光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

漆 強(qiáng)， 劉 爽

(電子科技大學(xué) 光電信息學(xué)院， 成都 610054)

光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

漆 強(qiáng)， 劉 爽

(電子科技大學(xué) 光電信息學(xué)院， 成都 610054)

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)高校對(duì)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)存在系統(tǒng)性不夠強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)方向和實(shí)驗(yàn)手段單一等問(wèn)題，提出了依托全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽，將競(jìng)賽題目教學(xué)化、實(shí)驗(yàn)化，以激發(fā)學(xué)生對(duì)光電技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向，建立以課程實(shí)驗(yàn)—大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃—學(xué)科競(jìng)賽等三個(gè)層次的光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。該實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)經(jīng)過(guò)近四年的運(yùn)行和實(shí)施，在專業(yè)建設(shè)，人才培養(yǎng)、師資隊(duì)伍等方面都取得了顯著效果，有力地促進(jìn)了大學(xué)生工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)； 全國(guó)光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽； 創(chuàng)新實(shí)踐能力； 工程素質(zhì)

0 引 言

光電信息技術(shù)是由光子技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合而成的新技術(shù)，涉及光顯示、光存儲(chǔ)和激光等領(lǐng)域，是未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。光電信息技術(shù)的概念非常寬泛，它圍繞著光信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、接收和處理，涵蓋了新材料、微加工、微機(jī)電、器件和系統(tǒng)集成等一系列從基礎(chǔ)到應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域。由于該學(xué)科涉及的知識(shí)面很廣，理論性強(qiáng)，如何構(gòu)建一個(gè)理論和實(shí)踐相結(jié)合的綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)是當(dāng)前需要重點(diǎn)研究的課題之一。

1 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)存在的問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)外的絕大多數(shù)高校對(duì)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)存在系統(tǒng)性不夠強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)方向和實(shí)驗(yàn)手段單一等問(wèn)題。主要有以下幾點(diǎn)：

(1) 綜合性的和多學(xué)科交叉的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有待增加。多數(shù)高?；窘⒘伺c專業(yè)課配套的課程實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)實(shí)踐，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，也培養(yǎng)了學(xué)生的基本實(shí)踐技能。但是這些實(shí)驗(yàn)室基本按課程或課程群進(jìn)行建設(shè)，內(nèi)容局限在該課程或課程群內(nèi)，大多基于光電材料到光電器件的分析、制作和測(cè)試，缺乏綜合性的、多學(xué)科交叉的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)[1]。比如，對(duì)很多光電傳感器僅僅只是特性的測(cè)試，缺少將該器件應(yīng)用于具體工程實(shí)踐環(huán)境的系統(tǒng)測(cè)試，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力[2-3]。

(2) 實(shí)踐教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)方案單一。目前大多數(shù)高校開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)多為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生主要是在老師建立好的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試，得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[4]。而對(duì)于需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自己創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、調(diào)試系統(tǒng)、得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析的創(chuàng)新性、綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)較少，不能滿足培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的需求。這里的實(shí)踐目的不同于教學(xué)實(shí)驗(yàn)式的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也不同于電裝實(shí)習(xí)的動(dòng)手實(shí)干，而是創(chuàng)造性的科研實(shí)踐。往往10節(jié)課C語(yǔ)言講解代替不了10個(gè)綜合性C語(yǔ)言編程；10節(jié)課的操作系統(tǒng)講解代替不了實(shí)際操作Linux系統(tǒng)；10節(jié)課的模電講解代替不了設(shè)計(jì)一個(gè)擴(kuò)音喇叭[5]。

(3) 缺少協(xié)同創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 光電信息技術(shù)是多學(xué)科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術(shù)學(xué)科，涉及光電子學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論。完成一個(gè)項(xiàng)目依靠個(gè)人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，往往需要跨學(xué)科，協(xié)同合作才能完成[6]。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不僅僅是個(gè)人創(chuàng)新和自主創(chuàng)新，更需要培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。這方面能力的培養(yǎng)恰恰是目前的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)所無(wú)法做到的。

2 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的目標(biāo)是：以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的專業(yè)應(yīng)用型人才為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的改革和實(shí)踐?；镜脑O(shè)計(jì)思路是依托全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽，將競(jìng)賽題目教學(xué)化、實(shí)驗(yàn)化，以激發(fā)學(xué)生對(duì)光電技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[7]。同時(shí)通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向，建立以課程實(shí)驗(yàn)—大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃 —學(xué)科競(jìng)賽等三個(gè)層次的光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。

