光伏理化基础课程内容的校企协作开发

徐立波

关键词：光伏产业链;课程内容设计;能力训练目标;学习单元

1职业教育课程内容的含义

1.1什么是职业教育课程内容

职业教育课程内容与一般知识系统化的课程内容应该有所区别，后者直接和基础教育阶段的经典理论挂钩，讲究内容逻辑上的自洽、完整，对理论的深度把握取决于讲清一个概念的需要和推演，而职业课程内容则不同，它所围绕和贯穿的主线是如何有效生产的技术要素，不求理论的深度解析和完整性，只是达到够用够理解，这些要素包括工作过程、情景、任务、岗位能力等。职业课程的内容应该从岗位能力分解中产生的知识、技能、态度、操作等要素组合而成，是目标体系的具体化，这就必须结合具体的企业工作岗位进行分解和组合，熟悉工艺流程的方方面面，不仅是操作过程，还有预警和管理过程等等，分解以后还有重新组合，因为很多内容具有通用性，而这些通用性的内容正是重点所在，必须突破传统的学科体系，突出技术原理，知识运用，对学生具有适用和灵活的特点。

1.2光伏理化基础对于光伏专业课程的重要性

光伏理化基础是光伏专业的专业基础课，是连接通用理论和专业理论的纽带，其涉及的知识点包括机械、电子、自动化、化学、物理、材料科学基础等，目的是为工作中的光伏制造工艺提供基础理论，让学生好理解，好上手，好深入发展。光伏理化课程综合性较强，是适用于光伏全产业链的理化知识的提炼和精简。光伏全产业链包括前端、中端和后端，即多晶硅原料生产、单晶硅和铸锭多晶硅生产、硅片加工、电池片生产、组件生产、系统设计和安装等环节。本着适用够用的原则，将光伏技术中涉及的基础理论重新加以梳理，并结合企业对新技术的需求和光伏技术发展趋向，对基础理论做了适当延伸和深化，紧扣任务中要满足的技能和实际岗位操作要求，为此需要理解的基础知识条理化，这样表面上打破了理化知识的本身体系，而实际形成贴合于光伏产业的新的理论体系。

1.3现在光伏理化基础课程存在的问题

现有课程偏重于太阳能理化基础，太阳能利用的范围比光伏的宽得多，包括光热利用、光化学利用等等，且涉及内容庞杂，基本涵盖材料科学基础、材料化学、光学、物理学等课程。其次难度大，理论比较深入，其前置课程较多，缺少针对性，就是针对光伏制造所需的核心理论叙述过少，教师偏重对课程内容做全面的理论讲解，学生实践和互动的少，课程内容与专业联系不够，不能补充职业能力的不足，跟不上企业技术发展的日新月异，习得经验没有企业介入，课程标准没有加入行业要求，带有明显学科化体系色彩，不满足少学时教学的要求，学生兴趣不大教学枯燥效果差。这些问题引起的明显后果是学生的学习效果不理想，不但现在的庞杂理论不好理解，而且对于专业课程或后续的实训课程帮助甚少。职业教育不是培养学科上全面人才，而是工作上够用适用的人才。

2课程内容校企协作开发的必要性

2.1校企合作育人模式的必要性和先进性

校企合作是發展现代职业教育的重要和必要的途径，这点是职业教育的本质所决定的，基础教育可以纯理论，职业教育不行，它有强烈的目的性，必须为现实的生产服务，《国家职业教育改革实施方案》要求职业院校和行业在多方面进行合作，包括技术、设备、管理、知识等方方面面，为中国的制造业输送合格人才，职业教育的目的性决定了校企合作育人的必要性，学校教师在实践经验上的不足，先进技术的可视化教育物质基础不足，企业所需员工综合素质的校级培养不足等要求有两方互补。校企合作育人培养模式，多段式工学交替人才培养模式，学徒制、订单班，这些先进的职业教育理念借鉴了国外的成熟经验，要求职业标准和课程标准衔接，以职业能力需求为基础来开发校企合作课程，包括专门技术和综合能力，同时满足个人企业行业需求，其课程内容必须围绕职业岗位分析来展开。课程开发的重点是内容开发，课程标准的主要方面也是课程内容的斟酌。

2.2校企协作开发课程的条件

校企合作必须以职业能力培养为导向，注重实际工作过程和面向的工作岗位，从对工作岗位的要求着手分析知识技能素质要求，因为企业对人的要求是全面性的，从标准管理到人格因素到技术掌握到人际关系、团队协作能力等所有关乎生产效果和安全效果的都要涉及，现在的学生正处于生长发育阶段，心智不是很成熟，非技术因素的养成也是必不可少的，否则会对企业生产经济发展的总方向产生负面影响，不但对社会负面，对个人成长也很不利，经常有成长在象牙塔里的学生走向社会出现种种的不适应和不良影响，所以光光学校教育有欠缺，设立一个合适的环境或条件对于校企合作尤为重要，不但是物质方面的硬件，更有人员配备，管理经验等软件跟进，由于课程学习的最终目标是适应新岗位要求，因此企业的新技术岗位提供成为培养活动的必备条件，顺风江苏光电有限公司是国内规模较大的综合性光伏企业，和我院有长期友好合作关系，是学院的重点实训基地，在跟岗实习，顶岗实习中都提供各种便利，其车间主管，技术工程师等也常作为外聘教师参与授课，其产品涵盖光伏产业链的上中下游，无论是电池生产还是组件系统设计生产，在行业内都具有领先技术，其岗位生产线都是规模化自动自成体系。

