以产出为导向的模块化教学体系探讨——《太阳能发电技术》混合式课程建设

李海敏*，刘兴翀，谢 娟，张 骞，张 皓

（1.西南石油大学新能源与材料学院，四川 成都 610500；2.通威太阳能（成都）有限公司，四川 成都 610299）

双碳经济背景下的新能源专业人才培养面临巨大的挑战。西南石油大学新能源材料与器件专业作为国家战略性新兴产业专业入选国家一流本科专业建设点。《太阳能发电技术》是新能源材料与器件专业的专业课之一，《太阳能发电技术》主要讲解太阳能发电原理、各种太阳能发电技术。使学生深入学习不同太阳能发电技术类型，掌握太阳能发电系统的设计。具备解决复杂工程问题所需的物理知识及数学抽象、建模、逻辑思维能力，能够用于工程问题的分析和求解。本课程是新能源材料与器件专业学习的重要一环，立足于国民经济中的光伏领域，为学生提供大量的复杂实践工程案例，培养学生使用理论解决现实光伏产业中复杂工程问题的能力，担负着为光伏领域输送优秀专业人才的重要使命，具有重要的社会价值和经济价值。

课程是人才培养的核心要素，也是当前中国大学普遍的短板、瓶颈和关键所在。为此，各高校都在进行多种课程改革尝试。翻转课堂[1-2]、项目化教学[3]、慕课及基于慕课[4-5]的线上线下混合式教学等等。但以往的课程改革建设，大都把着眼点放在课堂教学上。课堂教学形式单一，体现不出持续改进效果，对学生的吸引力较低，目前看来，课堂教学存在的主要问题包括以下一些方面：

（1）课程缺乏系统性，体现不出持续改进效果。课程独立教学，体现不出课程体系关联性，无法有效合理评价课程目标，对培养方案支撑显得单薄，体现不出学生在运用相关课程内容过程中的持续改进效果。

（2）课程教学模式单一，育人效果欠佳。《太阳能发电技术》课程共24学时，为理论教学。内容丰富，知识点多，主要采用课堂讲授方式进行，授课模式单一，导致效果欠佳，对学生的吸引力较低。

（3）教学资源与平台有限，难于有力支撑课程体系。《太阳能发电技术》课程开设于2012年，是“新能源材料与器件”专业的一门重要的专业课。2017年，《太阳能发电技术》被规划为校级精品课程，成立了课程网站。经过2年多的建设，课程资料基本齐全，学生学习效果得到有效提升。但目前看来，《太阳能发电技术》课程平台建设尚不够完善，重难点解读资料不详细，知识点分解与学时不匹配，练习题资料不够齐全等，难于为学生提供完善的课程资源。

（4）缺乏产出导向机制，不能有效评价课程教学效果。目前课程评价主要依靠平时作业及期末考试，但在应用方面缺乏更全面的评价机制。如生产实习、创新创业实践、开放课题、毕业设计、就业等过程中对课程知识点缺乏导向性评价，难于体现课程对毕业要求的支撑。学生在应用课程知识点解决相关问题时，必然会不断加深对课程的理解掌握程度，但产出导向机制的缺乏使得学生不能充分利用课程所学知识。

因此，需要对课程进行完善提高，以提高课程体系关联性，改善学生学习体验过程，提升学习动力，增进学习效果。建立以产出为导向的模块化教学体系，建设线上线下混合式课程教学体系是对《太阳能发电技术》课程建设的一个质的提高。通过课程体系建设，为国家培养合格的新能源技术专业人才。

为此，需要把课程体系看作一个整体，学生通过创新创业实践、开放课题、生产实习、毕业设计、就业、继续深造等过程，选择学习模块化的课程内容达到人才培养的目标，以创新创业实践、开放课题、就业等过程中产出作为导向机制，体现出持续改进及课程目标。

因此，《太阳能发电技术》课程，需要以产出为导向，通过模块化教学体系建设，达到提高教学效果，改善教学体验，提升学习动力的目的，以高效优质的完成教学目标，为我国培养优秀的高素质新型能源技术人才。

在《太阳能发电技术》课程体系建设过程中，问题多，任务重，不能一步到位，因此，需要采用分步走，分步解决问题，分步完成课程建设任务。

首先需要建设课程纵深化学习体系，主要包括以下内容：

（1）深挖课程内容与思政关联性，解决教书不育人问题。目前我国正处于日益复杂的国际环境中，更要守住初心，砥砺前行。为此，在课程教学过程中，深挖光伏技术与社会主义建设之间的关联性，激励学生为我国“碳达峰、碳中和”贡献自己的智慧与力量。

（2）丰富育人载体，建立教、辅、学、做完备课程体系，解决学习资料不齐全问题。课程建设过程中，需要建立完备的课程体系，包括教、辅、学、做等一系列内容，解决课程资料不齐全问题。“说”包括课程重难点解读，等。“教”包括课程视频讲解、课程课件优化设计等内容。“辅”包括课程辅助资料，如教学大纲、知识点复习资料、课程目标及达成手段分析、考核方式公布等。“学”是提供优良教学平台，使学生获得良好学习效果。“做”包括练习题、复习题、模拟题、考试题的习做等。

（3）广度与深度有机结合，解决课程单一性问题。通过课程体系建设，深挖学生学习兴趣，建立良好学习体验，使学生扎实掌握太阳能发电技术及光伏系统设计理论知识，具备光伏清洁能源信心与能力。利用《太阳能发电技术》先修后续课程资源，使学生充分掌握太阳能电池及光伏系统性能变化规律，增加课程深度。

