《光伏材料加工技术》课程的教学改革研究与实践

马禄彬　肖全松　鲁红光　潘峰　王胜丰

【摘 要】根据《光伏材料加工技术》课程的人才培养要求，结合企业岗位需求特点，修订了教学大纲。针对课程教学过程中存在的问题，在教学内容和教学方法上进行了改革与实践，对教学效果进行了分析。

【关键词】教学改革；光伏材料；人才培养；材料加工

0 引言

江西新能源科技职业学院立足地方，面向全国，依托新能源、节能环保和新能源汽车国家三大新兴战略产业，培养具有较强的动手操作、生产管理能力，能适应现代光伏企业生产、建设、管理、服务所需要的职业型、应用型高技能人才。其中，《光伏材料加工技术》为光伏材料制备技术专业的必修课程，也是专业核心课程之一。课程的培养目标是：要求学生掌握一定的光伏发电基础理论、光伏材料的制备原理及加工技术，使学生对主要制造设备的结构和操控有一定认识、对一些光伏材料，特别是硅材料产品品质的控制方法有一定了解。

教学过程中在课程的定位、教学内容的取舍、教学方法的运用等方面还有待完善，所以，针对《光伏材料加工技术》课程在教学过程中存在的问题，结合教学实践，从光伏企业的特点和人才需求出发，以高职院校学生的特点为依据，在教学大纲的修订、教学内容的选择、教学方法的改革以及考核体系的建立与教学效果分析等几个方面进行了探讨与实践。为探索光伏类专业相关课程的教学新模式提供帮助。

1 课程定位与教学大纲的修订

课程的教学大纲是教学计划中的指导性文件，是进行教材的编写、组织教学、评估教学质量及考核学生学习效果的重要依据[1]。科学合理的教学大纲是教师把握授课重点、授课进度以及实现教学目标的基础。《光伏材料加工技术》课程的开设，是为光伏材料制备技术等光伏类专业服务的，其定位应该以本课程的培养目标为依据，更要符合高等职业院校对职业型、技能型人才培养的要求。教学重点中除了介绍光伏材料的性质、生产方法以外，还应包括在生产加工过程中的实际操作技能，将机器设备作业指导书、生产操作规程、岗位培训等资料引入课堂教学，作为课程主体的一部分，突出课程特色，所以，本课程的教学大纲在传统的基础上做了以下修订：第一，本课程定位为专业核心必修课，适用于高职院校光伏类相关专业，开设于第3学期。第二，详细明确了以光伏材料加工技术特别是硅材料的加工技术为教学重点，即以加工技能为主，以基础理论为辅。第三，调整总教学课时为64学时，其中理论教学48学时，实践教学16学时，增加了实际操作技能以及实验实训课的课时安排。第四，明确考核办法，增加平时成绩和实验实践成绩在期末考试中的比重，对学生施行多方位的考查。第五，调整知识结构，减少与其它课程的重复内容，增加学生的学习兴趣。总之，新修订的教学大纲，内容更具体，目的更明确，力求突出实践性，强调特色课程的建设。

2 教学内容的改革

根据《光伏材料加工技术》课程的培养目标，从理论教学和实践教学两方面对本课程的教学内容进行改革，从教材的选取、各章重点的确立以及岗位操作知识等几个方面入手，确定本课的理论知识范围。另外，以实验教学、模型观摩、企业参观、岗位实训等构成本课的实践教学内容，完善光伏材料制备技术专业的课程体系建设。

