《新能源技術及應用》教學方法改進研究（jiū）與實踐

《新能源技術及應（yīng）用》是高等工科（kē）院校常（cháng）設的一門專業基礎課，不僅是我校應用（yòng）物理專業（yè）與光電信息科學與工程專業重要的課（kè）程（chéng），同時也是一門應用性非常強的課程。本學院所（suǒ）選用的教材課程係統介紹了目前主（zhǔ）要的幾種薄膜太（tài）陽能電池技術，詳細闡（chǎn）述了它們（men）各自的發展曆程和現狀、薄膜（mó）材（cái）料的基本性質、器件結構、製備工藝以（yǐ）及各種（zhǒng）應用等。通過該課程的學習，不僅可以使同學們接（jiē）觸到薄膜太陽能（néng）電池這一新能源技術，知悉生活中部分常見的薄膜太陽能電池的（de）工作原理（lǐ），而且能夠拓展（zhǎn）他們的（de）專業（yè）知識、開發新的科研方向。
為了將當今科學研究的熱點、前沿（yán）知識（shí）引入課堂，國內高校需要將相應（yīng）的專業課程引入到（dào）本科生課堂，但是多數這樣的專業課程具有極強的係統性、前沿性、理（lǐ）論性、科學性以及專業性。針對《新（xīn）能源技術及應用》理（lǐ）論知識前沿性強、授（shòu）課過程中實踐（jiàn）操作缺失（shī）以（yǐ）及學生前期相關知識（shí）儲備少等特（tè）點，我們對《新能源技術及應用（yòng）》的教學方法進行了研究與探索，並（bìng）取得了一定成效。
一、《新能源技術及應用》課程的特點
1.《新能源（yuán）技術及應（yīng）用》課程主要介紹了幾種主要的薄膜
太陽能電池技術，各部分內容呈現（xiàn）平行塊狀分布，例如：非晶矽和（hé）微（wēi）晶矽、碲化鎘、銅銦镓硒以及染料敏化等（děng）薄膜太陽能電池體係（xì）。這（zhè）樣一個課程內容設置，對於（yú）初次學習該（gāi）課程的同學很難理清相互之間（jiān）的關係，不明白課程內容為（wéi）什麽這麽設（shè）置以（yǐ）及（jí）這麽設置的目的是什麽，進而也造成（chéng）了學習者的學習困難（nán）。但是，這（zhè）些內容（róng）看似彼此獨立，彼此之間（jiān）沒有（yǒu）相互聯係，但當我們從（cóng）整本教材出發，又（yòu）會發現其實各個部分的內容（róng）之間是有關聯的，例如，各種薄膜太陽能電池之間（jiān），性能參數的定義相（xiàng）同，測試技術相似等，如額（é）定（dìng）容量、額定電壓、充放電速率、阻抗、壽命（mìng）、自（zì）放電率等。
2.薄膜太陽能電池等新能源技術（shù）具有極強的理論專業性，知（zhī）識體係抽象。薄膜太陽能電池技術作為綠色（sè）清潔的新能源技術，學生在日常生活中能夠經常發（fā）現薄膜太（tài）陽能電池的影子。但他們對於薄（báo）膜太陽能電池的（de）認識，基本處於簡單、模糊的認知水平，並不了解薄膜太陽能電池的構（gòu）造，更不用說其工作原理。學生抱著極大的熱情學習（xí）《新（xīn）能源技術及應用》這（zhè）門（mén）課程，卻發現專業內容抽象、專業術語太多、知識體係晦澀難懂，學生（shēng）往往無法充分理解這些概念的內（nèi）涵及其定義。例如，為什麽會有多種薄膜太陽能電池材料（liào）？它們各自的優（yōu）勢、缺點都是什麽？它們工作原理是（shì）什麽（me），是否相同？如何提（tí）高薄膜太陽能電池的性能？這些問題是綜（zōng）合性的，隻有係統學習整本教材內容之後，才能對這些問題有（yǒu）所理（lǐ）解與解答。但在從前往（wǎng）後的學習過程中（zhōng），這樣的問題（tí）會時刻（kè）困擾著學生，極大地影響學生學習的積極性與主動性。
