简谈太阳电池材料应用型课程教学改革研究

　　2015年江西省确定10所本科高校为首批向应用技术型高校转型发展试点院校，新余学院(以下简称该校)是其中之一。该校在人才培养方面十分重视学生在校学习与实际工作的一致性，突出课程内容与专业、行业的紧密对接。为适应学校转型目标要求和我国光伏产业对大量的应用型人才的需求，该校对《太阳电池材料》应用型课程进行了教学改革，取得了较好成绩。本文拟对《太阳电池材料》课程教学中存在的问题进行探讨，以期取得更好的成绩。
　　1《太阳电池材料》课程教学中存在的问题
　　1.1教学资源缺乏
　　光伏产业是新兴产业，与之相对应，相关专业建设时间不长，教材开发时间短，能够使用的优秀教材数量少。目前，《太阳电池材料》课程的教材是选用杨德仁主编的《太阳电池材料》，该教材阐述了主要的太阳能光电材料的基本制备原理、制备技术以及材料结构、组成对太阳电池的影响。该书理论性较强，对学生的基础要求较高，学生普遍感到理解有较大难度。教材对生产工艺和工艺所涉及的很多生产设备的讲解只有文字性的描述或者简单示意图，不够形象生动，学生在学习过程中感到枯燥、抽象、难以理解，学习积极性不高、效果不佳。另外，由于课程内容与实际生产过程的一致性差，因此，需要分析实际生产过程，分析相关职业的知识、技能，确定职业能力要素及其对应的支撑知识点，对课程内容进行取舍和增补。
　　1.2教学模式死板
　　对于《太阳电池材料》课程来说，传统的授课方法通常采用讲授的方法，很难将光电转换的原理、材料的性能、制备原理、制备工艺完全体现出来。而且过分突出教师主导地位的传统的理论课程讲授方式也会导致学生学习兴趣的缺失，上课积极性不高，同时教学效果也不佳，学生和教师不能有效沟通。因此，讲授法难以达到好的教学效果。
　　1.3教师实践经验不足
　　目前从事《太阳电池材料》课程教学的教师，大多是从学校毕业后就直接走上教师工作岗位的青年教师。青年教师学历高，理论功底扎实，但由于缺乏实际工作经验，导致实践教学能力薄弱，理论知识与实际工作严重脱节，纸上谈兵的教学方式难以满足应用型本科人才培养的目标要求。
　　2《太阳电池材料》课程教学改革措施
　　2.1确定应用型课程能力目标
　　通过对光伏类相关岗位群(涉及硅材料原料到电池产品售后的整个过程)做调研分析，确定了《太阳电池材料》课程教学的能力目标。调研结果表明，企业对本科毕业生的需求主要面向生产、服务和管理的第一线，对第一线的现场工程师如工艺员、工艺工程师、设备工程师、车间技术员等需求量较大。企业认为高校应加强对光伏类专业学生应用能力的培养，特别是面向生产第一线的现场工程师能力的培养。
　　通过对企业需求的调研，该校明确了企业对本课程能力目标的要求:掌握太阳电池材料制备的基本知识、原理、生产工艺流程和设备运行等情况。该课程为培养能在光伏相关领域从事生产和生产管理、设备管理和维护等方面工作的应用型技术人才，提供理论和实践基础。
　　2.2重构和优化教学内容
　　《太阳电池材料》课程内容与光伏产业上、中游生产发展状况联系紧密。为确保教学内容与生产过程的一致性，在内容重构上，须打破原有的章节模式，整合每个章节中重复交叉的内容，删减与其他课程重叠的课程内容，根据实际生产情况，以工作任务为驱动，按照知识内容和光伏产业生产流程将课程内容项目化，以提高学生的学习效率。
　　七个项目中每个项目划分为若干个任务，如晶硅太阳电池的制备项目分为:制绒工艺、扩散工艺、周边刻蚀工艺、去PSG工艺、镀膜工艺、丝网印刷工艺、烧结工艺、检测分级等多个任务，同时每个任务包含任务要求、任务实施、相关知识点、训练项目、任务思考等。任务驱动教学法可让学生系统而全面地学习知识和技能，学会如何思考、分析、解决问题。
　　《太阳电池材料》课程具有很强的专业性和时效性，将课程内容项目化的同时，需及时增加新知识、新技术、新结构、新材料、新工艺。在项目教学内容中，太阳能薄膜电池(项目七)可作为课程学习的拓展项目，介绍新型太阳电池材料的性能、制备原理及工艺，使学生能及时了解行业发展的前沿动态。
　　2.3构建新型教学模式
　　2.3.1任务驱动法教学
　　任务驱动法不同于侧重教师主导地位的传统教材讲授法，其教学过程更注重教师与学生之间的互动，并实现教学做一体化教学。
