淺議本科應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)開設(shè)太陽能光伏技術(shù)方向

朱橋 符林軍

［摘要］隨著能源危機(jī)的加劇和低碳環(huán)保發(fā)展方式的倡導(dǎo)，太陽能作為取之不盡、用之不竭的清潔能源，受到世界各國的普遍關(guān)注，而我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到人才缺乏等因素的限制。闡述了在本科院校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)開設(shè)太陽能光伏技術(shù)這一專業(yè)方向的必要性，并從專業(yè)培養(yǎng)方案入手，將光伏技術(shù)方向與原有專業(yè)方向的培養(yǎng)有效結(jié)合，從師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)改革和課外實(shí)踐三方面說明了具體的實(shí)施過程。

［關(guān)鍵詞］應(yīng)用物理光伏技術(shù)培養(yǎng)方案專業(yè)方向

［中圖分類號(hào)］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2014）12-0091-02

眾所周知，人類在開發(fā)利用環(huán)境資源的同時(shí)，也對自己的生存環(huán)境產(chǎn)生了一系列破壞性的影響。隨著環(huán)境污染和全球氣候變暖的日益嚴(yán)峻，開發(fā)新的可再生清潔能源刻不容緩。太陽能是目前公認(rèn)的取之不盡、用之不竭的清潔能源，而太陽能轉(zhuǎn)化為電能是人們利用太陽能的重要方式，即太陽能光伏技術(shù)。從能源利用的角度來看，光伏產(chǎn)業(yè)被譽(yù)為“朝陽產(chǎn)業(yè)”并不過分。

但是中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并不順利，由于我們的終端市場在外的弊端，導(dǎo)致光伏產(chǎn)業(yè)利潤率在很大程度上依賴國外市場行情的調(diào)控和影響。2011年10月，美國對我國光伏電池產(chǎn)品發(fā)起“雙反”調(diào)查，由美國商務(wù)部于2012年10月作出終裁結(jié)果，即對從中國進(jìn)口的光伏電池及組件產(chǎn)品征收“雙反”關(guān)稅，其中反傾銷稅率為18.32%~249.96%，反補(bǔ)貼稅率為14.78%~15.97%。中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展由此進(jìn)入低谷。

然而，冷靜思考之后我們不難發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)光伏行業(yè)目前的不景氣其實(shí)有很多原因，歐美 “雙反”只是一個(gè)誘因，光伏產(chǎn)業(yè)上游技術(shù)的缺失，企業(yè)自身的盲目擴(kuò)張和國內(nèi)市場未完全開啟導(dǎo)致產(chǎn)能過剩以及光伏專業(yè)人才培養(yǎng)的滯后等，所有因素綜合起來考慮，今天的局面似乎是中國光伏產(chǎn)業(yè)成長過程中的必經(jīng)之路。但是太陽能作為新型清潔能源，不可能因?yàn)榘l(fā)展過程中遇到挫折就棄之不用。據(jù)分析，隨著世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和自2011年下半年開始的近3年的調(diào)整與整合，全球光伏產(chǎn)業(yè)也許會(huì)在2014年迎來新的發(fā)展機(jī)遇，我們期待中國光伏產(chǎn)業(yè)也能隨著世界格局的好轉(zhuǎn)而有所起色。

目前，光伏產(chǎn)業(yè)遇冷，并不意味著高校光伏專業(yè)方向也沒有開設(shè)的必要性了。相反，這更加說明我們需要該方向的高尖端人才。預(yù)計(jì)未來3~5年，我國光伏產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)能增速有望超過35%，光伏行業(yè)高技能人才缺口會(huì)越來越大。而光伏技術(shù)人才培養(yǎng)的第一站就是高等院校，只有我們自己掌握了上游技術(shù)，具有自主研發(fā)的能力，同時(shí)有計(jì)劃地提升國內(nèi)裝機(jī)量，才能在國際太陽能市場上站穩(wěn)腳跟。

一、本科應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)開設(shè)太陽能光伏技術(shù)方向的必要性