3.在太（tài）陽能光伏技術快（kuài）速發展過程中，新材料（liào）和新方法不斷湧現，這（zhè）給《新能源技術及應用》這門課的教學帶來新的困難和挑戰。一方麵，理論知識枯燥，學生學習動力和興趣較低；課本知識跟不上該領域前沿知識更新（xīn），老師授課思（sī）路受限；另一方麵，理論知識沒（méi）有實驗操作作為支撐（chēng），理論知識與實踐脫節，在講述（shù）材料的基本性質、器件（jiàn）結構及（jí）製備工藝時，學生（shēng）很難將實物、實驗技（jì）術與（yǔ）理論知識很好地結合進行理解記憶，不利於學生解決（jué）問題、創新能力的培養。
4.《新能（néng）源技術（shù）及應（yīng）用》這門課程在大二上學期開設，是一門應用技術性較強的專業課程。按照現在整個大學階段課程設置（zhì）情況，大一基本上開設基礎課程，從大二才開始設置專業課程。也就是說，同學們在大（dà）二學習《新能源技術（shù）及應用（yòng）》之前，學習的都（dōu）是（shì）基礎理論課程。而《新能源技術及應用》是同學們首（shǒu）次（cì）接觸應（yīng）用技術性較（jiào）強的專業課程。同學們可能會（huì）在以下問題上產生困惑：（1）為什麽要學習這個課（kè）程？（2）學習這個課程，會有什（shí）麽收（shōu）獲？（3）學習（xí）這（zhè）個課程對（duì）我以後就業有（yǒu）什麽作用？這些困惑會一直（zhí）困擾同學們的整個學習階段（duàn）。
二、教學中采取的相應措施
1.轉變授課方式，將理論知識與實踐教學聯（lián）係起來。具體來說，學院學科實驗室（shì）具有較為完備的薄（báo）膜太陽能電池所用材料製備、電池（chí）封（fēng）裝以及性能測試平台。依托學（xué）院優良的平台，將《新能源技術及應用》的部分理論（lùn）課時（shí）轉變為實驗課時，將單（dān）純的板書、理論知識講（jiǎng）解轉變成學生的實踐操作。首先，引導學生到（dào）學科實驗室中，對薄膜太陽能電池有直（zhí）觀（guān）的、切身的感受（shòu）。其次，通（tōng）過實驗室中的現場設備，舉例講（jiǎng）解課（kè）本中的理論知識，加深學生對專業術語的（de）認知與（yǔ）理解：（1）指導學生實際動手參與薄膜（mó）太陽能電池材料的製備過程（chéng），了解影響（xiǎng）薄膜太陽能電池材料形貌、結構的關鍵實驗參數。從掃描電子顯微（wēi）鏡照片（SEM）中，直觀觀察薄膜太陽能（néng）電池材料的形貌與結構，從X射線（xiàn）電子衍（yǎn）射（shè）圖片（XRD）中，了解薄（báo）膜太陽能電池材料的成分（fèn）信息；（2）指導（dǎo）學生親自動手參與薄膜太陽能（néng）電池的封裝以及性能曲線的測試過程，以（yǐ）切身的實踐經驗與直（zhí）觀的實驗結果加深對課本理論中（zhōng）不同薄膜太（tài）陽能電池結構以及各個性能參（cān）數的理解。同時，以（yǐ）所獲得的電池性能曲線為依據，深入講解薄膜太陽能電（diàn）池技術的工作原理以及性能優化準則，激發學生學習的積極性及能（néng）動性。
2．擴（kuò）展《新能源技術及應用（yòng）》的課（kè）程內容，講授光伏器件科學研究前沿（yán）與最新進展。薄膜太陽能電池技術的發展，日新月異。僅僅通過（guò）講授某一本或某幾本教材的書麵知識，並不能夠很好地了解、學習、掌握薄膜太陽能電池技術。眾所周知（zhī），在自然科（kē）學技術領域（yù），大（dà）多最新的研究進展是以（yǐ）英文ScienceCitationIndex（SCI）學術（shù）論文呈現的。因此，我們可以通過在課堂引入關於薄膜太陽能電池技術領域（yù）高水平SCI學術（shù）論文的方式，擴展《新能源技術及應用》的課程內容，作為課本知識的補充與擴展，使同學們能夠了解（jiě）薄膜太陽能電池技術的研究熱點（diǎn）、焦點以及最新進展。SCI論文中（zhōng），不同薄膜太陽（yáng）能電池的精美電（diàn）池結構圖、工作原理示意圖以及（jí）性能曲線測試圖，能夠增加同學們的好奇心（xīn），增強同學們學習的積極性與主動性。同時，純英文SCI學術論文的引入，不僅能（néng）夠開拓（tuò）學生的視野，學習薄膜太陽能電池（chí）技術發（fā）展方向，而（ér）且也是（shì）提升學生（shēng）英語水平的（de）一種（zhǒng）有效方式，更能為未來（lái）可能的雙語教學提供實踐探索。