　　任务驱动法教学过程中，教师在教学环节重现生产过程情境，设计生产过程中出现的任务，对学生提出任务，向学生剖析相关专业知识后，将学和做的过程交给学生;学生接受任务后，以自主学习或协作学习的方式进行知识建构，对任务提出问题，接受教师的帮助指导，进而解决问题。在此过程中，学生既是学习的主体，也是解决问题的主体，从而使学生实现知识的积累和能力的提升。在完成目标学习之后，以师生互评和自我评价的方式及时对此次任务的完成做出效果评价，教师根据学生学习情况及时调整教学方式、更新学习任务。
　　例如，在讲授铸造多晶硅的制备工艺时，以大量的生产和设备图片为学生创建真实的教学环境，给学生讲解铸造多晶硅制备工艺流程装料加热化料晶体生长退火冷却。而在实际生产过程中，经常会遇到一些异常情况，比如硅锭黏锅，如图1所示。学生通过对图片的观察，结合所学知识，分析导致出现这种异常情况的原因，并提出相应的解决措施。在此过程中，教师对学生进行知识点分析，并对学生提供帮助指导。通过新经验和原有知识经验的相互作用，充实和丰富了学生的知识，提升了他们的能力。
　　2.3.2多媒体教学方法
　　在教学环节中添加视频课件、网络等多媒体现代化教学手段，在课件中增加大量的生产设备和生产过程的图片或视频，利用Flash动画展示抽象的课程概念和原理，实现纸质、声音、动画展示等相结合的立体化教学，同时实现教学互动。
　　例如，在讲解PN结正向偏置的情况时，多子和少子的运动情况及耗尽区如何变化仅仅依靠教师的讲解和板书，学生会感觉非常抽象，但采取Flash动画演示后，多子、少子的运动情况及耗尽区的变化情况一目了然。其直观感、立体感和动态感等形象化特点，既激发了学生的学习兴趣，又使抽象、难懂的理论知识变得易于理解和掌握。
　　2.3.3网络教学方法
　　建立太阳电池材料课程网上学习平台，可满足一些学生课后学习的需求，可实现随时随地学。平台还可给学生提供光伏产业相关企业的网站链接、相关的新闻信息网链接，让学生更容易了解行业资讯和行业动态。同时，网络虚拟空间给学生提供一个平等自由的讨论氛围，增加学生学习的积极性与自主性。
　　2.4加强实践教学
　　2.4.1校内实训
　　在《太阳电池材料》课程教学中，硅晶体材料的基本性质和制备方法是重点。借助学校现有的实验室和各种硅材料的分析测试设备，该校开设了有关硅材料的实验项目。在讲解硅晶体材料的基本性质时，该校充分利用实验室的分析测试设备，使学生在实践中掌握知识和应用知识，获得能够进行创新性研究的基本技能。考虑到当前多晶硅材料需求激增，在实验中安排了单晶硅材料和多晶硅材料的比较性研究。学生通过自己的测试和分析，总结出单晶硅材料和多晶硅材料的异同。
　　2.4.2校外实训
　　应用型本科人才的培养离不开企业，除了设置校内实验环节，学生必须走出校门，深入企业生产一线学习。新余学院已与江西赛维LDK太阳能高科技有限公司、江西瑞晶太阳能科技有限公司等多家光伏企业建立了良好的校企合作关系，为学生搭建校外实践教学基地，对《太阳电池材料》课程进行现场教学，使学生参与从太阳电池材料的制备到太阳电池片装配的整个生产过程，加深对理论知识的理解。同时，学生还可了解到企业实际工作的需要，对自己的专业有进一步的认识，为以后的毕业实习甚至工作积累经验。
　　2.5加强教学团队建设
　　要实现应用型本科人才培养目标，必须要建设一支既有深厚扎实的理论功底、较强的专业实践能力，又能在理论和实践结合层面胜任教学，培养学生专业实践能力的教师队伍。笔者在这方面的建议有以下几方面:
　　2.5.1调整师资结构，引进兼职教师
　　兼职教师主要来源于企业，借助企业工作人员丰富的实践经验，让兼职教师参与培养方案和教学大纲的制定过程，促进学生的培养过程适应企业的需求。另外，兼职教师的授课，更能把握课程重点、补充最新的知识、添加鲜活的案例，使学生的学习过程贴近实际工作。
　　2.5.2选派老师入驻企业挂职锻炼
　　借助校企合作平台，让广大专业教师参与企业实际工作，提高实践能力，及时掌握当前行业的技术水平、设备水平，及时了解企业对需求人才的知识和技能结构的要求，在实际工作中培养和提高教师从事工程技术工作、技术科研工作的能力和技术创新能力，培养出一批实践能力强、技术水平高的双师型教师。
　　3结语
　　总之，应用型课程的改革，首先，必须要有准确的课程定位，根据企业需求，对课程能力目标进行确定;其次，要对应用型课程教学内容体系进行重构与优化，分项目组织教学;再次，要构建新型教学模式，加强实践教学，设置合理的实验项目，利用校外实践教学平台，让学生走进企业进行现场教学;最后，还需建立一支实践能力强、技术水平高的双师型教学队伍。