2.1 理论教学

2.1.1 以教材为基础的课本知识

对于《光伏材料加工技术》课程的教材选择，传统上以杨德仁主编的《太阳电池材料》为主，另外，以马克沃特（英）等主编的《太阳电池：材料、制备工艺及检测》和尹建华等主编的《半导体硅材料基础》为辅，在两本辅助教材中，后者前半部分讲的是硅材料的性能，理论性较强，对学生的基础要求较高[2]，前者从太阳电池的工作原理到制备方法、从晶体硅材料到有机染料敏化电池、从薄膜技术到组件检测内容较多，范围较广，所以，在没有一本针对本课程的专门教材出版之前，仍选择《太阳电池材料》。早在2008年，在新余学院举行的江西省高职高专教材建设光伏专业委员会第一次全体会议上，就已经决定将包括《太阳电池材料》等稿件基础较好的入门教材作为第一批教材推出。本教材大体分为三个部分：第一部分包括第1章到第3章，主要为太阳能光电转换的基础知识；第二部分包括第4章到第10章，主要是硅太阳电池材料；第三部分包括第11章到第13章，主要为化合物太阳电池材料。但根据本课特点，应适当调整教学内容，将前两部分作为本课程的光伏材料特性与基础理论的教学较为合理，一方面，它讲解了光电转换的基础理论以及硅材料的特性，另一方面，也介绍了单/多晶硅的生产制造方法，所以，针对本课培养要求，选取《太阳电池材料》中以上所述的前两个部分作为课本中的理论教学内容，而第三部分为学生自学内容。

2.1.2 以生产操作为基础的岗位知识

江西新能源科技职业学院在人才培养上，运用“六个对接”的产学融合、无缝对接人才培养模式：学校和产业行业对接，专业和企业对接，课程与就业岗位对接，培养目标与岗位群对接，课堂与生产实践对接，教师与师傅对接。其中，课程与就业岗位对接，要求课程的培养目标要符合岗位需求，课程内容要以就业岗位所需的知识和技能为基础。以2014年在我院举办的双选会为例，参会企业56家，提供岗位共计3012个，其中，太阳能光伏类岗位1747个，其他新能源类岗位122个，机械、机电、模具、数控、设备等714个，酒店、服装、销售等岗位341个，设计类岗位88个。除了镇江荣德新能源有限公司、江西赛维LDK太阳能高科技有限公司外，还有晶科能源（上饶、浙江）有限公司、江西瑞晶太阳能科技有限公司等28家国内知名的光伏企业参加。根据这28家光伏企业提供的招聘信息，其岗位需求可分为：技术类（研发、工艺、设备等）、管理类（品质、文员等）、制造类（操作、组装等）、营销类和实习储备类等5大类岗位，分别提供245个、141个、860个、54个和155个工作岗位，在总需求中所占的比例分别为：16.8%、9.6%、59.1%、3.7%和10.6%。另外，通过分析近年的招聘数据不难发现，光伏企业在职业院校中的需求岗位以制造类为主，占招聘职位总数一半以上。而制造类中铸锭工、线切工、组装工、拉晶工等一线操作人员占到90%以上，所以，根据教学改革方案，在第二模块的理论教学中，引入从硅料铸造到硅片成品包装各岗位的相关知识，包括：硅料分选、打磨、清洗、坩埚喷涂、铸锭、开方、检测、截断、磨面、倒角、粘棒、线切、脱胶、清洗及包装的生产原理和操作规程。另外，还增加了对公司A/B类产品的检验标准、光伏设备作业指导书的培训等，加深学生对各岗位的认识，促进其光伏材料生产加工技能的增长，为下一步到企业实习提供帮助，更为毕业后走向工作岗位打下良好基础。

2.2 实践教学

本课程中的传统实验包括：硅/锗少数载流子寿命的测试、硅/锗材料导电型号的测试、硅/锗材料电阻率的测试等，都是以培养“检测技能”为主，而“加工技能”的培养相对较少，所以，在实践教学环节中，增加“晶体硅生产实训”内容，组织学生到企业生产线上进行实地参观，使学生了解铸造车间、切片车间所应用的光伏材料加工设备，熟悉硅材料生产环境以及多晶铸造、硅片切割的工艺流程。安排岗位实践操作，以学徒身份到各岗位上拜师，提高生产加工技能。

