王林青 王軍軍

針對太陽能電池原理與組件工藝課程的特點(diǎn)，分析了在太陽能電池原理與組件工藝課程中采取研討式教學(xué)的可行性，初步探索了其實(shí)踐思路和步驟，取得了良好的教學(xué)效果。

隨著人類社會(huì)的全面進(jìn)步、工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大。與此同時(shí)，常規(guī)能源（如煤炭、石油等）的存儲(chǔ)量卻日趨減少，且使用常規(guī)能源帶給人類文明與進(jìn)步的同時(shí)，卻因能源需求消耗的大幅提高以及隨之帶來的環(huán)境污染，給人類生存環(huán)境造成災(zāi)難。能源危機(jī)與環(huán)境污染問題已經(jīng)成為當(dāng)今人類發(fā)展所面臨的重大問題。研究和開發(fā)新能源技術(shù)已經(jīng)成為許多國家發(fā)展的重大戰(zhàn)略。隨著新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才的需求也大幅上升。因此，設(shè)立相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。鑒于此，2011年教育部正式批準(zhǔn)了新能源科學(xué)與工程專業(yè)的設(shè)置，我校新能源科學(xué)與工程專業(yè)獲準(zhǔn)于2015年首次招生，旨在培養(yǎng)具有良好綜合素質(zhì)的光伏新能源和LED照明工程領(lǐng)域人才。為使學(xué)生對太陽能電池及光伏組件從理論到工藝，從設(shè)計(jì)到應(yīng)用有全面的了解，我校新能源科學(xué)工程專業(yè)開設(shè)了太陽能電池原理與組件工藝課程。作為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，太陽能電池原理與組件工藝課程在光伏發(fā)電技術(shù)中應(yīng)用廣泛、涉及面廣，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研意識有至關(guān)重要的作用。研討式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和科研意識的有效途徑，該方法是指在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，圍繞教學(xué)中的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容、疑難問題、有爭議的學(xué)術(shù)問題或?qū)W科前沿問題，通過學(xué)生查閱資料、獨(dú)立思考，展開課堂討論和交流，在不同觀點(diǎn)相互交流補(bǔ)充、碰撞交鋒中實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的一種教學(xué)方法。研討式教學(xué)法改變了以往主要以教師“滿堂灌”的方法，在教師的指導(dǎo)下將學(xué)生作為主體，有效的帶動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，由學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。研討式教學(xué)法在歷史、政治、經(jīng)濟(jì)等學(xué)科實(shí)踐中已經(jīng)取得了一些成果，并積累了一些經(jīng)驗(yàn)，這些成果和經(jīng)驗(yàn)對于工科專業(yè)課程也具有一定的見解意義。鑒于此，針對研討式教學(xué)在太陽能電池原理與組件工藝課程中的探索與實(shí)踐，說明如何實(shí)現(xiàn)教師引導(dǎo)，學(xué)生占據(jù)課堂教學(xué)主體的初步經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

1 在太陽能電池原理與組件工藝課程中開展研討式教學(xué)的可行性分析

一門課程是否能夠采用研討式教學(xué)主要取決于課程的知識特點(diǎn)以及學(xué)生的基礎(chǔ)知識。我校太陽能電池原理與組件工藝課程是在學(xué)習(xí)完成高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)（力、熱、電、光等）、半導(dǎo)體物理與器件等專業(yè)基礎(chǔ)知識后安排在全日制本科生大三上學(xué)期的一門專業(yè)核心課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握太陽能電池的基本原理和最新發(fā)展動(dòng)向，理解光伏電池和組件的制造工藝、基本特性和測試方法，具備利用相關(guān)知識設(shè)計(jì)基本光伏組件、分析解決相關(guān)問題的能力，為光伏組件的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與維護(hù)等打下良好的基礎(chǔ)。該課程的知識基礎(chǔ)在已經(jīng)完成高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)（力、熱、電、光等）、半導(dǎo)體物理與器件等課程的學(xué)習(xí)之后學(xué)生很容易通過自己學(xué)習(xí)掌握，且該課程所涉及的內(nèi)容—太陽能電池基本原理和最新發(fā)展動(dòng)向、光伏電池和組件的制造工藝、基本特性和測試方法等與本學(xué)科的熱點(diǎn)、學(xué)科前沿問題緊密相關(guān)，學(xué)生可以通過信息檢索收集到相關(guān)知識并理解和掌握。該課程從知識點(diǎn)的難度和廣度上都非常適合研討式教學(xué)。

