青春耀 陶紅歌 劉圣勇 黃 黎 趙淑蘅

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002；2.河南省生物質(zhì)能源與納米材料國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002）

太陽能產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)密集型的特點(diǎn)，近年來太陽能熱水產(chǎn)業(yè)、光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)、光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展引起對(duì)相關(guān)人才需求的劇增，因此，也催生了不少國(guó)內(nèi)外大學(xué)及科研院所開展相關(guān)課程和專業(yè)的培養(yǎng)，諸如，國(guó)外澳大利亞的新南威爾士大學(xué)設(shè)立了專門的光伏與可再生能源工程學(xué)院， 開設(shè)了光伏與太陽能本科專業(yè)； 德國(guó)弗勞恩霍夫太陽能研究所現(xiàn)有近200 名學(xué)生（含博士）開展太陽能技術(shù)和發(fā)展的研究和教育，已成為歐洲最大的太陽能研究所（FhG-ISE）。國(guó)內(nèi)， 山東建筑大學(xué)和力諾瑞特合作在建筑學(xué)專業(yè)下設(shè)立了太陽能建筑一體化方向； 中科院、 上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)、中山大學(xué)等成立了相關(guān)的研究所，從事太陽能光熱、光電利用技術(shù)的研究，同時(shí)培養(yǎng)博士、碩士高層次研究型人才。 此外，其他國(guó)內(nèi)大學(xué)紛紛設(shè)立太陽能相關(guān)專業(yè)，課程方向圍繞太陽能光熱、光電、太陽能制冷等領(lǐng)域不一而足[1-2]。 然而可以看出，盡管一些科研院所及高校成功的成立了太陽能相關(guān)的專業(yè)、培養(yǎng)了相關(guān)人才，但目前國(guó)內(nèi)外均未形成比較完整、 成熟的太陽能技術(shù)人才培養(yǎng)體系以及相關(guān)太陽能工程課程教育的課程體系。因此，本文就太陽能課程體系建設(shè)進(jìn)行探討研究， 以期更好地為培養(yǎng)太陽能工程技術(shù)人員探索出一個(gè)行之有效的模式。

CDIO 工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果，CDIO 代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[3-6]。 本文太陽能課程以CDIO 為基礎(chǔ)進(jìn)行其課程體系的探索研究。

1 太陽能課程體系教學(xué)方式創(chuàng)新，解決構(gòu)思（Conceive）問題

長(zhǎng)期以來，我國(guó)本科教學(xué)中都是倡導(dǎo)以教師為主導(dǎo)作用的教學(xué)方式，采用上面老師講，下面學(xué)生聽的教授模式，學(xué)生主動(dòng)性有待提高，不能發(fā)揮學(xué)生的思考能力，忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體作用，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。太陽能工程課程如果采用學(xué)生自主式教學(xué)，上課過程中引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，主動(dòng)動(dòng)手，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維能力。大力推進(jìn)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，完善教學(xué)方式的改革，可以發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體作用，解決了CDIO中的“構(gòu)思”問題。

2 太陽能課程教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新，解決設(shè)計(jì)（Design）問題

太陽能工程課程內(nèi)容涉及內(nèi)容廣，包含范圍大，部分研究領(lǐng)域具有前沿性而部分領(lǐng)域接近傳統(tǒng)行業(yè)則實(shí)操性強(qiáng)?，F(xiàn)有的理論教學(xué)普遍存在前沿跟蹤性不強(qiáng)、授課內(nèi)容落后于技術(shù)發(fā)展要求的情況；相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)一般注重實(shí)際操作和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，缺乏學(xué)生研究能力的培養(yǎng)，且實(shí)操能力培養(yǎng)呈現(xiàn)片面性和滯后性。因此，理論教學(xué)過程中應(yīng)更注重學(xué)生科研能力的提高，引導(dǎo)學(xué)生向高層次研究型人才發(fā)展，抓源頭；實(shí)踐中注重工程應(yīng)用培養(yǎng)、動(dòng)腦設(shè)計(jì)與動(dòng)手操作相結(jié)合，抓落地，著重解決CDIO的“設(shè)計(jì)”問題。