3 教学方法的改革

3.1 课时安排及课程衔接

在课程设置及培养目标上，《光伏材料加工技术》不同于《太阳能电池》，后者是让学生了解太阳能的相关基础知识，掌握太阳能电池的基本原理，初步掌握光伏系统的设计及应用[3]。所以，根据本课特点，以《太阳电池材料》教材中的光电转换基础知识作为理论知识。但是，考虑到在《半导体硅材料基础》、《太阳电池制造与工艺》、《硅材料检测技术》、《薄膜太阳能电池技术》等其它专业课程的教学内容中，也涉及了与之相关的知识点，例如，光电转换理论、半导体材料及物理基础、PN结等，所以，根据课程的教学大纲安排，减少第1章到第3章的光电转换基础知识的授课课时，将以生产操作为基础的岗位知识的教学，嵌入到课本的第4章到第10章的硅太阳电池材料中去，对第4章涉及的硅片加工内容、第6章涉及的铸造多晶硅内容进行拓展，补充切片工艺培训、切片机作业指导书、线切/铸锭各岗位的生产原理、操作规程等内容。具体课时安排：课程总学时为64学时，理论教学：48学时，实践教学：16学时，在理论学时中，光电转换及基础知识：8学时，硅太阳电池及材料加工：40学时。另外，在课程的衔接上，为了让学生更好地理解相关理论，本课以《太阳能光伏理化基础》作为先导课，而与《太阳电池制造与工艺》同学期开设、互为补充。

3.2 教学形式的转变及兴趣培养

学习兴趣是学习的需要，是构成学习动机的心理成分，也是学生思维发展的强大动力。《光伏材料加工技术》课程与其它光伏类专业课程一样，单靠课本内容的讲解是枯燥乏味的，根据之前对光伏材料制备技术专业学生的问卷调查，对本门课程，“很有兴趣”的只占5.6%，“没有兴趣”的占5.5%，“兴趣一般”的占38.9%，而“有一定兴趣但不知道怎样学的”占50%。所以，针对学生对本课程兴趣不高、找不到学习方法等问题，在黑板板书、PPT课件教学等传统的教学形式的基础上，增加了现场观摩、模型组装、实物参观、生产视频观看等新的教学形式。课堂上，增加师生互动，在教学过程中，以岗位培训的形式引出相关知识点、结合项目化教学案例，从课堂延伸到企业、从工艺流程延伸到设备操作规程、从产品检验延伸到品质控制，鼓励学生以“普通操作工”、“班组长”、“质检员”、“车间主管”等身份去分析解决问题。课下，布置讨论课题、安排行业现状及发展动态的搜集任务，激发学生对本门课程的兴趣，实现从“被动灌输”到“主动求知”的转变。

4 考核体系的建立与教学效果分析

目前，高校的考核多沿用传统的课程考试方法，考核方式基本上为笔试，考试的内容多为教材中的基本理论知识，客观试题多，主观分析类的试题少，难以考查学生的分析、应用能力。所以，在本课程的考核过程中，降低了期末笔试成绩在总评成绩中的比重，相应提高平时成绩及实践成绩的比重，采用：总评成绩（100%）=平时成绩（20%）+实践成绩（20%）+笔试成绩（60%）的形式对学生进行考核。其中，平时成绩一部分由教师给出，另一部分由各小组组内成员互评给出，而实践成绩由单个的实验成绩以及企业实践成绩组成。另外，就学生对本课程知识点的掌握情况，就教学改革前后，两届光伏材料制备技术专业的学生成绩进行对比，在考查难度以及考查范围基本相当的情况下，学生的平均成绩以及操作技能都有所提升，教学改革效果明显。

5 结语

《光伏材料加工技术》课程要以科学的教学大纲为依据，教学内容上要符合课程培养要求，在教学方法上积极探索，激发学生的学习兴趣，做到理论联系实际，这样才能更好地为高职院校中光伏类的专业发展和人才培养服务。

【参考文献】

[1]吴荣泉.教学计划、教学大纲与教材在教学中的作用[J].河南医学报，2005，11（4）：354-355.

[2]曾玉.《太阳能电池材料》课程内容教学改革研究探讨[J].知识经济，2013，19：140-141.

[3]张开骁，张爱梅，朱卫华，等.《太阳能电池》课程教学设计初探[J].时代教育，2013，17：126.

[责任编辑：王楠]