与行业标准相衔接的新能源课程体系探索与实践

戴前进，刘万英，刘 强

（徐州工程学院 物理与新能源学院，江苏 徐州 221018）

0 引言

2022 年7 月，市场监管总局等16 部门发布关于印发贯彻实施《国家标准化发展纲要》行动计划的通知。行动计划提到，提升装备制造业标准水平；加大新兴产业标准支撑力度；加强新型电力系统标准建设，完善风电、光伏、输配电、储能、氢能、先进核电和化石能源清洁高效利用标准。标准是行业发展的重要技术资料，是高校教育与行业接轨，培养符合国家发展要求人才的重要资源，也是应用型高校提高教学质量的重要保障[1]。

课程内容融入行业标准是教学改革的重要手段。罗继东[2]探索了一种基于电力行业标准的电力系统继电保护与自动化人才培养新模式，构建新人才培养模式的实现途径，实现人才的创新性发展；唐四叶[3]针对化工原理课程设计存在的问题，改进了课程设计的教学内容，通过行业标准拓宽了学生的知识面，提高了化工原理课程设计教学效果。在光伏课程中引入相关标准进行学习，是培养“双碳”人才的重要手段。黄增光[4]通过建立与光伏产业标准相适应的课程内容体系，完善了本科光伏人才培养体系，提升了与行业相适应的人才培养质量。将行业标准融入课程教学，成为提高教学与时俱进的趋势。目前标准变化日新月异，课程教学需要跟上标准更新的步伐，及时更新教材内容。通过探索与行业标准相衔接的新能源课程教学内容体系，从“教”方面，能够及时更新课程内容，健全新能源教育理论体系，补充知识框架，将行业现状与教学知识紧密结合，理论联系实际，促进产教融合建设和实践；从“学”方面，能够扩充学生知识面，接轨行业要求，促进国家新能源行业发展。行业标准内容与行业知识和工程问题紧密相关，对培养学生解决工程问题具有重要作用[5]。

“太阳能电池片制造与封装技术”是新能源科学与工程专业选修课，与光伏行业相关度高，内容与标准知识结合紧密。研究选取其中的知识点为关键词，搜索相关国家标准；分析课程内容和行业标准，汇总形成课程教学辅助的标准体系，与课程内容进行对照分析，以更新课本知识；改进相应的教学大纲、教材、课件和课程思政，增强学生对课程知识的掌握和对国家新能源行业发展前沿的认识。

1 课程体系分析

以太阳能电池片制造与封装技术课程为例，通过课程体系分析、内涵建设和教学实践等方法，开展课程体系建设和实践。课程体系建设框架如图1 所示，从教师方面，主要包括讲解光伏电池和光伏电站的基本知识、标准搜索和下载方法，讲解标准阅读学习方法，讲解关键内容的对比方法，讲解科技报告撰写方法。从学生方面，主要包括分组搜索并下载标准进行阅读，对标准内容进行整理学习，对比分析，撰写小报告并进行PPT 展示。从而在研究内容上，依次完成课程内容分解、标准下载学习、标准对比分析、知识体系建立等步骤。通过教师指导和学生主动学习，完成课程内容，实现学生在文献搜索、标准阅读、报告撰写、PPT 演讲等多方面的能力提升，符合以学生为中心、产出为导向的OBE 教育理念[1]。

图1 课程体系建设框架

2 课程内涵建设

2.1 教学大纲

课程大纲中关于行业标准的内容已难以适应行业快速发展，应根据搜索到的标准进行更新。一方面，对国际标准IEC61315、IEC61730、UL1703 进行搜索，更新到最新的标准版本；另一方面，增加我国光伏相关国家标准的内容。部分关键标准可以学习全文，例如GB/T 29551-2023《建筑用太阳能光伏夹层玻璃》，不仅介绍了玻璃的要求，也包含了光伏板的结构，还有光伏板的测试流程，与课本内容相关度较高，可以全文学习。这些内容编入教学大纲，将优化教学大纲结构和内容。

2.2 教学材料

标准内容会随着行业发展的需求改变，更新较快，每年都有新的标准发布，也有旧的标准被废止，应及时更新教材内容。一方面，可以选用新近出版的教材。选用依据包括课程的教学大纲内容，教学重点，课本的内容更新情况，相关标准的讲解情况等；另一方面，可以根据已有的教材、查找的标准、相关文献，按照大纲要求，编写适合本专业学生培养目标的教学材料。在编写过程中，要注意将标准内容的讲解融合到教材内容之中。对于太阳能电池片的制造和封装过程来说，就要把电池片的制造和封装的相关新标准、新工艺、新设备等内容纳入教学过程中。设备不仅要考虑传统的清洗机、制绒机、扩散炉、刻蚀机、等离子体增强化学气相沉淀、丝网印刷设备，还要搜索新型的自动化的组件分选机器、一体化设备等。

2.3 教学课件

标准内容含有较多的图，包括光伏板的结构、测试流程、测试方法等，这些内容便于编入课件进行讲解。一方面，可以查阅相关标准，逐个分析研究，摘取适合的内容编入课件，并编制和搭配模型图、实物图、照片，形成课件内容；另一方面，可以组织学生进行内容学习、资料搜索、课件制作和课堂讲解，结合翻转课堂，进行课件的编写和不断改进。

例如《GB/T 29551-2023 建筑用太阳能光伏夹层玻璃》中，晶体硅光伏电池型太阳能光伏夹层玻璃结构示意图如图2（a）所示，标准中的图都是黑白线条，学生不易理解其具体结构。通过网络搜索资料，可以配合相应的光伏夹层玻璃照片如图2（b）所示，辅助学生理解标准描述的光伏电池结构。

