物理與電子類人才三融合培養(yǎng)模式構(gòu)建與實踐

唐海波，劉 瓊，劉明偉

（湖南科技大學(xué) 物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖南 湘潭 411201）

一、問題的提出

當(dāng)今社會智能化信息技術(shù)驅(qū)動新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加劇，以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)為特點的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，綜合國力競爭愈加激烈。我國于2015年開始實施“雙創(chuàng)”戰(zhàn)略，要把“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”打造成推動我國經(jīng)濟(jì)繼續(xù)前行的“雙引擎”，需要大批擁有更強(qiáng)創(chuàng)新能力、變化能力、適應(yīng)能力的新興產(chǎn)業(yè)科技人才和科技基礎(chǔ)教育物理師范人才；2018年9月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級版的意見》（國發(fā)〔2018〕32號）（以下簡稱《意見》），要求深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步激發(fā)社會創(chuàng)造力，這對直面智能化信息技術(shù)硬件研發(fā)和教育的物理學(xué)和電子信息類人才培養(yǎng)提出了更高要求。同時，在地方高校物理學(xué)和電子信息類專業(yè)同設(shè)的教學(xué)院系，學(xué)科與專業(yè)的建設(shè)經(jīng)費通常有限，隨著高考大類招生改革，專業(yè)如何協(xié)同發(fā)展并培養(yǎng)適應(yīng)信息社會知識、技術(shù)和產(chǎn)品高速發(fā)展的特色人才，進(jìn)一步提升畢業(yè)生競爭力和招生吸引力，面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

二、研究和改革的必要性和可行性

（一）研究和改革的必要性

1.“雙創(chuàng)”教育是適應(yīng)國家戰(zhàn)略新舉措的必然要求?！兑庖姟分赋?，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。近年來，“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”持續(xù)向更大范圍、更高層次和更深程度推進(jìn)。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，對推動大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新提出了新的更高要求。為深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步激發(fā)市場活力和社會創(chuàng)造力，在全國高校推廣創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師制，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和實踐課程納入高校必修課體系，支持高校深化產(chǎn)教融合。

2.物理學(xué)和電子信息類人才融合培養(yǎng)是提升“雙創(chuàng)”能力和專業(yè)協(xié)同發(fā)展的優(yōu)勢舉措。信息時代物理學(xué)和傳統(tǒng)電子科學(xué)的交叉融合，孕育了電子信息科學(xué)與技術(shù)、光電信息科學(xué)與工程等電子信息類新興專業(yè)，也為創(chuàng)新應(yīng)用物理甚至是物理教育方向的人才培養(yǎng)模式提供了機(jī)遇。學(xué)院同時開設(shè)物理學(xué)和電子信息類專業(yè)，在課程、平臺和團(tuán)隊等方面進(jìn)行融合，可以充分利用學(xué)科和專業(yè)建設(shè)經(jīng)費，實現(xiàn)專業(yè)間優(yōu)勢互補和協(xié)同發(fā)展。

（二）研究和改革的可行性

1.提高學(xué)生的“雙創(chuàng)”能力是人才培養(yǎng)方案的本質(zhì)內(nèi)涵，物理學(xué)和電子信息類專業(yè)知識結(jié)構(gòu)同源且互補，調(diào)整優(yōu)化課程體系可以使專業(yè)教育與“雙創(chuàng)”教育更緊密結(jié)合。

2.智能化信息技術(shù)的快速發(fā)展為建設(shè)綜合實踐平臺，融合科研實驗、實驗教學(xué)和“雙創(chuàng)”教育等多重功能，提供便利條件，也為專業(yè)協(xié)同發(fā)展打下硬件基礎(chǔ)。

3.物理學(xué)和電子信息類學(xué)生組建跨專業(yè)團(tuán)隊，共同參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和學(xué)科競賽，不僅知識、技能可以優(yōu)勢互補，而且不同思維方式的聚集更容易碰撞出創(chuàng)新“火花”，促進(jìn)專業(yè)人才培養(yǎng)特色和專業(yè)協(xié)同發(fā)展。

