太阳能光伏发电应用于技工院校教育课程教学方式探讨
摘 要：进入21世纪面临化石燃料的短缺和生态环境严重污染的局面，太阳能发电能在一定程度上缓解这一问题。随着光伏产业的蓬勃发展，培养光伏应用型技术人才势在必行。在此情形下，太阳能光伏发电技术与技工院校教育的结合应运而生。本文介绍了太阳能光伏发电的基本原理和主要优势，探讨了光伏发电于技工院校教育课程的应用，从构建原则、能力分析、体系构建、教学方式等方面分析了光伏应用技术专业的课程体系，为技工院校教育提供参考。
关键词：光伏发电 技工院校教育课程 教学方式
知识经济化的时代，信息化的社会，终身教育理念和建立学习型社会等新观念受到普遍的认同和推崇，已融入各国的教育领域，并在不断实践探索之中。中等职业教育也必然融入终身教育的体系之中。终身教育体系的教育目标与中等职业学校的教育目标是有机的统一。近年来，随着光伏产业的蓬勃发展，光伏应用技术成为一门新专业进去各地区技工院校势在必行。
一、现状
（一）太阳能光伏发电的基本原理和主要优势
1.光伏发电的基本原理
太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式，是采用太阳电池将光能转换为电能的发电方式，而且随着技术的不断进步，光伏发电有可能成为最具有发展前景的发电技术之一。
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器光伏发电三大部分组成。光伏发电利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能。技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。当太阳能电池受到太阳光（或其它光）的照射时，电池能吸收光能，产生“光生电子-空穴”对。光生电子和空穴由于受到电池内电场作用而被分离，在电池两端积累起异号电荷，即产生电压。
2.太阳能光伏发电的主要优势
（1）普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，便于采集，且无须开采和运输。
（2）无害性：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。
（3）穩定性：光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长。晶体硅太阳能电池寿命可长达20-35年。在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。
（4）灵活性：太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。
（5）丰富性：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
（6）可持续性：根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
（二）技工院校的发展现状
技工院校是人力资源和社会保障部门主管，以培养技术工人为主要目标的专门学校，是国民教育体系和人力资源开发的重要组成部分。经过60多年的发展，技工院校已经成为综合性的技工教育和职业培训基地、高技能人才培养的重要阵地、世界技能大赛主要集训基地、与企业联系紧密的办学实体，形成了鲜明的办学特色和独特的技能人才培养优势。截至2016年底，全国共有技工院校2526所，在校生超323.2万人。
技工院校发展机遇与挑战并存。一方面，党和国家高度重视、从宏观层面做出了战略部署，技工院校面临前所未有的发展机遇；经济社会发展对技能人才不断增长的强劲需求，为技工教育事业发展开辟了广阔空间；职业能力建设事业的整体推进，为技工教育事业发展创造了有利条件。另一方面，法律法规缺失问题比较凸出，完善顶层设计的任务艰巨；技工院校投入不足、发展不平衡问题亟待解决；稳定招生规模、提高生源质量面临较大挑战。
二、光伏发电于技工院校教育课程的应用
（一）光伏应用技术专业
光伏应用技术专业主要面向太阳能光伏企业，培养德、智、体等全面发展，具有良好的职业素质，掌握光伏发电系统所涉及的相关基本理论知识及其实际操作能力，能够从事光伏离网、并网发电系统的分析、设计、安装、调试与技术管理、电能质量管理等岗位工作的高等应用型技术人才。
光伏应用技术专业所培养的职业人才需要掌握现代电能质量检测技术、光伏发电系统的设计及其应用、光伏电池原理与能量存储技术、PLC技术、单片机原理与应用、电机拖动、光伏电力电子技术、太阳能光伏系统概论、工厂电气设备、传感器技术应用、PLC技术实训、光伏发电系统安装与调试实训等课程。
光伏应用技术专业所培养的职业人才能取得多种职业证书，包括《中级维修电工》证书、《全国CAD等级》认证、《CEAC电气智能技术应用工程师》、《电子设计工程师》、《光伏组件技术工程师》等证书。
光伏应用技术专业所培养的职业人才主要是在光伏行业中从事光伏材料加工、光伏产品生产、检测与质量控制，光伏发电系统的安装调试、光伏发电系统的运行维护、光伏产品的销售及售后服务、小型光伏系统集成、生产技术管理等工作。
