以產(chǎn)出為導(dǎo)向的模塊化教學(xué)體系探討
——《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》混合式課程建設(shè)

李海敏*，劉興翀，謝 娟，張 騫，張 皓

（1.西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院，四川 成都 610500；2.通威太陽(yáng)能（成都）有限公司，四川 成都 610299）

雙碳經(jīng)濟(jì)背景下的新能源專業(yè)人才培養(yǎng)面臨巨大的挑戰(zhàn)。西南石油大學(xué)新能源材料與器件專業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)入選國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)?！短?yáng)能發(fā)電技術(shù)》是新能源材料與器件專業(yè)的專業(yè)課之一，《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》主要講解太陽(yáng)能發(fā)電原理、各種太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。使學(xué)生深入學(xué)習(xí)不同太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)類型，掌握太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題所需的物理知識(shí)及數(shù)學(xué)抽象、建模、邏輯思維能力，能夠用于工程問(wèn)題的分析和求解。本課程是新能源材料與器件專業(yè)學(xué)習(xí)的重要一環(huán)，立足于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的光伏領(lǐng)域，為學(xué)生提供大量的復(fù)雜實(shí)踐工程案例，培養(yǎng)學(xué)生使用理論解決現(xiàn)實(shí)光伏產(chǎn)業(yè)中復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，擔(dān)負(fù)著為光伏領(lǐng)域輸送優(yōu)秀專業(yè)人才的重要使命，具有重要的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，也是當(dāng)前中國(guó)大學(xué)普遍的短板、瓶頸和關(guān)鍵所在。為此，各高校都在進(jìn)行多種課程改革嘗試。翻轉(zhuǎn)課堂[1-2]、項(xiàng)目化教學(xué)[3]、慕課及基于慕課[4-5]的線上線下混合式教學(xué)等等。但以往的課程改革建設(shè)，大都把著眼點(diǎn)放在課堂教學(xué)上。課堂教學(xué)形式單一，體現(xiàn)不出持續(xù)改進(jìn)效果，對(duì)學(xué)生的吸引力較低，目前看來(lái)，課堂教學(xué)存在的主要問(wèn)題包括以下一些方面：

（1）課程缺乏系統(tǒng)性，體現(xiàn)不出持續(xù)改進(jìn)效果。課程獨(dú)立教學(xué)，體現(xiàn)不出課程體系關(guān)聯(lián)性，無(wú)法有效合理評(píng)價(jià)課程目標(biāo)，對(duì)培養(yǎng)方案支撐顯得單薄，體現(xiàn)不出學(xué)生在運(yùn)用相關(guān)課程內(nèi)容過(guò)程中的持續(xù)改進(jìn)效果。

（2）課程教學(xué)模式單一，育人效果欠佳?！短?yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程共24學(xué)時(shí)，為理論教學(xué)。內(nèi)容豐富，知識(shí)點(diǎn)多，主要采用課堂講授方式進(jìn)行，授課模式單一，導(dǎo)致效果欠佳，對(duì)學(xué)生的吸引力較低。

（3）教學(xué)資源與平臺(tái)有限，難于有力支撐課程體系?！短?yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程開(kāi)設(shè)于2012年，是“新能源材料與器件”專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。2017年，《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》被規(guī)劃為校級(jí)精品課程，成立了課程網(wǎng)站。經(jīng)過(guò)2年多的建設(shè)，課程資料基本齊全，學(xué)生學(xué)習(xí)效果得到有效提升。但目前看來(lái)，《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程平臺(tái)建設(shè)尚不夠完善，重難點(diǎn)解讀資料不詳細(xì)，知識(shí)點(diǎn)分解與學(xué)時(shí)不匹配，練習(xí)題資料不夠齊全等，難于為學(xué)生提供完善的課程資源。

（4）缺乏產(chǎn)出導(dǎo)向機(jī)制，不能有效評(píng)價(jià)課程教學(xué)效果。目前課程評(píng)價(jià)主要依靠平時(shí)作業(yè)及期末考試，但在應(yīng)用方面缺乏更全面的評(píng)價(jià)機(jī)制。如生產(chǎn)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、開(kāi)放課題、畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)等過(guò)程中對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)缺乏導(dǎo)向性評(píng)價(jià)，難于體現(xiàn)課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐。學(xué)生在應(yīng)用課程知識(shí)點(diǎn)解決相關(guān)問(wèn)題時(shí)，必然會(huì)不斷加深對(duì)課程的理解掌握程度，但產(chǎn)出導(dǎo)向機(jī)制的缺乏使得學(xué)生不能充分利用課程所學(xué)知識(shí)。

