與行業標準相銜接的新能源課程體系探索與實踐

戴前進，劉萬英，劉 強

（徐州工程學院 物理與新能源學院，江蘇 徐州 221018）

0 引言

2022 年7 月，市場監管總局等16 部門發布關于印發貫徹實施《國家標準化發展綱要》行動計劃的通知。行動計劃提到，提升裝備制造業標準水平；加大新興產業標準支撐力度；加強新型電力系統標準建設，完善風電、光伏、輸配電、儲能、氫能、先進核電和化石能源清潔高效利用標準。標準是行業發展的重要技術資料，是高校教育與行業接軌，培養符合國家發展要求人才的重要資源，也是應用型高校提高教學質量的重要保障[1]。

課程內容融入行業標準是教學改革的重要手段。羅繼東[2]探索了一種基于電力行業標準的電力系統繼電保護與自動化人才培養新模式，構建新人才培養模式的實現途徑，實現人才的創新性發展；唐四葉[3]針對化工原理課程設計存在的問題，改進了課程設計的教學內容，通過行業標準拓寬了學生的知識面，提高了化工原理課程設計教學效果。在光伏課程中引入相關標準進行學習，是培養“雙碳”人才的重要手段。黃增光[4]通過建立與光伏產業標準相適應的課程內容體系，完善了本科光伏人才培養體系，提升了與行業相適應的人才培養質量。將行業標準融入課程教學，成為提高教學與時俱進的趨勢。目前標準變化日新月異，課程教學需要跟上標準更新的步伐，及時更新教材內容。通過探索與行業標準相銜接的新能源課程教學內容體系，從“教”方面，能夠及時更新課程內容，健全新能源教育理論體系，補充知識框架，將行業現狀與教學知識緊密結合，理論聯系實際，促進產教融合建設和實踐；從“學”方面，能夠擴充學生知識面，接軌行業要求，促進國家新能源行業發展。行業標準內容與行業知識和工程問題緊密相關，對培養學生解決工程問題具有重要作用[5]。

“太陽能電池片制造與封裝技術”是新能源科學與工程專業選修課，與光伏行業相關度高，內容與標準知識結合緊密。研究選取其中的知識點為關鍵詞，搜索相關國家標準；分析課程內容和行業標準，匯總形成課程教學輔助的標準體系，與課程內容進行對照分析，以更新課本知識；改進相應的教學大綱、教材、課件和課程思政，增強學生對課程知識的掌握和對國家新能源行業發展前沿的認識。

1 課程體系分析

以太陽能電池片制造與封裝技術課程為例，通過課程體系分析、內涵建設和教學實踐等方法，開展課程體系建設和實踐。課程體系建設框架如圖1 所示，從教師方面，主要包括講解光伏電池和光伏電站的基本知識、標準搜索和下載方法，講解標準閱讀學習方法，講解關鍵內容的對比方法，講解科技報告撰寫方法。從學生方面，主要包括分組搜索并下載標準進行閱讀，對標準內容進行整理學習，對比分析，撰寫小報告并進行PPT 展示。從而在研究內容上，依次完成課程內容分解、標準下載學習、標準對比分析、知識體系建立等步驟。通過教師指導和學生主動學習，完成課程內容，實現學生在文獻搜索、標準閱讀、報告撰寫、PPT 演講等多方面的能力提升，符合以學生為中心、產出為導向的OBE 教育理念[1]。

圖1 課程體系建設框架

2 課程內涵建設

2.1 教學大綱

課程大綱中關于行業標準的內容已難以適應行業快速發展，應根據搜索到的標準進行更新。一方面，對國際標準IEC61315、IEC61730、UL1703 進行搜索，更新到最新的標準版本；另一方面，增加我國光伏相關國家標準的內容。部分關鍵標準可以學習全文，例如GB/T 29551-2023《建筑用太陽能光伏夾層玻璃》，不僅介紹了玻璃的要求，也包含了光伏板的結構，還有光伏板的測試流程，與課本內容相關度較高，可以全文學習。這些內容編入教學大綱，將優化教學大綱結構和內容。

2.2 教學材料

標準內容會隨著行業發展的需求改變，更新較快，每年都有新的標準發布，也有舊的標準被廢止，應及時更新教材內容。一方面，可以選用新近出版的教材。選用依據包括課程的教學大綱內容，教學重點，課本的內容更新情況，相關標準的講解情況等；另一方面，可以根據已有的教材、查找的標準、相關文獻，按照大綱要求，編寫適合本專業學生培養目標的教學材料。在編寫過程中，要注意將標準內容的講解融合到教材內容之中。對于太陽能電池片的制造和封裝過程來說，就要把電池片的制造和封裝的相關新標準、新工藝、新設備等內容納入教學過程中。設備不僅要考慮傳統的清洗機、制絨機、擴散爐、刻蝕機、等離子體增強化學氣相沉淀、絲網印刷設備，還要搜索新型的自動化的組件分選機器、一體化設備等。

2.3 教學課件

標準內容含有較多的圖，包括光伏板的結構、測試流程、測試方法等，這些內容便于編入課件進行講解。一方面，可以查閱相關標準，逐個分析研究，摘取適合的內容編入課件，并編制和搭配模型圖、實物圖、照片，形成課件內容；另一方面，可以組織學生進行內容學習、資料搜索、課件制作和課堂講解，結合翻轉課堂，進行課件的編寫和不斷改進。

例如《GB/T 29551-2023 建筑用太陽能光伏夾層玻璃》中，晶體硅光伏電池型太陽能光伏夾層玻璃結構示意圖如圖2（a）所示，標準中的圖都是黑白線條，學生不易理解其具體結構。通過網絡搜索資料，可以配合相應的光伏夾層玻璃照片如圖2（b）所示，輔助學生理解標準描述的光伏電池結構。

