光電信息科學與工程專業(yè)的實踐教學探索

隋國榮 王寧 賈宏志 楊暉

[摘 要]為了提高應用型人才培養(yǎng)的質量和效率，教育部成立了全新的光電信息科學與工程專業(yè)，以促進我國光電及相關產業(yè)高速、穩(wěn)定發(fā)展，迎接未來的挑戰(zhàn)。文章從研究傳統光學專業(yè)的培養(yǎng)方式入手，結合國內外相關認證的經驗，對現有的專業(yè)課程類型進行梳理，對授課方式進行改進，對授課內容進行更新，并提出相應的專業(yè)工程和實踐改革方案。通過四屆為期六年的專業(yè)改革和實踐，學生培養(yǎng)質量有顯著提高，企業(yè)和科研院所對學生的滿意度和需求都在持續(xù)增加，同時學生和需求方對專業(yè)培養(yǎng)和改革方案的參與熱情也在不斷增加。

[關鍵詞]光電信息科學與工程專業(yè);工程認證;實踐教學

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）09-0090-03

引言

隨著21世紀的到來，我國在科技發(fā)展和產業(yè)進步方面取得了舉世矚目的成就，同時科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)瓶頸的矛盾逐漸顯露，導致近年相應的人才培養(yǎng)計劃頻出，對高等教育改革和發(fā)展提出了更多更長遠的要求與規(guī)劃[1-4]。近年來，高等教育尤其是本科教育開展了卓有成效的改革和建設，不斷提高人才培養(yǎng)質量，并在學科評估中取得了矚目的成績，開始不斷為用人單位培養(yǎng)和輸送高質量、高水平且可塑性強的工程應用型人才。光電工程相關產業(yè)情況特殊，該產業(yè)覆蓋的專業(yè)面廣，涵蓋的內容多，涉及的相關知識復雜，學科交叉性強。傳統行業(yè)希望加深加強基礎和實踐，并進行一定的革新。目前正在快速發(fā)展的新型光電產業(yè)，則希望縮小在關鍵產品工藝、加工技術、設計仿真和理論研究等方面與高水平發(fā)達國家的差距。而新興、未來的朝陽行業(yè)，例如光電子學、集成微納器件和超快光電子等產業(yè)，由于國內起步晚，理論和技術缺乏，人才培養(yǎng)不足，因而產業(yè)發(fā)展緩慢，與國外差距較大。因此，教育部2012年下發(fā)文件，把原本歸在電子信息科學大類和電氣信息大類的五個專業(yè)整合成光電信息科學與工程專業(yè)。新專業(yè)所培養(yǎng)的人才除了需要具有較好的思想道德和文化修養(yǎng)，較強的敬業(yè)精神和社會責任感之外，還要具有科學意識、扎實理論和創(chuàng)新能力等方面的素養(yǎng)，可從事光學工程、光通信技術、光電子學、光信息技術、光電子器件與制造以及機器視覺與圖像處理等眾多相關技術領域的科學研究，并能勝任相關領域的產品設計與制造、科學研究與技術應用以及生產檢驗與運行管理等方面的工作，成為該領域的高級研究和應用人才 [5-6]。

本文通過對以往光信息科學與技術和光電信息工程兩專業(yè)進行研究，深入學習教指委的政策指導和意見，通過與學生座談，與用人單位對接、溝通和交流，梳理分析已通過的ASIIN和華盛頓工程認證的經驗等多種方式[7]，提出光電信息科學與工程專業(yè)的改革策略。即對現有的專業(yè)課程類型進行梳理，對授課方式進行改進，對授課內容進行更新，并對培養(yǎng)方式、過程和步驟實施實時監(jiān)督控制，以及通過培養(yǎng)過程可溯源等手段來切實提高培養(yǎng)質量。通過四屆為期六年的專業(yè)改革和實踐，學生培養(yǎng)質量有顯著提高，企業(yè)和科研院所對學生的滿意度和需求持續(xù)增加，而且學生和需求方對專業(yè)培養(yǎng)和改革方案的參與熱情也不斷增加，達到了預期目標。

一、專業(yè)培養(yǎng)計劃改革

（一）實行小班授課制，將課程教學與實驗教學相配套

在以往的專業(yè)理論教學中，學生存在理論基礎較扎實但知識面相對狹窄且實驗和運用能力相對較弱的問題。2013年，我們通過了德國ASIIN認證。在這個認證過程中，我們分析學習了國外的專業(yè)理論和實踐的培養(yǎng)要求、思路和方法。對原有培養(yǎng)計劃中的課程體系進行了全面改革。對課時進行改革和統一，所有專業(yè)課程統一理論授課學分，以理論基礎知識為主，配合各種習題和訓練，使學生的理論基礎和自學能力都得到增強。同時將相關課程模塊化，學生可根據自己的需求和未來的發(fā)展選擇模塊中的不同專業(yè)課程。同時加強小班化授課制度改革，原則上有學生選課就開課，實際操作是一般超過三人就會開課。整個學期的教學安排非常飽滿，所有教室和教學設備利用率大幅提升。小班化授課可以在參照大綱的基礎上兼顧授課靈活度。如果是相同課程，學生可以試聽不同教師的課程后再做選擇，以提高學生的積極性，也增強教師的責任心。同一門課程安排統一出題、考試和閱卷，在保證了基本授課秩序和要求的前提下實現了小班授課靈活性，得到了學生和教師的一致認可。