三、研究和改革所亟待解決的核心問題

1.如何夯實學(xué)生基礎(chǔ)知識，增強(qiáng)“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)的知識前提。電子信息類學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)相對薄弱，而物理學(xué)學(xué)生電路電子知識相對欠缺，加強(qiáng)數(shù)學(xué)、物理、電路等學(xué)科基礎(chǔ)是兩類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)“雙創(chuàng)”能力、適應(yīng)信息時代知識快速更新的必然要求。夯實基礎(chǔ)知識要從課程上給出有效途徑。

2.如何拓展學(xué)生實踐技能，提升“雙創(chuàng)”能力的技能支撐。傳統(tǒng)教學(xué)實驗儀器功能局限，科研實驗儀器價格昂貴，“雙創(chuàng)”教育平臺功能片面化，地方高校一般年度平臺建設(shè)經(jīng)費有限，沒有充分的實踐教育平臺，學(xué)生實踐技能訓(xùn)練難以有效開展。

3.如何增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提升“雙創(chuàng)”能力的核心要素?！半p創(chuàng)”教育定位模糊，缺乏有效的評價機(jī)制，特別是與專業(yè)教育結(jié)合不夠完善，在認(rèn)識上存在較大差異，如簡單理解為創(chuàng)業(yè)活動或跨越知識基礎(chǔ)拿導(dǎo)師科研成果參加競賽，難以有效地增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

四、“雙創(chuàng)引領(lǐng)、雙力提升”人才三融合培養(yǎng)模式研究和改革實踐

（一）研究方法和研究過程

從國家“雙創(chuàng)”戰(zhàn)略和高考大類招生背景出發(fā)，以提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為引領(lǐng)、提升畢業(yè)生競爭力和招生吸引力為目標(biāo)，結(jié)合專業(yè)特點進(jìn)行“課程融合、平臺融合、隊伍融合”協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建了“雙創(chuàng)引領(lǐng)、雙力提升”物理學(xué)與電子信息類人才三融合培養(yǎng)模式。三融合模式包含一個內(nèi)涵過程和兩個反饋環(huán)（如圖1所示）：（1）內(nèi)涵過程。通過課程融合、平臺融合、隊伍融合對不同專業(yè)學(xué)生分別強(qiáng)化拓展能力和夯實基礎(chǔ)，從基礎(chǔ)知識、實踐技能、創(chuàng)新思維三個維度提升學(xué)生的“雙創(chuàng)”能力。（2）能力反饋環(huán)。通過“雙創(chuàng)”引領(lǐng)作用優(yōu)化培養(yǎng)模式，擴(kuò)大學(xué)生覆蓋率，提升“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)效率。（3）效果反饋環(huán)。根據(jù)畢業(yè)生競爭力和招生吸引力進(jìn)一步優(yōu)化培養(yǎng)模式，提升“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)的社會適應(yīng)性。

圖1 “雙創(chuàng)引領(lǐng)、雙力提升”物理學(xué)與電子信息類人才三融合培養(yǎng)模式

（二）教育教學(xué)方案

1.基于“物理+電子信息類專業(yè)課程融合”，通過重構(gòu)體系、建設(shè)課群和優(yōu)選教材，夯實學(xué)生基礎(chǔ)知識。重構(gòu)體系：按理工科最高要求開設(shè)電子信息類專業(yè)數(shù)理基礎(chǔ)課程，物理學(xué)專業(yè)加重電路電子課程課時，按專業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)重新開設(shè)“數(shù)學(xué)物理方法”課程，并把“電路電子技術(shù)”課程學(xué)期前移。建設(shè)課群：設(shè)置數(shù)理基礎(chǔ)和電子技術(shù)等課程群，現(xiàn)有“熱力學(xué)統(tǒng)計物理學(xué)”“模擬電子技術(shù)”“大學(xué)物理（力學(xué)、熱學(xué)）”等省級一流課程，以及“工程光學(xué)”“半導(dǎo)體物理”等校級一流課程。充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，進(jìn)一步建設(shè)好專業(yè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，擴(kuò)大學(xué)生視野，增加對物理學(xué)和電子信息前沿領(lǐng)域的了解。優(yōu)選教材：完成編寫了《大學(xué)物理》（上、下冊）、《大學(xué)物理實驗》（2冊）、《計算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架》、《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教材，并優(yōu)先使用規(guī)劃教材和教指委推薦教材。