因此，需要對(duì)課程進(jìn)行完善提高，以提高課程體系關(guān)聯(lián)性，改善學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)過(guò)程，提升學(xué)習(xí)動(dòng)力，增進(jìn)學(xué)習(xí)效果。建立以產(chǎn)出為導(dǎo)向的模塊化教學(xué)體系，建設(shè)線上線下混合式課程教學(xué)體系是對(duì)《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程建設(shè)的一個(gè)質(zhì)的提高。通過(guò)課程體系建設(shè)，為國(guó)家培養(yǎng)合格的新能源技術(shù)專業(yè)人才。

為此，需要把課程體系看作一個(gè)整體，學(xué)生通過(guò)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、開(kāi)放課題、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)、繼續(xù)深造等過(guò)程，選擇學(xué)習(xí)模塊化的課程內(nèi)容達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、開(kāi)放課題、就業(yè)等過(guò)程中產(chǎn)出作為導(dǎo)向機(jī)制，體現(xiàn)出持續(xù)改進(jìn)及課程目標(biāo)。

因此，《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程，需要以產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過(guò)模塊化教學(xué)體系建設(shè)，達(dá)到提高教學(xué)效果，改善教學(xué)體驗(yàn)，提升學(xué)習(xí)動(dòng)力的目的，以高效優(yōu)質(zhì)的完成教學(xué)目標(biāo)，為我國(guó)培養(yǎng)優(yōu)秀的高素質(zhì)新型能源技術(shù)人才。

在《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程體系建設(shè)過(guò)程中，問(wèn)題多，任務(wù)重，不能一步到位，因此，需要采用分步走，分步解決問(wèn)題，分步完成課程建設(shè)任務(wù)。

首先需要建設(shè)課程縱深化學(xué)習(xí)體系，主要包括以下內(nèi)容：

（1）深挖課程內(nèi)容與思政關(guān)聯(lián)性，解決教書(shū)不育人問(wèn)題。目前我國(guó)正處于日益復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境中，更要守住初心，砥礪前行。為此，在課程教學(xué)過(guò)程中，深挖光伏技術(shù)與社會(huì)主義建設(shè)之間的關(guān)聯(lián)性，激勵(lì)學(xué)生為我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”貢獻(xiàn)自己的智慧與力量。

（2）豐富育人載體，建立教、輔、學(xué)、做完備課程體系，解決學(xué)習(xí)資料不齊全問(wèn)題。課程建設(shè)過(guò)程中，需要建立完備的課程體系，包括教、輔、學(xué)、做等一系列內(nèi)容，解決課程資料不齊全問(wèn)題?！罢f(shuō)”包括課程重難點(diǎn)解讀，等。“教”包括課程視頻講解、課程課件優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容?！拜o”包括課程輔助資料，如教學(xué)大綱、知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)資料、課程目標(biāo)及達(dá)成手段分析、考核方式公布等?！皩W(xué)”是提供優(yōu)良教學(xué)平臺(tái)，使學(xué)生獲得良好學(xué)習(xí)效果。“做”包括練習(xí)題、復(fù)習(xí)題、模擬題、考試題的習(xí)做等。

（3）廣度與深度有機(jī)結(jié)合，解決課程單一性問(wèn)題。通過(guò)課程體系建設(shè)，深挖學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，建立良好學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使學(xué)生扎實(shí)掌握太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)及光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論知識(shí)，具備光伏清潔能源信心與能力。利用《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》先修后續(xù)課程資源，使學(xué)生充分掌握太陽(yáng)能電池及光伏系統(tǒng)性能變化規(guī)律，增加課程深度。

同時(shí)，通過(guò)課程建設(shè)，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，擴(kuò)大課程覆蓋面，為致力于投身光伏行業(yè)人才提供優(yōu)良學(xué)習(xí)平臺(tái)。借助產(chǎn)學(xué)研合作、開(kāi)放課題等項(xiàng)目，增加課程廣度。

