創新創業背景下光伏原理與技術課程教學改革探索

汪俊 張文飛 孫美玲 穆洪杰

摘 要：在創新創業背景下，光伏原理與技術課程教學改革具有重要的意義。基于課程的特點，文章從教學內容、教學模式、考核方式三個方面進行教學改革探索，旨在提高教學質量，激發學生的創新創業意識，以滿足光伏產業發展的需要。

關鍵詞：創新創業;光伏原理與技術;課程教學改革

隨著光伏產業的迅猛發展，社會對具有創新精神和創業能力的光伏人才的需求大幅增加。2015年《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》中指出，深化高等學校創新創業教育改革，要以提高人才培養質量為核心，以創新人才培養機制為重點。為此，國內大批高校增設了光伏類課程，目的是為社會培養既有扎實的理論功底又有較強的創新及實踐能力的專門人才。光伏原理與技術課程是山東理工大學電子信息（光學工程）專業為適應國家創新創業教育要求，培養具有較強創新能力的光伏人才而設立的。該課程是一門理論與實踐緊密結合的重要課程，課程內容主要包括光伏原理基礎、光伏器件測試與應用、各類電池技術的特點與展望、新概念電池簡述等。通過課程學習，學生對光伏原理、光伏材料以及光伏器件等有了一個較全面的認識。因此，光伏原理與技術課程是光伏開發與利用方向中非常重要的課程，提高課程的教學質量對光伏產業相關研究型及技術型人才的培養具有重要的意義。在創新創業背景下，本文就光伏原理與技術課程教學中存在的問題進行分析，并針對問題進行課程教學改革探索，以改進現有的課程設置和提高教學水平。

一、現階段光伏原理與技術課程存在的問題

光伏原理與技術課程具有內容豐富、前沿性強、多學科交叉等特點，在培養學生的創新意識和創新能力方面具有不可替代的重要作用。然而當前電子信息（光學工程）專業的光伏原理與技術課程的教學環節存在諸多問題：

（一）教材缺乏

由于當前光伏類教材通常是為新能源類專業編寫的，相關教材深淺不一，側重點各有不同。大部分教材知識點較多、知識面廣、理論性強，涉及大量的新概念介紹、公式推導等，再加上授課學時有限，通過講授只能讓學生了解概念而無法真正掌握，在實際應用中仍然比較陌生。此外，伴隨著光伏產業的迅速發展，大量新理論、新材料、新技術不斷涌現，并且與其他學科的交叉日益增多。但目前課程教學內容與光伏領域的科學技術發展水平不匹配，課程內容過于陳舊、更新速度緩慢，一成不變的教材及教學內容已經不能滿足專業發展的需要，也難以讓學生把握光伏領域的發展動態和前沿方向。

（二）實踐教學環節薄弱

本課程除了理論知識教學外，實踐環節也必不可少。然而由于本課程的實驗平臺建設不完善，光伏實踐訓練設備的種類單一、數量偏少，大部分的光伏實驗要在集成式的實驗箱上開展。由于光伏器件均被固定在實驗箱上，學生只需要根據實驗參考書進行連線、測試數據、記錄數據，即可完成實驗。因此這一類的光伏實驗基本上都是驗證性的，雖然能夠起到幫助學生鞏固課堂知識、培養學生基本實驗技能的作用，但是由于缺乏設計性創新實驗，不利于學生實踐能力的培養，難以滿足創新創業背景下對光伏人才的需求。

（三）教學模式與考核方式單一

傳統的授課方式通常以講授法教學為主，通過講授法可以讓學生了解各類電池的結構、設計原理、發展前景等，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效果。盡管在授課過程中可以輔以圖片、視頻、動畫等多媒體素材，但由于知識內容的復雜性，仍難將光伏材料的性能、制備工藝等完全體現出來，因此學生在學習過程中往往感到教學內容枯燥、不夠形象生動，從而導致上課積極性不高、學習興趣缺失，繼而影響教學效果。本課程的考核目前采用“平時成績+期末考試”的常規考核，這種考核方式側重于對教材中基本理論知識的考核，關注學生對知識點的理解和記憶，難以考查學生的分析、應用能力，因此學生重視程度不高，常常采用考前突擊的方式來應對考核，并不能真正掌握課程的內容，也無法有效地激發創新意識。

二、創新創業背景下光伏原理與技術課程教學改革的探索

在深入剖析光伏原理與技術課程存在的問題的基礎上，本文結合創新創業要求，從教學內容、教學模式、考核方式等多方面入手，積極進行探索，旨在培養學生的創新意識，提升其創新能力。

