新工科專業(yè)頂尖緊缺人才培養(yǎng)模式的探索
——以光電信息科學(xué)與工程專業(yè)為例

金 鑫，鄭臻榮

（浙江大學(xué) 光電科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310063）

一、形式與新工科背景

當(dāng)前世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以及席卷全球的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，我們正處于信息快速更替的“互聯(lián)網(wǎng)+”和智能化的時代，培養(yǎng)實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才，對于我國新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展顯得尤為重要。在諸多新工科技術(shù)領(lǐng)域中，光電信息技術(shù)是人們?nèi)粘Ｉ詈透餍懈鳂I(yè)中廣泛運用的專業(yè)技術(shù)。

光電戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域的技術(shù)特征是“高、精、尖”的綜合創(chuàng)新，“卡脖子”問題僅靠通用知識、能力是無法解決的，緊缺人才需要具有超強的資源整合和工程創(chuàng)新能力，才能具備未來競爭力。因此，面對光電未來必爭領(lǐng)域的人才培養(yǎng)模式進行探索與實踐，是十分必要且迫切的，且具有重要的現(xiàn)實意義。本文基于新工科對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)頂尖緊缺人才在知識、能力、素質(zhì)、人格和競爭力等方面的需求，提出泛工程人才培養(yǎng)新理念。從家國情懷、理論基礎(chǔ)、創(chuàng)新實踐、國際視野等維度，通過教育德育相結(jié)合培育報國情懷，通過厚植理工基礎(chǔ)提升創(chuàng)新意識和實踐能力，通過精準(zhǔn)培養(yǎng)聚焦突破能力，通過多形式境外交流拓展國際視野等，探索與實踐精準(zhǔn)培養(yǎng)光電專業(yè)頂尖緊缺人才的新模式，為其他高等學(xué)校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)提供借鑒和參考。

二、光電信息科學(xué)與工程專業(yè)頂尖緊缺人才培養(yǎng)模式探索

（一）以家國情懷為導(dǎo)向，提升愛國報國綜合素養(yǎng)

教育的根本任務(wù)是立德樹人，重要使命是服務(wù)于中華民族偉大復(fù)興事業(yè)。2018年9月，習(xí)近平總書記在全國教育大會上的講話指出，“培養(yǎng)什么人，是教育的首要問題……教育必須把培養(yǎng)社會主義建設(shè)者和接班人作為根本任務(wù)，培養(yǎng)一代又一代擁護中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)和我國社會主義制度、立志為中國特色社會主義奮斗終身的有用人才。”因此，要始終堅持以立德樹人為根本任務(wù)，圍繞緊缺人才的目標(biāo)需求，開展新時代愛國主義教育，將愛國主義精神貫穿于光電信息科學(xué)與工程專業(yè)未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域緊缺人才培養(yǎng)的全過程，強調(diào)使命意識和擔(dān)當(dāng)精神決定為誰培養(yǎng)人。圍繞政治認(rèn)同、國家發(fā)展、民族振興和家國情懷，充分挖掘高校育人第一課堂課程載體所蘊含的愛國主義教育元素，協(xié)同推進課程思政和人格教育，實現(xiàn)專業(yè)課課程思政全覆蓋。通過定期走訪國家重大工程、重點單位和杰出校友等，在新一代大學(xué)生中持續(xù)弘揚“兩彈一星”等愛國精神，感悟老一輩科學(xué)家勇攀科學(xué)高峰的民族品格，強化使命擔(dān)當(dāng)、厚植家國情懷，不斷增強服務(wù)國家的責(zé)任感和榮譽感；堅持素質(zhì)強人，協(xié)同推進素質(zhì)教育與思想政治教育，充分利用“專業(yè)教育+思政教育+生涯教育”三位一體的社會實踐新范式，激發(fā)學(xué)生愛國報國的家國情懷、使命意識和擔(dān)當(dāng)精神。面向國防軍工重點單位建立多個大學(xué)生社會實踐基地，持續(xù)開展主題為“國家的需要，我的追求”就業(yè)指導(dǎo)活動，引導(dǎo)學(xué)生未來進入國家重點單位工作并能在重點行業(yè)和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

