實(shí)踐與課堂相結(jié)合的教學(xué)模式

徐燕　劉永生

摘要：該論文根據(jù)《太陽能發(fā)電技術(shù)》課程的特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)踐效果，分析了教學(xué)中遇到的諸多問題。從課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)、校企合作、實(shí)踐應(yīng)用等多方面探討了相應(yīng)的教學(xué)模式，從而為建立新的教學(xué)模式提供參考。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電技術(shù)；教學(xué)模式；課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)；校企合作教學(xué)

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

人類社會的可持續(xù)發(fā)展面臨著環(huán)境惡化、資源短缺的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，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(jīng)在全球光伏產(chǎn)業(yè)的推動下，中國光伏產(chǎn)品已占據(jù)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(chǎn)業(yè)經(jīng)過數(shù)年爆發(fā)式增長，最終多個環(huán)節(jié)產(chǎn)能面臨嚴(yán)重產(chǎn)能過剩。隨著歐美對中國太陽能電池板的“雙反”實(shí)施，近幾年是中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的一個“寒冬”。光伏企業(yè)要應(yīng)對“寒冬”，一是上游制造企業(yè)要提高自身的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量；二是下游應(yīng)用企業(yè)要抓住機(jī)遇，通過技術(shù)創(chuàng)新不斷提高系統(tǒng)集成能力，致力于為客戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的系統(tǒng)設(shè)計方案。依據(jù)國家新能源政策的戰(zhàn)略部署，結(jié)合上海電力學(xué)院的專業(yè)特色，我校相關(guān)太陽能光伏發(fā)電專業(yè)力圖培養(yǎng)出合乎國家和社會需要的、滿足光伏產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的市場需求的光伏材料及光伏系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)方面的人才。有關(guān)專業(yè)以物理學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)物理學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理等，使學(xué)生牢固掌握物理學(xué)基礎(chǔ)理論。同時結(jié)合電力教學(xué)的優(yōu)勢，將太陽能電池技術(shù)、太陽能發(fā)電技術(shù)、電力分析基礎(chǔ)、逆變器原理等作為專業(yè)必修課，培養(yǎng)太陽能發(fā)電技術(shù)行業(yè)的高層次專業(yè)人才。這樣，學(xué)生在掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計專門技能的同時具備更加扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ)和科技創(chuàng)新的潛力。其中《太陽能發(fā)電技術(shù)》包含了太陽輻射、光伏系統(tǒng)設(shè)計原理、部件選型、系統(tǒng)安裝維護(hù)等內(nèi)容，其教學(xué)目標(biāo)是希望通過該課程的學(xué)習(xí)能使同學(xué)們能掌握太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，為今后從事相關(guān)工作打下堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。作為最早開設(shè)《太陽能發(fā)電技術(shù)》課程的高等院校，由于該課程屬于新課程教學(xué)，教學(xué)過程中受到教材、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等各方面條件的限制，使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法效果不很理想。本文就近年教學(xué)過程中遇到的一些問題，針對目前的教學(xué)模式進(jìn)行探討。

