太陽能利用技術案例教學改革探討

劉昌宇　王忠華　李棟

[摘要]我國太陽能利用技術、光伏發電產業在國際市場上已經占領了國際市場的絕大部分份額，但也暴露出了技術升級緩慢、產能過剩的難題。太陽技術的開發利用、光伏產業的發展導向就需要國內教育界尤其是相關高校在教學領域做好文章，積極實施教學改革，培養專業知識扎實、實踐操作能力較強、具有創新精神的專業人才，推動我國太陽能利用技術的產業升級。

[關鍵詞] 太陽能利用技術;案例教學;教學改革

[中圖分類號]? G642?????? ?? ??????? [文獻標志碼]? A???????? ????????????? [文章編號]? 2096-0603（2018）34-0114-02

能源是全世界經濟與社會發展中必不可缺的資源之一，隨著全世界對能源消耗的加重，所帶來的空氣污染、環境污染已成為全球矚目的問題，我國在治理環境污染、空氣污染的問題上已經取得了令人欣慰的成績，這主要得益于清潔能源的開發與利用，其中太陽能能源的開發利用、光伏發電事業在清潔能源的利用上發揮了榜樣作用。我國太陽能利用技術、光伏發電產業已經占領了國際市場的絕大部分份額，但也暴露出了技術升級緩慢、產能過剩的難題。太陽技術的開發利用、光伏產業的發展導向就需要國內教育界尤其是相關高校在教學領域做好文章，積極實施教學改革，培養專業知識扎實、實踐操作能力較強、具有創新精神的專業人才，推動我國太陽能利用技術的產業升級。

一、太陽能利用技術案例教學的教學現狀

太陽能技術的開發與利用，需要相關的專業技術人才來從事開發、設計、研究與推廣工作，這些人才的培養，不論是高層次的專業性研究人才還是基礎性的專業職能技術人才，都需要通過相關院校的課程教學來完成。

（一）太陽能利用技術案例教學情況

我國相關高校正是在全球范圍內面臨著能源危機、環境污染壓力劇增的狀態下開設了相應的新能源技術的發展與利用專業，其中太陽能利用技術的案例教學就是一門重要的專業課程。當前我國很多高校開設新能源技術專業，開設了太陽能利用技術專業的高校，主要以工科院校和一些職業技術學院為主，典型的高校有東北石油大學、南昌大學、浙江工業大學、上海電力學院和常熟理工學院等。這門課程的教學內容十分豐富，涉及基礎物理學、固體物理學、半導體物理學、能源學、電力電子學等領域的內容，講授的知識不僅僅包括太陽能光伏發電技術，還包括太陽能制熱、太陽能取暖、太陽能制冷、太陽能采暖、太陽能干燥、太陽能工業制熱等知識，這門課程內容比較詳實、豐富，與國際教學接軌。

（二）太陽能利用技術課程設置情況

結合開設該專業的相關院校的培養方案，太陽能利用技術課程屬于專業核心課程。通常情況下，高校均傾向于在第四或第五學期開設這門課程，即大二下學期或大三上學期老師講授這門課程，主要是因為只有經過兩三個學期對物理、高數、力學、電子等基礎課程的學習，學生才具備學習太陽能利用技術課程的知識基礎。根據培養方案，這門課程屬于考試課，說明每所院校都十分重視這門課程，想要通過考試來提升教學效果。一般情況下，這門課程教師會進行15周的教學，每周四節課，授課時間總共為60學時，但其中理論授課為40學時，實驗操作為20學時，理論與實驗操作訓練相結合，共同完成這門課程的教學任務。通過理論學習與實驗操作，學生基本上對太陽能利用技術有了清晰認識，可以掌握一些基本原理，畫出一些簡單的線路圖，從事一些基礎設計，為后續發展奠定了基礎。

