馬祿彬 陳齊

摘 ?要：文章對(duì)高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析，以人才培養(yǎng)目標(biāo)及專(zhuān)業(yè)核心課程需求為依據(jù)，確定了高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理課程的理論教學(xué)范圍及重點(diǎn)。另外，根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和崗位技能需求，從認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)及綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面，對(duì)物理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高職教育;光伏專(zhuān)業(yè);物理學(xué);教學(xué)重點(diǎn)

作者簡(jiǎn)介：馬祿彬，江西新能源科技職業(yè)學(xué)院講師，研究方向?yàn)槁殬I(yè)教育、凝聚態(tài)物理;陳齊，江西新能源科技職業(yè)學(xué)院。（江西 新余 338000）

基金項(xiàng)目：本文系江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目“光伏硅材料技能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與研究”（編號(hào)：GJJ181419）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-0568（2019）15-0029-03

教育部修訂的《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育（專(zhuān)科）專(zhuān)業(yè)目錄（2015年）》中與光伏相關(guān)的專(zhuān)業(yè)主要有光伏材料制備技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用、光伏工程技術(shù)，分別屬于非金屬材料、新能源發(fā)電工程、電子信息三個(gè)專(zhuān)業(yè)大類(lèi)。在專(zhuān)業(yè)定位、崗位技能要求以及專(zhuān)業(yè)主干課程等方面均存在顯著差異。

公共基礎(chǔ)課程在人才培養(yǎng)方案中屬于通識(shí)教育模塊部分，也是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程以及專(zhuān)業(yè)核心課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。物理作為一門(mén)重要的公共基礎(chǔ)課程，是人才培養(yǎng)體系中關(guān)鍵的組成部分，對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)以及文化素養(yǎng)的培養(yǎng)有著至關(guān)重要的意義。其中對(duì)于力、熱、光、電以及半導(dǎo)體等基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和掌握，是光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，也是相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)制造、工藝優(yōu)化、技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)。然而，部分開(kāi)設(shè)光伏相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高職院校，由于課程結(jié)構(gòu)及課時(shí)安排等原因，并沒(méi)有將物理課程放在教學(xué)計(jì)劃內(nèi)，造成大多數(shù)學(xué)生的物理基礎(chǔ)達(dá)不到培養(yǎng)要求，給后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展帶來(lái)了困難。

本研究根據(jù)高職學(xué)生的知識(shí)需求特點(diǎn)，以光伏類(lèi)三個(gè)專(zhuān)業(yè)為例，結(jié)合專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案，對(duì)物理知識(shí)的教學(xué)進(jìn)行了規(guī)劃與設(shè)計(jì)，通過(guò)合理構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)，力求完善高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案，以此適應(yīng)社會(huì)人才需求與行業(yè)發(fā)展需要。

一、光伏專(zhuān)業(yè)物理教學(xué)存在的問(wèn)題

物理研究的是自然界的基本現(xiàn)象和規(guī)律，其觀念、基本理論是其他科學(xué)的基礎(chǔ)。物理學(xué)作為連接自然科學(xué)與工程技術(shù)應(yīng)用的橋梁，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力、增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力等多方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。[1]然而，高職院校的部分專(zhuān)業(yè)在物理課程的教學(xué)方面還存在著一些問(wèn)題。以高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例，物理教學(xué)在課程安排、知識(shí)結(jié)構(gòu)、形式方法等方面還有待完善。具體表現(xiàn)如下：

1.學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，學(xué)校重視程度不夠。一方面，光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生生源復(fù)雜、層次多樣。除了普通高中、職高畢業(yè)生外，也有中專(zhuān)五年一貫制的學(xué)生，個(gè)別光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)也實(shí)行文理兼收。這類(lèi)學(xué)生基礎(chǔ)文化知識(shí)相對(duì)薄弱，部分學(xué)生的物理基礎(chǔ)并未達(dá)到高中畢業(yè)水平，而作為高技能人才培養(yǎng)基礎(chǔ)的物理知識(shí)的儲(chǔ)備，遠(yuǎn)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，部分院校對(duì)物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)不夠重視，甚至有些光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)并未開(kāi)設(shè)高職物理課程，而其他通識(shí)課程或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課程涉及的物理知識(shí)相對(duì)有限，這就給后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)帶來(lái)了困難，并影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，這給高等職業(yè)院校培養(yǎng)高素質(zhì)的“復(fù)合型”技能人才帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。

2.教學(xué)形式與教學(xué)內(nèi)容不合理。目前，部分開(kāi)設(shè)了光伏專(zhuān)業(yè)的高職院校，以光伏理化基礎(chǔ)、半導(dǎo)體物理與器件等作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容以半導(dǎo)體、晶體、太陽(yáng)能電池器件原理與結(jié)構(gòu)等為主，涉及的基礎(chǔ)物理學(xué)知識(shí)比較少。以太陽(yáng)能光伏理化基礎(chǔ)為例，該課程共安排64學(xué)時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容方面只有第一章涉及光資源、太陽(yáng)能分布和光譜等物理學(xué)知識(shí)，且教學(xué)課時(shí)不足10學(xué)時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)需求。

