基于專業主修能力培養的光伏專業實踐教學體系構建

陸曉東　趙洋　王澤來　張鵬　周濤　吳志穎

摘要：以光伏崗位實際需求為導向，從專業主修能力培養的角度，介紹了渤海大學光伏專業實踐教學體系的建設情況，探討光伏實踐教學如何建立和如何有效實施等基本問題。

關鍵詞：光伏崗位；實踐教學體系；建立；實施

中圖分類號：G434；N45 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2015）38-0256-02

引言：

各國高校所開設的光伏專業是以培養能在光伏領域內，從事太陽電池、組件、發電系統設計、制造和新產品、新技術開發等方面工作的高級科技人才為目標的。無論從技術角度還是從學科角度考慮，都要求光伏從業人員不僅要掌握全面的光伏專業知識，而且還應具備較強的實踐能力和技術創新能力。然而目前，我國高校培養的光伏專業學生專業實踐能力普遍偏弱，成為制約我國光伏產業發展的巨大障礙。究其根源在于現在國內高校光伏專業在人才培養方面未形成系統化、可借鑒、有效的實踐教學體系，所以如何構建科學合理的光伏實踐教學體系是開設光伏專業高校必須要關注的重要課題。

專業主修能力是指本科生經過四年的學習應具備和達到的專業能力。通過專業主修能力的提升，可以帶動其他能力的發展與提升。渤海大學是國內最早開設光伏人才培養的高校之一，在光伏人才培養方面，非常注重學生專業主修能力的培養和專業實踐技能的提升。本文以光伏就業崗位需求為導向，從專業主修能力培養角度，介紹渤海大學光伏專業實踐教學體系的建設情況，探討光伏實踐教學如何建立和如何有效實施等基本問題。

一、光伏崗位所需的實踐能力簡析

完整的光伏產業鏈呈現出金字塔形結構，主要包括硅料、鑄錠（拉棒）、切片、電池片、電池組件、光伏發電系統等6個環節，其中上游為硅料、硅片環節，中游為電池片、電池組件環節，下游為光伏發電系統環節。與這一產業鏈相關的崗位群主要包括：單晶（多晶）硅棒、硅片制造生產、光伏電池生產、光伏組件加工、光伏發電系統施工等。對太陽電池、組件及發電系統標準生成過程而言，可以將光伏崗位所需的實踐能力分為基礎實踐能力、基本實踐能力和主修實踐能力三個層次的綜合，如圖1所示。其中基礎實踐能力是所有光伏專業本科畢業生都應該具備的能力，具體包括常規工藝測試能力、一般設備的操作能力和簡單工藝結果的分析能力等實踐能力；基本實踐能力是從事某專業崗位所需的最基本的基礎技能，是崗位群內通用的能力，包括工藝參數控制能力、設備維護和保養能力、實驗過程設計能力等實踐能力；主修實踐能力是指運用專業技術完成某種崗位的任務，并通過分析研究可以進一步做出正確決策并實施管理的能力，包括特定工作崗位上需要的工藝和器件設計能力、工藝過程監控和調整的能力、設備維修和開發等實踐能力。崗位能力是多種能力模塊融會貫通形成的，能力模塊之間具有某種遞進或層次關系，正確劃分實踐能力模塊是崗位能力培養的前提和基礎。

二、模塊化實踐教學體系的建立

依據光伏崗位實際需求所開設的實踐教學環節，目前渤海大學已建成四個光伏技能綜合訓練模塊（如圖2所示），用于專業基礎實踐能力和專業主修能力的培養。四個光伏技能綜合訓練模塊包括工藝模塊、測試模塊、EDA仿真模塊以及太陽能發電系統工程技術模塊。工藝模塊包括清洗、擴散、氧化、光刻、濕法刻蝕、干法刻蝕、金屬膜蒸鍍、退火、介質膜生長、晶片切割、芯片封裝等若干子模塊。測試模塊包括半導體工藝過程參數測試、半導體器件成品參數測試、光伏發電系統參數等子模塊；EDA仿真模塊包括半導體工藝仿真、半導體器件設計、電子線路等子模塊；太陽能發電系統工程技術模塊包括光伏組件、光伏逆變系統、儲能系統、高效光伏發電系統等子模塊。各模塊的實踐教學內容覆蓋了半導體測試與表征技術、半導體材料、半導體器件制造工藝、半導體器件物理、電子元器件失效分析、EDA技術等課程的實驗教學任務，學生可實現光伏技術規范基本技能訓練。通過形成系統化、規模化、工程化的實踐教學體系，開設與光伏企業實際生產過程緊密結合的實驗教學內容及選修實踐教學內容，突出專業主修實踐能力的“專”、“精”、“獨”、“特”的特點。