2 在太陽能電池原理與組件工藝課程中實(shí)施研討式教學(xué)的步驟

太陽能電池原理與組件工藝課程內(nèi)容主要包括太陽能電池概述、太陽能電池的工作原理及其特性、晶體硅太陽能電池、其他太陽能電池、光伏組件等，該課程中除太陽能電池的工作原理及其特性為基本知識需由教師精講外，其他部分都可由學(xué)生利用圖書館、互聯(lián)網(wǎng)等資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和研討。鑒于此，本課程安排為教師按照傳統(tǒng)課堂精講太陽能電池概述及太陽能電池的工作原理及其特性部分，學(xué)生按照在教師的指導(dǎo)下通過自主學(xué)習(xí)和研討的形式學(xué)習(xí)剩余部分。研討式教學(xué)的課程學(xué)習(xí)部分主要由教師給出主題、提綱及思考題等，然后由主講小組學(xué)生做成PPT講解相關(guān)內(nèi)容，講解完成后其余學(xué)生對主講小組提問，最后教師針對此次課程的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和分析并對難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行講解。下面以其他太陽能電池中太陽能電池高轉(zhuǎn)換效率技術(shù)為例來說明研討式教學(xué)在該課程中是如何實(shí)施的。

2.1 主題、提綱及思考題

在這門課程開始時(shí)，教師按照所需掌握的知識點(diǎn)和內(nèi)容，將課程分為不同的主題并列舉出相應(yīng)的提綱以及與該主題相關(guān)的思考題等。以“太陽能電池高轉(zhuǎn)換效率技術(shù)”為主題的這一部分需包含制約光電池轉(zhuǎn)換效率的因素、下一代太陽電池技術(shù)及其設(shè)計(jì)思想（疊層太陽電池、中間能帶太陽電池、熱光伏太陽電池等）等內(nèi)容。思考1、如何獲得高效太陽電池？2、設(shè)計(jì)一款高轉(zhuǎn)換效率太陽能電池，并說明其設(shè)計(jì)思想？

2.2 學(xué)生主講及提問

將學(xué)生按照2-3人分為一組，一個(gè)小組選擇一個(gè)主題作為主講，在主講1～2周之前，給學(xué)生布置相關(guān)的參考文獻(xiàn)，要求學(xué)生自己檢索和閱讀，并提取相關(guān)的知識點(diǎn)，總結(jié)成PPT給其他學(xué)生講解，整個(gè)過程由學(xué)生自己完成，在這個(gè)過程中，教師將對主講小組進(jìn)行課外輔導(dǎo)，包括知識點(diǎn)答疑、文獻(xiàn)檢索、PPT制作等。其他同學(xué)在該小組講完之后必須向該小組提問，所提問題如果學(xué)生回答不了教師可幫助回答。每組同學(xué)都必須在課下完成思考題部分并于課堂上討論。為增加學(xué)生的積極性，這個(gè)過程占學(xué)生期末考評成績的20%。針對“太陽能電池高轉(zhuǎn)換效率技術(shù)”這一主題，主講學(xué)生采用PPT講解：1、制約光電池轉(zhuǎn)換效率的因素，如光損失、電損失、結(jié)區(qū)損失等，并說明這些因素是如何影響光電池轉(zhuǎn)換效率的。2、下一代太陽電池技術(shù)及其設(shè)計(jì)思想，如疊層太陽電池使用不同禁帶寬度的材料來吸收不同波長的光子（要求學(xué)生講清楚電池的結(jié)構(gòu)、技術(shù)發(fā)展、設(shè)計(jì)思想等等）。問答：其余學(xué)生必須就該內(nèi)容向主講小組提問。思考題討論環(huán)節(jié)：學(xué)生就如何獲得高效太陽電池以及高轉(zhuǎn)換效率太陽能電池的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

2.3 教師點(diǎn)評

在完成學(xué)生講解及互動(dòng)環(huán)節(jié)之后，首先，教師將對此次課程的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并對相關(guān)的重難點(diǎn)進(jìn)行講解。其次，對學(xué)生在互動(dòng)環(huán)節(jié)提出的觀點(diǎn)和疑問，指出需要注意的地方，以加深學(xué)生對問題的理解。最后，將學(xué)生所提到的新觀點(diǎn)和新材料留存，以備后續(xù)使用。

3 研討式教學(xué)在太陽能電池原理與組件工藝課程中的應(yīng)用效果

在太陽能電池原理與組件工藝課程中實(shí)踐研討式教學(xué)模式，確實(shí)培養(yǎng)了學(xué)生查閱、收集資料并從中提取有用的知識的能力，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)能力和科研意識等，這在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)課程中見到了效果。但是，該教學(xué)模式對優(yōu)秀的學(xué)生更有利，優(yōu)秀的學(xué)生在這個(gè)過程中參與更多、表現(xiàn)更好，而學(xué)習(xí)不太主動(dòng)的學(xué)生容易變得更被動(dòng)。另外，該教學(xué)模式不適合大班教學(xué)。

（作者單位：重慶理工大學(xué)）