（二）以扎實基礎(chǔ)為核心，構(gòu)建理工融合型課程體系

專業(yè)課程體系是進行專業(yè)人才培養(yǎng)的主干和出發(fā)點，是一切專業(yè)課程活動和人才培養(yǎng)所圍繞的基本。該培養(yǎng)模式圍繞緊缺人才的基礎(chǔ)需求，重構(gòu)本科階段知識體系和課程設(shè)置，強調(diào)扎實融合的理工基礎(chǔ)決定未來發(fā)展?jié)摿?。定位光電專業(yè)本博貫通頂尖緊缺人才的本科培養(yǎng)階段，以突破光量子信息、先進光電成像、微納光子芯片和智能傳感等“卡脖子”焦點技術(shù)所需知識與能力為導(dǎo)向，通過重構(gòu)和實施培養(yǎng)方案，強化光電理論及工程的基礎(chǔ)知識，構(gòu)建光電信息科學(xué)與工程專業(yè)四年制本科課程體系和知識要點；通過優(yōu)化師資資源和依托學(xué)科平臺，輔以教學(xué)方法改革來強化理工基礎(chǔ)知識和創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)。課程體系主要由厚植學(xué)科基礎(chǔ)培養(yǎng)和遞進式創(chuàng)新實踐培養(yǎng)兩部分組成（見圖1）。一是構(gòu)建理工融合的復(fù)合課程群，重組核心課、方向課、選修課體系。面向光電戰(zhàn)略領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論要求，建立電磁理論、光電子、光量子相關(guān)的系列核心課程，深化光物理基礎(chǔ)知識培養(yǎng)；圍繞光電焦點技術(shù)知識要求，建立光電成像、光電子、光量子、光電檢測、光纖傳感、計算光學(xué)共6個方向的課程群，強化光源—光調(diào)制—光傳輸—光成像—光器件全知識鏈培養(yǎng)；針對光電領(lǐng)域未來技術(shù)的發(fā)展需求，建立多元化選修課程群，開展“光+X”多學(xué)科交叉培養(yǎng)。二是實施科研育人的遞進實踐鏈，設(shè)計由淺入深的實踐體系。依托課程實驗群、大學(xué)生科研訓(xùn)練體系和校內(nèi)外科研平臺，強化驗證實驗、綜合實驗、探究實驗、學(xué)科競賽、深度實踐的遞進式實踐培養(yǎng)，建立認(rèn)知、綜合、探究、創(chuàng)新全過程科研能力培養(yǎng)體系。

圖1 理工融合型課程體系框架

（三）以精準(zhǔn)育人為目標(biāo)，實行科產(chǎn)教融合型實踐方案

2017年6月，教育部辦公廳發(fā)布《新工科研究與實踐項目指南》，指出要建立政校企等多主體協(xié)同育人模式，推進科教結(jié)合、產(chǎn)學(xué)融合、校企合作的協(xié)同育人體制機制改革。只有建立多方合作培訓(xùn)的長效機制，才能實現(xiàn)教學(xué)和科研的促進，實現(xiàn)師生之間的互動，實現(xiàn)高校、企業(yè)的共贏。在光電信息科學(xué)與工程專業(yè)頂尖緊缺人才培養(yǎng)模式的探索中，圍繞緊缺人才的創(chuàng)新需求，構(gòu)建沉浸式實踐平臺，精準(zhǔn)培養(yǎng)創(chuàng)新思維和科研能力，強調(diào)研究能力和創(chuàng)新意識滿足未來戰(zhàn)略需求。深化和拓展傳統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)涵和外延，結(jié)合光電信息科學(xué)與工程專業(yè)綜合實踐能力培養(yǎng)的需求，積極探索實踐教學(xué)主體轉(zhuǎn)變、資源整合、形式創(chuàng)新、環(huán)境優(yōu)化等方面的改革。一是依托國家級研究基地和學(xué)科平臺的大團隊、大項目、大產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，以突破焦點技術(shù)所需研究能力和創(chuàng)新意識為導(dǎo)向，通過實施長時間、沉浸式實習(xí)環(huán)節(jié)強化創(chuàng)新實踐培養(yǎng)，在大項目中真刀真槍開展長時間、沉浸式科研訓(xùn)練，將培養(yǎng)知識綜合能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和工程實踐能力貫穿到創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)之中，打造“以研促學(xué)、以學(xué)助研、研學(xué)互動、研學(xué)相長”全過程科研育人鏈條。二是緊密圍繞未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域光電重大工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求，制定本科生科研訓(xùn)練計劃，精準(zhǔn)聚焦高速高分辨成像、微納光子芯片、光量子技術(shù)、智能傳感等未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域選題，以大團隊、大項目、大產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢為依托，強調(diào)逐級遞進、科技創(chuàng)新的實踐性和挑戰(zhàn)性，激發(fā)學(xué)生科研興趣和潛能。學(xué)生一年級即進入實驗室參加科研訓(xùn)練；二年級、三年級開始通過參與重大科研攻關(guān)項目，接觸學(xué)科未來戰(zhàn)略領(lǐng)域前沿技術(shù)，深化學(xué)生理論與實際相結(jié)合的能力；通過參與科研訓(xùn)練計劃、國創(chuàng)省創(chuàng)、畢業(yè)設(shè)計等活動，提高學(xué)生創(chuàng)新意識和能力；通過參與學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等實踐，促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。三是依托國家級科研平臺和名校名企聯(lián)合研究中心，安排學(xué)生開展6個月以上的長時間科研實習(xí)實踐，精準(zhǔn)圍繞未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域的光電重大工程項目，沉浸于真刀真槍的實戰(zhàn)環(huán)境中。通過沉浸式科研實習(xí)實踐，使學(xué)生既能強化科研能力培養(yǎng)，也能深刻理解未來戰(zhàn)略領(lǐng)域行業(yè)技術(shù)的必爭性，提升學(xué)生個人發(fā)展與國家需求緊密結(jié)合的自覺性。