3.教學(xué)方法有待改進(jìn)。目前，高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理學(xué)知識(shí)的教學(xué)主要以理論講授為主，而物理學(xué)是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)重要的探究手段，對(duì)學(xué)生物理知識(shí)的掌握、物理思維的培養(yǎng)起著關(guān)鍵性作用。但由于教學(xué)條件和設(shè)施以及教學(xué)課時(shí)安排等原因，造成高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺失，這并不利于專(zhuān)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展，也不利于高技能人才動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。

二、高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)

1. 以培養(yǎng)目標(biāo)及專(zhuān)業(yè)需要，確定理論教學(xué)重點(diǎn)。高等職業(yè)教育的特點(diǎn)是以社會(huì)需求為目標(biāo)、崗位技術(shù)要求為主線設(shè)計(jì)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案;以培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線的高素質(zhì)技能型專(zhuān)門(mén)人才為根本任務(wù);以培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力為核心構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系，在基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)的把握上，不僅要求“必需”，還要做到“夠用”。不同的專(zhuān)業(yè)或同一專(zhuān)業(yè)大類(lèi)下的不同專(zhuān)業(yè)方向，其培養(yǎng)目標(biāo)及專(zhuān)業(yè)主干課程不同，專(zhuān)業(yè)核心能力要求也不同，這就決定了物理課程在教學(xué)過(guò)程中不能“一鍋煮”“一刀切”。應(yīng)根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)選擇合適的課程內(nèi)容，在課時(shí)有限、條件有限的情況下，為學(xué)生打下專(zhuān)業(yè)所必需的物理基礎(chǔ)。[2]通過(guò)對(duì)光伏類(lèi)三個(gè)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、關(guān)鍵技能以及主干課程的梳理，以宋明玉等主編的全國(guó)高職高專(zhuān)公共基礎(chǔ)課規(guī)劃教材《大學(xué)物理》（第2版）、吳王杰主編的全國(guó)高等教育自學(xué)考試指定教材《物理（工）》作為教學(xué)參考教材。各專(zhuān)業(yè)物理理論教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)如下：

光伏材料制備技術(shù)專(zhuān)業(yè)定位在光伏產(chǎn)業(yè)鏈的上、中游，以培養(yǎng)光伏硅材料生產(chǎn)加工技術(shù)人才為目標(biāo)。專(zhuān)業(yè)核心課程以晶硅材料及太陽(yáng)電池材料的制造工藝為主，具體包括直拉單晶硅制造工藝、多晶硅生產(chǎn)技術(shù)、硅片制造工藝、晶硅太陽(yáng)能電池制造工藝及太陽(yáng)能電池組件制造工藝等。

（1）光伏硅材料的上游加工階段，包括單晶硅的拉制、多晶硅的鑄造以及硅片的加工，生產(chǎn)時(shí)采用的主要設(shè)備包括單晶爐、多晶鑄錠爐、開(kāi)方機(jī)及線切割機(jī)等。其中，單晶棒及多晶硅錠的生長(zhǎng)是在高溫加熱條件下，經(jīng)過(guò)熔化、冷卻、結(jié)晶等過(guò)程制得，硅片加工則涉及硅料的開(kāi)方、研磨、線切割等。硅棒及硅錠生產(chǎn)時(shí)熱場(chǎng)及溫度控制是關(guān)鍵，而硅片生產(chǎn)主要采取磨削加工的方式進(jìn)行。在光伏硅材料的中游階段，主要包括電池片及太陽(yáng)能光伏組件的制造，涉及刻蝕、絲網(wǎng)印刷、鍍膜、焊接、疊層以及層壓等工藝。所以，根據(jù)知識(shí)培養(yǎng)的需求，力學(xué)、熱學(xué)模塊應(yīng)該作為本專(zhuān)業(yè)物理課程教學(xué)的重點(diǎn)模塊。重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容則包括力學(xué)中的張力、摩擦、做功、圓周運(yùn)動(dòng)以及牛頓運(yùn)動(dòng)定律;熱學(xué)中的熱力學(xué)基本概念、內(nèi)能以及熱力學(xué)定律等基礎(chǔ)物理知識(shí)。

（2）光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)定位在光伏產(chǎn)業(yè)鏈的中、下游，以培養(yǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)等技術(shù)人才為目標(biāo)。專(zhuān)業(yè)知識(shí)包括電力電子、發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)字電路、模擬編程等，核心課程具體包括：電工基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、模擬數(shù)字電子技術(shù)、光伏發(fā)電系統(tǒng)與應(yīng)用、PLC應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、光伏電站建設(shè)與施工等。所以，根據(jù)專(zhuān)業(yè)需要，電磁學(xué)與光學(xué)模塊應(yīng)為本專(zhuān)業(yè)物理課程的重點(diǎn)模塊，應(yīng)加強(qiáng)電場(chǎng)、電路、電容器以及光學(xué)器件等基礎(chǔ)物理知識(shí)的教學(xué)與應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