目前國內(nèi)開設(shè)光伏相關(guān)專業(yè)的學(xué)校數(shù)量不在少數(shù)，但絕大部分集中在高職院校，本科院校數(shù)量極少。而這兩者的人才培養(yǎng)模式是有很大區(qū)別的，高職院校大多會(huì)讓學(xué)生利用前兩學(xué)年在學(xué)校完成相關(guān)理論課和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，第三學(xué)年直接進(jìn)企業(yè)以頂崗實(shí)習(xí)等方式參與生產(chǎn)，這樣的培養(yǎng)模式可以培養(yǎng)出不錯(cuò)的生產(chǎn)技術(shù)人才，但是這些人才的理論基礎(chǔ)相對薄弱，進(jìn)行尖端技術(shù)的研發(fā)是不合適的；而本科院校的培養(yǎng)模式是讓學(xué)生利用三年半時(shí)間對相關(guān)專業(yè)課程和基礎(chǔ)及專業(yè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)，各種實(shí)訓(xùn)與實(shí)習(xí)的時(shí)間加起來約有半年時(shí)間，包括認(rèn)知認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、電子實(shí)訓(xùn)、專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，其中，專業(yè)實(shí)習(xí)為3周，畢業(yè)實(shí)習(xí)最長可達(dá)18周。因此本科院校的培養(yǎng)模式更適合培養(yǎng)研發(fā)型人才，他們具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)，又不乏對技術(shù)環(huán)節(jié)的了解。目前國內(nèi)光伏行業(yè)高端人才嚴(yán)重缺乏，光伏行業(yè)的工作人員多是來自對物理、化學(xué)、材料等專業(yè)畢業(yè)生的二次培訓(xùn)，難以達(dá)到行業(yè)要求，無法對光伏行業(yè)的核心技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)和研究，這是制約我國光伏企業(yè)向高精尖發(fā)展的重要因素。因此，在本科院校開設(shè)光伏專業(yè)，培養(yǎng)系統(tǒng)掌握該行業(yè)高端技術(shù)的研發(fā)人才，勢在必行。

應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)開設(shè)太陽能光伏技術(shù)方向，有其先天的優(yōu)越性。首先，光伏現(xiàn)象本身就是一種物理現(xiàn)象，只有懂物理的人才能將光伏技術(shù)的理論與實(shí)踐完美地結(jié)合起來。他們熟知PN結(jié)中電子及空穴的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)機(jī)理，有助于新型高效太陽能電池材料的研發(fā)；理解交直流電的轉(zhuǎn)換原理，學(xué)習(xí)太陽能裝機(jī)、并網(wǎng)發(fā)電等一系列相關(guān)環(huán)節(jié)的具體細(xì)節(jié)會(huì)更加得心應(yīng)手。其次，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈包括：晶體硅原料生產(chǎn)，硅棒和硅片生產(chǎn)，太陽能電池片制造，太陽能組件封裝，光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行，雖然這些環(huán)節(jié)涉及的領(lǐng)域較為廣闊，如物理、化工和材料等，但具備扎實(shí)的物理基礎(chǔ)絕對是從事光伏產(chǎn)業(yè)相關(guān)環(huán)節(jié)的工作所必不可少的條件，因?yàn)槲锢碜鳛楣た茖W(xué)生必修的基礎(chǔ)課，對所有工科專業(yè)的學(xué)習(xí)都具有一定的指導(dǎo)作用。

綜上所述，太陽能光伏技術(shù)方向不僅應(yīng)該開設(shè)，而且要花大力氣將其形成我校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的特色方向。

二、專業(yè)培養(yǎng)方案的改革與實(shí)施

我校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)要求培養(yǎng)具備扎實(shí)的物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)及外語基礎(chǔ)，掌握電子電路、光電子技術(shù)、光伏技術(shù)應(yīng)用等方面的知識(shí)和能力，能在物理學(xué)、光電子學(xué)及新能源相關(guān)領(lǐng)域從事教學(xué)、研究、科技開發(fā)與相關(guān)管理等工作，具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。對比其他高校的應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，我們不難發(fā)現(xiàn)，大部分應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)都開設(shè)光學(xué)和光電子技術(shù)等專業(yè)方向，而太陽能光伏技術(shù)方向是我們區(qū)別于其他高校的應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的顯著特點(diǎn)。因此，如何將光伏技術(shù)方向與其它專業(yè)方向合理結(jié)合，使之相互促進(jìn)，使我們的專業(yè)培養(yǎng)方案應(yīng)用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理，將是值得我們認(rèn)真研究和探討的問題。