（4）課程中心互聯(lián)交流平臺(tái)，解決課程缺乏趣味性問(wèn)題。教學(xué)相長(zhǎng)，教輔一體，學(xué)生之間相互討論、交流是有效增加學(xué)生興趣、提高學(xué)習(xí)效果的重要方式?！短?yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程通過(guò)教學(xué)改革建立以課程為中心的互動(dòng)交流平臺(tái)，以生為本，增加學(xué)生之間互動(dòng)互聯(lián)，師生之間教學(xué)相長(zhǎng)，從而有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果，重視過(guò)程指導(dǎo)，增加人文關(guān)懷。

（5）規(guī)范評(píng)價(jià)與考核，解決課程考核公平性與合理性問(wèn)題?！短?yáng)能發(fā)電技術(shù)》通過(guò)課程建設(shè)，擴(kuò)大課程覆蓋范圍，增加受眾人群，因此，課程考核不僅僅只是針對(duì)校內(nèi)本科生，更要考慮校外學(xué)生，社會(huì)光伏從業(yè)人員的評(píng)價(jià)與考核。需要建立一套標(biāo)準(zhǔn)、公平、合理、規(guī)范的動(dòng)態(tài)考核機(jī)制，在保證教學(xué)目標(biāo)一致、課程達(dá)成度一致前提下，根據(jù)不同學(xué)習(xí)人員，采用不同考核機(jī)制，完成對(duì)教學(xué)效果的考核。

其次，為有效解決課程主要問(wèn)題，《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》的課程體系建設(shè)需要明確以產(chǎn)出為導(dǎo)向，建立線上線下混合式模塊體系，內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)：

（1）建立模塊化課程內(nèi)容體系。《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》雖然只有短短的24學(xué)時(shí)，但課程內(nèi)容多，難于記憶，為此，將課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化分解，分為四大模塊，包括：太陽(yáng)輻射、太陽(yáng)能電池、聚光光伏、光伏系統(tǒng)，其中，每一個(gè)大模塊切分為不同小模塊，便于記憶、理解及應(yīng)用。

（2）完善課程資源平臺(tái)。將模塊化課程內(nèi)容資源全部發(fā)布在課程平臺(tái)，完善重難點(diǎn)解讀、課程設(shè)計(jì)、模擬題、練習(xí)題、應(yīng)用前景等資源，便于學(xué)生根據(jù)模塊化內(nèi)容有針對(duì)性復(fù)習(xí)及應(yīng)用。

（3）形成線上線下融合教學(xué)模式，模糊課程界限。由于課程內(nèi)容豐富，知識(shí)點(diǎn)多，24學(xué)時(shí)難于全部完成教學(xué)內(nèi)容，因此，本項(xiàng)研究中，根據(jù)模塊內(nèi)容，將《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》課程分為線上學(xué)習(xí)模塊及線下學(xué)習(xí)模塊，線上模塊包括記憶性知識(shí)，線下模塊則包括理解推理性知識(shí)，從而有效增加學(xué)時(shí)數(shù)，提升學(xué)習(xí)效果。

（4）產(chǎn)出導(dǎo)向機(jī)制融合課程模塊。學(xué)生在培養(yǎng)后，產(chǎn)出內(nèi)容不應(yīng)該僅包括就業(yè)及職業(yè)發(fā)展，同時(shí)應(yīng)該包括在校期間產(chǎn)出，如專利、論文、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果等，達(dá)到即學(xué)即用目的，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的進(jìn)一步理解掌握，從而體現(xiàn)出持續(xù)改進(jìn)效果。為此，將課程模塊與產(chǎn)出導(dǎo)向進(jìn)行有機(jī)融合，使學(xué)生在開(kāi)放課題、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、就業(yè)、繼續(xù)深造等過(guò)程中迅速對(duì)接課程模塊，做到有的放矢，提高產(chǎn)出。

再次，建設(shè)完整課程模塊，建成課程—實(shí)踐—應(yīng)用一體化的產(chǎn)出導(dǎo)向機(jī)制完整課程體系。

（1）整合課程內(nèi)容資源，構(gòu)建完整課程模塊。目前課程內(nèi)容基本按照知識(shí)點(diǎn)來(lái)劃分，但課程內(nèi)容多，知識(shí)點(diǎn)復(fù)雜，難于記憶。本項(xiàng)目研究過(guò)程中，將知識(shí)點(diǎn)劃分為四大模塊，十三個(gè)小模塊，四大模塊包括：太陽(yáng)輻射、太陽(yáng)能電池、聚光光伏、光伏系統(tǒng)。其中太陽(yáng)輻射分為三個(gè)小模塊，包括：太陽(yáng)簡(jiǎn)介、太陽(yáng)與地球、太陽(yáng)輻照量計(jì)算。太陽(yáng)能電池分為四個(gè)小模塊，包括：太陽(yáng)能電池發(fā)電原理、太陽(yáng)能電池I-V曲線、晶體硅太陽(yáng)能電池制備、薄膜太陽(yáng)能電池制備。聚光光伏分為兩個(gè)小模塊，包括：聚光原理、聚光系統(tǒng)。光伏系統(tǒng)分為四個(gè)小模塊，包括：光伏系統(tǒng)部件、離網(wǎng)光伏系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)、光伏系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。