一、加強(qiáng)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《太陽能發(fā)電技術(shù)》作為光伏產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)性課程，主要講述太陽輻射的相關(guān)知識、光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)設(shè)計、配件選型及系統(tǒng)安裝維護(hù)等相關(guān)專業(yè)知識，這是一門實(shí)踐性十分強(qiáng)的專業(yè)課程。在目前的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，單純依靠理論知識講解，學(xué)生很難對光伏系統(tǒng)有深入的理解?？偨Y(jié)教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)理論知識的同時如果能結(jié)合相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)，則可大幅度提高教學(xué)質(zhì)量與課堂教學(xué)效果，也能加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解與掌握，這就凸顯了課程教學(xué)中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要性。由于《太陽能發(fā)電技術(shù)》屬于新課程，受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件和人員的限制，短時間內(nèi)開展豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著一定的困難。但是，使用計算機(jī)軟件仿真虛擬實(shí)驗(yàn)和設(shè)計就沒有這方面的限制。因此，著手開發(fā)該課程的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境也是一種重要的方法。此外，在教學(xué)的過程中也可以根據(jù)教學(xué)的需要，動員學(xué)生與老師一起自行設(shè)計一些簡單可行的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，既可以加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，又能使學(xué)生能夠得到全面的實(shí)際訓(xùn)練，還可以豐富該課程的教學(xué)資料。另外，在這個過程中，除了簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還與控制類、綜合設(shè)計類的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，提高了學(xué)生對已學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力，加強(qiáng)了學(xué)生的動手能力和實(shí)踐能力，使學(xué)生在走入社會后，能較快適應(yīng)市場發(fā)展需要，提高就業(yè)競爭力。此前北京信息科技大學(xué)的白連平等[1]針對該課程就設(shè)計了一些可行性實(shí)驗(yàn)，如光伏陣列設(shè)計實(shí)驗(yàn)、太陽能路燈照明系統(tǒng)設(shè)計等。

二、開展校企合作教學(xué)

由于工科課程的實(shí)踐特性，除了課堂的理論與實(shí)驗(yàn)之外，開展校企合作教學(xué)則是提高該課程教學(xué)效果的制勝法寶[2]。在前期的教學(xué)過程中作為實(shí)踐教學(xué)曾經(jīng)帶學(xué)生到相關(guān)的光伏企業(yè)見習(xí)，在企業(yè)參觀實(shí)習(xí)的結(jié)束之后，有些學(xué)生反映“公司實(shí)習(xí)4天比在學(xué)校2年學(xué)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(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)知識的途徑很多，他們更喜歡看到實(shí)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(xué)生到了現(xiàn)場仍然分不清楚是什么類型的太陽電池組件；課堂上學(xué)習(xí)了晶體硅太陽電池的制備工藝，參觀的時候?qū)W生還是提出為什么這些電池都是藍(lán)色的，不能做成其他顏色呢？雖然這些基礎(chǔ)的知識都已經(jīng)在課堂上講授過了，明顯部分學(xué)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(xué)習(xí)對這些知識有了更進(jìn)一步的理解，充分說明了僅有課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足該課程的設(shè)置目標(biāo)。因此，除了輔助的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)或者視頻演示之外，與相關(guān)企業(yè)開展校企合作教學(xué)也是提高學(xué)生認(rèn)知能力的一項(xiàng)重要教學(xué)手段。這就要求在該課程的教學(xué)過程中，除了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還必須加強(qiáng)學(xué)校和企業(yè)之間的合作，開展合作教育方可取得更好的教學(xué)成果。

三、將科研與新技術(shù)融入教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力

素質(zhì)教育已經(jīng)是高等院校的重中之重，學(xué)校有很多項(xiàng)目都涉及鼓勵大學(xué)生科技創(chuàng)新，從近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史我們也可以看出，年輕人在科技創(chuàng)新上有著巨大的潛力。而如何通過有效途徑提高工科學(xué)生的科技創(chuàng)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(fù)著科研工作，怎么樣將自己的科研工作融入日常教學(xué)并以此為基礎(chǔ)培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力也是一個應(yīng)該認(rèn)真考慮的重要問題。大學(xué)生在科研領(lǐng)域的創(chuàng)新在國際上屢見不鮮，比如在超導(dǎo)領(lǐng)域，MgB2合金超導(dǎo)體以及NaCoO.H2O超導(dǎo)體都是由日本的本科生首先發(fā)現(xiàn)的。《太陽能電池技術(shù)》及《太陽能發(fā)電技術(shù)》課程的開設(shè)，為科研融入教學(xué)提供了良好的載體。太陽電池材料的研究是目前材料科學(xué)的一大熱門研究領(lǐng)域，這樣可以在教學(xué)過程中使學(xué)生了解到最新的材料研究，從而讓學(xué)生了解到了什么是科研，科研對實(shí)際生活又有著怎樣的影響，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而《太陽能發(fā)電技術(shù)》主要包括太陽輻射、電池制造、組件制造、系統(tǒng)原理、系統(tǒng)設(shè)計、部件選型以及控制器逆變器原理等技術(shù)。它包含了多門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課程，涉及的知識面廣、內(nèi)容概念多，為大學(xué)生創(chuàng)新提供了一個良好的平臺。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下開展太陽能電池及發(fā)電技術(shù)的研究，查閱資料、進(jìn)行光伏發(fā)電方案的設(shè)計，促使學(xué)生將所學(xué)的電學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科聯(lián)系起來。有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新興趣，培養(yǎng)學(xué)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(shí)踐性特點(diǎn)和教學(xué)目的，可以在傳統(tǒng)卷面理論知識考核的基礎(chǔ)上增加多樣化的考核形式，比如系統(tǒng)設(shè)計作品展示、成果匯報等多種方式進(jìn)行考核，綜合考核專業(yè)知識、專業(yè)技能等方面。對采取不同方式、對各個不同方面進(jìn)行考核的結(jié)果，通過一定的加權(quán)系數(shù)評定課程最終成績。