3 太陽能課程教學(xué)方向改革，解決實(shí)現(xiàn)（Implement）問題

太陽能工程教學(xué)是抽象思維與形象思維，理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)過程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力有重要的作用。以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為改革方向，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，解決CDIO中的“實(shí)現(xiàn)”問題。

4 太陽能課程教學(xué)體系改革，突出運(yùn)作（Operate）問題

太陽能教學(xué)效果評(píng)價(jià)一般采用考試成績(jī)與實(shí)驗(yàn)成績(jī)相結(jié)合的模式，雖然易于操作、量化統(tǒng)一、易于考查，但也存在著考核內(nèi)容單一、考試內(nèi)容枯燥、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手簡(jiǎn)單，學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性不能發(fā)揮的問題，直接影響教學(xué)效果。因此，要對(duì)課程教學(xué)評(píng)價(jià)的體系進(jìn)行改革。此外，學(xué)校對(duì)課程教學(xué)的評(píng)價(jià)體系主要是學(xué)校進(jìn)行學(xué)期中期或是期末教學(xué)檢查，實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)檢查的弱點(diǎn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)沒有相關(guān)的評(píng)價(jià)體系，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)，建立實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督與評(píng)價(jià)制度，建立以學(xué)生與機(jī)構(gòu)并行的常規(guī)性實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督與評(píng)價(jià)機(jī)制，提高實(shí)踐教學(xué)水平、保證實(shí)踐教學(xué)的運(yùn)行與發(fā)展，切實(shí)保障實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和效果。

5 研究成效

對(duì)太陽能課程進(jìn)行上述CDIO的探索和研究后，形成了如圖1所示的太陽能工程課程體系，該體系以CDIO為舵，以理論和實(shí)踐為兩翼，理論翼展開為理論課程前沿追蹤、理論課程統(tǒng)籌分類、理論課程設(shè)計(jì)理念傳授囊括工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)的教學(xué)模式等，而實(shí)踐翼則展開為室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、測(cè)繪分析等實(shí)操手段配合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)報(bào)告等考核手段，構(gòu)成了一個(gè)完整的教學(xué)體系。

圖1 基于CDIO的太陽能工程課程體系示意

上述教學(xué)體系在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行了初步嘗試，取得了一定的效果。首先是課程吸引力增強(qiáng)。對(duì)能源動(dòng)力及農(nóng)業(yè)建筑與能源工程專業(yè)的近三年問卷調(diào)查表明，見表1，基于CDIO的太陽能工程課程體系建設(shè)支持率有了大幅提升。

表1 太陽能工程課程近三年支持率

其次是文化考試成績(jī)逐步提升，由于對(duì)課程的興趣增加、理解增強(qiáng)，課程測(cè)試成績(jī)近年逐步提高，相應(yīng)的及格率也有所提升。見表2。

表2 太陽能工程課程近三年考試成績(jī)

再次是實(shí)操及測(cè)繪成績(jī)，太陽能工程課程體系建設(shè)在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)行期較短， 囿于成本及技術(shù)因素，如實(shí)操及測(cè)繪可以聘請(qǐng)專家來現(xiàn)場(chǎng)打分，但實(shí)現(xiàn)起來仍有諸多障礙，因此造成課程考查體系的量化方式不足，一些實(shí)操及測(cè)繪的成績(jī)只能由任課教師憑借專業(yè)經(jīng)驗(yàn)給出定性的成績(jī)。 但從整體來看，近年來加入實(shí)操和測(cè)繪作業(yè)后學(xué)生動(dòng)手能力及思考問題的水平均有所提高。

6 結(jié)語

本文應(yīng)用CDIO 理念對(duì)太陽能課程體系建設(shè)進(jìn)行了探索和研究，以CDIO 為中心，體現(xiàn)理論與實(shí)踐的兩翼，注意構(gòu)思與實(shí)踐，探索實(shí)踐表明，CDIO 方法可以有效地指導(dǎo)太陽能課程體系建設(shè)，提供了相關(guān)專業(yè)課程及專業(yè)建設(shè)的有益思路。