2.基于三融合，通過學(xué)分設(shè)置、創(chuàng)新實驗室建設(shè)模式和“雙創(chuàng)”教育實踐環(huán)境，拓展學(xué)生實踐技能?！半p創(chuàng)”學(xué)分：通過課程融合設(shè)置專業(yè)共性創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程和不低于1.5學(xué)分的“雙創(chuàng)”實踐要求，鼓勵學(xué)生參加“雙創(chuàng)”項目、科研訓(xùn)練和學(xué)科競賽。創(chuàng)新建設(shè)：以平臺融合方式建設(shè)科研和教學(xué)實驗，以及“雙創(chuàng)”教育綜合性實踐平臺，并建立實驗儀器設(shè)備信息跟蹤表，提高完好率，挖掘儀器功能，優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，充分利用實驗室實踐訓(xùn)練條件。創(chuàng)新環(huán)境：組建融合不同專業(yè)學(xué)生的“雙創(chuàng)”隊伍，技能互學(xué)，并利用實驗室種類繁多、數(shù)量龐大的儀器維修條件創(chuàng)新“雙創(chuàng)”教育實踐環(huán)境。一是每學(xué)期舉辦兩期、每期120人的基礎(chǔ)培訓(xùn)班，鍛煉學(xué)生實踐動手能力；二是讓學(xué)生以“實際事務(wù)+虛擬財務(wù)”公司化管理培訓(xùn)部，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)能力。

3.基于三融合，通過構(gòu)筑實踐教學(xué)新平臺、建設(shè)學(xué)科競賽新基地和創(chuàng)建形成創(chuàng)新人才的全鏈條模式，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維。課程融合：課程融合改革后，學(xué)生在思考問題時，容易突破頭腦中以往物理學(xué)或電子信息類所形成的思維程序和模式的束縛，易于形成思維上的突破性、思路上的新穎性、視角上的靈活性和知識的綜合性。根據(jù)對象和條件的不同，善于靈活運用各種思維，更新知識和理念，發(fā)現(xiàn)新原理、新規(guī)律。平臺功能融合：（1）建立“實驗+‘雙創(chuàng)’融合”創(chuàng)新思維。學(xué)生在實踐中應(yīng)用所學(xué)理論在不斷解決實際問題的同時，還能通過“項目+競賽”模式有機(jī)會全面具體地體驗課程知識、拓寬知識面，并培養(yǎng)創(chuàng)新思維。例如，從現(xiàn)有實驗出發(fā)，利用物理學(xué)和電子信息類交叉知識的關(guān)聯(lián)性、對應(yīng)性、組合性和綜合性，去發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律和新的創(chuàng)意。（2）構(gòu)筑“實驗+‘雙創(chuàng)’融合”實踐教學(xué)新平臺。建設(shè)了物理與光電技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心、國防特色學(xué)科“電子元器件”、智能傳感器與新型傳感材料湖南省重點實驗室、物理學(xué)專業(yè)校企合作創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地等“雙創(chuàng)”教育平臺。（3）建設(shè)“項目+競賽培訓(xùn)指導(dǎo)融合”學(xué)科競賽新基地。學(xué)科競賽是學(xué)生開展創(chuàng)新訓(xùn)練的重要手段，是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要內(nèi)容。組織學(xué)生積極參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽、湖南省大學(xué)生物理競賽等，學(xué)院設(shè)置學(xué)科競賽專用場地。基地采用“學(xué)生主體+教師引導(dǎo)”自主式、“學(xué)科交叉+專業(yè)互補”合作式、“項目驅(qū)動+競賽搭臺”任務(wù)式的三項平推的運行模式。全鏈條模式：融合理工不同專業(yè)學(xué)生的“雙創(chuàng)”隊伍，利用跨界思維、聯(lián)想思維和其他創(chuàng)造性思維，從不同角度思考問題，更容易碰撞出創(chuàng)新“火花”，并貫穿“雙創(chuàng)”教育全鏈條：（1）開展“物電杯”等普及性競賽活動，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。（2）通過競賽活動，推行基于項目、案例、問題等方式的實踐教學(xué)，學(xué)生受益廣。（3）鼓勵學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+”等創(chuàng)新項目與市場結(jié)合，促進(jìn)項目轉(zhuǎn)化。