（一）以創新創業為導向，合理規劃教學內容

傳統的《光伏原理與技術》教材中，基礎理論、公式推導和經典內容占據大量篇幅，甚少涉及當代光伏產業萌生的新技術、新材料、新理念。因此，為培養創新創業人才，必須合理規劃、科學選擇教學內容，既要有比較完整的理論知識，又要有前沿的光伏技術介紹。針對電子信息（光學工程）專業的特點，在開設光伏原理與技術課程之前，本專業已經開設了半導體物理、固體物理等課程，學生已經具備一定的學習基礎。在光伏原理與技術課程的教學中，可以利用1課時的時間介紹半導體的基礎知識，為學生梳理光伏原理與半導體知識結構之間的關聯性，加深學生對光伏原理的認識。此外，在把握課程知識體系結構的基礎上，補充光伏領域新理論、新材料和新技術方面的綜述。例如，在教學光伏材料時，除了講述硅、砷化鎵、碲化鎘等多種傳統的光伏材料的基礎知識外，還可以適當擴充鈣鈦礦、硒化銻等綠色新型光伏材料的介紹，提高學生的學習興趣。對我國光伏產業發展部分，由于涉及最新的研究成果，參考書往往與現今的發展狀況不符，因此可以從網絡上收集最新材料信息。例如，可以在每節課開始的幾分鐘設置“話光伏”環節，讓學生分享光伏行業最新的新聞或者科研進展，通過相互分享，學生大致了解了光伏產業的發展狀況，掌握了光伏行業發展新消息，提高了專業能力。教師在授課過程中也可以同學生分享光伏技術的最新發展動態、教學團隊的最新科研成果或者自己的科研小趣事，潛移默化地激發學生的創新思維，提高學生的創新興趣。除此之外，根據創新創業的要求，積極搭建校企深度合作平臺，構建校企雙師教學團隊，增加光伏科技講座，邀請光伏領域企業專家和科研工作者以講座的形式同學生交流，既能拓寬課程教學內容，又能讓學生了解企業對人才的實際需求。

（二）知行結合，落實實踐環節

理論教學和實踐教學相輔相成，固不可分。在教學過程中，可以開展多元化的實踐活動，通過仿真模擬、實踐沙龍、創新創業項目設計、參與各類學科競賽與教師課題研究等多種形式，豐富學生的學習內容，以做促學，鍛煉學生的創新能力，使學生真正做到“融會貫通”“學以致用”。適當增加一定量的開放實驗，以學生為主體、導師為輔，讓學生自主設計、自主完成創新性實驗，如太陽能發熱手套的設計、太陽能濕度控制器的制作等。創新性實驗促使學生根據自己的理解，在導師的指導下提出更多的創新性實驗方案，可以調動學生的主動性，激發學生的創新思維和創新意識，提高其創新實踐能力。另外，實驗室也要加大對光伏技術實驗設備經費的投入，更新實驗儀器設備，以保證設計性實驗教學的順利開展，滿足師生的實踐需求。同時積極利用實驗室現有的光伏儀器設備搭建實踐教學平臺。例如，電子信息（光學工程）專業目前擁有磁控濺射、旋涂機和熱蒸鍍等各類光伏材料制備設備，同時擁有紫外-可見光分光計和電化學工作站等分析設備，這些設備將為光伏原理與技術課程提供一個良好的實踐教學平臺。學生通過到實驗室觀摩學習，可以更為直觀、深入地了解光伏材料的制備與性能表征，調動學習的興趣與探索知識的積極性。此外，還可以增加企業認知環節，帶領學生到光伏企業進行參觀交流，使其全面了解光伏產業的經營管理和運作模式。這可以有效地提升學生創新創業的動力，使學生在走上工作崗位時，也能夠承擔起科技創新的重擔。

（三）多元化課程考核評價主體，優化考核評價制度

合理的考核評價制度的建立有利于提高學生的創新創業能力，調動學生的積極性。在創新創業背景下，考核內容要多元化，考核應由單一的基本公式概念的考核轉變為學生參與課堂情況、實驗、科研項目等多方面的考核。此外，考核方式更要靈活多變，如針對實踐環節設置專業技能和專業素養雙重考核。針對專業技能方面的考核，可以在開放實驗中設計答辯考核，學生采用PPT匯報自己的成果，匯報之后由學生和教師提問，整個環節需要全體學生共同參與，教師結合學生的表現給出評定。專業素養的考核主要由學生互評完成，學生通過組建創新創業團隊，相互交流，相互合作，相互之間從組織力、責任心、領導能力等方面給出評價。這樣的考核方式既可以讓學生重視理論知識，又能提高學生創新創業素養。

三、結語

隨著光伏產業的飛速發展，社會對光伏領域的高端人才需求日趨強烈，光伏原理與技術課程的傳統教學方法已難以適應光伏產生發展的需求，因此，在創新創業背景下，光伏原理與技術課程的改革勢在必行。本文從更新教學內容、改革教學模式、優化考核評價制度等多角度，詳細論述了創新創業背景下光伏原理與技術課程教學改革策略，旨在全面提高教學質量，為社會培養出更多既有扎實的理論功底，又有較強的創新及實踐能力的光伏人才，以滿足社會發展的需要。

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