开放式和参与式相结合的教学法在《太阳能光伏发电技术》课程中的实践创新

何 鑫 张 梅

摘要：本文以五邑大学应用物理与材料学院电子信息工程专业的《太阳能光伏发电技术》这门专业选修课为研究对象，提出开放式和参与式相结合的课程教学模式改革，通过学生上讲台授课、科技作品制作和课程论文撰写的活动，在教学过程中突出学生的主体地位，提高学生的教学参与度，加强学生的专业素养和创新能力，是专业选修课程教学模式改革的有益尝试，可为其他课程的进一步深化改革提供参考。

关键词：开放式；参与式；教学模式；科技作品制作；课程论文

《太阳能光伏发电技术》是五邑大学应用物理与材料学院面向电子信息工程专业大三本科生开设的一门专业选修课。本课程所涉及的半导体物理基础、光电效应等理论都是电子信息工程专业本科生所要求掌握的基础理论，同时太阳能光伏材料及系统设计等教学内容又可扩展本专业学生的知识面，是一门建立在前期专业基础课之上的应用型课程。经过几年教学实践，笔者发现该课程，乃至大部分专业选修课都面临一个影响教学效果的重要问题，就是教师的“教”与学生的“学”严重分离。很多学生上选修课的目的仅为获取学分，学习态度散漫，认为选修课与核心专业课程内容关联不大，对将来的就业或考研都无多大帮助。导致在选修课堂上经常可以看到教师在讲台上授课声嘶力竭，而学生在台下睡觉、玩手机的现象，整个课堂成为教师一个人的舞台。因此，传统的理论课程授课方式在选修课中的应用受到质疑，这种过分突出教师主导地位的教学模式会导致学生的兴趣缺失，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。

改革现有的选修课授课模式迫在眉睫，这也是高等教育从精英教育转型为大众化教育过程中必须要面临及解决的重要课题。33

教学新探·新教育

2014·5 （ 总第270 期）

因此，笔者提出一种开放式和参与式相结合的教学法，并在2011 级电子信息工程专业本科生的《太阳能光伏发电技术》这门专业选修课程中实践应用，收获良多，可望在其他专业选修课中得以借鉴实施。

一、把课堂交给学生

大部分课程不吸引学生的主要原因在于教师过分注重知识的灌输，而忽视了培养学生思考和运用知识的能力，使其在教学过程中处于被动的地位，学生在课堂上的参与度较低，因此学习的积极性和主动性不高。合理安排教学内容、运用多种教学手段以及灵活而形象的教学方法来激发学生的学习热情，启发学生的自主学习是达到良好教学效果的重点。在《太阳能光伏发电技术》课程中，笔者在第一堂课上给学生介绍了本课程的教学目的及教学内容，其特点在于半导体理论部分由教师讲授，而太阳能电池材料及系统设计部分内容则由学生来讲授。把课堂大部分的时间交给学生，大大提高学生的课堂参与度。独特的课程教学形式安排立刻引起了同学们的关注与兴趣。

在半导体理论的教学中以教师讲授为主，由于半导体理论的内容在之前的专业核心基础课《半导体物理》中已经学习过，在该课程中主要以复习与提问的方式引入，并扩展应用于理解太阳能电池的工作原理，让同学们清楚本课程所学的内容和专业核心课程是紧密联系在一起的。而太阳能电池材料及光伏系统设计的内容则被划分为若干个专题，主要以学生讲授为主。学生分组选择不同的专题，每个专题的内容是开放式的，教师不作具体内容要求，只要是学生感兴趣的、与专题相关的都可以作为讲授内容，这样更能激发学生的想象力与创造力。每一组的同学分工合作，查阅文献、整理资料、上台讲授等。由于同学们选择的内容广泛，又促进教师对相关知识更为深入地了解。同学们积极进行选题，角度新颖，有搜集全球太阳能电池生产公司的市场信息，并对各公司产品的特点和优缺点进行对比的专题内容；有就某一科学问题进行深度讨论的专题内容，如讨论非晶硅薄膜太阳电池中的光致衰减效应及机理；令人印象深刻的一组同学提出了在其他专业课程中所学习过的发光二极管的发光原理与本课程中所学习的太阳能电池发电原理的对比讨论，两种光电器件原理都是基于半导体的PN 结，但具有不同的应用侧重点和特点。此专题内容是由学生自主提出，且与专业核心知识联系紧密，得到同学们的热烈反映与积极讨论。