4.基于能力和效果的雙環(huán)反饋體系，持續(xù)改進(jìn)，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。首先是能力反饋環(huán)，通過“雙創(chuàng)”引領(lǐng)作用優(yōu)化培養(yǎng)模式并擴(kuò)大學(xué)生覆蓋率，提升“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)效率；其次是效果反饋環(huán)，根據(jù)畢業(yè)生競爭力和招生吸引力進(jìn)一步優(yōu)化培養(yǎng)模式，提升“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)的社會適應(yīng)性。

五、“雙創(chuàng)引領(lǐng)、雙力提升”人才三融合培養(yǎng)模式建設(shè)成效

三融合培養(yǎng)模式建設(shè)實施四年以來，專業(yè)融合協(xié)同發(fā)展迅速，優(yōu)質(zhì)資源有效共享，教學(xué)資源配置效果全面優(yōu)化。

（一）成果受益面大，人才培養(yǎng)質(zhì)量高

實施四年來，培養(yǎng)了約5000名物理學(xué)和電子信息類學(xué)生，全校大學(xué)物理學(xué)教學(xué)直接受益學(xué)生約3萬人。物理學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)和理論研究蔚然成風(fēng)，科技創(chuàng)新成果產(chǎn)出常態(tài)化。近四年，在湖南省大學(xué)物理競賽、全國大學(xué)生光電創(chuàng)新設(shè)計大賽、節(jié)能減排、大學(xué)生電子設(shè)計競賽等各類學(xué)科競賽中，學(xué)生榮獲國家級獎項12個，省部級獎項41個；榮獲省級創(chuàng)新項目6項；授權(quán)國家專利5項；發(fā)表SCI、核心期刊和國家級論文17篇。

（二）促進(jìn)就業(yè)和提高招生吸引力效果明顯

畢業(yè)生就業(yè)質(zhì)量高，一大批學(xué)生進(jìn)入一流高校深造或成功創(chuàng)業(yè)；物理學(xué)畢業(yè)生進(jìn)入知名中學(xué)任教；電子信息類專業(yè)畢業(yè)生進(jìn)入上市企業(yè)工作。一大批優(yōu)秀畢業(yè)生成為業(yè)界英才或教學(xué)名師，受到用人單位高度評價。物電學(xué)院近五年招生人數(shù)不斷提高，從2017年的289人上升到2021年的369人，招生率提高約28%。

結(jié)語

在國家“雙創(chuàng)”戰(zhàn)略和高考大類招生背景下進(jìn)行四年探索和實踐，提出了“以提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為引領(lǐng)、提升畢業(yè)生競爭力和招生吸引力為目標(biāo)”的人才培養(yǎng)理念，以及結(jié)合專業(yè)特點進(jìn)行“課程融合、平臺融合、隊伍融合”的協(xié)同發(fā)展理念，構(gòu)建了“雙創(chuàng)引領(lǐng)、雙力提升”物理學(xué)與電子信息類人才三融合培養(yǎng)模式。該模式取得了豐碩成果。實施四年來，專業(yè)融合協(xié)同發(fā)展迅速，電子信息科學(xué)與技術(shù)、物理學(xué)分別獲得國家級和省級“一流專業(yè)”建設(shè)點，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)從招生就業(yè)黃牌警告發(fā)展到全國為數(shù)不多的每年招生4個班，且就業(yè)深造緊俏，新獲批省級大學(xué)生雙創(chuàng)教育中心和省重點實驗室。“雙創(chuàng)”學(xué)生比例達(dá)70%，近400人次在國家級或省部級競賽獲獎，3個專業(yè)的畢業(yè)生進(jìn)入中科院等單位深造的平均讀研率達(dá)25%，就業(yè)學(xué)生主要服務(wù)大型企業(yè)和重點中學(xué)，形成了良好的社會聲譽。