太阳能利用技术案例教学改革探讨

刘昌宇　王忠华　李栋

[摘要]我国太阳能利用技术、光伏发电产业在国际市场上已经占领了国际市场的绝大部分份额，但也暴露出了技术升级缓慢、产能过剩的难题。太阳技术的开发利用、光伏产业的发展导向就需要国内教育界尤其是相关高校在教学领域做好文章，积极实施教学改革，培养专业知识扎实、实践操作能力较强、具有创新精神的专业人才，推动我国太阳能利用技术的产业升级。

[关键词] 太阳能利用技术;案例教学;教学改革

[中图分类号]  G642                  [文献标志码]  A                       [文章编号]  2096-0603（2018）34-0114-02

能源是全世界经济与社会发展中必不可缺的资源之一，随着全世界对能源消耗的加重，所带来的空气污染、环境污染已成为全球瞩目的问题，我国在治理环境污染、空气污染的问题上已经取得了令人欣慰的成绩，这主要得益于清洁能源的开发与利用，其中太阳能能源的开发利用、光伏发电事业在清洁能源的利用上发挥了榜样作用。我国太阳能利用技术、光伏发电产业已经占领了国际市场的绝大部分份额，但也暴露出了技术升级缓慢、产能过剩的难题。太阳技术的开发利用、光伏产业的发展导向就需要国内教育界尤其是相关高校在教学领域做好文章，积极实施教学改革，培养专业知识扎实、实践操作能力较强、具有创新精神的专业人才，推动我国太阳能利用技术的产业升级。

一、太阳能利用技术案例教学的教学现状

太阳能技术的开发与利用，需要相关的专业技术人才来从事开发、设计、研究与推广工作，这些人才的培养，不论是高层次的专业性研究人才还是基础性的专业职能技术人才，都需要通过相关院校的课程教学来完成。

（一）太阳能利用技术案例教学情况

我国相关高校正是在全球范围内面临着能源危机、环境污染压力剧增的状态下开设了相應的新能源技术的发展与利用专业，其中太阳能利用技术的案例教学就是一门重要的专业课程。当前我国很多高校开设新能源技术专业，开设了太阳能利用技术专业的高校，主要以工科院校和一些职业技术学院为主，典型的高校有东北石油大学、南昌大学、浙江工业大学、上海电力学院和常熟理工学院等。这门课程的教学内容十分丰富，涉及基础物理学、固体物理学、半导体物理学、能源学、电力电子学等领域的内容，讲授的知识不仅仅包括太阳能光伏发电技术，还包括太阳能制热、太阳能取暖、太阳能制冷、太阳能采暖、太阳能干燥、太阳能工业制热等知识，这门课程内容比较详实、丰富，与国际教学接轨。

（二）太阳能利用技术课程设置情况

结合开设该专业的相关院校的培养方案，太阳能利用技术课程属于专业核心课程。通常情况下，高校均倾向于在第四或第五学期开设这门课程，即大二下学期或大三上学期老师讲授这门课程，主要是因为只有经过两三个学期对物理、高数、力学、电子等基础课程的学习，学生才具备学习太阳能利用技术课程的知识基础。根据培养方案，这门课程属于考试课，说明每所院校都十分重视这门课程，想要通过考试来提升教学效果。一般情况下，这门课程教师会进行15周的教学，每周四节课，授课时间总共为60学时，但其中理论授课为40学时，实验操作为20学时，理论与实验操作训练相结合，共同完成这门课程的教学任务。通过理论学习与实验操作，学生基本上对太阳能利用技术有了清晰认识，可以掌握一些基本原理，画出一些简单的线路图，从事一些基础设计，为后续发展奠定了基础。

