创新创业教育理念视域下的太阳能光伏材料及应用课程实践改革

辛月 何鑫

[摘           要]  依托五邑大学材料科学与工程专业的太阳能光伏材料及应用专业选修课，将创新创业教育理念融入多个教学环节，旨在培养学生的创新思维，提高学生的创新创业实践能力。课程教学团队实践包括虚拟作品的创新设计、太阳能电池作品的制作、微课视频的制作等创新实践形式，为专业理论课的创新创业教育实践提供有益的参考。

[关    键   词]  创新创业教育理念;太阳能光伏材料及应用;创新思维

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）42-0040-02

2010年5月教育部印发《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》，指出高等学校创新创业教育是深化高等教育教学改革、培养学生创新精神和实践能力的重要途径。2015年5月国务院办公厅出台了《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，对加强高等学校创新创业教育提出了更为明确的任务要求。习近平总书记在2020年9月的科学家座谈会上深刻阐述了加快科技创新的重大战略意义，同时也强调了培养学生创新意识和创新能力对加强科技创新力的重要作用。2021年五邑大学印发的《关于加快建设和完善高水平人才培养体系的若干意见》提出，要构建以能力培养为目标的创新创业教育体系，深化创新创业教育改革。强化课程教学在创新创业能力培养中的基础功能，要在所有理论和实践课程中融入创新创业因素，将课程学习作为学生创新创业教育的基础，促进专业教育与创新创业教育的有机融合。青岛大学党委书记关于专业教育与创新创业教育之间的关系给出了生动形象的比喻：专业教育是创新创业教育的基础，没有专业教育背景，创新创业教育就成了无根之木;创新创业教育是专业教育的延伸和拓展，没有创新创业教育的融入，专业教育就会缺乏活力。

五邑大学材料科学与工程专业的人才培养目标为：毕业生工作五年左右能够具备本专业工程师的理论水平和工作能力，可以通过终身学习顺应行业发展，适应团队合作的工作环境，能够成为材料科学与工程领域，特别是电池产业、电动汽车以及其他新能源行业的工程师和管理者。为了实现人才培养目标，在实施人才培养方案过程中需要加大对创新创业能力的培养力度，以提高学生对行业发展需求的适应性。虽然目前在人才培养方案中的实践教学学时占总学时的37%，但实践常以传统的命题式实验居多，对学生创新思维训练和创新创业能力培养的支撑度仍有待提升。因此，探索在专业理论课程中的创新创业教育实践对于全面培养创新型人才具有重要的现实意义。

太阳能光伏材料及应用是材料科学与工程专业大三本科生的专业选修课，在此之前学生已经学习过固体物理导论、材料科学基础和材料研究与测试方法等课程。在此先修基础之上，通过太阳能光伏材料的理论学习理解太阳能光伏材料的结构、性能及应用，将创新创业教育理念融入课堂教学、阅读前沿文献与课堂讨论、创新实践、开放新课题课程论文撰写等教学环节，培养学生的创新思维，提高学生创新创业实践能力。课程紧跟前沿科研成果与科技发展，及时更新教学内容与课件，为学生构建与时俱进的专业知识体系。其中在创新实践环节融入了大量的创新创业教育元素，且此环节占最终课程考核的35%。本课程每年会根据具体的选课人数来更新创新实践形式。下面着重介绍在本课程中实施过的实践形式与具体案例，运用多样化的教学模式促使教师为课程教学不断加入新的内容，融入新的创新创业教育元素。

一、虚拟作品的创新设计

選课人数多于50人时可选择虚拟作品的创新设计作为实践形式。要求根据所学的太阳能电池种类，通过资料检索，创新性地设计一个包含太阳能光伏应用的作品。要求分组提交完整的作品说明书，要体现作品设计的研究背景（明确作品设计的目的和意义）、作品设计的详细方案（需要有自己利用软件绘制的结构图，对作品的每部分功能进行详细说明;如果有简单的电路，可以画出电路图）和作品说明（通过以上的方案来详细阐述作品设计的优缺点）。

虚拟作品设计的主要目的是激发学生的创新思维，弱化作品的可行性，而突出强调学生的创意。学生提交了诸如太阳能户外运动服装、太阳能太空电站、太阳能电池驱动锂离子电池供电系统、柔性太阳能电池与生命特征监控系统的集成可穿戴设备等作品设计说明书。在完成这一实践作业的过程中，学生学会了自主查找文献资料、软件绘图等技能，并能通过不同太阳能电池的性能综合判断其在不同场合的应用可能性，同时通过将太阳能电池与具体实际应用的联系，极大地激发了学生的课堂学习热情。