2.3开发课程内容的方法步骤和效果预见

在企业人员的共同参与下，对企业现有生产线进行全面剖析，对工艺过程的具体操作进行归纳，对现有设备的使用进行全面解析，对生产中的各项要求进行理清，同时对毕业生培养方案中能力标准进行梳理从而确定该课程的知识能力态度点，从行业调研、产业链分析到具体生产岗位操作、任务分解、岗位能力确定，再到职业能力、职业素养、专业能力剖析，最后是课程承担部分目标任务分解。最后的课程内容应该是非常具体、清晰，完全针对岗位需求的理论集合。开发结果首先作为职业人的基本要求达到，能够清晰理解工作思路。其次全局把控能力达到，为以后发展打下良好基础。再次内容适合于现代教育导向和要求。

3课程内容具体改造结果和评价

3.1产业链涉及制造工艺对应的基础原理剖析

光伏基础理论应该覆盖全光伏产业链，这也是一个难点，因课程学时数的关系，不可能面面俱到，只能抓住重中之重，虽然产业链前端已经大部分输出到中西部地区，但其技术国产化进程需要加强，有发挥余地，一次不能偏废，后端系统设计电站设计偏重于设计，同样是连接用户和生产商的重要纽带，不能偏废，这些在内容制定过程中都要予以考虑。多晶硅生产环节是围绕硅的提纯和生产中的化学变化，单晶硅和铸锭硅生产中涉及硅的结构变化，及软件控制，硅片加工涉及缺陷和相变杂质理论，电池片生产中涉及效率影响因素光电转換理论和prec及hit原理，组件和系统环节涉及自动化生产控制，机电和自动化生产原理，针对典型光伏电池，提炼各工序核心环节理论，考虑其适用性和可行性，从产业链提炼知识体系，也选取设备控制方面的物理基础，适用于新型电池理论，内容改造思路是这样的，少而精准，务求实用，生产中主要工艺原理方面的核心理论进行梳理，不求系统性，例如缺陷晶体缺陷，从中提炼的是位错的形成和消除这一核心，对属于材料科学基础中有关晶体缺陷的面面俱到做了删除和压缩。再比如在材料相变理论中重点讲解纯物质的凝固理论，对合金相的理论和杂质理论做了适当引申，对多相体系没有涉及留待自学，电学方面只牵涉输电环节、弱电环节、对输电方式和接入方式的选择原理要详细列出，特别是光伏发电对接国家电网的匹配性原理。这样的安排对后续晶硅生长专业课是有很大帮助的，掌握一个系统长篇的理论没有必要也没有时间许可，对后续课程理论要求的精准把握是指定内容的关键所在。

3.2课程内容对应的项目和分任务设计

内容设计既要符合以职业能力目标为核心的目标体系，也要考虑教学组织，教学活动有效性。工作任务的设计应当由简到繁，并且尽可能在真实地环境下进行，以任务为中心，配合知识技能素养培养，使得兼备综合能力，在此基础上，将目标体系分成五个项目，概况了各个岗位职能的基本要求，这五个项目分别是项目一：硅原子分子晶体三层次结构分析;项目二：太阳光和晶硅相互作用的现象和结果分析;项目三：晶硅和电池片生产中的相变和化学变化分析;项目四：晶硅和电池片生产中电气控制和软件模拟;项目五：新型光伏电池结构分析。其所对应的具体任务包括：（1）分析原子，分子结构和化学键组成，绘制硅晶体晶胞并计算其参数;（2）画光谱图分析光的吸收反射，分析光伏效应，画出远程监控通信图;（3）分析二元相变和凝固掺杂过程，列出三种情形下的硅反应方程式;（4）画电机控制线路图，操作模拟软件设计界面参数;（5）画出薄膜和化合物电池结构图，分析有机电池，染料电池，量子点应用和钙钛矿电池。分任务的目的是将项目具体化，同时明确要达到的子目标，包括能力目标和知识目标，素质目标在总目标体系里面，零碎贯穿和渗透，只有将主要任务加以明确，学生才能有的放矢，去除枝蔓，抓住核心。下表1是两个任务的分解表。

3.3课程教学单元设计

考虑到具体教学的需要，依据分任务的知识目标进行设计单元教学，一定要指出其依附于什么工序，在哪里会用到和必须理解，否则没有针对性也就失去了意义，内容要通俗易懂，深入浅出，结合生产实际中的新技术也要涉及，工序环节的基础原理是最关键的。在此基础上进行教学单元设计如表2（以任务1为例），如果说任务设计是整体设计的话，那么单元设计就是一堂课的具体设计。要考虑实效，综合分析各个任务的核心要素，即针对岗位所需要的最基本的理论支撑，其他可以举一反三，而且一节课围绕一个知识点展开，务求讲透讲清。晶体的结晶过程牵涉到单晶拉棒和多晶硅铸锭，此教学单元内容设计主要有两个，一个是纯晶体的凝固过程原理，另外一个是含杂质的分凝效应的原理，而且凝固过程主要是非均匀形核，对非均匀形核的能量几何和热力学条件进行分析并最终应用到籽晶应用形核和定向凝固，而分凝理论主要是硅的杂质分凝，包括硼和磷，要考虑学生的理论基础和认知特点，循序渐进。教学单元设计充分考虑学生现有的知识储备和理解力，做到抓主体、变简单、少学时、易于掌握。

3.4实施效果及评价

光伏产业涉及面广，任何一个制造环节需要学习的理论太多，而且没有针对性，只有碎片化讲授，讲透一个切实相关的理论，好在这些理论都依附于工艺，因此便于实行项目化教学，虽然理论课程的项目化很难，但如果谋划得当，教师和企业人员共同考核，更能反映学生职业素养的养成程度和等级，注重过程化考核，学生的兴趣和实践能力得以提升，从效果看，对以后的专业课程学习、综合实践、企业跟岗实习、顶岗实习，提供了有力的支持，少时间而成效显著。