太陽能利用技術(shù)案例教學(xué)改革探討

劉昌宇　王忠華　李棟

[摘要]我國太陽能利用技術(shù)、光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在國際市場上已經(jīng)占領(lǐng)了國際市場的絕大部分份額，但也暴露出了技術(shù)升級緩慢、產(chǎn)能過剩的難題。太陽技術(shù)的開發(fā)利用、光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展導(dǎo)向就需要國內(nèi)教育界尤其是相關(guān)高校在教學(xué)領(lǐng)域做好文章，積極實(shí)施教學(xué)改革，培養(yǎng)專業(yè)知識扎實(shí)、實(shí)踐操作能力較強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的專業(yè)人才，推動我國太陽能利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)升級。

[關(guān)鍵詞] 太陽能利用技術(shù);案例教學(xué);教學(xué)改革

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

能源是全世界經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)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(huán)境污染已成為全球矚目的問題，我國在治理環(huán)境污染、空氣污染的問題上已經(jīng)取得了令人欣慰的成績，這主要得益于清潔能源的開發(fā)與利用，其中太陽能能源的開發(fā)利用、光伏發(fā)電事業(yè)在清潔能源的利用上發(fā)揮了榜樣作用。我國太陽能利用技術(shù)、光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)占領(lǐng)了國際市場的絕大部分份額，但也暴露出了技術(shù)升級緩慢、產(chǎn)能過剩的難題。太陽技術(shù)的開發(fā)利用、光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展導(dǎo)向就需要國內(nèi)教育界尤其是相關(guān)高校在教學(xué)領(lǐng)域做好文章，積極實(shí)施教學(xué)改革，培養(yǎng)專業(yè)知識扎實(shí)、實(shí)踐操作能力較強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的專業(yè)人才，推動我國太陽能利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)升級。

一、太陽能利用技術(shù)案例教學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

太陽能技術(shù)的開發(fā)與利用，需要相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才來從事開發(fā)、設(shè)計(jì)、研究與推廣工作，這些人才的培養(yǎng)，不論是高層次的專業(yè)性研究人才還是基礎(chǔ)性的專業(yè)職能技術(shù)人才，都需要通過相關(guān)院校的課程教學(xué)來完成。

（一）太陽能利用技術(shù)案例教學(xué)情況

我國相關(guān)高校正是在全球范圍內(nèi)面臨著能源危機(jī)、環(huán)境污染壓力劇增的狀態(tài)下開設(shè)了相應(yīng)的新能源技術(shù)的發(fā)展與利用專業(yè)，其中太陽能利用技術(shù)的案例教學(xué)就是一門重要的專業(yè)課程。當(dāng)前我國很多高校開設(shè)新能源技術(shù)專業(yè)，開設(shè)了太陽能利用技術(shù)專業(yè)的高校，主要以工科院校和一些職業(yè)技術(shù)學(xué)院為主，典型的高校有東北石油大學(xué)、南昌大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、上海電力學(xué)院和常熟理工學(xué)院等。這門課程的教學(xué)內(nèi)容十分豐富，涉及基礎(chǔ)物理學(xué)、固體物理學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、能源學(xué)、電力電子學(xué)等領(lǐng)域的內(nèi)容，講授的知識不僅僅包括太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，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(yè)制熱等知識，這門課程內(nèi)容比較詳實(shí)、豐富，與國際教學(xué)接軌。

（二）太陽能利用技術(shù)課程設(shè)置情況

結(jié)合開設(shè)該專業(yè)的相關(guān)院校的培養(yǎng)方案，太陽能利用技術(shù)課程屬于專業(yè)核心課程。通常情況下，高校均傾向于在第四或第五學(xué)期開設(shè)這門課程，即大二下學(xué)期或大三上學(xué)期老師講授這門課程，主要是因?yàn)橹挥薪?jīng)過兩三個學(xué)期對物理、高數(shù)、力學(xué)、電子等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生才具備學(xué)習(xí)太陽能利用技術(shù)課程的知識基礎(chǔ)。根據(jù)培養(yǎng)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(xué)效果。一般情況下，這門課程教師會進(jìn)行15周的教學(xué)，每周四節(jié)課，授課時間總共為60學(xué)時，但其中理論授課為40學(xué)時，實(shí)驗(yàn)操作為20學(xué)時，理論與實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練相結(jié)合，共同完成這門課程的教學(xué)任務(wù)。通過理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生基本上對太陽能利用技術(shù)有了清晰認(rèn)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(chǔ)設(shè)計(jì)，為后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

