面向粵港澳大灣區(qū)的光電新工科人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革

陳 麗，雷 亮，周冬躍，溫坤華

面向粵港澳大灣區(qū)的光電新工科人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革

陳 麗，雷 亮，周冬躍，溫坤華

（廣東工業(yè)大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，以學(xué)生工程實(shí)踐能力養(yǎng)成為中心，科教融合和產(chǎn)教融合，并依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì)，實(shí)施光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系“四化”改革，即實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)發(fā)展基地化、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)前沿工程化。改革形成了一批教學(xué)改革研究成果，提升了專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍保障。

新工科；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；改革

光電技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的推動(dòng)作用日趨顯著，使光學(xué)技術(shù)從理論層面普及到光電信息技術(shù)的應(yīng)用層面。信息時(shí)代質(zhì)的飛躍的關(guān)鍵，是培養(yǎng)和依靠高素質(zhì)、復(fù)合型的光電創(chuàng)新人才[1]。作為粵港澳大灣區(qū)優(yōu)勢(shì)的光電子信息產(chǎn)業(yè)集群，在國(guó)家大力推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的新形勢(shì)下，將迎來(lái)新一輪發(fā)展浪潮，產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展需要高校輸送更多優(yōu)秀的光電子信息類創(chuàng)新人才[2]。而光電專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系是培養(yǎng)技術(shù)人才的重要支撐條件。

1 改革思路

為培養(yǎng)符合粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展需求的光電專業(yè)工程人才，按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，對(duì)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系開展了新工科建設(shè)改革。

“一中心”，即聚焦學(xué)生工程實(shí)踐能力養(yǎng)成為中心，改革專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)實(shí)施方法，提升工科人才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施方案、測(cè)試調(diào)試、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力。

“雙融合”，即通過(guò)科教融合和產(chǎn)教融合推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新[3]。發(fā)揮工科高校的科技創(chuàng)新和科技服務(wù)優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)支持教師將科研最新成果和技術(shù)服務(wù)最新方案，轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目；發(fā)揮粵港澳大灣區(qū)和光電產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化校企合作，產(chǎn)教融合協(xié)同育人，將部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排在學(xué)生的企業(yè)學(xué)習(xí)階段，并建設(shè)企業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊(duì)伍。

“三依托”，即依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì)。一是依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)，升級(jí)改造面向新工科改革的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；二是依托區(qū)域企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，發(fā)揮課程產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，參與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)，并指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)階段的工程實(shí)踐；三是依托實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì)，按照實(shí)驗(yàn)課程體系改革要求，及時(shí)改造實(shí)驗(yàn)室，升級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備儀器，并加大實(shí)驗(yàn)室開放，積極參與實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)[4]。

2 改革內(nèi)容

按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，面向光電新工科人才培養(yǎng)，實(shí)施了光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系“四化”改革，即實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)發(fā)展基地化、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)前沿工程化。

2.1 實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化

首先，優(yōu)化光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程層次結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步厘清了專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的層次結(jié)構(gòu)，將實(shí)驗(yàn)課程分為4個(gè)層次，如圖1所示，內(nèi)容涉及基礎(chǔ)、專業(yè)、綜合設(shè)計(jì)及綜合創(chuàng)新。依據(jù)光電新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合光電專業(yè)工程素養(yǎng)養(yǎng)成規(guī)律，將專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分層次開設(shè)，明確各部分的工程訓(xùn)練目的和目標(biāo)。

圖1 實(shí)驗(yàn)課程體系

其次，模塊化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程體系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的主要內(nèi)容和步驟，打破課程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的界限，避免實(shí)驗(yàn)設(shè)置的無(wú)序和可能造成的交叉重復(fù)，建立綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打破單一課程的封閉體系，追求實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與內(nèi)容的綜合性與整體性，形成多模塊的實(shí)驗(yàn)課程體系[6]。

第三，不斷開發(fā)完善實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)資源。根據(jù)光電信息技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)，依托學(xué)校、學(xué)院的優(yōu)質(zhì)師資力量，組建了一支高水平的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊(duì)伍。委托課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)挖掘已有實(shí)驗(yàn)課程潛力，持續(xù)更新與開發(fā)層次多樣、內(nèi)容豐富、選讀方式多樣、開設(shè)方式靈活的實(shí)驗(yàn)課程及教學(xué)資源。

2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)發(fā)展基地化

針對(duì)光電子信息學(xué)科特點(diǎn)，結(jié)合光電應(yīng)用型人才成長(zhǎng)規(guī)律，提出以基地化發(fā)展思路打造光電信息技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以平臺(tái)的建設(shè)來(lái)整合、改造和提升學(xué)校光電信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)水平[7]，努力將一體化平臺(tái)打造成資源共享的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及科學(xué)管理深度開放的實(shí)踐平臺(tái)，同時(shí)也是與校外實(shí)踐平臺(tái)對(duì)接的開放平臺(tái)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)和對(duì)外交流來(lái)促進(jìn)人才培養(yǎng)與平臺(tái)發(fā)展。

