光伏理化基礎課程內容的校企協作開發

徐立波

關鍵詞：光伏產業鏈;課程內容設計;能力訓練目標;學習單元

1職業教育課程內容的含義

1.1什么是職業教育課程內容

職業教育課程內容與一般知識系統化的課程內容應該有所區別，后者直接和基礎教育階段的經典理論掛鉤，講究內容邏輯上的自洽、完整，對理論的深度把握取決于講清一個概念的需要和推演，而職業課程內容則不同，它所圍繞和貫穿的主線是如何有效生產的技術要素，不求理論的深度解析和完整性，只是達到夠用夠理解，這些要素包括工作過程、情景、任務、崗位能力等。職業課程的內容應該從崗位能力分解中產生的知識、技能、態度、操作等要素組合而成，是目標體系的具體化，這就必須結合具體的企業工作崗位進行分解和組合，熟悉工藝流程的方方面面，不僅是操作過程，還有預警和管理過程等等，分解以后還有重新組合，因為很多內容具有通用性，而這些通用性的內容正是重點所在，必須突破傳統的學科體系，突出技術原理，知識運用，對學生具有適用和靈活的特點。

1.2光伏理化基礎對于光伏專業課程的重要性

光伏理化基礎是光伏專業的專業基礎課，是連接通用理論和專業理論的紐帶，其涉及的知識點包括機械、電子、自動化、化學、物理、材料科學基礎等，目的是為工作中的光伏制造工藝提供基礎理論，讓學生好理解，好上手，好深入發展。光伏理化課程綜合性較強，是適用于光伏全產業鏈的理化知識的提煉和精簡。光伏全產業鏈包括前端、中端和后端，即多晶硅原料生產、單晶硅和鑄錠多晶硅生產、硅片加工、電池片生產、組件生產、系統設計和安裝等環節。本著適用夠用的原則，將光伏技術中涉及的基礎理論重新加以梳理，并結合企業對新技術的需求和光伏技術發展趨向，對基礎理論做了適當延伸和深化，緊扣任務中要滿足的技能和實際崗位操作要求，為此需要理解的基礎知識條理化，這樣表面上打破了理化知識的本身體系，而實際形成貼合于光伏產業的新的理論體系。

1.3現在光伏理化基礎課程存在的問題

現有課程偏重于太陽能理化基礎，太陽能利用的范圍比光伏的寬得多，包括光熱利用、光化學利用等等，且涉及內容龐雜，基本涵蓋材料科學基礎、材料化學、光學、物理學等課程。其次難度大，理論比較深入，其前置課程較多，缺少針對性，就是針對光伏制造所需的核心理論敘述過少，教師偏重對課程內容做全面的理論講解，學生實踐和互動的少，課程內容與專業聯系不夠，不能補充職業能力的不足，跟不上企業技術發展的日新月異，習得經驗沒有企業介入，課程標準沒有加入行業要求，帶有明顯學科化體系色彩，不滿足少學時教學的要求，學生興趣不大教學枯燥效果差。這些問題引起的明顯后果是學生的學習效果不理想，不但現在的龐雜理論不好理解，而且對于專業課程或后續的實訓課程幫助甚少。職業教育不是培養學科上全面人才，而是工作上夠用適用的人才。

2課程內容校企協作開發的必要性

2.1校企合作育人模式的必要性和先進性

校企合作是發展現代職業教育的重要和必要的途徑，這點是職業教育的本質所決定的，基礎教育可以純理論，職業教育不行，它有強烈的目的性，必須為現實的生產服務，《國家職業教育改革實施方案》要求職業院校和行業在多方面進行合作，包括技術、設備、管理、知識等方方面面，為中國的制造業輸送合格人才，職業教育的目的性決定了校企合作育人的必要性，學校教師在實踐經驗上的不足，先進技術的可視化教育物質基礎不足，企業所需員工綜合素質的校級培養不足等要求有兩方互補。校企合作育人培養模式，多段式工學交替人才培養模式，學徒制、訂單班，這些先進的職業教育理念借鑒了國外的成熟經驗，要求職業標準和課程標準銜接，以職業能力需求為基礎來開發校企合作課程，包括專門技術和綜合能力，同時滿足個人企業行業需求，其課程內容必須圍繞職業崗位分析來展開。課程開發的重點是內容開發，課程標準的主要方面也是課程內容的斟酌。