三、基于主修能力培養的實踐教學內容設定

渤海大學新能源學院擁有遼寧省微電子工藝控制重點實驗室、遼寧省光電功能材料檢測與技術重點實驗室、遼寧省光伏發電控制與集成工程技術研究中心等6個省級實驗教學平臺，可實現晶硅太陽電池、小型光伏發電系統、功率半導體器件和小規模集成電路的設計、加工、表征、測試和組裝工藝訓練，為增強實踐教學效果提供了強有力的支撐。

在工藝訓練過程中，大學一年級屬于奠定基礎階段。該階段主要結合大學物理、工科化學和計算機等相關課程的實踐教學，培養學生的基本實踐動手能力和實踐興趣。大學二年級屬于技能養成階段。該階段主要借助一些專業課程關聯的實踐課程，如近代物理實驗、電路分析實驗、模擬電子技術實驗、數字電子技術實驗、現代測試技術和創新實踐等實踐環節，強化學生的實驗技能培養，同時以開放實驗的形式，加強學生對光伏技術有關工序的理解。大學三年級屬于技能提高階段。該階段主要通過專業基礎實驗、專業測試實驗和專業工藝實驗等實踐教學環節，結合學生的興趣完成專業基本實踐能力和專業主修實踐能力的培養。通過這些與工作崗位結合的實訓內容的訓練，訓練學生的實踐動手能力，達到在做中學、在學中練的目的。

在專業基本實踐能力培養過程中，開設大量綜合實驗和基本技能訓練實驗。在確定專業實驗題目過程中，每年都根據人才市場專業人才需求的變化，對培養方案中實踐教學內容進行調整，確保人才培養與市場需求緊密結合；探索新的實踐模式，提高了人才培養的質量。目前，各模塊均開出多種綜合性實驗題目，學生可獲得多種光伏技術基本技能的訓練，有效地鍛煉了光伏類專業學生的實踐能力。

在主修實踐教學過程中，渤海大學重點培養以下幾方面的實踐動手能力，具體包括：晶硅片切磨拋加工；晶硅電池擴散加工；介質膜材料生長控制；電池組件封裝；化合物電池制備。學生依據興趣可選擇培養：設備使用能力和工藝參數控制能力。具體包括晶片切磨拋加工設備的使用和工藝參數控制、晶硅電池擴散加工設備的使用和工藝參數控制、介質膜材料生長加工設備的使用和工藝參數控制、電池組件封裝加工設備的使用和工藝參數控制、化合物電池加工設備的使用和工藝參數控制。在設備使用能力的考核過程中，主要考核方法為實操。在工藝參數控制能力的考核過程中，主要考核方法為論文和分析報告。并根據考核結果給出學生的最終成績。

四、結論

渤海大學光伏專業依據崗位實際需求確定專業實踐體系，并建立了可極大提升實踐教學效果和學生專業實踐技能的模塊化實踐教學環節。在實踐教學體系建設方面，探索出一條適用于國內高校光伏類專業人才培養的實踐教學途徑。學生可根據基本實踐能力培養要求和未來欲從事的專業技術崗位，選擇自己感興趣的工藝實驗題目。從而明確了學生學習的主體地位，強調了學生對老師、對實踐課程的自主選擇權。通過這種以學生為本的專業主修能力訓練，讓學生進入工作模式，扮演技術人員角色，進行具體操作，讓學生把理論形態的實踐能力轉化為實踐形態的實踐能力。

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