（三）太陽能利用技術課設與實訓情況

太陽能利用技術課程實施案例教學，除了課堂授課與實驗操作之外，還需要進行課程設計訓練與實踐操作環節。課堂授課結束之后，教師會布置課程任務，讓學生認知繪制圖紙的基本要領與繪制辦法，讓學生嘗試畫出相應物品的圖紙，鍛煉繪圖制圖的能力，并與CAD工程制圖的學習結合起來。除了課設之外，太陽能利用技術課程的學習，還需要學生接受相應的實訓訓練，在實驗指導教師的引導下，學生或走進實訓基地或來到實驗室，或者是進入校企合作實訓基地，或者是到相關企業進行實習實訓等，對太陽能利用技術的運用情況，實物產品、光伏發電裝置等進行最直接的認識。

二、高校太陽能利用技術課程案例教學中存在的不足

清潔能源的開發利用在國際范圍內都是一個嶄新的課題，太陽能利用技術的研究與可行性論證持續了數十年的時間，大規模開發利用是最近十幾年開始興起的。我國相關高校基本是新開設這個專業，這門課程也屬于新開課，故此，太陽能利用技術課程案例教學中或多或少地存在著一些不足之處。

（一）師資隊伍建設問題

任何一門課程課堂教學的開展、教學效果的提升，都需要由一支綜合能力強的教師隊伍來完成，太陽能利用技術專業或課程，對教師隊伍的要求更為嚴格，學生對教師的依賴性也最強。首先，這個專業、這門課程的教師，應該精通本專業領域的專業知識;其次，教師還應具備物理學、高數、電工電子學領域的知識基礎;最后，也是最為重要的，這門課程的教師，最好是“雙師型”教師，既能實施理論授課，又可以指導學生的實驗、實踐操作，這樣學生才可以把理論學習與實踐操作有機結合起來。太陽能利用技術屬于一種新型技術，這個專業也屬于新興學科，這一行業領域內的人才缺口較大，相關專業人才都被一些知名企業所挖走，加之我國高校教師隊伍招聘中對于學歷層次的限制，導致高校很難選擇到合適的專業人才。對于“雙師型”師資隊伍建設，存在的難度更大。我國相關院校這個專業的教師，一般都是從高校畢業的學歷較高的碩士生或博士生，他們從事理論授課或科研工作，很容易發揮專業特長，但是指導實踐則存在一定的短板，因此“雙師型”隊伍建設仍然需要很長的路要走。

（二）實驗實訓環節的課時相對不足

我國高校太陽能利用技術專業，嚴格按照培養方案來執行，根據培養方案來分配理論教學、實驗操作與實訓訓練的課時比例。培養方案的制定是相關院系、教研室根據教學實際并借鑒其他院校的培養方案來制定的，通過院校教學委員會的專家論證通過后，這一方案就具備執行性。從教學實踐的效果來看，這門課程應用性較強，學生在接受完理論授課任務之后，還要進行大量的實驗、實訓，才能消化所學內容，達到鞏固學習效果、消化吸收這些內容的目的。可是，根據培養方案，實驗課時相對較少，實訓環節的課時量也不足，這兩個環節的課時總量加起來，也不能完全滿足學生的學習需求，學生只有通過實踐操作，反復試驗、親自動手，才能真正獲取相應的學習效果。要提升實驗實踐課時比重，就需要修改培養方案，教師根據新的培養方案來執行，課時培養方案的修改與調整不是一件簡單的事情，需要相關院校根據師生的反饋意見，提出修改申請，院校專家委員會進行專門審核討論之后才能進行調整，這就需要一個過程。

（三）課程考核方式的限制

太陽能利用技術的案例教學課程是一門考試課，學期末教師會按照院校的要求來進行成績考核。我國高校對考試課的要求十分嚴格，教師試卷的出題方式、分值比重、需要考核的內容、試題種類等都有嚴格的要求，授課教師只能按照相關要求，出一套理論測試試卷，學生通過考試的方式來完成課程考核，最終的卷面成績就是學生的學習效果數據。可是，這門課程的實踐性很強，一張理論性試卷很難反映出學生的真實學習情況，所以這種課程考核方式就具有片面性，學生的創新能力、動手操作能力幾乎反映不出來，這種單憑試卷分數來決定學習效果的考核方式，對絕大部分學生都不太公平，有的學生喜歡學習理論知識，有的學生喜歡鉆研弄一些小發明小創新，有的學生喜歡埋頭做試驗，故此，這種考核方式需要繼續改革，最好實施理論考試加實踐操作考核相結合的課程考核方式，全面、真實地反映學生的學習效果。