此外，所有專業(yè)課程都由任課教師牽頭開展課程實驗，單獨分配學分和學時，由實驗師配合任課教師完成實驗課程教學。通過配套課程實驗，加強了學生對課程內容的理解和運用能力，也提高了任課教師對課程的認知和實踐能力，使實驗課和理論課有機結合起來。這種課程改革，對任課教師和實驗師都提出了更高的要求。通過這種舉措，學生對專業(yè)的認知度顯著提高，對未來的發(fā)展方向有了更為明確的認識和思考，其知識基礎和實踐能力都得到了相應的增強。

（二）加強課程類設計與競賽

僅僅依靠與專業(yè)理論授課所配套的實驗課程，不足以充分提高學生的工程實踐能力、科學意識和創(chuàng)新能力。因此，我們結合本校本專業(yè)的特殊情況，開展了豐富多樣的實踐活動。

首先加強了校內創(chuàng)新和實踐活動，專門設立創(chuàng)新學分，要求每個學生在四年學制內修滿一定的創(chuàng)新學分，其學分的相關課程和活動主要分為課程類和設計競賽類。課程類主要包括實踐類公選課、實踐類短學期課程和專有實踐類創(chuàng)新訓練課程，設計競賽類主要包括畢業(yè)設計，各類系、院、校和國家級競賽。在課程類中實踐類公選課面向全校所有專業(yè)學生開放。這類課程考試形式通常以實物作品、實際操作和選題操作等實踐方式為主，再配合相應的實驗報告。實踐類短學期課程屬于傳統課程，要求在開展好傳統課程實踐的基礎上，提高對學生的要求，加強對學生的培養(yǎng)。設計競賽類包括從系、學院、學校到國家的各種豐富的競賽。對于系級、院級競賽，所有學生均可報名參賽，不設門檻但最終會評出三級獎項并給予相應獎勵。校級和國家級競賽則會根據學生平時成績、實踐課程的成績以及系、院級競賽成績等信息進行資格篩選，配備相應的指導教師，利用專門的地點進行實訓后參賽。在最后一個實踐環(huán)節(jié)即傳統的畢業(yè)設計，積極邀請企業(yè)和企業(yè)導師把企業(yè)實際需求作為畢業(yè)設計課題，并由企業(yè)導師和校內導師同時指導課題和把關課題質量。來自工程實踐的畢業(yè)設計課題比例不斷增加，并對教師指導工程實踐類畢業(yè)設計課題給予適當的鼓勵。

二、工程實踐能力培養(yǎng)措施

除了修改本科專業(yè)培養(yǎng)計劃，還制定相關的工程實踐能力培養(yǎng)措施，并結合相關的教輔措施，進一步加強學生的工程實踐能力培養(yǎng)。

（一）在企業(yè)內開展畢業(yè)實習活動

與校內實踐活動對應的是學制的改革。通過ASIIN認證，系和學院領導認真考察了國內外高水平學校的培養(yǎng)方略，在培養(yǎng)計劃中引入了畢業(yè)實習課程。大四上半學期不再開設任何課程，學生可以自由選擇市內外的相關單位進行畢業(yè)實習，畢業(yè)實習要求總計三個月，學生由輔導員和學術導師共同負責。對于市內實習單位，要求導師與企業(yè)方確定企業(yè)導師、實習崗位、實習目標、實習內容以及實習條件和保障等相關內容。之后每周走訪企業(yè)與企業(yè)導師溝通交流，了解學生的學習、工作和生活情況。對于市外的單位，則需要通過電話、視頻等方式完成上述工作。學生在選擇實習單位和崗位以及確定實習內容時，要求優(yōu)先考慮與本專業(yè)相關的技術崗位和實習內容，但不限于此，也可以是和本專業(yè)相關的運營、維護、營銷、管理等崗位和內容。學生在實習期間，需要按規(guī)定格式撰寫實習周報，最后還要撰寫規(guī)定字數的實習報告。學術導師需要根據自己的實際觀察情況，認真如實填寫學生的實習意見表，同時由企業(yè)方對學生的實習情況進行考評，并詳細填寫企業(yè)實習考評表。學院統一組織開展實習答辯，對每個實習學生進行實習答辯考核，最終評判學生是否完成了畢業(yè)實習，進行畢業(yè)實習評分并記入檔案。

