìn)行太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)及太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，施工及維護(hù)的能力，是一門與實(shí)踐鍛煉密不可分的課程。與學(xué)生之前學(xué)習(xí)的大學(xué)物理，材料科學(xué)基礎(chǔ)等基礎(chǔ)性課程有較大的區(qū)別，因此傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)模式和教學(xué)過(guò)程并不適合本課程的學(xué)習(xí)[1]。應(yīng)根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容探索出適合應(yīng)用型技術(shù)人才的獨(dú)特的教學(xué)模式。《太陽(yáng)能光伏學(xué)》主要內(nèi)容包含兩個(gè)方面：一是與企業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合的太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)過(guò)程；二是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。前者包含了直拉法制備單晶硅棒，鑄錠法制備多晶硅錠，太陽(yáng)能電池切片工藝，太陽(yáng)能電池片的制造和太陽(yáng)能電池組件的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝流程。后者主要是光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，包括獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。針對(duì)本課程及教學(xué)內(nèi)容的特殊性，在教學(xué)上，前一部分太陽(yáng)能電池生產(chǎn)部分采用“校企業(yè)合作+傳統(tǒng)”的教學(xué)模式，后一部分光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+傳統(tǒng)”的教學(xué)模式。

2.1“校企業(yè)合作+傳統(tǒng)”的教學(xué)模式

由于本課程與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合，因此，開展校企合作教學(xué)能夠使課程教學(xué)效果事半功倍[2]，提高學(xué)生的理論知識(shí)的理解及理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。光伏產(chǎn)業(yè)是新興產(chǎn)業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新方法、新理念都在迅速地更新?lián)Q代，因此培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才必須與生產(chǎn)相輔相成，校企合作是達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)的主要手段之一。目前，針對(duì)洛陽(yáng)理工學(xué)院的校企合作主要有兩種形式：教師和學(xué)生到生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)和由企業(yè)中具有豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的工程人員到學(xué)校進(jìn)行講授相關(guān)知識(shí)。首先在專業(yè)教師中選拔出能力強(qiáng)、業(yè)務(wù)精、肯吃苦鉆研的教師，到生產(chǎn)企業(yè)中進(jìn)行掛職鍛煉，真正的參與到工程實(shí)踐中來(lái)。不僅提高教師的動(dòng)手實(shí)踐能力，而且針對(duì)平時(shí)在教學(xué)過(guò)程中容易忽略的細(xì)節(jié)也有較大的認(rèn)識(shí)，使得課堂講授能夠更切合生產(chǎn)實(shí)際。例如，在太陽(yáng)能電池片的制備中的絲網(wǎng)印刷工藝，銀漿的準(zhǔn)備時(shí)間，攪拌速度，以及固含量這些因素會(huì)對(duì)絲網(wǎng)印刷的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。而一般情況下，課堂的講授不會(huì)具體到這些細(xì)節(jié)問題，但是在生產(chǎn)實(shí)踐中這些細(xì)節(jié)往往決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。其次，開展校企合作帶學(xué)生到相關(guān)的光伏企業(yè)見習(xí)，還可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手操作。例如，太陽(yáng)能電池組件封裝部分的單焊和串焊，圖1顯示了學(xué)生在企業(yè)中參加太陽(yáng)能電池片焊接工藝。通過(guò)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作使他們對(duì)生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，并且提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。最后，邀請(qǐng)企業(yè)中具有豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的工程人員到學(xué)校進(jìn)行授課，講授太陽(yáng)能電池生產(chǎn)相關(guān)知識(shí)，以他們對(duì)生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程的熟悉程度，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更加貼合實(shí)際的工藝過(guò)程，可以是學(xué)生產(chǎn)生同理心。例如，在講授太陽(yáng)能電池片的制絨工序時(shí)，工程師詳細(xì)地介紹了制絨液的成分和比例，以及整個(gè)操作過(guò)程的注意事項(xiàng)等問題。

2.2“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+傳統(tǒng)”的教學(xué)模式

“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+傳統(tǒng)”的教學(xué)模式是以“項(xiàng)目一任務(wù)驅(qū)動(dòng)”為主，教師講授為輔的教學(xué)模式[3]。具體到《太陽(yáng)能光伏學(xué)》課程中，教學(xué)內(nèi)容的后半部分太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化采用這種教學(xué)模式。將生活中常見的小型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)以項(xiàng)目的形式引入課堂及課后拓展中。具體的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)有：太陽(yáng)能路燈，共享單車太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，太陽(yáng)能玩具等。首先，根據(jù)學(xué)生的基本知識(shí)掌握程度進(jìn)行小組及崗位分配；其次，小組內(nèi)查找相關(guān)資料，包括：不同太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中的組成設(shè)備，設(shè)備的具體參數(shù)，相應(yīng)的廠家，以及各設(shè)備之間的連接方式。最后，進(jìn)行小型項(xiàng)目設(shè)計(jì)的答辯會(huì)，即進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)的學(xué)生進(jìn)行講解設(shè)計(jì)過(guò)程，并回答由其他同學(xué)提出的疑問。以“項(xiàng)目——任務(wù)驅(qū)動(dòng)”在進(jìn)行小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且把課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。經(jīng)過(guò)一學(xué)期的探索、運(yùn)行和實(shí)踐研究，“校企合作+項(xiàng)目+傳統(tǒng)”的教學(xué)模式取得了一些階段性成果，理論與實(shí)踐鍛煉相輔相成，在增加學(xué)生的自主性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性等能力的訓(xùn)練同時(shí)，也提高了理論教學(xué)的效果。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的重視，各地區(qū)不斷興起一批批與太陽(yáng)能光伏相關(guān)的企業(yè)。我們通過(guò)采用校企合作與項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的創(chuàng)新教學(xué)模式，培養(yǎng)既具有太陽(yáng)能光伏學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)又具有良好的動(dòng)手操作能力的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)

[1]徐燕,劉永生.實(shí)踐與課堂相結(jié)合的教學(xué)模式——以《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》為例探索教學(xué)模式[J].教育教學(xué)論壇,2015(3):161-162.

[2]羅宇強(qiáng),顏曉娟.“太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)方式探討[J].教育觀察,2014,3(34):77-78.

[3]肖志剛,蔣瑤,尹紹全,等.“太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用"課程改革研究[J].樂山師范學(xué)院院報(bào),2013,28(11):61-64.

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