實踐與課堂相結合的教學模式

徐燕　劉永生

摘要：該論文根據《太陽能發電技術》課程的特點和教學實踐效果，分析了教學中遇到的諸多問題。從課堂實驗教學、校企合作、實踐應用等多方面探討了相應的教學模式，從而為建立新的教學模式提供參考。

關鍵詞：光伏發電技術；教學模式；課堂實驗教學；校企合作教學

中圖分類號：G646 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0161-02

人類社會的可持續發展面臨著環境惡化、資源短缺的嚴峻挑戰，而取之不盡用之不竭的太陽能則成為新能源的首選之一。曾經在全球光伏產業的推動下，中國光伏產品已占據國際市場的大半壁江山，但卻一直面臨市場在外的困局。光伏產業經過數年爆發式增長，最終多個環節產能面臨嚴重產能過剩。隨著歐美對中國太陽能電池板的“雙反”實施，近幾年是中國光伏產業發展過程中的一個“寒冬”。光伏企業要應對“寒冬”，一是上游制造企業要提高自身的技術水平和產品質量；二是下游應用企業要抓住機遇，通過技術創新不斷提高系統集成能力，致力于為客戶提供優質可靠的系統設計方案。依據國家新能源政策的戰略部署，結合上海電力學院的專業特色，我校相關太陽能光伏發電專業力圖培養出合乎國家和社會需要的、滿足光伏產業結構調整的市場需求的光伏材料及光伏系統設計專業方面的人才。有關專業以物理學為基礎，系統學習基礎物理學、固體物理、半導體物理等，使學生牢固掌握物理學基礎理論。同時結合電力教學的優勢，將太陽能電池技術、太陽能發電技術、電力分析基礎、逆變器原理等作為專業必修課，培養太陽能發電技術行業的高層次專業人才。這樣，學生在掌握光伏發電系統設計專門技能的同時具備更加扎實的理論知識基礎和科技創新的潛力。其中《太陽能發電技術》包含了太陽輻射、光伏系統設計原理、部件選型、系統安裝維護等內容，其教學目標是希望通過該課程的學習能使同學們能掌握太陽能發電系統的設計開發，為今后從事相關工作打下堅實的理論基礎。作為最早開設《太陽能發電技術》課程的高等院校，由于該課程屬于新課程教學，教學過程中受到教材、實驗設備等各方面條件的限制，使用傳統的教學方法效果不很理想。本文就近年教學過程中遇到的一些問題，針對目前的教學模式進行探討。

一、加強課堂實驗教學

《太陽能發電技術》作為光伏產業人才培養的基礎性課程，主要講述太陽輻射的相關知識、光伏發電系統的原理、系統設計、配件選型及系統安裝維護等相關專業知識，這是一門實踐性十分強的專業課程。在目前的教學過程中發現，單純依靠理論知識講解，學生很難對光伏系統有深入的理解?？偨Y教學過程發現，在學習理論知識的同時如果能結合相關的實驗、實踐教學，則可大幅度提高教學質量與課堂教學效果，也能加深學生對知識點的理解與掌握，這就凸顯了課程教學中實驗環節的重要性。由于《太陽能發電技術》屬于新課程，受到實驗設備、實驗條件和人員的限制，短時間內開展豐富實驗教學有著一定的困難。但是，使用計算機軟件仿真虛擬實驗和設計就沒有這方面的限制。因此，著手開發該課程的虛擬實驗教學環境也是一種重要的方法。此外，在教學的過程中也可以根據教學的需要，動員學生與老師一起自行設計一些簡單可行的實驗設備，既可以加深學生對所學理論知識的理解，又能使學生能夠得到全面的實際訓練，還可以豐富該課程的教學資料。另外，在這個過程中，除了簡單的驗證性實驗，還與控制類、綜合設計類的實驗相結合，提高了學生對已學知識的綜合運用能力，加強了學生的動手能力和實踐能力，使學生在走入社會后，能較快適應市場發展需要，提高就業競爭力。此前北京信息科技大學的白連平等[1]針對該課程就設計了一些可行性實驗，如光伏陣列設計實驗、太陽能路燈照明系統設計等。

二、開展校企合作教學

由于工科課程的實踐特性，除了課堂的理論與實驗之外，開展校企合作教學則是提高該課程教學效果的制勝法寶[2]。在前期的教學過程中作為實踐教學曾經帶學生到相關的光伏企業見習，在企業參觀實習的結束之后，有些學生反映“公司實習4天比在學校2年學的東西都多”，這句話也讓作為教育工作者的我們陷入沉思?，F在學生學習知識的途徑很多，他們更喜歡看到實際的操作而不是“紙上談兵”。例如課堂上講過單晶硅、多晶硅、薄膜太陽電池，而很多學生到了現場仍然分不清楚是什么類型的太陽電池組件；課堂上學習了晶體硅太陽電池的制備工藝，參觀的時候學生還是提出為什么這些電池都是藍色的，不能做成其他顏色呢？雖然這些基礎的知識都已經在課堂上講授過了，明顯部分學生不知道或者不懂卻從來沒有人提出過，而在參觀過程中他們都想到了這些問題，通過參觀學習對這些知識有了更進一步的理解，充分說明了僅有課堂教學遠遠無法滿足該課程的設置目標。因此，除了輔助的課堂實驗教學或者視頻演示之外，與相關企業開展校企合作教學也是提高學生認知能力的一項重要教學手段。這就要求在該課程的教學過程中，除了加強實驗教學還必須加強學校和企業之間的合作，開展合作教育方可取得更好的教學成果。

