創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念視域下的太陽(yáng)能光伏材料及應(yīng)用課程實(shí)踐改革

辛月 何鑫

[摘? ? ? ? ? ?要]? 依托五邑大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的太陽(yáng)能光伏材料及應(yīng)用專業(yè)選修課，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念融入多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)實(shí)踐包括虛擬作品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、太陽(yáng)能電池作品的制作、微課視頻的制作等創(chuàng)新實(shí)踐形式，為專業(yè)理論課的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐提供有益的參考。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念;太陽(yáng)能光伏材料及應(yīng)用;創(chuàng)新思維

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）42-0040-02

2010年5月教育部印發(fā)《關(guān)于大力推進(jìn)高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》，指出高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是深化高等教育教學(xué)改革、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要途徑。2015年5月國(guó)務(wù)院辦公廳出臺(tái)了《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》，對(duì)加強(qiáng)高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提出了更為明確的任務(wù)要求。習(xí)近平總書記在2020年9月的科學(xué)家座談會(huì)上深刻闡述了加快科技創(chuàng)新的重大戰(zhàn)略意義，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力對(duì)加強(qiáng)科技創(chuàng)新力的重要作用。2021年五邑大學(xué)印發(fā)的《關(guān)于加快建設(shè)和完善高水平人才培養(yǎng)體系的若干意見》提出，要構(gòu)建以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革。強(qiáng)化課程教學(xué)在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)中的基礎(chǔ)功能，要在所有理論和實(shí)踐課程中融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)因素，將課程學(xué)習(xí)作為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的基礎(chǔ)，促進(jìn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機(jī)融合。青島大學(xué)黨委書記關(guān)于專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育之間的關(guān)系給出了生動(dòng)形象的比喻：專業(yè)教育是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的基礎(chǔ)，沒有專業(yè)教育背景，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育就成了無根之木;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是專業(yè)教育的延伸和拓展，沒有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的融入，專業(yè)教育就會(huì)缺乏活力。

五邑大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)為：畢業(yè)生工作五年左右能夠具備本專業(yè)工程師的理論水平和工作能力，可以通過終身學(xué)習(xí)順應(yīng)行業(yè)發(fā)展，適應(yīng)團(tuán)隊(duì)合作的工作環(huán)境，能夠成為材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，特別是電池產(chǎn)業(yè)、電動(dòng)汽車以及其他新能源行業(yè)的工程師和管理者。為了實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)，在實(shí)施人才培養(yǎng)方案過程中需要加大對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)力度，以提高學(xué)生對(duì)行業(yè)發(fā)展需求的適應(yīng)性。雖然目前在人才培養(yǎng)方案中的實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)的37%，但實(shí)踐常以傳統(tǒng)的命題式實(shí)驗(yàn)居多，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維訓(xùn)練和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的支撐度仍有待提升。因此，探索在專業(yè)理論課程中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐對(duì)于全面培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

太陽(yáng)能光伏材料及應(yīng)用是材料科學(xué)與工程專業(yè)大三本科生的專業(yè)選修課，在此之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過固體物理導(dǎo)論、材料科學(xué)基礎(chǔ)和材料研究與測(cè)試方法等課程。在此先修基礎(chǔ)之上，通過太陽(yáng)能光伏材料的理論學(xué)習(xí)理解太陽(yáng)能光伏材料的結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念融入課堂教學(xué)、閱讀前沿文獻(xiàn)與課堂討論、創(chuàng)新實(shí)踐、開放新課題課程論文撰寫等教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力。課程緊跟前沿科研成果與科技發(fā)展，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容與課件，為學(xué)生構(gòu)建與時(shí)俱進(jìn)的專業(yè)知識(shí)體系。其中在創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)融入了大量的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育元素，且此環(huán)節(jié)占最終課程考核的35%。本課程每年會(huì)根據(jù)具體的選課人數(shù)來更新創(chuàng)新實(shí)踐形式。下面著重介紹在本課程中實(shí)施過的實(shí)踐形式與具體案例，運(yùn)用多樣化的教學(xué)模式促使教師為課程教學(xué)不斷加入新的內(nèi)容，融入新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育元素。

一、虛擬作品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

選課人數(shù)多于50人時(shí)可選擇虛擬作品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)作為實(shí)踐形式。要求根據(jù)所學(xué)的太陽(yáng)能電池種類，通過資料檢索，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)一個(gè)包含太陽(yáng)能光伏應(yīng)用的作品。要求分組提交完整的作品說明書，要體現(xiàn)作品設(shè)計(jì)的研究背景（明確作品設(shè)計(jì)的目的和意義）、作品設(shè)計(jì)的詳細(xì)方案（需要有自己利用軟件繪制的結(jié)構(gòu)圖，對(duì)作品的每部分功能進(jìn)行詳細(xì)說明;如果有簡(jiǎn)單的電路，可以畫出電路圖）和作品說明（通過以上的方案來詳細(xì)闡述作品設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)）。