（二）关于光伏应用技术专业课程结构的设计
1.课程体系构建原则
全面贯彻落实科学发展观，遵循国家的教育方针，与地方经济社会的发展主动结合，以提高质量为核心，以突出特色为重点，以合作办学、合作育人、合作就业、合作发展为主线，创新体制机制，推进产教结合，促进专业与产业对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接、学历证书与职业资格证书对接、职业教育与终身学习对接。
坚持主动适应区域经济和社会发展需求的原则，准确把握专业定位和发展方向，深入行业或企业一线，培养适应社会经济发展和现代产业体系建设的特色人才；坚持工学结合、校企合作共育人才的原则，深化人才培养模式改革，共同开发专业课程和教学资源，突出人才培养的针对性、灵活性和开放性；坚持能力与素质并重，知识、技能与素质协调发展的原则，全面提高学生的核心竞争力；坚持理论与实践结合、“教学做”一体多元化教学模式改革的原则，重视教学过程的实践性、开放性和职业性，构建“以培养职业能力为核心”的岗位认识实习、情境式仿真实训、综合性生产实训、就业式顶岗实习等能力递进的实践教学体系。
2.职业岗位能力分析
该课程围绕专业培养目标构建体系，以职业的核心能力为主线，以行业职业资格为标准，以生产岗位典型工作任务为载体，同时结合专业定位，在与企业共同开发的过程中建立系统化课程体系。以处于光伏产业下游的光伏电站建设与光伏应用产品企业为例：
光伏电站建设的主要工作岗位有电站建设前期调研、工程设计、工程项目申报、工程施工、入网调试、电站运行维护与检修等。光伏应用产品生产的主要工作岗位有单体电池检测、特种组件生产、组件检测、控制器制作、系统集成与检测、系统维护与技术服务等。
3.课程体系构建
高职教育的目标是培养高素质技能型人才，所以在建设光伏应用技术专业课程体系时必须抓住区域产业、企业、学生三个要素，在保证学生专业技能的同时，具备应有的素质。不仅加强学生职业技能的提高，同时加强原属于文化素质课的公共基础课程，让公共基础课程知识不止是浮于表面，而是要让学生真正具备应有的文化素质和交叉学科能力，能更好地适应社会需求。
在构建专业课程平台时，主要包括基础理论课程与职业能力课程。基础理论课程顾名思义，是让学生掌握基础理论知识和基本实践技能的课程。在基础理论课程中主要有《电工基础》、《工程制图与CAD》、《太阳能电池材料制备工艺》、《电子线路制图与制板》、《光伏电子产品制作》、《电力系统基础》等课程。在课程体系中，日常的教学课程应注重学生的技能培养，基础理论课程与职业能力课程的实践教学比重应占50%以上。当然，也要关注学生在学科系统理论学习上存在的缺失，设置《光伏发电技术》等回顾总结性课程，让学生知其然，也知其所以然，使学生掌握学科的完整性，有利于学生的可持续发展。职业能力课程则是培养职业岗位能力的关键课程，是根据技术领域和职业岗位任职的要求，参照相关职业资格标准而设置。在此部分课程体系中开设《光伏电池制造工艺》、《光伏电气设备检修与电站维修》、《光伏逆变技术》、《光伏发电系统集成与设计》、《光伏发电系统施工与入网调试》、《智能光伏产品制作》等职业核心课程。
在构建独立综合实训平台时，针对多门专业课程的综合实训，开设除了军事课、毕业论文、顶岗实习等实践环节外，还有《光伏认识实习》、《光伏电子产品生产综合实训》和《光伏电站安装与维护综合实训》等课程。
在专业建设过程中，课程体系建设、专业课程建设、实践基地建设、教学团队建设、质量评价管理体系建设等内容都是决定专业服务水平提升的主要因素。由于光伏应用技术专业是近几年兴起的新专业，专业建设需要在实践探索过程中不断发展，不断完善。
4.实践课程教学方式
创建一项与太阳能产业公司合作开展的创新的、互动式的跨学科实操学习项目。该项目可以融合艺术、科学和环保的创意，学生利用太阳能产业公司提供的太阳能工具包，自行收集材料（如使用过的易拉罐、包装盒、废旧的电器等）创造和设计太阳能艺术作品。
针对初级班：工具包有太阳能发电的LED照明装置和其他可循环材料，学生可以用此制作和装饰手持灯笼。
针对中级班：工具包有小型太阳能光伏发电板、LED灯、齿轮马达、电池和其它必要的电子元件，主要让学生设计制作出一个以太阳能为动力的照明项目。
针对高级班：工具包则更为复杂，包括太阳能光伏发电板组件、帶有多个传感器的微型控制器、LED照明装置和齿轮马达等。来自不同学科的学生需将所有组件结合在一起，制作一个由太阳能驱动的交互式设计项目。
学生设计的太阳能艺术作品将会在每个学校展览，挑选其中若干件设置不同奖项，最好的作品将被收集起来，向公众开放展览。
结语
随着社会的进步，终身教育理念和建立学习型社会等新观念融入各国教育领域，光伏发电应用于技工院校的教育课程正在探索中不断发展，不断完善，我们有望在未来看到太阳能工程师、太阳能艺术家和太阳能企业家，从而促进我国太阳能事业的发张和可持续发展型社会的进步。
参考文献
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