2.2校企協作開發課程的條件

校企合作必須以職業能力培養為導向，注重實際工作過程和面向的工作崗位，從對工作崗位的要求著手分析知識技能素質要求，因為企業對人的要求是全面性的，從標準管理到人格因素到技術掌握到人際關系、團隊協作能力等所有關乎生產效果和安全效果的都要涉及，現在的學生正處于生長發育階段，心智不是很成熟，非技術因素的養成也是必不可少的，否則會對企業生產經濟發展的總方向產生負面影響，不但對社會負面，對個人成長也很不利，經常有成長在象牙塔里的學生走向社會出現種種的不適應和不良影響，所以光光學校教育有欠缺，設立一個合適的環境或條件對于校企合作尤為重要，不但是物質方面的硬件，更有人員配備，管理經驗等軟件跟進，由于課程學習的最終目標是適應新崗位要求，因此企業的新技術崗位提供成為培養活動的必備條件，順風江蘇光電有限公司是國內規模較大的綜合性光伏企業，和我院有長期友好合作關系，是學院的重點實訓基地，在跟崗實習，頂崗實習中都提供各種便利，其車間主管，技術工程師等也常作為外聘教師參與授課，其產品涵蓋光伏產業鏈的上中下游，無論是電池生產還是組件系統設計生產，在行業內都具有領先技術，其崗位生產線都是規?；詣幼猿审w系。

2.3開發課程內容的方法步驟和效果預見

在企業人員的共同參與下，對企業現有生產線進行全面剖析，對工藝過程的具體操作進行歸納，對現有設備的使用進行全面解析，對生產中的各項要求進行理清，同時對畢業生培養方案中能力標準進行梳理從而確定該課程的知識能力態度點，從行業調研、產業鏈分析到具體生產崗位操作、任務分解、崗位能力確定，再到職業能力、職業素養、專業能力剖析，最后是課程承擔部分目標任務分解。最后的課程內容應該是非常具體、清晰，完全針對崗位需求的理論集合。開發結果首先作為職業人的基本要求達到，能夠清晰理解工作思路。其次全局把控能力達到，為以后發展打下良好基礎。再次內容適合于現代教育導向和要求。

3課程內容具體改造結果和評價

3.1產業鏈涉及制造工藝對應的基礎原理剖析

光伏基礎理論應該覆蓋全光伏產業鏈，這也是一個難點，因課程學時數的關系，不可能面面俱到，只能抓住重中之重，雖然產業鏈前端已經大部分輸出到中西部地區，但其技術國產化進程需要加強，有發揮余地，一次不能偏廢，后端系統設計電站設計偏重于設計，同樣是連接用戶和生產商的重要紐帶，不能偏廢，這些在內容制定過程中都要予以考慮。多晶硅生產環節是圍繞硅的提純和生產中的化學變化，單晶硅和鑄錠硅生產中涉及硅的結構變化，及軟件控制，硅片加工涉及缺陷和相變雜質理論，電池片生產中涉及效率影響因素光電轉換理論和prec及hit原理，組件和系統環節涉及自動化生產控制，機電和自動化生產原理，針對典型光伏電池，提煉各工序核心環節理論，考慮其適用性和可行性，從產業鏈提煉知識體系，也選取設備控制方面的物理基礎，適用于新型電池理論，內容改造思路是這樣的，少而精準，務求實用，生產中主要工藝原理方面的核心理論進行梳理，不求系統性，例如缺陷晶體缺陷，從中提煉的是位錯的形成和消除這一核心，對屬于材料科學基礎中有關晶體缺陷的面面俱到做了刪除和壓縮。再比如在材料相變理論中重點講解純物質的凝固理論，對合金相的理論和雜質理論做了適當引申，對多相體系沒有涉及留待自學，電學方面只牽涉輸電環節、弱電環節、對輸電方式和接入方式的選擇原理要詳細列出，特別是光伏發電對接國家電網的匹配性原理。這樣的安排對后續晶硅生長專業課是有很大幫助的，掌握一個系統長篇的理論沒有必要也沒有時間許可，對后續課程理論要求的精準把握是指定內容的關鍵所在。

