创新创业背景下光伏原理与技术课程教学改革探索

汪俊 张文飞 孙美玲 穆洪杰

摘 要：在创新创业背景下，光伏原理与技术课程教学改革具有重要的意义。基于课程的特点，文章从教学内容、教学模式、考核方式三个方面进行教学改革探索，旨在提高教学质量，激发学生的创新创业意识，以满足光伏产业发展的需要。

关键词：创新创业;光伏原理与技术;课程教学改革

随着光伏产业的迅猛发展，社会对具有创新精神和创业能力的光伏人才的需求大幅增加。2015年《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》中指出，深化高等学校创新创业教育改革，要以提高人才培养质量为核心，以创新人才培养机制为重点。为此，国内大批高校增设了光伏类课程，目的是为社会培养既有扎实的理论功底又有较强的创新及实践能力的专门人才。光伏原理与技术课程是山东理工大学电子信息（光学工程）专业为适应国家创新创业教育要求，培养具有较强创新能力的光伏人才而设立的。该课程是一门理论与实践紧密结合的重要课程，课程内容主要包括光伏原理基础、光伏器件测试与应用、各类电池技术的特点与展望、新概念电池简述等。通过课程学习，学生对光伏原理、光伏材料以及光伏器件等有了一个较全面的认识。因此，光伏原理与技术课程是光伏开发与利用方向中非常重要的课程，提高课程的教学质量对光伏产业相关研究型及技术型人才的培养具有重要的意义。在创新创业背景下，本文就光伏原理与技术课程教学中存在的问题进行分析，并针对问题进行课程教学改革探索，以改进现有的课程设置和提高教学水平。

一、现阶段光伏原理与技术课程存在的问题

光伏原理与技术课程具有内容丰富、前沿性强、多学科交叉等特点，在培养学生的创新意识和创新能力方面具有不可替代的重要作用。然而当前电子信息（光学工程）专业的光伏原理与技术课程的教学环节存在诸多问题：

（一）教材缺乏

由于当前光伏类教材通常是为新能源类专业编写的，相关教材深浅不一，侧重点各有不同。大部分教材知识点较多、知识面广、理论性强，涉及大量的新概念介绍、公式推导等，再加上授课学时有限，通过讲授只能让学生了解概念而无法真正掌握，在实际应用中仍然比较陌生。此外，伴随着光伏产业的迅速发展，大量新理论、新材料、新技术不断涌现，并且与其他学科的交叉日益增多。但目前课程教学内容与光伏领域的科学技术发展水平不匹配，课程内容过于陈旧、更新速度缓慢，一成不变的教材及教学内容已经不能满足专业发展的需要，也难以让学生把握光伏领域的发展动态和前沿方向。

（二）实践教学环节薄弱

本课程除了理论知识教学外，实践环节也必不可少。然而由于本课程的实验平台建设不完善，光伏实践训练设备的种类单一、数量偏少，大部分的光伏实验要在集成式的实验箱上开展。由于光伏器件均被固定在实验箱上，学生只需要根据实验参考书进行连线、测试数据、记录数据，即可完成实验。因此这一类的光伏实验基本上都是验证性的，虽然能够起到帮助学生巩固课堂知识、培养学生基本实验技能的作用，但是由于缺乏设计性创新实验，不利于学生实践能力的培养，难以满足创新创业背景下对光伏人才的需求。

（三）教学模式与考核方式单一

传统的授课方式通常以讲授法教学为主，通过讲授法可以让学生了解各类电池的结构、设计原理、发展前景等，但对光伏材料的性能、制备工艺等方面的知识，采用讲授法并未能获得良好的教学效果。尽管在授课过程中可以辅以图片、视频、动画等多媒体素材，但由于知识内容的复杂性，仍难将光伏材料的性能、制备工艺等完全体现出来，因此学生在学习过程中往往感到教学内容枯燥、不够形象生动，从而导致上课积极性不高、学习兴趣缺失，继而影响教学效果。本课程的考核目前采用“平时成绩+期末考试”的常规考核，这种考核方式侧重于对教材中基本理论知识的考核，关注学生对知识点的理解和记忆，难以考查学生的分析、应用能力，因此学生重视程度不高，常常采用考前突击的方式来应对考核，并不能真正掌握课程的内容，也无法有效地激发创新意识。

二、创新创业背景下光伏原理与技术课程教学改革的探索

在深入剖析光伏原理与技术课程存在的问题的基础上，本文结合创新创业要求，从教学内容、教学模式、考核方式等多方面入手，积极进行探索，旨在培养学生的创新意识，提升其创新能力。