（三）太阳能利用技术课设与实训情况

太阳能利用技术课程实施案例教学，除了课堂授课与实验操作之外，还需要进行课程设计训练与实践操作环节。课堂授课结束之后，教师会布置课程任务，让学生认知绘制图纸的基本要领与绘制办法，让学生尝试画出相应物品的图纸，锻炼绘图制图的能力，并与CAD工程制图的学习结合起来。除了课设之外，太阳能利用技术课程的学习，还需要学生接受相应的实训训练，在实验指导教师的引导下，学生或走进实训基地或来到实验室，或者是进入校企合作实训基地，或者是到相关企业进行实习实训等，对太阳能利用技术的运用情况，实物产品、光伏发电装置等进行最直接的认识。

二、高校太阳能利用技术课程案例教学中存在的不足

清洁能源的开发利用在国际范围内都是一个崭新的课题，太阳能利用技术的研究与可行性论证持续了数十年的时间，大规模开发利用是最近十几年开始兴起的。我国相关高校基本是新开设这个专业，这门课程也属于新开课，故此，太阳能利用技术课程案例教学中或多或少地存在着一些不足之处。

（一）师资队伍建设问题

任何一门课程课堂教学的开展、教学效果的提升，都需要由一支综合能力强的教师队伍来完成，太阳能利用技术专业或课程，对教师队伍的要求更为严格，学生对教师的依赖性也最强。首先，这个专业、这门课程的教师，应该精通本专业领域的专业知识;其次，教师还应具备物理学、高数、电工电子学领域的知识基础;最后，也是最为重要的，这门课程的教师，最好是“双师型”教师，既能实施理论授课，又可以指导学生的实验、实践操作，这样学生才可以把理论学习与实践操作有机结合起来。太阳能利用技术属于一种新型技术，这个专业也属于新兴学科，这一行业领域内的人才缺口较大，相关专业人才都被一些知名企业所挖走，加之我国高校教师队伍招聘中对于学历层次的限制，导致高校很难选择到合适的专业人才。对于“双师型”师资队伍建设，存在的难度更大。我国相关院校这个专业的教师，一般都是从高校毕业的学历较高的硕士生或博士生，他们从事理论授课或科研工作，很容易发挥专业特长，但是指导实践则存在一定的短板，因此“双师型”队伍建设仍然需要很长的路要走。

（二）实验实训环节的课时相对不足

我国高校太阳能利用技术专业，严格按照培养方案来执行，根据培养方案来分配理论教学、实验操作与实训训练的课时比例。培养方案的制定是相关院系、教研室根据教学实际并借鉴其他院校的培养方案来制定的，通过院校教学委员会的专家论证通过后，这一方案就具备执行性。从教学实践的效果来看，这门课程应用性较强，学生在接受完理论授课任务之后，还要进行大量的实验、实训，才能消化所学内容，达到巩固学习效果、消化吸收这些内容的目的。可是，根据培养方案，实验课时相对较少，实训环节的课时量也不足，这两个环节的课时总量加起来，也不能完全满足学生的学习需求，学生只有通过实践操作，反复试验、亲自动手，才能真正获取相应的学习效果。要提升实验实践课时比重，就需要修改培养方案，教师根据新的培养方案来执行，课时培养方案的修改与调整不是一件简单的事情，需要相关院校根据师生的反馈意见，提出修改申请，院校专家委员会进行专门审核讨论之后才能进行调整，这就需要一个过程。

（三）课程考核方式的限制

太阳能利用技术的案例教学课程是一门考试课，学期末教师会按照院校的要求来进行成绩考核。我国高校对考试课的要求十分严格，教师试卷的出题方式、分值比重、需要考核的内容、试题种类等都有严格的要求，授课教师只能按照相关要求，出一套理论测试试卷，学生通过考试的方式来完成课程考核，最终的卷面成绩就是学生的学习效果数据。可是，这门课程的实践性很强，一张理论性试卷很难反映出学生的真实学习情况，所以这种课程考核方式就具有片面性，学生的创新能力、动手操作能力几乎反映不出来，这种单凭试卷分数来决定学习效果的考核方式，对绝大部分学生都不太公平，有的学生喜欢学习理论知识，有的学生喜欢钻研弄一些小发明小创新，有的学生喜欢埋头做试验，故此，这种考核方式需要继续改革，最好实施理论考试加实践操作考核相结合的课程考核方式，全面、真实地反映学生的学习效果。