（3）光伏工程技術(shù)（光伏產(chǎn)品檢測(cè)方向）專(zhuān)業(yè)以培養(yǎng)光伏產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)及質(zhì)量控制人才為目標(biāo)。本專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)以產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)、質(zhì)量控制與管理為重點(diǎn)，核心課程包括傳感器與自動(dòng)檢測(cè)、硅材料檢測(cè)技術(shù)、光伏產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)及質(zhì)量管理與控制技術(shù)等。產(chǎn)品檢測(cè)從上游至下游橫跨整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈，涉及的物理知識(shí)范圍比較廣，所用的檢測(cè)設(shè)備多樣且復(fù)雜，本專(zhuān)業(yè)的物理教學(xué)應(yīng)包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)以及光學(xué)等模塊內(nèi)容。另外，還要理解并能夠熟練應(yīng)用檢測(cè)原理中的物理定理及定律。所以，除了以上兩個(gè)專(zhuān)業(yè)所必需的物理基礎(chǔ)知識(shí)外，還應(yīng)加強(qiáng)力學(xué)中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律、熱學(xué)中的熱力學(xué)第一、第二定律、電磁學(xué)中的庫(kù)侖定律、法拉第電磁感應(yīng)定律，光學(xué)中的楊氏雙縫干涉、薄膜等厚干涉、光的衍射、惠更斯菲涅耳原理等知識(shí)的培養(yǎng)與應(yīng)用。教學(xué)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

2. 以關(guān)鍵技能及實(shí)踐需求，確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。物理學(xué)本身就是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，可以幫助學(xué)生理解物理基本概念及定理，也可以提高學(xué)生動(dòng)手操作能力，作為一項(xiàng)重要的教學(xué)內(nèi)容，在以職業(yè)技能為培養(yǎng)目標(biāo)的高職院校中，有著不可替代的作用。根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)以及崗位技能需求，以李書(shū)光主編的高職高專(zhuān)公共課教材《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》作為實(shí)驗(yàn)參考教材，確立了光伏類(lèi)三個(gè)專(zhuān)業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)部分包括認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個(gè)模塊。

其中，認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)部分三個(gè)專(zhuān)業(yè)基本相同，以實(shí)驗(yàn)儀器的認(rèn)識(shí)與使用、基礎(chǔ)物理定律的測(cè)量與驗(yàn)證為主，具體包括力學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器及使用、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器及使用、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器及使用、光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器及使用、常用儀器的誤差及數(shù)據(jù)處理等。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)部分，根據(jù)教學(xué)課時(shí)安排，選擇與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行開(kāi)展。光伏材料制備技術(shù)專(zhuān)業(yè)選擇：拉伸法測(cè)量金屬材料的楊氏模量、扭擺法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、液體表面張力系數(shù)的測(cè)定以及不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定等。光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)選擇：平衡電橋測(cè)電阻、電子元件伏安特性的研究、霍爾效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng)等。光伏工程技術(shù)（光伏產(chǎn)品檢測(cè)方向）專(zhuān)業(yè)選擇：液體比熱容的測(cè)定、示波器的原理與使用、電子元件伏安特性的研究、分光計(jì)的調(diào)整與使用以及光的等厚干涉現(xiàn)象與應(yīng)用等。

綜合及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是通過(guò)學(xué)生創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)知識(shí)及技能來(lái)完成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)任務(wù)，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，并提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐操作水平。光伏材料制備技術(shù)專(zhuān)業(yè)選擇：熱敏電阻數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作。光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)選擇：RC串聯(lián)電路暫態(tài)過(guò)程研究。光伏工程技術(shù)（光伏產(chǎn)品檢測(cè)方向）專(zhuān)業(yè)選擇：硅光電池基本特性研究。

三、結(jié)語(yǔ)

高職光伏類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理教學(xué)重點(diǎn)的設(shè)計(jì)，要以專(zhuān)業(yè)技能需求為基礎(chǔ)，為專(zhuān)業(yè)課程的培養(yǎng)以及學(xué)生后續(xù)發(fā)展服務(wù)，要根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行分專(zhuān)業(yè)、分層次教學(xué)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)模塊，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)重點(diǎn)章節(jié)以及實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容。光伏材料制備技術(shù)專(zhuān)業(yè)要根據(jù)制備工藝要求，加強(qiáng)力學(xué)、熱學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用;光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)要根據(jù)光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)等，加強(qiáng)電磁學(xué)、光學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用;光伏工程技術(shù)（光伏產(chǎn)品檢測(cè)方向）專(zhuān)業(yè)，除了掌握基礎(chǔ)物理知識(shí)外，還應(yīng)加強(qiáng)物理定理及定律的靈活運(yùn)用與理解。

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責(zé)任編輯 ?郝 ?嬋