（二）實行教授治學和學術導師制度

在以往的專業(yè)辦學中，教師重科研、輕教學的現象普遍存在。為了切實提高本科教學的質量和效率，專業(yè)改革將教授授課也放在了重要的位置，要求教授每年至少單獨或聯合完成一門本科課程授課。此外，通過專業(yè)理論課程和對應實驗課程教學模式的改革，使教授對每個學生都有了更為深入的了解和認識，從而使教授在研究生選拔中可以按需選擇，而不像以往只能依靠分數、學校和專業(yè)等信息進行選擇。改革后的選擇更為主動與合理。在開設理論課程的同時，為了加深學生對專業(yè)的認知，從學生進校開始就為其開設了專業(yè)導論課程，每位教授就自己的研究領域結合本專業(yè)的培養(yǎng)要求為新生進行專業(yè)知識介紹。一方面，提高本專業(yè)學生對專業(yè)的歷史、現狀和未來發(fā)展的認知水平，激發(fā)學生對專業(yè)學習的興趣;另一方面，引領學生開展自主思考，為未來的研究方向選擇打下基礎。

為了更好地配合專業(yè)工程實踐教育的開展，學院制定了學術導師制度，從大二開始為每位本科學生配備相應的學術導師。學術導師的選擇采取學生和導師雙向選擇的方式。大二下學期期末，學生可根據每位教師的研究方向和成果選擇自己的學術導師，導師也可根據學院提供的相關信息和自身情況對學生進行選擇，兩輪雙向選擇后確定最終學術導師。在校期間，學生要積極聯系自己的學術導師，學術導師也要保持與學生的聯系和溝通。學術導師不僅要對學生進行學業(yè)的輔導，還要利用自己的科研環(huán)境為學生提供科研和工程實踐訓練的便利，同時還需要關心學生的生活和思想動態(tài)發(fā)展。學生的畢業(yè)實習需要學術導師直接引導，以保證學生安全、高效、保質保量地完成畢業(yè)實習。

（三）組織開展企業(yè)教學活動

校企聯合共建本科專業(yè)實踐基地，同時確立相關的企業(yè)指導教師制度。在此基礎上，我們組織開展企業(yè)教學。企業(yè)教學的內容包括與專業(yè)相關的工程實踐、科研設計、生產制造、工藝檢驗和運營管理等方面的相關知識。課程開設地點靈活，有企業(yè)導師進入高校配合課堂實際授課，也有學生組隊到企業(yè)進行課程授課學習和生產參觀。課程內容和課時安排相對較為靈活，這是充分考慮到企業(yè)生產、研發(fā)的特殊性。與專業(yè)緊密相關的工程實踐、科研設計、生產制造方面的課程可以更好地幫助學生理論聯系實際，為學生學習專業(yè)理論知識提供更為直觀的認識。工藝檢驗和運營管理等方面的知識則通常是高校和科研院所所不具備的，這恰恰是企業(yè)的長項，同時是未來企業(yè)發(fā)展過程中人才需求環(huán)節(jié)不可或缺的部分，也是對學校本科專業(yè)教學的有益補充。

此外，除了專業(yè)技術知識培訓外，企業(yè)還需要為學生提供就業(yè)培訓工作，這也是多年來高等教育的短板。通過這些措施縮小培養(yǎng)出的學生與企業(yè)實際需求的差距，包括心理素質、能力水平、精神面貌和行為規(guī)范等多個方面。由于大多數教師和在校學生對企業(yè)的人才需求和規(guī)劃缺乏認識，因此由共建企業(yè)出面對未來將要走上工作崗位的學生進行系統化、深層次的培訓，可以提升我國光電專業(yè)的人才培養(yǎng)質量，為我國的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)光電專業(yè)實用型人才。

三、結論

綜上所述，隨著近年國家對科學技術和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)要求的不斷提高，光電工程產業(yè)對高水平專業(yè)人才的需求量會大幅增加。為了更好地配合國家相關發(fā)展戰(zhàn)略，適應產業(yè)升級要求，為企事業(yè)單位培養(yǎng)出更多合格的高水平專業(yè)人才，對光電信息科學與工程專業(yè)進行全方位的改革具有很強的必要性和重要的意義，也是專業(yè)未來發(fā)展的趨勢。本文通過對理論課程、實踐培養(yǎng)、教學輔助等不同措施的引入，提高專業(yè)本科教育教學的質量和效率。通過四屆為期六年的專業(yè)改革和實踐，教師對改革措施的認可度超出預期，學生培養(yǎng)質量顯著提高，企業(yè)和科研院所對學生的滿意度和需求持續(xù)增加，同時學生和需求方對專業(yè)培養(yǎng)和改革方案的參與熱情也不斷增加。這就為光電信息科學與工程專業(yè)的改革提供了寶貴的素材和經驗，為光電信息科學與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)做出了積極努力。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：龐丹丹]