堅(jiān)持創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、工程能力為核心[8]，以光電技術(shù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，建立了本科生光電信息技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)——廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心“光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，如圖2所示。該平臺(tái)包括6個(gè)子平臺(tái)，即5個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)子平臺(tái)和1個(gè)綜合創(chuàng)新實(shí)踐子平臺(tái)，可支持強(qiáng)化多學(xué)科知識(shí)的綜合訓(xùn)練，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生在涉光科技層面的應(yīng)用能力。

平臺(tái)運(yùn)行堅(jiān)持總結(jié)優(yōu)化與基地化發(fā)展。根據(jù)建設(shè)目標(biāo)和運(yùn)行情況，及時(shí)總結(jié)平臺(tái)運(yùn)行管理中的優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題，不斷調(diào)整優(yōu)化，使平臺(tái)以最佳狀態(tài)支持光電新工科人才實(shí)踐能力培養(yǎng)。平臺(tái)運(yùn)行成熟后，調(diào)整和提升其結(jié)構(gòu)與功能，按照人才培養(yǎng)基地的高標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)平臺(tái)建設(shè)，挖掘基地化平臺(tái)對(duì)人才培養(yǎng)的復(fù)合功能與潛力。推動(dòng)基地化平臺(tái)致力于全面提升學(xué)生創(chuàng)新能力，并以平臺(tái)為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)校學(xué)科和專業(yè)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作與地方或大型企業(yè)加強(qiáng)交流，加強(qiáng)與校外實(shí)踐平臺(tái)的交流與合作，促進(jìn)平臺(tái)研究成果轉(zhuǎn)化和校內(nèi)外實(shí)踐平臺(tái)合作培養(yǎng)，達(dá)到學(xué)校、地方/企業(yè)、學(xué)生“三贏”局面。

2.3 實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化

在實(shí)驗(yàn)課程體系優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)發(fā)展基礎(chǔ)上，根據(jù)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)分為光源、光調(diào)制、光檢測(cè)和光成像4個(gè)方面的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)課程相應(yīng)地分為“源、調(diào)、測(cè)、像”4個(gè)類別。緊密聯(lián)系光電技術(shù)工程實(shí)際，對(duì)已有的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行優(yōu)化整合，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程類別相應(yīng)建立了6個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，包括基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光電傳感與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光纖與通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、光電一體化實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。新增購(gòu)置一批實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，完成主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的更新?lián)Q代。實(shí)驗(yàn)課程的類別化實(shí)施，提高了實(shí)驗(yàn)室管理效率和開課使用效率，也為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，提供更好的支撐。

圖2 光電信息技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

2.4 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)前沿工程化

第一，以科教融合、科研反哺教學(xué)推動(dòng)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目前沿化。依托本專業(yè)教師科研能力較強(qiáng)、主持各類科研基金較多的優(yōu)勢(shì)，開設(shè)基于科研項(xiàng)目的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)I及基于企業(yè)科技合作以及技術(shù)開發(fā)內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)II。新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目12個(gè)，其中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5個(gè)。學(xué)生通過(guò)進(jìn)入教師的前沿科研課題，親身感知企業(yè)的前沿應(yīng)用研究與技術(shù)開發(fā)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程能力，培養(yǎng)“應(yīng)用能力”。例如，基于光電檢測(cè)與機(jī)器視覺是目前華南地區(qū)涉光科技七大產(chǎn)業(yè)群之一的產(chǎn)業(yè)前沿優(yōu)勢(shì)，新增了8臺(tái)套“TH-02光電視覺檢測(cè)實(shí)驗(yàn)儀”，開展了“光路搭建調(diào)試與面陣 CCD/CMOS數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)”“面陣CCD/CMOS圖像預(yù)處理實(shí)驗(yàn)”“OCR字符識(shí)別實(shí)驗(yàn)”“二維碼識(shí)別實(shí)驗(yàn)”“圖像模板匹配實(shí)驗(yàn)”“SVM支持向量機(jī)分類器實(shí)驗(yàn)”等具有示范意義的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

第二，以產(chǎn)教融合、校企協(xié)同培養(yǎng)推動(dòng)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)選題工程化。建立鼓勵(lì)基于企業(yè)實(shí)際工作內(nèi)容的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題制度。通過(guò)該制度，使畢業(yè)設(shè)計(jì)題目更加緊密結(jié)合工程實(shí)際問(wèn)題，“真心實(shí)意”作設(shè)計(jì)、“真刀真槍”做工程，縮短工程師培養(yǎng)與企業(yè)需求之間的差距，提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力。在校企協(xié)同培養(yǎng)期間，指定企業(yè)和學(xué)校各1名指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生到企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