同时，通过课程建设，充分利用网络信息技术，扩大课程覆盖面，为致力于投身光伏行业人才提供优良学习平台。借助产学研合作、开放课题等项目，增加课程广度。

（4）课程中心互联交流平台，解决课程缺乏趣味性问题。教学相长，教辅一体，学生之间相互讨论、交流是有效增加学生兴趣、提高学习效果的重要方式。《太阳能发电技术》课程通过教学改革建立以课程为中心的互动交流平台，以生为本，增加学生之间互动互联，师生之间教学相长，从而有效提升学生学习兴趣，改善教学效果，重视过程指导，增加人文关怀。

（5）规范评价与考核，解决课程考核公平性与合理性问题。《太阳能发电技术》通过课程建设，扩大课程覆盖范围，增加受众人群，因此，课程考核不仅仅只是针对校内本科生，更要考虑校外学生，社会光伏从业人员的评价与考核。需要建立一套标准、公平、合理、规范的动态考核机制，在保证教学目标一致、课程达成度一致前提下，根据不同学习人员，采用不同考核机制，完成对教学效果的考核。

其次，为有效解决课程主要问题，《太阳能发电技术》的课程体系建设需要明确以产出为导向，建立线上线下混合式模块体系，内容包括如下几点：

（1）建立模块化课程内容体系。《太阳能发电技术》虽然只有短短的24学时，但课程内容多，难于记忆，为此，将课程内容进行模块化分解，分为四大模块，包括：太阳辐射、太阳能电池、聚光光伏、光伏系统，其中，每一个大模块切分为不同小模块，便于记忆、理解及应用。

（2）完善课程资源平台。将模块化课程内容资源全部发布在课程平台，完善重难点解读、课程设计、模拟题、练习题、应用前景等资源，便于学生根据模块化内容有针对性复习及应用。

（3）形成线上线下融合教学模式，模糊课程界限。由于课程内容丰富，知识点多，24学时难于全部完成教学内容，因此，本项研究中，根据模块内容，将《太阳能发电技术》课程分为线上学习模块及线下学习模块，线上模块包括记忆性知识，线下模块则包括理解推理性知识，从而有效增加学时数，提升学习效果。

（4）产出导向机制融合课程模块。学生在培养后，产出内容不应该仅包括就业及职业发展，同时应该包括在校期间产出，如专利、论文、创新创业大赛、生产实习效果等，达到即学即用目的，加强了学生对课程内容的进一步理解掌握，从而体现出持续改进效果。为此，将课程模块与产出导向进行有机融合，使学生在开放课题、创新创业实践、就业、继续深造等过程中迅速对接课程模块，做到有的放矢，提高产出。

再次，建设完整课程模块，建成课程—实践—应用一体化的产出导向机制完整课程体系。

（1）整合课程内容资源，构建完整课程模块。目前课程内容基本按照知识点来划分，但课程内容多，知识点复杂，难于记忆。本项目研究过程中，将知识点划分为四大模块，十三个小模块，四大模块包括：太阳辐射、太阳能电池、聚光光伏、光伏系统。其中太阳辐射分为三个小模块，包括：太阳简介、太阳与地球、太阳辐照量计算。太阳能电池分为四个小模块，包括：太阳能电池发电原理、太阳能电池I-V曲线、晶体硅太阳能电池制备、薄膜太阳能电池制备。聚光光伏分为两个小模块，包括：聚光原理、聚光系统。光伏系统分为四个小模块，包括：光伏系统部件、离网光伏系统容量设计、并网光伏系统容量设计、光伏系统硬件设计。

（2）教师团队协同优化课程平台，完善资源模块。整合教师团队力量，协同优化课程平台。将课程内容模块化，习题模块化。完善教学大纲、重难点解读、教学设计、教学目标、课堂活动等内容。从应用角度完善课程平台，让学生在学习过程中获得良好体验。同时，在课程平台上，将课程模块与实践应用联系起来，使学生活学活用，即学即用，促进教学—实践成果转化，为产出导向做好铺垫。

（3）建立课程—实践—应用产出导向机制，体现持续改进。以创新创业实践、互联网+、开放课题、生产实习、毕业设计、就业、继续深造等过程中产出的竞赛获奖、高水平论文、专利、生产实习效果、毕业论文成果、就业率、深造率作为产出评价导向，加深课程—实践—应用之间关联性，体现课程体系融合性，将课程知识与实践应用融会贯通，在课程中体现应用，在应用中联系课程模块，促进教学—实践—应用之间转化，增加产出，既体现学生个人进步，同时进一步表明课程持续改进，提升培养效果。具体技术路线如图1所示。

图1 以产出为导向的模块化混合式课程体系建设示意图

最后，在课程体系建设方面，对标以下建设标准：

（1）建立多维度、多视角网络课堂。通过教学视频建设，教学资料、课程设计、教学目标、教学理念、教学规划等完善优化，深入理解学生学习特点、掌握学习规律，利用翻转课堂、工程实例、互动交流、循序渐进等方式，多方位、多角度为学生学习提供全面指导，使学生掌握光伏发电系统理论基础知识。

（2）建立纵深化学习平台。充分利用《太阳能发电技术》先修后续课程，建立丰富资源信息，使学生能充分理解光伏发电技术中关键知识点，如半导体物理相关知识、光伏系统工程设计思路等。通过课程建设，结合信息技术，使《太阳能发电技术》既满足校内学生学习，亦可为其他院校学生学习提供一定借鉴，同时可为光伏爱好者提供学习通道。

（3）建立交互式交流学习渠道。在课程平台上建立高效交流渠道，通过学习过程中的相互交流，取长补短，增加师生交流，有效提升学习兴趣及效果。

（4）建立示范性动态考核机制。针对不同学习人群，在保证知识点及课程目标一致前提下，建立不同考核机制，公平、合理、规范完成对学习效果的考核。