三、我國高校太陽能利用技術案例教學的改革措施

當前社會經濟發展、清潔能源的利用、太陽能技術的利用都需要我國相關高校在太陽能利用技術的案例教學中，積極發現教學中存在的問題，實施教學創新，改進教學環節，提升教學效果，切實為社會培養出素質過硬的專業人才，為太陽能利用技術行業的可持續發展、產業升級提供人才支撐。

（一）調整課時比重分配

考慮到本門課程的實踐性要求較強，同時教材后面的章節實際是對前面基礎知識的總結。因此，可以適當改變理論課時與實踐課時的分配及結構。教學上采用“基礎理論講授+實驗+綜合分析課程設計（師生共同參與，分析—討論—總結）”這一教學模式，課時初步分配如下：30課時課堂教學，講授太陽能光伏發電應用技術的相關基礎知識，包括太陽輻射的常識、太陽電池的原理、光伏系統的構成及各部分的結構功能以及設計簡易光伏電站的步驟流程及注意事項;30課時實驗教學，帶領學生將相關的可實現的實驗進行演示及動手實踐，在實際運用中加深學生對基礎知識的理解與認識。同時，對實驗中存在的一些疑問，引導學生積極查閱資料，從而掌握最新的光伏行業發展相關信息。兩周課時課程設計及分析，在理論學習及動手實驗后，要求學生課余時間進行課程設計的撰寫，通過課堂討論分析，促進知識的進一步掌握。

（二）加強校企合作，建設實訓基地

在光伏科學與技術專業的人才培養模式及課程體系中，對于太陽能利用技術這門課程的案例教學的改革，除了要對教學內容、教學方式及教學手段進行改革以外，還要對一些基礎設施進行改革，其中包括實訓室、實訓基地及師資隊伍的建設等。由于受各方面條件的制約，目前高校針對光伏專業的部分實驗室及配套實踐基礎設施普遍較差。當務之急，需要將課程中學習的相關知識與實踐有機結合起來。實訓基地建設包括兩方面，一為校內實訓室的建設，二為校外實訓基地的建設。目前，山東皇明太陽能集團規模較大，武漢、洛陽有多家相關的光伏企業。因此，在學校條件不能完全滿足教學實踐的前提下，可以優先考慮校企合作，通過企業的參觀及實習切實提高學生對課程理論的掌握以及與實踐相結合的能力。

（三）改革課程考核方式

原有的教學大綱中，本課程的考查方式為閉卷考試，但是本門課程對綜合實踐及分析能力要求較高，因此初步建議對本課程的考核方式進行一定的調整，即采用閉卷考試+課程設計+實驗實訓環節考核，理論與實踐并重的綜合考查方式。閉卷考試成績以百分制進行考核，占綜合成績的40%;課程設計也以百分制進行考核，占綜合成績的30%;學生實訓成績及參與實驗的成績，占綜合成績的30%。在課程設計中，要求學生不能有完全重復的題目，例如在選題上要有特定的地理位置、環境因素的設置，在設計光伏系統時要盡量實現不同的功能應用及特點。通過以上具體的考核方式，不僅可以提高學生的主觀能動性，也能夠大大提高學生的實踐能力。

總之，為了滿足社會對太陽能利用技術、光伏產業產業結構調整優化對專業人才需求的實際情況，我國相關高校太陽能利用技術專業、太陽能利用技術案例教學中，就應積極實施教學改革，鼓勵教師實施創新，提升人才培養質量。

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◎編輯 張 慧