2.1 積極參與和承辦全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽

全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽是面向高等院校在校全日制本科生、留學(xué)生及研究生。鼓勵(lì)學(xué)生跨校、跨專業(yè)、跨學(xué)科組合參賽，每支參賽隊(duì)由3名學(xué)生組成，其中至少包括2名本科生。競(jìng)賽的宗旨在于加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)，通過(guò)綜合光、機(jī)、電、算一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力的實(shí)訓(xùn)與交流，推動(dòng)高等教學(xué)人才培養(yǎng)模式和實(shí)踐教學(xué)改革，激發(fā)大學(xué)生對(duì)光電信息技術(shù)的熱情，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前已經(jīng)舉行了4屆競(jìng)賽，從競(jìng)賽規(guī)模上看，從第1屆競(jìng)賽的21所高校、134個(gè)參賽隊(duì)、400名學(xué)生，到第4屆競(jìng)賽的62所高校、246個(gè)參賽隊(duì)、1 500名學(xué)生，參賽規(guī)模逐屆擴(kuò)大，學(xué)生熱情空前高漲。

我院于2014年組隊(duì)參加了第四屆全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽，獲得了一個(gè)全國(guó)二等獎(jiǎng)，一個(gè)全國(guó)三等獎(jiǎng)。通過(guò)競(jìng)賽開(kāi)闊了學(xué)生的眼界，加強(qiáng)了和兄弟院校的交流，培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)同創(chuàng)新能力。

2.2 建設(shè)光電智能平臺(tái)與應(yīng)用設(shè)計(jì)專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室

光電智能平臺(tái)與應(yīng)用設(shè)計(jì)專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室是學(xué)校教務(wù)處投資100萬(wàn)新建的專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室，主要的目的就是開(kāi)發(fā)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目往往是多學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，需要學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果[8-10]。

從全國(guó)光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽的題目來(lái)看，充分體現(xiàn)了光電信息技術(shù)和社會(huì)的密切關(guān)系，加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用實(shí)踐。因此我們以競(jìng)賽題目為載體，構(gòu)建光電智能平臺(tái)與應(yīng)用設(shè)計(jì)專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室，將競(jìng)賽題目加以提煉，設(shè)計(jì)出更多的創(chuàng)新性，綜合性實(shí)驗(yàn)[11]。注重實(shí)驗(yàn)方式的先進(jìn)性與開(kāi)放性：每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只給出設(shè)計(jì)要求，學(xué)生自主完成設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)自己的設(shè)計(jì)方案，完成系統(tǒng)關(guān)鍵部分的制作，進(jìn)而構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性要求[12]。

同時(shí)建立了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室模式，實(shí)驗(yàn)室不僅面向光電專業(yè)的學(xué)生，也面向全校學(xué)生開(kāi)放，鼓勵(lì)跨學(xué)科交叉學(xué)習(xí)和培養(yǎng)。并建立一支專業(yè)的指導(dǎo)教師隊(duì)伍，定期開(kāi)展培訓(xùn)和指導(dǎo)。

2.3 構(gòu)建“四化”創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

依托全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽為載體，通過(guò)競(jìng)賽內(nèi)容的課程化、教材化、實(shí)驗(yàn)化，指導(dǎo)隊(duì)伍的團(tuán)隊(duì)化等制度措施，構(gòu)建“學(xué)生自主、協(xié)同創(chuàng)新”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)特色。

學(xué)科競(jìng)賽是實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)中提升創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)能力的重要組成部分[13]。我們將學(xué)科競(jìng)賽同傳統(tǒng)的實(shí)踐課程相滲透相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)的一體化設(shè)計(jì)[14]。例如在大一就開(kāi)設(shè)“工程素質(zhì)培養(yǎng)”的課程，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)軟件、工程制圖、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等基本工程素質(zhì)的培養(yǎng)。同時(shí)將競(jìng)賽中的題目引入到課堂教學(xué)中，通過(guò)小組討論的形式，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，這樣極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情[15]。

在競(jìng)賽設(shè)計(jì)方面也采用層次化安排，大一學(xué)生參與院內(nèi)的“啟航杯”電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，大二學(xué)生參與校內(nèi)的“光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽”，大三的學(xué)生參與“全國(guó)光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽”。這樣可以讓各個(gè)年級(jí)的學(xué)生都參與到學(xué)科競(jìng)賽中，在廣大學(xué)生中形成了崇尚科學(xué)、勇于探索、敢于實(shí)驗(yàn)的學(xué)術(shù)創(chuàng)新氛圍，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力[16]。