三、我国高校太阳能利用技术案例教学的改革措施

当前社会经济发展、清洁能源的利用、太阳能技术的利用都需要我国相关高校在太阳能利用技术的案例教学中，积极发现教学中存在的问题，实施教学创新，改进教学环节，提升教学效果，切实为社会培养出素质过硬的专业人才，为太阳能利用技术行业的可持续发展、产业升级提供人才支撑。

（一）调整课时比重分配

考虑到本门课程的实践性要求较强，同时教材后面的章节实际是对前面基础知识的总结。因此，可以适当改变理论课时与实践课时的分配及结构。教学上采用“基础理论讲授+实验+综合分析课程设计（师生共同参与，分析—讨论—总结）”这一教学模式，课时初步分配如下：30课时课堂教学，讲授太阳能光伏发电应用技术的相关基础知识，包括太阳辐射的常识、太阳电池的原理、光伏系统的构成及各部分的结构功能以及设计简易光伏电站的步骤流程及注意事项;30课时实验教学，带领学生将相关的可实现的实验进行演示及动手实践，在实际运用中加深学生对基础知识的理解与认识。同时，对实验中存在的一些疑问，引导学生積极查阅资料，从而掌握最新的光伏行业发展相关信息。两周课时课程设计及分析，在理论学习及动手实验后，要求学生课余时间进行课程设计的撰写，通过课堂讨论分析，促进知识的进一步掌握。

（二）加强校企合作，建设实训基地

在光伏科学与技术专业的人才培养模式及课程体系中，对于太阳能利用技术这门课程的案例教学的改革，除了要对教学内容、教学方式及教学手段进行改革以外，还要对一些基础设施进行改革，其中包括实训室、实训基地及师资队伍的建设等。由于受各方面条件的制约，目前高校针对光伏专业的部分实验室及配套实践基础设施普遍较差。当务之急，需要将课程中学习的相关知识与实践有机结合起来。实训基地建设包括两方面，一为校内实训室的建设，二为校外实训基地的建设。目前，山东皇明太阳能集团规模较大，武汉、洛阳有多家相关的光伏企业。因此，在学校条件不能完全满足教学实践的前提下，可以优先考虑校企合作，通过企业的参观及实习切实提高学生对课程理论的掌握以及与实践相结合的能力。

（三）改革课程考核方式

原有的教学大纲中，本课程的考查方式为闭卷考试，但是本门课程对综合实践及分析能力要求较高，因此初步建议对本课程的考核方式进行一定的调整，即采用闭卷考试+课程设计+实验实训环节考核，理论与实践并重的综合考查方式。闭卷考试成绩以百分制进行考核，占综合成绩的40%;课程设计也以百分制进行考核，占综合成绩的30%;学生实训成绩及参与实验的成绩，占综合成绩的30%。在课程设计中，要求学生不能有完全重复的题目，例如在选题上要有特定的地理位置、环境因素的设置，在设计光伏系统时要尽量实现不同的功能应用及特点。通过以上具体的考核方式，不仅可以提高学生的主观能动性，也能够大大提高学生的实践能力。

总之，为了满足社会对太阳能利用技术、光伏产业产业结构调整优化对专业人才需求的实际情况，我国相关高校太阳能利用技术专业、太阳能利用技术案例教学中，就应积极实施教学改革，鼓励教师实施创新，提升人才培养质量。

参考文献：

[1]汪一鸣.从实验教学看工科教学改革[J].电气电子教学学报，2002（5）.

[2]廖晓玲.“参与式”高校教学改革研究[J].重庆文理学院学报，2009（4）.

[3]贾传磊，寻之朋.《能量转换与应用》课程建设的探索与思考[J].技术物理教学，2013（6）.

◎编辑 张 慧