五、小項(xiàng)目形式完成課程設(shè)計

在網(wǎng)絡(luò)化的今天，課程設(shè)計面臨的一大問題就是論文在網(wǎng)絡(luò)上復(fù)制粘貼完成。而作為實(shí)踐性較強(qiáng)的太陽能發(fā)電方向的畢業(yè)生，我們是否可以改變思路，課程設(shè)計不再局限于理論推導(dǎo)而轉(zhuǎn)向?qū)嵺`性課程設(shè)計。指導(dǎo)老師可以根據(jù)地理情況和電網(wǎng)分布情況選擇合適的條件用于學(xué)生自主設(shè)計光伏發(fā)電站，包括太陽能電站地點(diǎn)選擇、可行性分析、電站規(guī)模及組成、蓄電池容量、光伏電站年發(fā)電量及經(jīng)濟(jì)效益、光伏電站整體布局（組件串并連設(shè)計、匯流箱排布、電纜連接、線管地槽整體排布、電纜規(guī)格及用量計算、線管規(guī)格及用量計算、配電房及看守房布置、支架定點(diǎn)圖等）、系統(tǒng)防雷及監(jiān)測、電網(wǎng)安全性等部分內(nèi)容[4]。相信完成這樣的課程設(shè)計，可以培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)和市場調(diào)研能力，對其今后獨(dú)立從事光伏產(chǎn)業(yè)內(nèi)業(yè)務(wù)是非常有幫助的。這樣的課程設(shè)計比普通的論文撰寫更能提高學(xué)生的專業(yè)水平，從而使學(xué)生的能力達(dá)到甚至超越該學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)。

本文根據(jù)《太陽能發(fā)電技術(shù)》的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及該課程的教學(xué)目標(biāo)，探討了在現(xiàn)有教學(xué)模式基礎(chǔ)上需要進(jìn)行的一些改進(jìn)。作為工科應(yīng)用型創(chuàng)新人才，最重要的是應(yīng)該具有很強(qiáng)的獨(dú)立獲取和應(yīng)用知識的能力，而傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主模式則很難讓學(xué)生將書本知識與實(shí)際光伏工程結(jié)合起來，也就無法真正理解光伏發(fā)電系統(tǒng)。本文提出了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、開展校企合作教學(xué)、將大學(xué)生創(chuàng)新融入教學(xué)以及改變傳統(tǒng)的考核方式等，其實(shí)質(zhì)都是為了改變目前理論教學(xué)為主體的教學(xué)模式，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)等過去不被重視的教學(xué)方式引入這些實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，探索新的教學(xué)模式，從而培養(yǎng)出更適合現(xiàn)代企業(yè)、社會所需的高層次人才，達(dá)到開設(shè)該專業(yè)的最終目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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