（一）專業(yè)培養(yǎng)方案的改革

由于光伏方向在各個(gè)院校的開辦時(shí)間普遍較短（大部分只有4~5年），因此目前仍未形成比較完整和成熟的太陽能技術(shù)人才培養(yǎng)體系。這也是我們不斷探索太陽能光伏技術(shù)本科教學(xué)人才培養(yǎng)模式的動(dòng)力和原因所在。

我校的應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)從2006年開始招生，2009年增設(shè)太陽能光伏技術(shù)方向。專業(yè)培養(yǎng)方案每年一次小修訂，三年一次大修訂，修訂的總體目標(biāo)是使新增的光伏方向逐漸與其它原有的方向相互依托，互相促進(jìn)，經(jīng)過2009年的大修訂之后，基本確定了光電子技術(shù)和光伏技術(shù)兩個(gè)主要培養(yǎng)方向。2012年第二次大修訂之后，最終形成了由通識(shí)教育類課程、物理學(xué)類學(xué)科基礎(chǔ)課、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)課四個(gè)課程模塊組成的課程體系以及由課內(nèi)實(shí)踐和課外實(shí)踐兩個(gè)模塊組成的應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。

在“應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)課”模塊中開設(shè)了與太陽能光伏技術(shù)相關(guān)的專業(yè)必修課和選修課（如太陽能電池、太陽能技術(shù)與儲(chǔ)能、半導(dǎo)體物理學(xué)和固體物理學(xué)等），在“課內(nèi)實(shí)踐”模塊中開設(shè)了太陽能技術(shù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)（如太陽能電池的暗特性研究，太陽能電池光照時(shí)的輸出特性，太陽能電池隨光照變化的特性和光伏應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等）。在“課外實(shí)踐”環(huán)節(jié)，制定了嚴(yán)格的專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)計(jì)劃，確保學(xué)生在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)接觸到太陽能相關(guān)企業(yè)，做到理論聯(lián)系實(shí)際，并教會(huì)學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱等方式獲取該行業(yè)最新發(fā)展動(dòng)向的基本技能。

（二）專業(yè)培養(yǎng)方案的實(shí)施

為了配合新的培養(yǎng)方案順利實(shí)施，我們也從師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)改革和課外實(shí)踐等方面做出了相應(yīng)的努力。在師資隊(duì)伍建設(shè)上，一方面，從現(xiàn)有教師隊(duì)伍中通過暑期工程實(shí)踐和進(jìn)修學(xué)習(xí)等方式培養(yǎng)光伏方向?qū)I(yè)教師，鼓勵(lì)大家的研究方向向光伏技術(shù)靠攏；另一方面，注重引進(jìn)一些博士期間攻讀相關(guān)專業(yè)方向（如半導(dǎo)體材料等）的專門人才。在教學(xué)改革方面，鼓勵(lì)教師探索將光伏技術(shù)方向與光電子技術(shù)方向有機(jī)結(jié)合的合理方案，因?yàn)樾聦I(yè)方向的引入，必然會(huì)引入新的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生的課時(shí)量加大，所以需要進(jìn)行相應(yīng)的課程整合，主要是將內(nèi)容上有重復(fù)或銜接較緊密的課程進(jìn)行整合，如將力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)和近代物理基礎(chǔ)整合為一門課程——普通物理學(xué)，將量子力學(xué)和原子物理學(xué)整合為量子物理學(xué)等。在課外實(shí)踐環(huán)節(jié)中，積極聯(lián)系國內(nèi)的太陽能相關(guān)企業(yè)（如江蘇聚能硅業(yè)有限公司等），希望與他們建立長期穩(wěn)定的實(shí)習(xí)合作關(guān)系，使學(xué)生獲得理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)。

三、總結(jié)

太陽能光伏行業(yè)受到我國政府的大力扶持，且符合節(jié)能環(huán)保的時(shí)代主旋律，其發(fā)展前景不可限量。但由于國內(nèi)缺乏該方面的尖端技術(shù)人才和行業(yè)專家的指導(dǎo)性意見，其發(fā)展并不順利。高校作為人才培養(yǎng)的主要陣地，有責(zé)任承擔(dān)起培養(yǎng)國家緊缺人才的義務(wù)。但如前所述，目前我國的太陽能光伏技術(shù)人才培養(yǎng)還處于探索階段，需要高校和企業(yè)的共同努力，才能培養(yǎng)出掌握尖端太陽能技術(shù)的合格人才。

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［責(zé)任編輯：左蕓］