（三）太陽能利用技術(shù)課設(shè)與實(shí)訓(xùn)情況

太陽能利用技術(shù)課程實(shí)施案例教學(xué)，除了課堂授課與實(shí)驗(yàn)操作之外，還需要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練與實(shí)踐操作環(huán)節(jié)。課堂授課結(jié)束之后，教師會布置課程任務(wù)，讓學(xué)生認(rèn)知繪制圖紙的基本要領(lǐng)與繪制辦法，讓學(xué)生嘗試畫出相應(yīng)物品的圖紙，鍛煉繪圖制圖的能力，并與CAD工程制圖的學(xué)習(xí)結(jié)合起來。除了課設(shè)之外，太陽能利用技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，還需要學(xué)生接受相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，學(xué)生或走進(jìn)實(shí)訓(xùn)基地或來到實(shí)驗(yàn)室，或者是進(jìn)入校企合作實(shí)訓(xùn)基地，或者是到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等，對太陽能利用技術(shù)的運(yùn)用情況，實(shí)物產(chǎn)品、光伏發(fā)電裝置等進(jìn)行最直接的認(rèn)識。

二、高校太陽能利用技術(shù)課程案例教學(xué)中存在的不足

清潔能源的開發(fā)利用在國際范圍內(nèi)都是一個嶄新的課題，太陽能利用技術(shù)的研究與可行性論證持續(xù)了數(shù)十年的時間，大規(guī)模開發(fā)利用是最近十幾年開始興起的。我國相關(guān)高?；臼切麻_設(shè)這個專業(yè)，這門課程也屬于新開課，故此，太陽能利用技術(shù)課程案例教學(xué)中或多或少地存在著一些不足之處。

（一）師資隊(duì)伍建設(shè)問題

任何一門課程課堂教學(xué)的開展、教學(xué)效果的提升，都需要由一支綜合能力強(qiáng)的教師隊(duì)伍來完成，太陽能利用技術(shù)專業(yè)或課程，對教師隊(duì)伍的要求更為嚴(yán)格，學(xué)生對教師的依賴性也最強(qiáng)。首先，這個專業(yè)、這門課程的教師，應(yīng)該精通本專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)知識;其次，教師還應(yīng)具備物理學(xué)、高數(shù)、電工電子學(xué)領(lǐng)域的知識基礎(chǔ);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(shí)施理論授課，又可以指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐操作，這樣學(xué)生才可以把理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合起來。太陽能利用技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，這個專業(yè)也屬于新興學(xué)科，這一行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的人才缺口較大，相關(guān)專業(yè)人才都被一些知名企業(yè)所挖走，加之我國高校教師隊(duì)伍招聘中對于學(xué)歷層次的限制，導(dǎo)致高校很難選擇到合適的專業(yè)人才。對于“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)，存在的難度更大。我國相關(guān)院校這個專業(yè)的教師，一般都是從高校畢業(yè)的學(xué)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(fā)揮專業(yè)特長，但是指導(dǎo)實(shí)踐則存在一定的短板，因此“雙師型”隊(duì)伍建設(shè)仍然需要很長的路要走。

（二）實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的課時相對不足

我國高校太陽能利用技術(shù)專業(yè)，嚴(yán)格按照培養(yǎng)方案來執(zhí)行，根據(jù)培養(yǎng)方案來分配理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練的課時比例。培養(yǎng)方案的制定是相關(guān)院系、教研室根據(jù)教學(xué)實(shí)際并借鑒其他院校的培養(yǎng)方案來制定的，通過院校教學(xué)委員會的專家論證通過后，這一方案就具備執(zhí)行性。從教學(xué)實(shí)踐的效果來看，這門課程應(yīng)用性較強(qiáng)，學(xué)生在接受完理論授課任務(wù)之后，還要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)，才能消化所學(xué)內(nèi)容，達(dá)到鞏固學(xué)習(xí)效果、消化吸收這些內(nèi)容的目的?？墒?，根據(jù)培養(yǎng)方案，實(shí)驗(yàn)課時相對較少，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的課時量也不足，這兩個環(huán)節(jié)的課時總量加起來，也不能完全滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，學(xué)生只有通過實(shí)踐操作，反復(fù)試驗(yàn)、親自動手，才能真正獲取相應(yīng)的學(xué)習(xí)效果。要提升實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課時比重，就需要修改培養(yǎng)方案，教師根據(jù)新的培養(yǎng)方案來執(zhí)行，課時培養(yǎng)方案的修改與調(diào)整不是一件簡單的事情，需要相關(guān)院校根據(jù)師生的反饋意見，提出修改申請，院校專家委員會進(jìn)行專門審核討論之后才能進(jìn)行調(diào)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(shù)的案例教學(xué)課程是一門考試課，學(xué)期末教師會按照院校的要求來進(jìn)行成績考核。我國高校對考試課的要求十分嚴(yán)格，教師試卷的出題方式、分值比重、需要考核的內(nèi)容、試題種類等都有嚴(yán)格的要求，授課教師只能按照相關(guān)要求，出一套理論測試試卷，學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù)?？墒?，這門課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，一張理論性試卷很難反映出學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，所以這種課程考核方式就具有片面性，學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手操作能力幾乎反映不出來，這種單憑試卷分?jǐn)?shù)來決定學(xué)習(xí)效果的考核方式，對絕大部分學(xué)生都不太公平，有的學(xué)生喜歡學(xué)習(xí)理論知識，有的學(xué)生喜歡鉆研弄一些小發(fā)明小創(chuàng)新，有的學(xué)生喜歡埋頭做試驗(yàn)，故此，這種考核方式需要繼續(xù)改革，最好實(shí)施理論考試加實(shí)踐操作考核相結(jié)合的課程考核方式，全面、真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