图2 晶体硅光伏电池型太阳能光伏夹层玻璃结构

2.4 课程思政

课程思政可以从三方面进行，一是学习了解我国光伏发电技术的先进性，增加荣誉感。截止到2023 年6 月，我国光伏发电装机容量4.7 亿千瓦时，连续8 年位居全球第一。2021 年中国光伏产业链主要环节多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到50.6 万吨、226.6GW、197.9GW、181.8GW，产量全球占比超过70%。这些数字背后是我国日益增强的综合实力和技术先进性。二是讲解节能减排思想，培养学生的责任心。我国是人口大国，资源紧张，节能减排和绿色发展是实现可持续发展的必由之路，推广光伏发电是这条必由之路的重要一环。三是观看新能源相关的纪录片，比如《中国光伏进击史》《超级工程》，通过这些纪录片，了解我国光伏发展的历程，引起学生共鸣，并思考我国光伏未来的发展方向，积极投入我国光伏产业。

3 课程教学实践

3.1 实践步骤

在初步建立课程体系的基础上，以“太阳能电池片制造与封装技术”为例，进行教学实践。

第一步，课程内容分解。本课程主要介绍光伏电池片制造和组件封装的工艺、质量控制、特性测试等。我国的太阳光伏能源系统标准化体系主要包括0 基础通用标准、1 光伏制造设备、2 光伏材料、3 光伏电池与组件、4 光伏部件、5 光伏发电系统、6 光伏应用等。本课程主要涉及的是其中1 光伏制造设备、2 光伏材料、3 光伏电池与组件三个体系，并在课程章节中交叉进行。由于相关标准数量较多，主要根据三个体系对标准进行分类，并归并到对应的章节进行知识更新。

第二步，查找标准文献。结合相关标准的应用，讲解标准文献的查找和学习方法，使学生能够分组搜索关键词相关国家标准，并下载进行整理和汇总。太阳能电池片的结构主要包括玻璃、EVA、电池片、背板、边框、接线盒。在国家标准全文公开系统，以“光伏”“太阳电池”“太阳能电池”为关键词搜索，检索结果有150 余条标准。根据标准的名称和内容，将标准按照玻璃、EVA、电池片、背板、边框、接线盒进行分类。如《建筑用太阳能光伏夹层玻璃》（GB/T 29551-2023）、《轻质晶体硅光伏夹层玻璃》（GB/T 37896-2019）等。

第三步，学生分组学习。根据班级同学分组意见，以宿舍为单位进行分组，以方便组内交流。班级50 人共分10 组，每组4-6 人。首先每个同学整理一个标准文件的文档，参考国家标准全文公开系统中的格式，在学期末上传到课程群文件。通过整理标准文件，一方面掌握了标准内容，另一方面掌握标准的格式和撰写方法。之后每组选出一个标准文件，制作课件进行10 分钟左右的翻转课堂展示。课程共20 次课，从第五周开始，每周进行一组展示，包括课件内容和标准文件内容。通过课件展示，一方面使全班一起学习标准内容，另一方面锻炼了同学的表达能力，同时增加了班级同学的相互了解。课件展示后进行打分，计入平时成绩。打分项包括课件内容、课件制作、演讲三部分，课件展示后教师进行点评，给出建议。

第四步，建立光伏标准的知识库。比如标准列表、标准文档、标准的写作方法等，通过课件展示和教师点评，调查学生对标准内容的学习掌握情况，进行难点分析讲解，鼓励学生在光伏标准课件中加入工程实践和生活实际的照片。通过教学过程的不断优化。最终建立起包括50 篇标准文档、10 个课件的光伏标准知识库。这个知识库通过班级群文件共享，将为学生今后在光伏建设领域提供重要的资料，也将不断丰富课程内容。

3.2 创新性

首先，本研究符合国家“双碳”目标和《国家标准化发展纲要》行动计划的需要，满足国家新能源建设的战略需求。其次，通过梳理国家关于光伏制造、施工、运行的最新标准，汇总形成相关知识体系，丰富和行业标准教学的理论体系。最后，将光伏相关的行业标准融入到光伏课程教学中，提升学生知识的深度、广度和行业前沿程度，是对OBE 教学理念的创新实践和发展。

3.3 难点

一方面，行业标准内容比较枯燥，融入课程内容存在一定难度。针对这一难点，应对照标准内容，广泛搜索资料，结合前沿科技知识、国家大工程和新能源相关时事热点，选择合适的标准内容进行呈现。另一方面，行业标准专业性较强，和课本内容可能会有差别，部分专业词汇在书本没有出现。针对这一难点，可以对标准内容进行选择性学习，对于课本没有的专业名词和知识点，查找资料详细研究，尽可能地在提高学生资料搜索能力的同时，扩宽学生的知识面，提高学生自主学习能力和获得感。

4 结语

以太阳能电池片制造与封装技术课程为例，开展了与行业标准相衔接的新能源课程内容体系建设探索。通过文献搜索，了解光伏相关课程的教学现状和问题。在此基础上分析教材内容，查找行业标准，进行课程体系的设计和实践。课程体系的建设内容包括大纲、教材、课件、思政等，并通过实践验证了课程体系实施的可行性。与行业标准相衔接的教学将增加新能源与科学工程专业内涵，完善学生的知识结构，提高学生综合能力，满足国家新能源行业发展的需求。