3.2課程內容對應的項目和分任務設計

內容設計既要符合以職業能力目標為核心的目標體系，也要考慮教學組織，教學活動有效性。工作任務的設計應當由簡到繁，并且盡可能在真實地環境下進行，以任務為中心，配合知識技能素養培養，使得兼備綜合能力，在此基礎上，將目標體系分成五個項目，概況了各個崗位職能的基本要求，這五個項目分別是項目一：硅原子分子晶體三層次結構分析;項目二：太陽光和晶硅相互作用的現象和結果分析;項目三：晶硅和電池片生產中的相變和化學變化分析;項目四：晶硅和電池片生產中電氣控制和軟件模擬;項目五：新型光伏電池結構分析。其所對應的具體任務包括：（1）分析原子，分子結構和化學鍵組成，繪制硅晶體晶胞并計算其參數;（2）畫光譜圖分析光的吸收反射，分析光伏效應，畫出遠程監控通信圖;（3）分析二元相變和凝固摻雜過程，列出三種情形下的硅反應方程式;（4）畫電機控制線路圖，操作模擬軟件設計界面參數;（5）畫出薄膜和化合物電池結構圖，分析有機電池，染料電池，量子點應用和鈣鈦礦電池。分任務的目的是將項目具體化，同時明確要達到的子目標，包括能力目標和知識目標，素質目標在總目標體系里面，零碎貫穿和滲透，只有將主要任務加以明確，學生才能有的放矢，去除枝蔓，抓住核心。下表1是兩個任務的分解表。

3.3課程教學單元設計

考慮到具體教學的需要，依據分任務的知識目標進行設計單元教學，一定要指出其依附于什么工序，在哪里會用到和必須理解，否則沒有針對性也就失去了意義，內容要通俗易懂，深入淺出，結合生產實際中的新技術也要涉及，工序環節的基礎原理是最關鍵的。在此基礎上進行教學單元設計如表2（以任務1為例），如果說任務設計是整體設計的話，那么單元設計就是一堂課的具體設計。要考慮實效，綜合分析各個任務的核心要素，即針對崗位所需要的最基本的理論支撐，其他可以舉一反三，而且一節課圍繞一個知識點展開，務求講透講清。晶體的結晶過程牽涉到單晶拉棒和多晶硅鑄錠，此教學單元內容設計主要有兩個，一個是純晶體的凝固過程原理，另外一個是含雜質的分凝效應的原理，而且凝固過程主要是非均勻形核，對非均勻形核的能量幾何和熱力學條件進行分析并最終應用到籽晶應用形核和定向凝固，而分凝理論主要是硅的雜質分凝，包括硼和磷，要考慮學生的理論基礎和認知特點，循序漸進。教學單元設計充分考慮學生現有的知識儲備和理解力，做到抓主體、變簡單、少學時、易于掌握。

3.4實施效果及評價

光伏產業涉及面廣，任何一個制造環節需要學習的理論太多，而且沒有針對性，只有碎片化講授，講透一個切實相關的理論，好在這些理論都依附于工藝，因此便于實行項目化教學，雖然理論課程的項目化很難，但如果謀劃得當，教師和企業人員共同考核，更能反映學生職業素養的養成程度和等級，注重過程化考核，學生的興趣和實踐能力得以提升，從效果看，對以后的專業課程學習、綜合實踐、企業跟崗實習、頂崗實習，提供了有力的支持，少時間而成效顯著。