圖2 晶體硅光伏電池型太陽能光伏夾層玻璃結構

2.4 課程思政

課程思政可以從三方面進行，一是學習了解我國光伏發電技術的先進性，增加榮譽感。截止到2023 年6 月，我國光伏發電裝機容量4.7 億千瓦時，連續8 年位居全球第一。2021 年中國光伏產業鏈主要環節多晶硅、硅片、電池、組件產量分別達到50.6 萬噸、226.6GW、197.9GW、181.8GW，產量全球占比超過70%。這些數字背后是我國日益增強的綜合實力和技術先進性。二是講解節能減排思想，培養學生的責任心。我國是人口大國，資源緊張，節能減排和綠色發展是實現可持續發展的必由之路，推廣光伏發電是這條必由之路的重要一環。三是觀看新能源相關的紀錄片，比如《中國光伏進擊史》《超級工程》，通過這些紀錄片，了解我國光伏發展的歷程，引起學生共鳴，并思考我國光伏未來的發展方向，積極投入我國光伏產業。

3 課程教學實踐

3.1 實踐步驟

在初步建立課程體系的基礎上，以“太陽能電池片制造與封裝技術”為例，進行教學實踐。

第一步，課程內容分解。本課程主要介紹光伏電池片制造和組件封裝的工藝、質量控制、特性測試等。我國的太陽光伏能源系統標準化體系主要包括0 基礎通用標準、1 光伏制造設備、2 光伏材料、3 光伏電池與組件、4 光伏部件、5 光伏發電系統、6 光伏應用等。本課程主要涉及的是其中1 光伏制造設備、2 光伏材料、3 光伏電池與組件三個體系，并在課程章節中交叉進行。由于相關標準數量較多，主要根據三個體系對標準進行分類，并歸并到對應的章節進行知識更新。

第二步，查找標準文獻。結合相關標準的應用，講解標準文獻的查找和學習方法，使學生能夠分組搜索關鍵詞相關國家標準，并下載進行整理和匯總。太陽能電池片的結構主要包括玻璃、EVA、電池片、背板、邊框、接線盒。在國家標準全文公開系統，以“光伏”“太陽電池”“太陽能電池”為關鍵詞搜索，檢索結果有150 余條標準。根據標準的名稱和內容，將標準按照玻璃、EVA、電池片、背板、邊框、接線盒進行分類。如《建筑用太陽能光伏夾層玻璃》（GB/T 29551-2023）、《輕質晶體硅光伏夾層玻璃》（GB/T 37896-2019）等。

第三步，學生分組學習。根據班級同學分組意見，以宿舍為單位進行分組，以方便組內交流。班級50 人共分10 組，每組4-6 人。首先每個同學整理一個標準文件的文檔，參考國家標準全文公開系統中的格式，在學期末上傳到課程群文件。通過整理標準文件，一方面掌握了標準內容，另一方面掌握標準的格式和撰寫方法。之后每組選出一個標準文件，制作課件進行10 分鐘左右的翻轉課堂展示。課程共20 次課，從第五周開始，每周進行一組展示，包括課件內容和標準文件內容。通過課件展示，一方面使全班一起學習標準內容，另一方面鍛煉了同學的表達能力，同時增加了班級同學的相互了解。課件展示后進行打分，計入平時成績。打分項包括課件內容、課件制作、演講三部分，課件展示后教師進行點評，給出建議。

第四步，建立光伏標準的知識庫。比如標準列表、標準文檔、標準的寫作方法等，通過課件展示和教師點評，調查學生對標準內容的學習掌握情況，進行難點分析講解，鼓勵學生在光伏標準課件中加入工程實踐和生活實際的照片。通過教學過程的不斷優化。最終建立起包括50 篇標準文檔、10 個課件的光伏標準知識庫。這個知識庫通過班級群文件共享，將為學生今后在光伏建設領域提供重要的資料，也將不斷豐富課程內容。

3.2 創新性

首先，本研究符合國家“雙碳”目標和《國家標準化發展綱要》行動計劃的需要，滿足國家新能源建設的戰略需求。其次，通過梳理國家關于光伏制造、施工、運行的最新標準，匯總形成相關知識體系，豐富和行業標準教學的理論體系。最后，將光伏相關的行業標準融入到光伏課程教學中，提升學生知識的深度、廣度和行業前沿程度，是對OBE 教學理念的創新實踐和發展。

3.3 難點

一方面，行業標準內容比較枯燥，融入課程內容存在一定難度。針對這一難點，應對照標準內容，廣泛搜索資料，結合前沿科技知識、國家大工程和新能源相關時事熱點，選擇合適的標準內容進行呈現。另一方面，行業標準專業性較強，和課本內容可能會有差別，部分專業詞匯在書本沒有出現。針對這一難點，可以對標準內容進行選擇性學習，對于課本沒有的專業名詞和知識點，查找資料詳細研究，盡可能地在提高學生資料搜索能力的同時，擴寬學生的知識面，提高學生自主學習能力和獲得感。

4 結語

以太陽能電池片制造與封裝技術課程為例，開展了與行業標準相銜接的新能源課程內容體系建設探索。通過文獻搜索，了解光伏相關課程的教學現狀和問題。在此基礎上分析教材內容，查找行業標準，進行課程體系的設計和實踐。課程體系的建設內容包括大綱、教材、課件、思政等，并通過實踐驗證了課程體系實施的可行性。與行業標準相銜接的教學將增加新能源與科學工程專業內涵，完善學生的知識結構，提高學生綜合能力，滿足國家新能源行業發展的需求。