3 實(shí)施效果

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)保障更加有力

保障光電新工科人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革有效實(shí)施的重點(diǎn)，在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)，即實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。改革進(jìn)程中，進(jìn)一步提高教學(xué)師資水平、改善師資隊(duì)伍職稱和學(xué)位結(jié)構(gòu)。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教師具有博士學(xué)位的達(dá)到了80%以上，并要求教授主講實(shí)驗(yàn)課。引進(jìn)的高水平人才7人，其中國(guó)家高層次人才1人，特聘教授3人，“青年百人”3人；選派教師到國(guó)內(nèi)外高校學(xué)習(xí)進(jìn)修，青年教師在國(guó)外高校進(jìn)修1年以上的有2名，短期進(jìn)修的1名，晉升教授2名；已具有30人規(guī)模且大部分為光電專業(yè)頂級(jí)優(yōu)秀人才的高水平實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。另外，依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，積極推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作，通過(guò)引進(jìn)或聘用，建立了校外實(shí)踐指導(dǎo)教師庫(kù)，主要來(lái)自合作企業(yè)的總工程師或技術(shù)骨干。通過(guò)聯(lián)合開發(fā)建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等方式，成為推進(jìn)改革的重要依托力量。

鼓勵(lì)支持實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍積極開展教研教改研究，近年來(lái)，獲得省級(jí)立項(xiàng)2項(xiàng)、校級(jí)立項(xiàng)項(xiàng)目12項(xiàng)，出版實(shí)驗(yàn)教材1部。借助實(shí)驗(yàn)示范中心平臺(tái)，積極與企業(yè)聯(lián)系，共建產(chǎn)學(xué)研實(shí)驗(yàn)室1間，并與多家光電企業(yè)簽署了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。

3.2 學(xué)生培養(yǎng)效果持續(xù)提升

近年來(lái)，經(jīng)本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生，積極參加“挑戰(zhàn)杯”“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大賽”“光電創(chuàng)意設(shè)計(jì)競(jìng)賽”“光電創(chuàng)客競(jìng)賽”等，獲得省級(jí)以上課外科技競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)達(dá)70多項(xiàng)。其中，2018年獲得第六屆全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。本科生近3年多來(lái)獲得專利授權(quán)8項(xiàng)，發(fā)表第一作者科技論文12篇，其中有二區(qū)論文2篇。本專業(yè)應(yīng)屆參加就業(yè)的畢業(yè)生，90%以上進(jìn)入粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就業(yè)，用人單位普遍反饋畢業(yè)生在就業(yè)崗位可迅速承擔(dān)起相應(yīng)工程崗位職責(zé)，對(duì)畢業(yè)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力滿意。

4 結(jié)語(yǔ)

面向光電新工科人才培養(yǎng)實(shí)施的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，堅(jiān)持新工科改革理念，對(duì)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)實(shí)施方式及教學(xué)資源建設(shè)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的改革，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作提高光電應(yīng)用型人才的能力培養(yǎng)，取得了良好的效果。近3年多來(lái)，接待青島理工大學(xué)、南京工程學(xué)院、桂林理工大學(xué)等兄弟院校來(lái)校調(diào)研和經(jīng)驗(yàn)交流，并與兄弟院校的光電信息科學(xué)與工程專業(yè)簽署了實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和資源共享合作協(xié)議。

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Reform of experimental teaching system for training optoelectronics talents in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

CHEN Li, LEI Liang, ZHOU Dongyue, WEN Kunhua

(School of Physics and Optoelectronic Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

According to the reform idea of “One center, two integrations and three dependences”, the experimental teaching system of the Optoelectronic Information Science and Engineering specialty is reformed by taking students’ engineering practice ability as the center, integrating science and education with production and teaching, relying on the experimental course construction team, enterprise technology team and laboratory management team, the “Four modernizations” reform of experimental teaching system of Optoelectronic Information Science and Engineering specialty is carried out, that is, the modularization of experimental curriculum system, construction and development of the experimental platform, classification of experimental courses and engineering of frontier experimental project. The reform has achieved a number of reform results and has improved the guarantee of professional experimental teaching team.

new engineering; experimental teaching system; reform

G 642.0

B

1002-4956(2019)12-0223-03

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.052

2019-04-11

廣東省教育廳綜合類教改基金項(xiàng)目（粵教高函[2016] 236號(hào)）

陳麗（1966—），女、海南瓊海，教授/副院長(zhǎng)，光學(xué)信息處理/光學(xué)設(shè)計(jì)。E-mail: ggchenl@gdut.edu.cn