（一）以创新创业为导向，合理规划教学内容

传统的《光伏原理与技术》教材中，基础理论、公式推导和经典内容占据大量篇幅，甚少涉及当代光伏产业萌生的新技术、新材料、新理念。因此，为培养创新创业人才，必须合理规划、科学选择教学内容，既要有比较完整的理论知识，又要有前沿的光伏技术介绍。针对电子信息（光学工程）专业的特点，在开设光伏原理与技术课程之前，本专业已经开设了半导体物理、固体物理等课程，学生已经具备一定的学习基础。在光伏原理与技术课程的教学中，可以利用1课时的时间介绍半导体的基础知识，为学生梳理光伏原理与半导体知识结构之间的关联性，加深学生对光伏原理的认识。此外，在把握课程知识体系结构的基础上，补充光伏领域新理论、新材料和新技术方面的综述。例如，在教学光伏材料时，除了讲述硅、砷化镓、碲化镉等多种传统的光伏材料的基础知识外，还可以适当扩充钙钛矿、硒化锑等绿色新型光伏材料的介绍，提高学生的学习兴趣。对我国光伏产业发展部分，由于涉及最新的研究成果，参考书往往与现今的发展状况不符，因此可以从网络上收集最新材料信息。例如，可以在每节课开始的几分钟设置“话光伏”环节，让学生分享光伏行业最新的新闻或者科研进展，通过相互分享，学生大致了解了光伏产业的发展状况，掌握了光伏行业发展新消息，提高了专业能力。教师在授课过程中也可以同学生分享光伏技术的最新发展动态、教学团队的最新科研成果或者自己的科研小趣事，潜移默化地激发學生的创新思维，提高学生的创新兴趣。除此之外，根据创新创业的要求，积极搭建校企深度合作平台，构建校企双师教学团队，增加光伏科技讲座，邀请光伏领域企业专家和科研工作者以讲座的形式同学生交流，既能拓宽课程教学内容，又能让学生了解企业对人才的实际需求。

（二）知行结合，落实实践环节

理论教学和实践教学相辅相成，固不可分。在教学过程中，可以开展多元化的实践活动，通过仿真模拟、实践沙龙、创新创业项目设计、参与各类学科竞赛与教师课题研究等多种形式，丰富学生的学习内容，以做促学，锻炼学生的创新能力，使学生真正做到“融会贯通”“学以致用”。适当增加一定量的开放实验，以学生为主体、导师为辅，让学生自主设计、自主完成创新性实验，如太阳能发热手套的设计、太阳能湿度控制器的制作等。创新性实验促使学生根据自己的理解，在导师的指导下提出更多的创新性实验方案，可以调动学生的主动性，激发学生的创新思维和创新意识，提高其创新实践能力。另外，实验室也要加大对光伏技术实验设备经费的投入，更新实验仪器设备，以保证设计性实验教学的顺利开展，满足师生的实践需求。同时积极利用实验室现有的光伏仪器设备搭建实践教学平台。例如，电子信息（光学工程）专业目前拥有磁控溅射、旋涂机和热蒸镀等各类光伏材料制备设备，同时拥有紫外-可见光分光计和电化学工作站等分析设备，这些设备将为光伏原理与技术课程提供一个良好的实践教学平台。学生通过到实验室观摩学习，可以更为直观、深入地了解光伏材料的制备与性能表征，调动学习的兴趣与探索知识的积极性。此外，还可以增加企业认知环节，带领学生到光伏企业进行参观交流，使其全面了解光伏产业的经营管理和运作模式。这可以有效地提升学生创新创业的动力，使学生在走上工作岗位时，也能够承担起科技创新的重担。

（三）多元化课程考核评价主体，优化考核评价制度

合理的考核评价制度的建立有利于提高学生的创新创业能力，调动学生的积极性。在创新创业背景下，考核内容要多元化，考核应由单一的基本公式概念的考核转变为学生参与课堂情况、实验、科研项目等多方面的考核。此外，考核方式更要灵活多变，如针对实践环节设置专业技能和专业素养双重考核。针对专业技能方面的考核，可以在开放实验中设计答辩考核，学生采用PPT汇报自己的成果，汇报之后由学生和教师提问，整个环节需要全体学生共同参与，教师结合学生的表现给出评定。专业素养的考核主要由学生互评完成，学生通过组建创新创业团队，相互交流，相互合作，相互之间从组织力、责任心、领导能力等方面给出评价。这样的考核方式既可以让学生重视理论知识，又能提高学生创新创业素养。

三、結语

随着光伏产业的飞速发展，社会对光伏领域的高端人才需求日趋强烈，光伏原理与技术课程的传统教学方法已难以适应光伏产生发展的需求，因此，在创新创业背景下，光伏原理与技术课程的改革势在必行。本文从更新教学内容、改革教学模式、优化考核评价制度等多角度，详细论述了创新创业背景下光伏原理与技术课程教学改革策略，旨在全面提高教学质量，为社会培养出更多既有扎实的理论功底，又有较强的创新及实践能力的光伏人才，以满足社会发展的需要。

参考文献：

[1]葛慧林，周庆文.新工科背景下高校创新创业教育探索与实践研究 [J].高教学刊，2020（19）：51-53，57.

[2]杨 娟.创新创业教育融入专业教学全过程的方法与途径探索——以复合材料工程技术专业为例[J].教育教学论坛，2020（12）：228-230.

[3]陈守辉，章 伟，李 霞，等.“专创融合”课程建设与考核方法改革探析[J].创新创业理论研究与实践，2019，2（20）：30-31.

[4]王  远.关于《光伏原理与技术》的教学思考[J].科技致富向导，2015（4）：346.

[5]陆  鹏.光伏发电技术的原理与应用研究[J].科学与财富，2011（8）：107-108.

[6]熊  超，陈  磊，肖  进，等.新能源科学与工程专业光伏电池原理与工程课程教学内容设计与探索[J].现代职业教育，2016（6）：23.