創新創業教育理念視域下的太陽能光伏材料及應用課程實踐改革

辛月 何鑫

[摘? ? ? ? ? ?要]? 依托五邑大學材料科學與工程專業的太陽能光伏材料及應用專業選修課，將創新創業教育理念融入多個教學環節，旨在培養學生的創新思維，提高學生的創新創業實踐能力。課程教學團隊實踐包括虛擬作品的創新設計、太陽能電池作品的制作、微課視頻的制作等創新實踐形式，為專業理論課的創新創業教育實踐提供有益的參考。

[關? ? 鍵? ?詞]? 創新創業教育理念;太陽能光伏材料及應用;創新思維

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）42-0040-02

2010年5月教育部印發《關于大力推進高等學校創新創業教育和大學生自主創業工作的意見》，指出高等學校創新創業教育是深化高等教育教學改革、培養學生創新精神和實踐能力的重要途徑。2015年5月國務院辦公廳出臺了《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，對加強高等學校創新創業教育提出了更為明確的任務要求。習近平總書記在2020年9月的科學家座談會上深刻闡述了加快科技創新的重大戰略意義，同時也強調了培養學生創新意識和創新能力對加強科技創新力的重要作用。2021年五邑大學印發的《關于加快建設和完善高水平人才培養體系的若干意見》提出，要構建以能力培養為目標的創新創業教育體系，深化創新創業教育改革。強化課程教學在創新創業能力培養中的基礎功能，要在所有理論和實踐課程中融入創新創業因素，將課程學習作為學生創新創業教育的基礎，促進專業教育與創新創業教育的有機融合。青島大學黨委書記關于專業教育與創新創業教育之間的關系給出了生動形象的比喻：專業教育是創新創業教育的基礎，沒有專業教育背景，創新創業教育就成了無根之木;創新創業教育是專業教育的延伸和拓展，沒有創新創業教育的融入，專業教育就會缺乏活力。

五邑大學材料科學與工程專業的人才培養目標為：畢業生工作五年左右能夠具備本專業工程師的理論水平和工作能力，可以通過終身學習順應行業發展，適應團隊合作的工作環境，能夠成為材料科學與工程領域，特別是電池產業、電動汽車以及其他新能源行業的工程師和管理者。為了實現人才培養目標，在實施人才培養方案過程中需要加大對創新創業能力的培養力度，以提高學生對行業發展需求的適應性。雖然目前在人才培養方案中的實踐教學學時占總學時的37%，但實踐常以傳統的命題式實驗居多，對學生創新思維訓練和創新創業能力培養的支撐度仍有待提升。因此，探索在專業理論課程中的創新創業教育實踐對于全面培養創新型人才具有重要的現實意義。

太陽能光伏材料及應用是材料科學與工程專業大三本科生的專業選修課，在此之前學生已經學習過固體物理導論、材料科學基礎和材料研究與測試方法等課程。在此先修基礎之上，通過太陽能光伏材料的理論學習理解太陽能光伏材料的結構、性能及應用，將創新創業教育理念融入課堂教學、閱讀前沿文獻與課堂討論、創新實踐、開放新課題課程論文撰寫等教學環節，培養學生的創新思維，提高學生創新創業實踐能力。課程緊跟前沿科研成果與科技發展，及時更新教學內容與課件，為學生構建與時俱進的專業知識體系。其中在創新實踐環節融入了大量的創新創業教育元素，且此環節占最終課程考核的35%。本課程每年會根據具體的選課人數來更新創新實踐形式。下面著重介紹在本課程中實施過的實踐形式與具體案例，運用多樣化的教學模式促使教師為課程教學不斷加入新的內容，融入新的創新創業教育元素。

一、虛擬作品的創新設計

選課人數多于50人時可選擇虛擬作品的創新設計作為實踐形式。要求根據所學的太陽能電池種類，通過資料檢索，創新性地設計一個包含太陽能光伏應用的作品。要求分組提交完整的作品說明書，要體現作品設計的研究背景（明確作品設計的目的和意義）、作品設計的詳細方案（需要有自己利用軟件繪制的結構圖，對作品的每部分功能進行詳細說明;如果有簡單的電路，可以畫出電路圖）和作品說明（通過以上的方案來詳細闡述作品設計的優缺點）。