虛擬作品設(shè)計(jì)的主要目的是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，弱化作品的可行性，而突出強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)意。學(xué)生提交了諸如太陽(yáng)能戶外運(yùn)動(dòng)服裝、太陽(yáng)能太空電站、太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)鋰離子電池供電系統(tǒng)、柔性太陽(yáng)能電池與生命特征監(jiān)控系統(tǒng)的集成可穿戴設(shè)備等作品設(shè)計(jì)說明書。在完成這一實(shí)踐作業(yè)的過程中，學(xué)生學(xué)會(huì)了自主查找文獻(xiàn)資料、軟件繪圖等技能，并能通過不同太陽(yáng)能電池的性能綜合判斷其在不同場(chǎng)合的應(yīng)用可能性，同時(shí)通過將太陽(yáng)能電池與具體實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，極大地激發(fā)了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)熱情。

二、太陽(yáng)能電池作品的制作

選課人數(shù)多于25人少于50人時(shí)，可以依托學(xué)院的科研平臺(tái)，選擇太陽(yáng)能電池作品的制作為實(shí)踐形式。例如以“染料敏化太陽(yáng)能電池的制作與性能表征”為項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生自主分組完成項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)方案和流程由學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和資料來確定，可以選擇天然染料或者商用染料，選擇的天然染料可以源于水果或植物等，學(xué)生在材料的選擇上具有多樣性和自主能動(dòng)性，極大地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)材料性能和實(shí)驗(yàn)過程了解的積極性。項(xiàng)目完成過程中需要學(xué)生明確項(xiàng)目分工，作品報(bào)告需包括電池的結(jié)構(gòu)示意圖、每個(gè)組成部分的功能和材料說明、實(shí)驗(yàn)過程、得到的性能數(shù)據(jù)和演示情況、遇到的問題及分析、在實(shí)驗(yàn)過程中可能存在的安全問題及評(píng)價(jià)。學(xué)生通過分組自主完成太陽(yáng)能電池的方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析和解釋的能力，同時(shí)也能掌握太陽(yáng)能電池的制備、基本性能表征手段與分析方法。下圖為某組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程流程圖和太陽(yáng)能電池組件的實(shí)物圖，體現(xiàn)學(xué)生通過調(diào)研對(duì)實(shí)驗(yàn)的流程和細(xì)節(jié)已完全掌握。例如某組學(xué)生在報(bào)告中描述實(shí)驗(yàn)遇到的問題：（1）用2B鉛筆涂電極不均勻?qū)е码姵責(zé)o法驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，分析可能產(chǎn)生的原因是碳含量過低導(dǎo)致電子傳輸性能較差。（2）電解液的量過多時(shí)，在封裝電池器件時(shí)容易導(dǎo)致電極短路。（3）電池效率會(huì)隨著電解液的揮發(fā)而下降，分析是由于沒有密封封裝所導(dǎo)致。這些問題的提出與解決反映了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程與現(xiàn)象有了深入的思考。此外，學(xué)生還能對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能存在的安全問題進(jìn)行分析。

太陽(yáng)能電池作品制作的主要目的是讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)確定實(shí)驗(yàn)方案、制作太陽(yáng)能電池、測(cè)試電池性能、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、分析問題等，加深對(duì)太陽(yáng)能電池工作原理的理解。學(xué)生創(chuàng)新性地將電池用于蜂鳴器、電子手表、小風(fēng)扇、LED等小型電子產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)，提升了對(duì)太陽(yáng)能電池應(yīng)用范圍的認(rèn)識(shí)，并通過團(tuán)隊(duì)合作增加集體主義榮譽(yù)感，促進(jìn)綜合能力與素質(zhì)的提高。

三、微課視頻的制作

如果該學(xué)期選課人數(shù)不多（一般少于25人），可選擇微課視頻的制作為實(shí)踐作業(yè)。選擇某一章節(jié)作為學(xué)生的自學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以自主選擇某個(gè)知識(shí)點(diǎn)作為微課視頻的主題，也可以將內(nèi)容擴(kuò)充到課程大綱以外的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。利用視頻錄制軟件錄制時(shí)長(zhǎng)不超過10分鐘的微課短視頻，制作相應(yīng)的課件并以講清知識(shí)點(diǎn)為原則。通過微課視頻的制作，把課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更全面的認(rèn)知與理解。教師在課堂講授知識(shí)點(diǎn)時(shí)，學(xué)生被動(dòng)接受不容易理解并記住，但是通過查找資料制作課件，不僅可以梳理知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在邏輯性，而且可以加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，并提高對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶。此外，學(xué)生在微課視頻制作過程中還可以學(xué)習(xí)如何使用現(xiàn)代化信息技術(shù)，充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維，通過剪輯、動(dòng)畫、案例等素材豐富微課視頻，提升視頻的可觀性。

總之，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念融入專業(yè)理論課程學(xué)習(xí)，補(bǔ)充實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)創(chuàng)新思維與能力培養(yǎng)的不足，對(duì)構(gòu)建全方位的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系具有重要的意義。本課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷在嘗試新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式，旨在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，提高學(xué)生對(duì)課堂的學(xué)習(xí)興趣。選修過本課程的學(xué)生有較大比例主動(dòng)加入課外科技活動(dòng)小組，積極參加各類科技競(jìng)賽，如“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、材料創(chuàng)新大賽等比賽。本課程的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐也為其他專業(yè)理論課程的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革提供了思路。

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◎編輯 司 楠