二、太阳能电池作品的制作

选课人数多于25人少于50人时，可以依托学院的科研平台，选择太阳能电池作品的制作为实践形式。例如以“染料敏化太阳能电池的制作与性能表征”为项目任务，学生自主分组完成项目。实验方案和流程由学生通过查阅文献和资料来确定，可以选择天然染料或者商用染料，选择的天然染料可以源于水果或植物等，学生在材料的选择上具有多样性和自主能动性，极大地促进了学生对材料性能和实验过程了解的积极性。项目完成过程中需要学生明确项目分工，作品报告需包括电池的结构示意图、每个组成部分的功能和材料说明、实验过程、得到的性能数据和演示情况、遇到的问题及分析、在实验过程中可能存在的安全问题及评价。学生通过分组自主完成太阳能电池的方案设计与实验过程，培养对实验现象和实验数据进行简单分析和解释的能力，同时也能掌握太阳能电池的制备、基本性能表征手段与分析方法。下图为某组学生的实验过程流程图和太阳能电池组件的实物图，体现学生通过调研对实验的流程和细节已完全掌握。例如某组学生在报告中描述实验遇到的问题：（1）用2B铅笔涂电极不均匀导致电池无法驱动蜂鸣器，分析可能产生的原因是碳含量过低导致电子传输性能较差。（2）电解液的量过多时，在封装电池器件时容易导致电极短路。（3）电池效率会随着电解液的挥发而下降，分析是由于没有密封封装所导致。这些问题的提出与解决反映了学生对实验过程与现象有了深入的思考。此外，学生还能对实验过程中可能存在的安全问题进行分析。

太阳能电池作品制作的主要目的是让学生通过查阅文献确定实验方案、制作太阳能电池、测试电池性能、撰写实验报告、分析问题等，加深对太阳能电池工作原理的理解。学生创新性地将电池用于蜂鸣器、电子手表、小风扇、LED等小型电子产品的驱动，提升了对太阳能电池应用范围的认识，并通过团队合作增加集体主义荣誉感，促进综合能力与素质的提高。

三、微课视频的制作

如果该学期选课人数不多（一般少于25人），可选择微课视频的制作为实践作业。选择某一章节作为学生的自学内容，学生可以自主选择某个知識点作为微课视频的主题，也可以将内容扩充到课程大纲以外的相关知识点。利用视频录制软件录制时长不超过10分钟的微课短视频，制作相应的课件并以讲清知识点为原则。通过微课视频的制作，把课堂学习的主动权交给学生，学生对知识点有更全面的认知与理解。教师在课堂讲授知识点时，学生被动接受不容易理解并记住，但是通过查找资料制作课件，不仅可以梳理知识点的内在逻辑性，而且可以加深对知识点的理解，并提高对知识点的记忆。此外，学生在微课视频制作过程中还可以学习如何使用现代化信息技术，充分发挥自己的创新思维，通过剪辑、动画、案例等素材丰富微课视频，提升视频的可观性。

总之，将创新创业教育理念融入专业理论课程学习，补充实践教学环节对创新思维与能力培养的不足，对构建全方位的创新型人才培养体系具有重要的意义。本课程的教学团队不断在尝试新的创新创业教育模式，旨在激发学生的创新思维，培养学生的创新实践能力，提高学生对课堂的学习兴趣。选修过本课程的学生有较大比例主动加入课外科技活动小组，积极参加各类科技竞赛，如“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、材料创新大赛等比赛。本课程的创新创业教育实践也为其他专业理论课程的创新创业教育改革提供了思路。

参考文献：

[1]胡金焱.创新创业教育：理念、制度与平台[J].中国高教研究，2018（7）：7-11.

[2]田娟，陆强，张兆臣，等.“双创”教育理念指导教学模式改革的研究[J].中国现代教育装备，2020（343）：141-142.

[3]赵硕.地方高校创新创业教育融入人才培养体系的实践与探索[J].就业与保障，2021（2）：93-94.

[4]金凤，梁贞文，范怡清.基于成果导向教育理念的导师制对培养本科生创新创业能力的探究[J].科教文汇，2021（15）：2-4.

[5]巴良杰，曹森，罗冬兰.创新创业教育理念视角下食品科学与工程专业教学改革研究[J].高教学刊，2021 （11）：56-59.

◎编辑 司 楠