虛擬作品設計的主要目的是激發學生的創新思維，弱化作品的可行性，而突出強調學生的創意。學生提交了諸如太陽能戶外運動服裝、太陽能太空電站、太陽能電池驅動鋰離子電池供電系統、柔性太陽能電池與生命特征監控系統的集成可穿戴設備等作品設計說明書。在完成這一實踐作業的過程中，學生學會了自主查找文獻資料、軟件繪圖等技能，并能通過不同太陽能電池的性能綜合判斷其在不同場合的應用可能性，同時通過將太陽能電池與具體實際應用的聯系，極大地激發了學生的課堂學習熱情。

二、太陽能電池作品的制作

選課人數多于25人少于50人時，可以依托學院的科研平臺，選擇太陽能電池作品的制作為實踐形式。例如以“染料敏化太陽能電池的制作與性能表征”為項目任務，學生自主分組完成項目。實驗方案和流程由學生通過查閱文獻和資料來確定，可以選擇天然染料或者商用染料，選擇的天然染料可以源于水果或植物等，學生在材料的選擇上具有多樣性和自主能動性，極大地促進了學生對材料性能和實驗過程了解的積極性。項目完成過程中需要學生明確項目分工，作品報告需包括電池的結構示意圖、每個組成部分的功能和材料說明、實驗過程、得到的性能數據和演示情況、遇到的問題及分析、在實驗過程中可能存在的安全問題及評價。學生通過分組自主完成太陽能電池的方案設計與實驗過程，培養對實驗現象和實驗數據進行簡單分析和解釋的能力，同時也能掌握太陽能電池的制備、基本性能表征手段與分析方法。下圖為某組學生的實驗過程流程圖和太陽能電池組件的實物圖，體現學生通過調研對實驗的流程和細節已完全掌握。例如某組學生在報告中描述實驗遇到的問題：（1）用2B鉛筆涂電極不均勻導致電池無法驅動蜂鳴器，分析可能產生的原因是碳含量過低導致電子傳輸性能較差。（2）電解液的量過多時，在封裝電池器件時容易導致電極短路。（3）電池效率會隨著電解液的揮發而下降，分析是由于沒有密封封裝所導致。這些問題的提出與解決反映了學生對實驗過程與現象有了深入的思考。此外，學生還能對實驗過程中可能存在的安全問題進行分析。

太陽能電池作品制作的主要目的是讓學生通過查閱文獻確定實驗方案、制作太陽能電池、測試電池性能、撰寫實驗報告、分析問題等，加深對太陽能電池工作原理的理解。學生創新性地將電池用于蜂鳴器、電子手表、小風扇、LED等小型電子產品的驅動，提升了對太陽能電池應用范圍的認識，并通過團隊合作增加集體主義榮譽感，促進綜合能力與素質的提高。

三、微課視頻的制作

如果該學期選課人數不多（一般少于25人），可選擇微課視頻的制作為實踐作業。選擇某一章節作為學生的自學內容，學生可以自主選擇某個知識點作為微課視頻的主題，也可以將內容擴充到課程大綱以外的相關知識點。利用視頻錄制軟件錄制時長不超過10分鐘的微課短視頻，制作相應的課件并以講清知識點為原則。通過微課視頻的制作，把課堂學習的主動權交給學生，學生對知識點有更全面的認知與理解。教師在課堂講授知識點時，學生被動接受不容易理解并記住，但是通過查找資料制作課件，不僅可以梳理知識點的內在邏輯性，而且可以加深對知識點的理解，并提高對知識點的記憶。此外，學生在微課視頻制作過程中還可以學習如何使用現代化信息技術，充分發揮自己的創新思維，通過剪輯、動畫、案例等素材豐富微課視頻，提升視頻的可觀性。

總之，將創新創業教育理念融入專業理論課程學習，補充實踐教學環節對創新思維與能力培養的不足，對構建全方位的創新型人才培養體系具有重要的意義。本課程的教學團隊不斷在嘗試新的創新創業教育模式，旨在激發學生的創新思維，培養學生的創新實踐能力，提高學生對課堂的學習興趣。選修過本課程的學生有較大比例主動加入課外科技活動小組，積極參加各類科技競賽，如“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽、材料創新大賽等比賽。本課程的創新創業教育實踐也為其他專業理論課程的創新創業教育改革提供了思路。

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◎編輯 司 楠