新工科背景下太阳能电池新技术课堂教学改革与探索

王 鑫 ， 张永亚 ， 张金平 ， 李洁琼 ， 张存良 ， 李洪森

(1.商丘师范学院 化学化工学院 ， 河南 商丘 476000 ; 2.青岛大学 物理科学学院 ， 山东 青岛 266071)

在新工科背景下，本科院校新能源科学与工程专业主要培养掌握新型二次化学电源、太阳能电池以及新能源材料制备等方面的专业知识，具备从事新型储能设备与材料领域的科学研究、技术开发、设计制造或运行管理工作能力的专业人才。太阳能电池新技术为学生毕业后从事新能源相关专业岗位提供扎实的专业知识基础，为国家输送新工科背景下高素质复合型人才。传统课堂教学模式下太阳能电池课程偏重于陈旧复杂的理论，远离生活，缺乏对实践和创新能力等综合素质的培养，难以满足“新工科”综合素质型人才需求。因此，结合太阳能电池特点，以商丘师范学院化学化工学院新能源科学与工程专业本科生为研究范本，从太阳能电池新技术的教学内容、教学方法、课程考核等几个方面进行深入分析与教学改革探索，并提出相应的改革建议。

1 课程教学现状

作为新能源科学与工程专业的专业行业课，太阳能电池新技术主要包括太阳能电池的基本原理、电池材料的制备、电池组装工艺以及最新研究技术等，具有知识点抽象、专业性强、实践性强等特点。在传统教学过程中主要存在以下问题：①传统教学一般以课本为依据，教师在课堂上通过课本与课件讲述，知识点多，学生对太阳能电池的理解偏向于基础理论，无法与实际相结合，导致学生缺乏实践操作能力，学习兴趣不高，课堂教学效果不佳。②太阳能电池研究日新月异，很多研究内容甚至突破了现有的理论极限，教学内容不能做到实时更新，无法跟上太阳能电池的高速发展。

2 教学改革与创新

基于以上问题，结合太阳能电池新技术的课程特点和培养计划，以新工科背景下社会对高素质复合型人才需求为导向展开教学改革探究，提高教学效果。

2.1 实践与理论相结合

在“新工科”背景下，太阳能电池新技术课程偏重于实际生产的技术工艺，旨在通过太阳能电池的基本工作原理和设计的学习，结合目前采用的电池制造工艺和最新改进方法，了解太阳能电池最新的技术发展趋势和功能运用。要求学生掌握太阳能电池的基本工作原理和设计工艺流程，具备扎实的理论基础功底，培养创新思维和实践动手能力，提高分析问题和解决问题的能力。①充分利用多媒体设施。在教学过程中增添电池生产过程的图片和视频，充分利用多媒体设施，直观地展现给学生。②培养学生实践能力。带领学生走出教室，走进工厂，走进车间，实地参观考察，甚至在专业人员的指导下让学生动手操作，充分了解现在工厂的先进技术水平，以及电池未来的发展方向，做到理论与实践相结合，充分调动学生的学习积极性。③引导学生参与教师科研课题。太阳能电池是新能源储能方面的主要研究方向，学生可以直接通过参与教师的科研课题，进入实验室，从制备电池材料开始做起，学习电池材料的表征、电池的组装工艺以及电池的性能测试，理论知识转化为动手实践，夯实课堂上所学的专业基础知识，提高实验动手能力和综合素质。

2.2 实时更新教学内容

太阳能电池新技术的课程重点围绕目前太阳能电池最新技术发展，结合现行的电池合成方法和制造工艺，能够提出独特性见解，从而开发和制备新型的高效太阳能电池和设计光伏电力系统，达到具备新型电池材料制备及工艺设计的技能水平。本课程强调实践性和前沿性，要求教师及时了解科技前沿，了解太阳能电池的发展现状、技术水平、科研进展以及科研成果转化，把最新的研究发现和成果转化为教学资源加入到课堂中来，带领学生了解时事，拓展视野。例如，在课堂上引入有关太阳能电池的最新的专利和科研论文，让学生充分了解太阳能电池的发展状况，以及专业前景。因此，本门课程不能简单地依靠课本，要求教师不仅掌握专业的理论知识，还要结合专业特点和市场发展，实时更新教学内容，合理安排教学进程。

2.3 尝试线上线下结合的教学方式

传统教学主要依靠PPT展示和理论讲述，课堂气氛沉闷，学生感到枯燥，教学效果差。针对此现象，需要对教学方法进行尝试和创新，提高教学效果。①充分利用课程软件。随着线上课堂的发展，雨课堂、超星学习通、慕课、腾讯课堂等线上平台应运而生，给课程教学提供了新的教学方法，教师不仅可以在特殊时期进行线上授课，也可以采用线上线下混合式教学模式授课[1]。教师可以利用课程软件进行资源整合，设计精品课程，把枯燥的理论利用视频等方式直观地呈现在学生眼前，有效调动学生感官，激发学习兴趣。同时，教师还可以有目的地阶段性发布学习任务，学生依次进行预习和复习，且可以随时进行回看学习，增加学生的学习兴趣，随时可以对学习重点进行加强和补充，保证学习效果。②实施互动式教学。互动式教学则一改教师唱独角戏的现象，让学生直接参与到课堂中来，通过教师与学生之间、学生与学生之间的互通，把静态教学转变为动态教学，活跃课堂气氛，提升学生学习兴趣，提高学习效率。翻转课堂遵循“以学生为中心”的理念，把教学的决定权转交给学生，是一种有效的互动式教学模式[2]。教师依照教学目标线上提前发布课程知识点和重难点，学生利用课下时间提前预习线上教学资料，把被动学习变为主动学习。最后教师进行总结评价，对学生的易错易混点一一讲解。这种方式，学生按照自己的学习节奏，对相关视频等进行反复观看，便于对知识点的理解。

2.4 改进课程考核方式

课程考核是课程教学的重要环节，旨在检验学生对课程的学习掌握情况，对学生的学习成绩做出客观公正的评价[3]。因此，根据课程特点提出改进措施：①学期末加入PPT汇报考核。学生以4～5人为一组，选择其中一种太阳能电池，依据电池特点、关键技术，查找文献分析研究，推测未来发展趋势，进行归纳总结并以PPT的形式进行汇报。此考核方法有助于增强学生对太阳能电池的学习兴趣，锻炼office软件应用能力和自我表现能力，提升分析问题解决问题能力、沟通协作能力以及集体荣誉感。②减少理论知识考核，增加实践操作能力考查。学生走出教室，走进实验室，充分运用自己所学理论知识，动手制作太阳能电池，并进行性能测试，提高实践动手能力。此考核方法主要考查课堂的知识应用能力，符合“新工科”对学生综合素质的高要求。

3 结论

依据新工科建设要求，以培养高素质的综合型创新人才为目标，研究该课程的教学改革与实践，通过对教学内容的优化、教学方法的改革、考核方式变更等几个方面进行研究，提升学生的学习积极性，加大学生在教学过程中的主体地位，提升实践动手能力等综合素质。在新工科背景下，逐步对课堂教学进行改革，结合锻炼学生的创新思维和动手实践能力，以便学生逐步适应新教学改革模式，增强自主学习意识，为培养满足“新工科”建设要求的综合素质型人才，提高就业竞争力，起到至关重要的作用。