3.豐富課堂授課的方式、方法。多媒（méi）體技（jì）術作為一種集文字、圖畫、聲音（yīn）、動畫於一體的新型教學模式，在《新能（néng）源技（jì）術及應用》教學中有諸多優勢。多媒體技術可以將授課內容（róng）形象化、具體化，能夠極（jí）大地活躍課堂氣（qì）氛、提高學習興趣，降（jiàng）低認知難度。例如，可以將薄膜太陽能電池的內部構造，通過多媒（méi）體技術，客觀、生動地展現在學生麵前，不僅能夠（gòu）加深同學們對理論知（zhī）識的理解，而且能夠豐富實踐教學，將實踐教學中不能肉眼直觀展示的內容，以三維立體化的形（xíng）式呈現。另外，對於薄膜太（tài）陽能電池的工作原理以及性（xìng）能提升策略，僅僅依靠課本上的語（yǔ）言文字，是比較（jiào）晦澀、難（nán）以理解的。我們可以通過三（sān）維的動畫形式，將薄膜（mó）太陽能電池的（de）工作原理以簡單明了的方（fāng）式，讓學生（shēng）便於理解與掌握。
4.以就業前景以及職業取向為激勵點，讓同學們充分意識（shí）到《新能源技術及應用》的重要（yào）性（xìng）。通過搜集資料，整理成PPT文檔，係（xì）統向同學們介紹國際及國內不同薄膜太陽能電池（chí）的主要生產商與製造商，介（jiè）紹他們近些年產量、規模以及工藝的發展，介（jiè）紹他們對所需要人才的要求等等。通過這（zhè）些背景知識的介紹，可以讓同學們有目的地、有意識地知道（dào），學習好《新能源技術及應用（yòng）》這門課程（chéng），能夠為未來的擇業（yè）與就業打下必要的理論（lùn）基礎與實踐經驗。
三、待解決的問題
1.在（zài）進入到學科實（shí）驗室中進行實踐教學時，如何提高
學生實踐學習的效率，如何讓學生提高動手（shǒu）能（néng）力，如何（hé）讓學生真（zhēn）正學習到書本上沒有介紹到的（de）內容，而不（bú）是（shì）走馬觀花式地應付上課時間，對老師實踐教學的教學策略以及教學流程提出較高的（de）要求。
2.在利用SCI論文介紹薄膜太陽能電池的最新研究進展和前沿時，如（rú）何將專業的英（yīng）文學術論文（wén）轉變為學生可以通俗易懂的知識是老師需要解決的一（yī）大問題。
3.相較於課程內（nèi）容的板書、口授，多媒體（tǐ）技術教學還有課（kè）堂知識量大，停留時間較短導致（zhì）授課速度快等問題，這不僅要求同學們能夠課前預（yù）習、課上學習（xí）、課（kè）後複習，而且要求老師熟練掌握課程內容，熟練（liàn）操作多（duō）媒體技術，並能將授課內容高度概括（kuò）化、精煉化、簡潔化，使複雜、難懂的專業知識變成簡單（dān）、易理解的科普式內（nèi）容（róng）。
四、總結
針對目前學生（shēng）普遍反映《新能源技術及應用》課程，專業知識抽象、專業術（shù）語多以及專業前瞻性、方向性強的難點，我們通過調研，講授薄膜太陽能電池技術在現（xiàn）代生（shēng）活中的作用及角色，提（tí）高同學們學習的主動性與積極性。突破傳統的單一口授教學模式，采用實踐操作聯係理（lǐ）論知識的（de）實踐教學，讓學生進入到專（zhuān）業實驗室（shì），近距離了解薄膜太陽能電池技術，調（diào）動學生學習的主觀能動性。通（tōng）過引入薄膜太陽能電池（chí）領域最新的SCI學術論文，拓展授課內容，擴充認知（zhī）領域。同時，在課堂授課（kè）中，引入多媒體技術教學，使課程（chéng）內（nèi）容（róng）形象化、立體化，進而有效地活躍課堂（táng）氣氛，提高學習效率。麵向擇業、就業，讓同學們意識到學習本課程內容的必要性，活躍學生學習的主動性。