在学生将专题内容以PPT 课件的形式向全班同学展示与讲解后，同学们大部分都会参与提问与讨论，教师再适当地对专题内容进行总结与概括，对同学们尚未清楚的部分内容进行讲解，加深对专题内容的理解与记忆。这种开放式的授课内容、高参与度的教学方式得到同学们的诸多好评，使得本来枯燥无味、一成不变的课堂教学内容变得丰富多彩，同学们和教师的视角也更为广阔，同时也促进了教师和学生的有效沟通。

二、太阳能电池科技作品制作

由于《太阳能光伏发电技术》是一门实用性较强的课程，内容涉及到多种太阳能电池的制作与光伏系统的设计。笔者根据本学院的实际条件，选择其中一种染料敏化太阳电池让学生自主设计制作，最后以科技作品的形式上交并点评。整个制作过程教师不参与，从方案的提出、染料种类的选择、制作流程的设计等都由学生自主完成。这种把教学活动扩展到课外的变革，大大加强了学生的科研意识和科研能力，提高学生自我学习的能力。

由于教师并未限定实验过程和材料，同学们通过查阅资料文献来确定各组的实验方案，他们采用的方法有所不同，选择的天然染料也不同，因此所制备太阳电池的效率有所差异。教师也恰好基于此差异对同学们的作品进行点评，详细讲解影响太阳电池效率的因素与提高效率的方法等。这种高参与度的教学方式使得学习过程具有趣味和挑战性，有利于提高学生的学习自觉性和积极性，极大地激发学生的创造力，也加强了学生对这门课程的认知和理解。

三、开放式的课程论文

除了让学生走上讲堂和动手制作科技作品的教学模式以外，为了深化课程内容，加强学生自主思考和灵活运用知识的能力， 在学期末以课程论文的形式来完成最后的考核。课程论文的选题仍然是开放式的，鼓励学生自己定题目，不做字数的限制，但要求必须是研究某一具体的问题，不能泛泛而谈。从往年的教学经验来看，课程论文撰写是多门选修课考核方式的一种，但存在的问题颇多。如，由于并没有专门的课程介绍科技文献检索，大部分学生获得资料的方法是依靠搜索引擎；课程论文的内容拼凑、复制的现象严重；课程论文的撰写格式不规范等。课程论文撰写是一个探究式学习过程，旨在调动学生的积极性，深化学习内容，扩展学生的专业知识面，培养学生的综合素质。因此，为达到课程论文的教学目的则必须避免上述问题的出现。

在布置课程论文的时候，教师向同学们详细介绍了利用校园网的数字图书馆来查阅相关中英文科技文献的方法；也介绍了材料结构与性能表征的基本手段（如X 射线衍射、扫描电镜、分光光度计等等），让学生在阅读文献的时候更加容易理解文献内容； 要求学生在论文后面附上主要引用的中英文文献各两篇，并标记出引用的内容；向学生展示规范化的科技论文格式。从同学们上交的课程论文来看，绝大部分同学在格式上达到了要求，也能在诸多文献的基础上总结出规律性的东西，对学过的基础知识进行再加工和深化认识。整个论文写作过程不仅有利于锻炼和提高学生的思维能力、分析和解决问题的能力、语言表达和组织能力等，同时也是为即将到来的毕业论文或毕业设计进行了很好的锻炼。

《太阳能光伏发电技术》这门课程的最后成绩就是以学生上讲堂授课、科技作品制作和课程论文撰写这三方面的完成度来进行评定。这种开放式和参与式相结合的教学法改变了传统教学中学生被动的地位，最大限度地发挥学生学习的主动性和积极性。强化学习过程而淡化考试，尊重学生的个性发展，激发学生的学习热情和创造力，树立学生的学习自信心，使教师的“教”和学生的“学”有效结合，形成真正的学习共同体，是实现应用型人才培养目标的有益尝试和改革。

参考文献：

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（作者简介：何鑫（1981-），女，湖南衡阳人，副教授，博士，主要从事材料科学研究。）34

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