三、我國高校太陽能利用技術(shù)案例教學(xué)的改革措施

當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、清潔能源的利用、太陽能技術(shù)的利用都需要我國相關(guān)高校在太陽能利用技術(shù)的案例教學(xué)中，積極發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，實(shí)施教學(xué)創(chuàng)新，改進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提升教學(xué)效果，切實(shí)為社會培養(yǎng)出素質(zhì)過硬的專業(yè)人才，為太陽能利用技術(shù)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級提供人才支撐。

（一）調(diào)整課時比重分配

考慮到本門課程的實(shí)踐性要求較強(qiáng)，同時教材后面的章節(jié)實(shí)際是對前面基礎(chǔ)知識的總結(jié)。因此，可以適當(dāng)改變理論課時與實(shí)踐課時的分配及結(jié)構(gòu)。教學(xué)上采用“基礎(chǔ)理論講授+實(shí)驗(yàn)+綜合分析課程設(shè)計(jì)（師生共同參與，分析—討論—總結(jié)）”這一教學(xué)模式，課時初步分配如下：30課時課堂教學(xué)，講授太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，包括太陽輻射的常識、太陽電池的原理、光伏系統(tǒng)的構(gòu)成及各部分的結(jié)構(gòu)功能以及設(shè)計(jì)簡易光伏電站的步驟流程及注意事項(xiàng);30課時實(shí)驗(yàn)教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生將相關(guān)的可實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示及動手實(shí)踐，在實(shí)際運(yùn)用中加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解與認(rèn)識。同時，對實(shí)驗(yàn)中存在的一些疑問，引導(dǎo)學(xué)生積極查閱資料，從而掌握最新的光伏行業(yè)發(fā)展相關(guān)信息。兩周課時課程設(shè)計(jì)及分析，在理論學(xué)習(xí)及動手實(shí)驗(yàn)后，要求學(xué)生課余時間進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的撰寫，通過課堂討論分析，促進(jìn)知識的進(jìn)一步掌握。

（二）加強(qiáng)校企合作，建設(shè)實(shí)訓(xùn)基地

在光伏科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式及課程體系中，對于太陽能利用技術(shù)這門課程的案例教學(xué)的改革，除了要對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)手段進(jìn)行改革以外，還要對一些基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改革，其中包括實(shí)訓(xùn)室、實(shí)訓(xùn)基地及師資隊(duì)伍的建設(shè)等。由于受各方面條件的制約，目前高校針對光伏專業(yè)的部分實(shí)驗(yàn)室及配套實(shí)踐基礎(chǔ)設(shè)施普遍較差。當(dāng)務(wù)之急，需要將課程中學(xué)習(xí)的相關(guān)知識與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來。實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)包括兩方面，一為校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，二為校外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)。目前，山東皇明太陽能集團(tuán)規(guī)模較大，武漢、洛陽有多家相關(guān)的光伏企業(yè)。因此，在學(xué)校條件不能完全滿足教學(xué)實(shí)踐的前提下，可以優(yōu)先考慮校企合作，通過企業(yè)的參觀及實(shí)習(xí)切實(shí)提高學(xué)生對課程理論的掌握以及與實(shí)踐相結(jié)合的能力。

（三）改革課程考核方式

原有的教學(xué)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(shí)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(jìn)行一定的調(diào)整，即采用閉卷考試+課程設(shè)計(jì)+實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)考核，理論與實(shí)踐并重的綜合考查方式。閉卷考試成績以百分制進(jìn)行考核，占綜合成績的40%;課程設(shè)計(jì)也以百分制進(jìn)行考核，占綜合成績的30%;學(xué)生實(shí)訓(xùn)成績及參與實(shí)驗(yàn)的成績，占綜合成績的30%。在課程設(shè)計(jì)中，要求學(xué)生不能有完全重復(fù)的題目，例如在選題上要有特定的地理位置、環(huán)境因素的設(shè)置，在設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)時要盡量實(shí)現(xiàn)不同的功能應(yīng)用及特點(diǎn)。通過以上具體的考核方式，不僅可以提高學(xué)生的主觀能動性，也能夠大大提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

總之，為了滿足社會對太陽能利用技術(shù)、光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化對專業(yè)人才需求的實(shí)際情況，我國相關(guān)高校太陽能利用技術(shù)專業(yè)、太陽能利用技術(shù)案例教學(xué)中，就應(yīng)積極實(shí)施教學(xué)改革，鼓勵教師實(shí)施創(chuàng)新，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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◎編輯 張 慧