（2）教師團(tuán)隊(duì)協(xié)同優(yōu)化課程平臺(tái)，完善資源模塊。整合教師團(tuán)隊(duì)力量，協(xié)同優(yōu)化課程平臺(tái)。將課程內(nèi)容模塊化，習(xí)題模塊化。完善教學(xué)大綱、重難點(diǎn)解讀、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)目標(biāo)、課堂活動(dòng)等內(nèi)容。從應(yīng)用角度完善課程平臺(tái)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得良好體驗(yàn)。同時(shí)，在課程平臺(tái)上，將課程模塊與實(shí)踐應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生活學(xué)活用，即學(xué)即用，促進(jìn)教學(xué)—實(shí)踐成果轉(zhuǎn)化，為產(chǎn)出導(dǎo)向做好鋪墊。

（3）建立課程—實(shí)踐—應(yīng)用產(chǎn)出導(dǎo)向機(jī)制，體現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)。以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、互聯(lián)網(wǎng)+、開(kāi)放課題、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)、繼續(xù)深造等過(guò)程中產(chǎn)出的競(jìng)賽獲獎(jiǎng)、高水平論文、專利、生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果、畢業(yè)論文成果、就業(yè)率、深造率作為產(chǎn)出評(píng)價(jià)導(dǎo)向，加深課程—實(shí)踐—應(yīng)用之間關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)課程體系融合性，將課程知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用融會(huì)貫通，在課程中體現(xiàn)應(yīng)用，在應(yīng)用中聯(lián)系課程模塊，促進(jìn)教學(xué)—實(shí)踐—應(yīng)用之間轉(zhuǎn)化，增加產(chǎn)出，既體現(xiàn)學(xué)生個(gè)人進(jìn)步，同時(shí)進(jìn)一步表明課程持續(xù)改進(jìn)，提升培養(yǎng)效果。具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 以產(chǎn)出為導(dǎo)向的模塊化混合式課程體系建設(shè)示意圖

最后，在課程體系建設(shè)方面，對(duì)標(biāo)以下建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）建立多維度、多視角網(wǎng)絡(luò)課堂。通過(guò)教學(xué)視頻建設(shè)，教學(xué)資料、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)理念、教學(xué)規(guī)劃等完善優(yōu)化，深入理解學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)、掌握學(xué)習(xí)規(guī)律，利用翻轉(zhuǎn)課堂、工程實(shí)例、互動(dòng)交流、循序漸進(jìn)等方式，多方位、多角度為學(xué)生學(xué)習(xí)提供全面指導(dǎo)，使學(xué)生掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)理論基礎(chǔ)知識(shí)。

（2）建立縱深化學(xué)習(xí)平臺(tái)。充分利用《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》先修后續(xù)課程，建立豐富資源信息，使學(xué)生能充分理解光伏發(fā)電技術(shù)中關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，如半導(dǎo)體物理相關(guān)知識(shí)、光伏系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)思路等。通過(guò)課程建設(shè)，結(jié)合信息技術(shù)，使《太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》既滿足校內(nèi)學(xué)生學(xué)習(xí)，亦可為其他院校學(xué)生學(xué)習(xí)提供一定借鑒，同時(shí)可為光伏愛(ài)好者提供學(xué)習(xí)通道。

（3）建立交互式交流學(xué)習(xí)渠道。在課程平臺(tái)上建立高效交流渠道，通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程中的相互交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，增加師生交流，有效提升學(xué)習(xí)興趣及效果。

（4）建立示范性動(dòng)態(tài)考核機(jī)制。針對(duì)不同學(xué)習(xí)人群，在保證知識(shí)點(diǎn)及課程目標(biāo)一致前提下，建立不同考核機(jī)制，公平、合理、規(guī)范完成對(duì)學(xué)習(xí)效果的考核。