开课学院：理学院 制作人：常章用
课程名称 |
新能源材料与器件 |
授课对象所属专业 |
微电子科学与工程 |
课程类型 |
专业课 |
开课年级 |
大三 |
课程性质 |
必修课 |
课程总学时 |
48 |
一、课程简介
《新能源材料与器件》是针对微电子科学与工程（光伏方向）专业本科生设置的一门专业必修课。本课程主要涉及新能源材料以及器件的基础知识和应用等内容。通过本课程的学习，了解中国的能源现状和新能源材料的发展现状及需求，让学生对开发新型能源有紧迫感、责任感和使命感。通过了解中国在在新能源领域发展中所取得的成绩，让学生认识创新的重要性。
本课程涵盖新能源材料和器件领域的当前热点方向，重点讲述太阳能电池材料与器件，储能材料与器件、氢能材料与器件等。本课程将理论知识点讲述与各分支学科领域的前沿发展相结合，强调分析问题与解决问题的方法指导，遵循学科继承、发展与创新的原则，突出反应其中的新知识、新成果、新应用和新趋势。课程内容丰富新颖，使学生直面本领域的前沿科技动态，培养学生的科研兴趣，扩展学生的专业视野。通过本课程的学习，学生基本掌握新能源专业知识框架、具备新能源领域的专业基础和从事新能源相关研究的能力。
二、案例基本信息
1.案例名称：太阳能电池的原理和分类
2.对应章节：第3章第1节
3.课程讲次：1次
三、案例教学目标
知识目标:
(1）了解太阳和太阳能。
(2）理解太阳能电池发电原理。
(3）掌握太阳能电池的分类。
能力目标:
(1）学生能够分析太阳能电池的性能参数，如填充因子、转换效率等。
(2）学生能够评估太阳能电池的经济性和环保性。
价值引领目标:
(1)培养学生的创新思维和科学精神激发他们对新能源技术的热情。
(2)引导学生关注环境保护和可持续发展，认识到科技进步对社会进步的重要性。
(3)培养学生的社会责任感，引导学生利用专业所学为实现“双碳”目标贡献青春力量。
四、案例主要内容
本案例的教学内容包括，(1)太阳和太阳能(2)太阳能电池发电原理(3)太阳能电池的分类。
在具体教学内容上明确学习目标，根据学生对前期基础知识的掌握确定学习的重点和难点，如太阳能电池发电原理是本节难点内容，需让学生课前复习物理化学等基础知识，课上积极参与互动和讨论。
在向学生介绍太阳能电池的分类和应用时，注重教学环节之间的联系，分析教材内容进行整合优化，在教学方式上强调理论联系实际，如重点介绍我国太阳能产业的应用及如何为社会经济服务，以此拓展学生的知识面和提高学生对研究、就业等方面的兴趣。引导学生关注环境保护和可持续发展，认识到科技进步对社会进步的重要性。培养学生的社会责任感，引导学生利用专业所学为实现“双碳”目标贡献青春力量。
五、案例教学设计
教学 环节 |
教学内容 |
教学 意图或方法 |
导入新课 |
观看党的十八以来我国在新能源发展方面取得的成就的视频。问题：我国发展了那些新能源？通过学生回答认识到新时代以来，我国在发展新能源方面取得的巨大成就。突出国家新能源战略课程思政点。【课程思政】
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创建问题情境，导入新课 |
介绍太阳能 |
介绍太阳能相关概念，如太阳能常数、大气光学质量等，导入“双碳”目标课程思政点，体现我国在解决能源危机、气候变化问题、构建人类命运共同体方面的贡献。【课程思政】
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讲授 |
介绍太阳辐射常数相关定义 |
1. 太阳能常数 2. 大气光学质量，板书公式
3. 太阳能的辐射强度，这是一个教学难点要通过和学生交流讨论和举例说明。请学生对当地（九江）的太阳能的辐射强度做出预测。 
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讲授，交流提问 |
讲授太阳能发电原理 |
1. 回顾半导体物理知识：p-n结
2.讲授光伏效应，此处是教学难点，需详细讲解和分析。
2. 讲授太阳能电池的技术参数，其中填充因子是难点，转换效率是重点，需板书效率公式，要有提问交流，加深学生理解。
4.问题：请同学们设想太阳能电池效率？通过问题引出后面的例题
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讲授，交流提问 |
讲授例题 |
通过例题实践巩固学生对太阳能电池效率公示的理解和记忆。引导学生自己先计算解答在讲解。提问学生计算结果，并请学生对结果做出评价。
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讲授，交流提问 |
讲授太阳能光伏电池分类 |
1. 讲授晶硅、非晶硅、微晶硅、单晶和多晶化合物电池，着重讲解晶硅和砷化镓电池。 2. 融入我国在晶硅太阳能电池发展方面取得成就、光伏扶贫、乡村振兴、东西部协调发展等我国制度优势方面课程思政点。【课程思政】
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讲授，举例实证说明 |
讲授例题 |
通过我国空间站太阳能电池帆板面积案例引导例题，巩固学生对太阳能电池能量转换关系和效率公示的理解和记忆。 提问：1.我们国家航天员在做什么？答案是在看党的“二十大”开幕式，引导学生要有坚定的信仰。 2.我国空间站面积有多大？我们国家空间站和国际空间站的区别？通过对比，体现党的“十八大”后，我国在光伏和航天方面取得的巨大成就。【课程思政】
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讲授，交流提问 |
总结，布置作业 |
回顾本堂课内容，重点复习光伏效应原理、太阳能电池效率公示。布置作业：P86，3、5。 |
讲授，交流提问 |
六、教学反思
这节课对于学生还是产生了较大影响，基本达到了教学目的。课程教学设计符合学生知识水平和认知规律，以视频开场吸引学生注意力，通过图片、案例、提问、参与式学习等展开教学内容，学生积极投入，教学效果良好，较好地完成了知识传授。通过专题嵌入式、因势利导式和潜移默化式等方法，较为自然地将新时代国家能源战略，“双碳”目标、光伏扶贫、大国重器等思政元素融入专业知识的教学中，有效激发了学生的学习热情和责任意识，提升了学生分析问题解决问题能力。整个授课过程中自然而积极传播正能量，学生的精神面貌积极向上，真正做到了春风化雨、润物无声，使得学生掌握知识有深度、获得能力有广度、价值塑造有高度。