三、將科研與新技術融入教學培養學生的科技創新能力

素質教育已經是高等院校的重中之重，學校有很多項目都涉及鼓勵大學生科技創新，從近代科學技術的發展史我們也可以看出，年輕人在科技創新上有著巨大的潛力。而如何通過有效途徑提高工科學生的科技創新能力也困擾著不少教師。同時作為高校教師大多也同時肩負著科研工作，怎么樣將自己的科研工作融入日常教學并以此為基礎培養學生的科技創新能力也是一個應該認真考慮的重要問題。大學生在科研領域的創新在國際上屢見不鮮，比如在超導領域，MgB2合金超導體以及NaCoO.H2O超導體都是由日本的本科生首先發現的?！短柲茈姵丶夹g》及《太陽能發電技術》課程的開設，為科研融入教學提供了良好的載體。太陽電池材料的研究是目前材料科學的一大熱門研究領域，這樣可以在教學過程中使學生了解到最新的材料研究，從而讓學生了解到了什么是科研，科研對實際生活又有著怎樣的影響，從而激發學生的學習興趣。而《太陽能發電技術》主要包括太陽輻射、電池制造、組件制造、系統原理、系統設計、部件選型以及控制器逆變器原理等技術。它包含了多門理論性和實踐性都很強的專業課程，涉及的知識面廣、內容概念多，為大學生創新提供了一個良好的平臺。學生在老師的指導下開展太陽能電池及發電技術的研究，查閱資料、進行光伏發電方案的設計，促使學生將所學的電學、材料學、物理學等學科聯系起來。有利于調動學生的學習積極性，激發學生的科技創新興趣，培養學生分析和解決問題的能力[3]。

四、課程考核形式多樣化

基于該課程的實踐性特點和教學目的，可以在傳統卷面理論知識考核的基礎上增加多樣化的考核形式，比如系統設計作品展示、成果匯報等多種方式進行考核，綜合考核專業知識、專業技能等方面。對采取不同方式、對各個不同方面進行考核的結果，通過一定的加權系數評定課程最終成績。

五、小項目形式完成課程設計

在網絡化的今天，課程設計面臨的一大問題就是論文在網絡上復制粘貼完成。而作為實踐性較強的太陽能發電方向的畢業生，我們是否可以改變思路，課程設計不再局限于理論推導而轉向實踐性課程設計。指導老師可以根據地理情況和電網分布情況選擇合適的條件用于學生自主設計光伏發電站，包括太陽能電站地點選擇、可行性分析、電站規模及組成、蓄電池容量、光伏電站年發電量及經濟效益、光伏電站整體布局（組件串并連設計、匯流箱排布、電纜連接、線管地槽整體排布、電纜規格及用量計算、線管規格及用量計算、配電房及看守房布置、支架定點圖等）、系統防雷及監測、電網安全性等部分內容[4]。相信完成這樣的課程設計，可以培養學生查閱文獻和市場調研能力，對其今后獨立從事光伏產業內業務是非常有幫助的。這樣的課程設計比普通的論文撰寫更能提高學生的專業水平，從而使學生的能力達到甚至超越該學科的培養目標。

本文根據《太陽能發電技術》的實際教學經驗以及該課程的教學目標，探討了在現有教學模式基礎上需要進行的一些改進。作為工科應用型創新人才，最重要的是應該具有很強的獨立獲取和應用知識的能力，而傳統的理論教學為主模式則很難讓學生將書本知識與實際光伏工程結合起來，也就無法真正理解光伏發電系統。本文提出了加強實驗教學、開展校企合作教學、將大學生創新融入教學以及改變傳統的考核方式等，其實質都是為了改變目前理論教學為主體的教學模式，將實驗、實踐教學等過去不被重視的教學方式引入這些實踐性較強的課程，探索新的教學模式，從而培養出更適合現代企業、社會所需的高層次人才，達到開設該專業的最終目標。

參考文獻：

[1]白連平，張巧杰.光伏發電實驗設計探討[C].第五屆全國高校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集（2）：602-605，2008-04，中國陜西西安.

[2]趙濤，李國強.獨立學院校企合作人才培養模式探索與實踐[J].實驗室科學，2012，（6）：1.

[3]陳兆權，洪伶俐，徐公林，等.結合太陽能發電技術研究培養大學生科技創新能力[J].科技教育與創新，2012，（20）：210.

[4]肖志剛，蔣瑤，尹紹全，等.《太陽能光伏發電技術及應用》課程改革研究[J].樂山師范學院學報，2013，（11）：61.