（四）以海外交流為牽引，拓展學(xué)生同臺競合的國際視野

圖2 實踐體系

適應(yīng)當(dāng)代經(jīng)濟社會發(fā)展的人才不僅需要掌握跨學(xué)科的專業(yè)理論知識，同時也要具備國際化交流的眼光和格局，這樣才能在國際舞臺上有所作為。在光電信息科學(xué)與工程頂尖人才培養(yǎng)模式探索過程中，圍繞緊缺人才的競合需求，拓展和完善國際合作交流途徑，打造全方位同臺競合的海外交流平臺，強調(diào)國際視野和交流能力決定未來競爭能力。依托學(xué)校國際化資源及學(xué)科國家級國際合作聯(lián)合實驗室，從政府—高?！髽I(yè)三個層次打造全方位、寬領(lǐng)域、深層次、多樣化的海外交流平臺，培養(yǎng)具有開闊的國際視野、同臺競合的理念和持久競爭實力的時代高才。同時，采取“走出去”和“請進來”相結(jié)合的模式，在原有的暑期交流、課程修讀、科研實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等海外交流形式的基礎(chǔ)上，針對不同年級本科生開設(shè)全英文專業(yè)課程、開展線上線下國際交流論壇，并積極開拓與世界著名高校、研究機構(gòu)和企業(yè)（如瑞典皇家工學(xué)院、美國羅切斯特大學(xué)、日本濱松光子學(xué)株式會社）簽訂本科生2個月以上交流項目和聯(lián)合培養(yǎng)項目協(xié)議，同時吸引國際留學(xué)生攻讀本專業(yè)，拓展與其他境外名校名企建立海外交流平臺，提高專業(yè)的國際影響力。疫情防控期間，通過（不限于）線上科研項目、系列海外院士報告、線上全英文課程等形式，繼續(xù)開展國際交流，廣采博聞、拓展認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生同臺競技、合作共贏的理念和能力，拓展學(xué)生同臺競合型國際視野。

三、結(jié)論與展望

光電信息科學(xué)與工程專業(yè)是支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的新工科專業(yè)，其人才培養(yǎng)質(zhì)量必須滿足光電信息世界科技前沿、國家發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)快速崛起的需求。本文從未來光電戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域前沿性創(chuàng)新和引領(lǐng)性突破的人才需求出發(fā)，圍繞目標(biāo)需求、基礎(chǔ)需求、創(chuàng)新需求、競合需求等方面，探索和實踐了光電信息科學(xué)與工程專業(yè)頂尖緊缺人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式。該模式充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，對接國家戰(zhàn)略需求，通過課內(nèi)外、校內(nèi)外、境內(nèi)外三環(huán)協(xié)同的方式，整合專業(yè)、學(xué)科、社會、國際等多方資源，培養(yǎng)學(xué)生集家國情懷、知識能力、創(chuàng)新能力、國際視野于一體的綜合素質(zhì)，實現(xiàn)面向未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域光電專業(yè)精準(zhǔn)培養(yǎng)的長期目標(biāo)。該模式將依托中國光學(xué)學(xué)會光學(xué)教育專業(yè)委員會等平臺進行推廣輻射，包括（并不限于）培養(yǎng)方案、課程體系、沉浸式實踐、精準(zhǔn)育人等方案、模式、案例，受益面為所有高等學(xué)校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)，也希望為其他新工科專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)提供實踐案例和有益經(jīng)驗。