3 實(shí)踐效果

光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)在整個(gè)建設(shè)和教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展了大量卓有成效的工作。在專業(yè)建設(shè)，人才培養(yǎng)、師資隊(duì)伍等方面都取得了顯著效果，有力的促進(jìn)了大學(xué)生工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

(1) 專業(yè)覆蓋廣，學(xué)生受益面大。 本平臺(tái)向電子科學(xué)與技術(shù)(含物理電子技術(shù)方向、傳感網(wǎng)技術(shù)方向)、光電信息科學(xué)與工程(含光通信與光電工程方向、信息顯示與光電技術(shù)方向)等專業(yè)分別開(kāi)設(shè)了4個(gè)綜合性研究性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，還按照學(xué)校制定的“跨專業(yè)課外實(shí)驗(yàn)選修”要求，面向電子信息工程等其他6個(gè)專業(yè)開(kāi)設(shè)課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。每年接納全校8個(gè)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，年受益學(xué)生1 000余人。

(2) 學(xué)生科技創(chuàng)新熱情高，科研興趣濃厚。 每年約有300余名學(xué)生利用該實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)開(kāi)展創(chuàng)新計(jì)劃訓(xùn)練，500余人次參加專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室的跨專業(yè)研究項(xiàng)目。

學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情高，成果豐碩。累計(jì)得到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目30余項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)創(chuàng)新基金4項(xiàng)、校級(jí)創(chuàng)新基金6項(xiàng)、學(xué)院URTP計(jì)劃20項(xiàng)。該實(shí)踐平臺(tái)依托我院的學(xué)生科技社團(tuán)“應(yīng)用電子科技協(xié)會(huì)”成立創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)4支，人數(shù)63人。

(3) 學(xué)生實(shí)踐能力，創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力提高顯著。 依托該實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生積極參與科技競(jìng)賽活動(dòng)，參與科技創(chuàng)新活動(dòng)成為了學(xué)生的奮斗目標(biāo)和價(jià)值取向。

我院學(xué)生在“全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽”“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”等各類電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲得20余項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)。學(xué)生創(chuàng)新能力得到明顯提高，其中，學(xué)生科技作品為10項(xiàng)，學(xué)生創(chuàng)新科技項(xiàng)目20項(xiàng)，出版、發(fā)表論文10余篇。近四年來(lái)我院學(xué)生在國(guó)家級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)情況如表1所列。

表1 2013-2016年光電學(xué)院在國(guó)家級(jí)電子設(shè)計(jì)類學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇，現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)必須及時(shí)的做出調(diào)整。一方面要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，另一方面也要培養(yǎng)創(chuàng)新性，實(shí)踐性人才?；谌珖?guó)光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽構(gòu)建的光電綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，契合了相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用，加強(qiáng)了理論知識(shí)和實(shí)踐的融合，取得了良好的教學(xué)效果。

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Build Photoelectric Comprehensive Practice Teaching Platform

QIQiang,LIUShuang

(School of Optoelectronic Information，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054，China)

Most of domestic universities have build photoelectric comprehensive practice teaching platforms for specialty of photoelectric information science and engineering. But There are some problems such as lacking systematicness, simplification in direction and means of experiment. So we used the questions of the national photoelectric design competition in our teaching and experiment to stimulate learning enthusiasm of the photoelectric technology and cultivate innovative practice ability and team cooperation ability. Based on academic competition, our college built a photoelectric comprehensive practice teaching platform which consists of three level: course experiments, student research training program and academic competition. After operating this practice teaching platform for nearly four years, it has made a great progress on specialty construction, talents cultivation and teaching staff. Also it effectively promotes the cultivation of college students' engineering quality and innovative ability.

photoelectric comprehensive practice teaching platform; national photoelectric design competition; innovative practice ability; engineering quality

2016-03-01

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金(61307102)； 電子科技大學(xué)2015年本科教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2015XJYYB028)

漆 強(qiáng)(1978-)，男，四川成都人，碩士，副教授，主要研究方向：顯示器件驅(qū)動(dòng)和光電系統(tǒng)集成的研究。

Tel.:18615751728； E-mail:ytqiqiang@163.com

TN 29

A

1006-7167(2017)01-0166-03