面向工程教育認證的光電信息科學與工程專業(yè)實踐教學體系建設(shè)

王姍姍 李穎 于佳

［摘 要］實踐教學是工程人才培養(yǎng)中的重要組成部分，面向工程教育認證要求培養(yǎng)具有解決復雜光電工程問題能力的工科人才對工程教育改革具有實際意義。在此背景下，為進一步提升光電信息科學與工程專業(yè)工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，文章從實踐教學體系改革需求分析出發(fā)，提出了可以滿足多方需求的實踐教學體系設(shè)計及構(gòu)建思路，并依托多方資源協(xié)同共建實踐教學體系。同時，建立以成果為導向的多主體實踐教學質(zhì)量評價機制，以保障光電信息科學與工程專業(yè)實踐教學質(zhì)量體系的可持續(xù)發(fā)展，進而為工科院校的光電信息科學與工程專業(yè)建設(shè)提供參考。

［關(guān)鍵詞］實踐教學體系；工程教育認證；光電信息科學與工程專業(yè)；以成果為導向

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）18-0026-04

工程教育認證是我國深化高等教育改革、培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才的重要舉措之一，其意義在于可實現(xiàn)工程教育和工程師資格的國際互認，是推進高等教育國際化的必由之路，也是新工科背景下一流專業(yè)建設(shè)的有力抓手[1-2]。截至2021年底，開設(shè)有光電信息科學與工程專業(yè)（以下簡稱光科專業(yè)）的高校中，只有北京理工大學、長春理工大學等16所高校的光科專業(yè)通過了工程教育認證[3]，這個數(shù)量相對于該專業(yè)的辦學規(guī)模（全國大概有300所左右的高校設(shè)置了光科專業(yè)）而言還是比較少的。換言之，光科專業(yè)的工程教育認證在國內(nèi)尚處于起步摸索階段。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出，要牢固確立人才培養(yǎng)在高校工作中的中心地位，堅持能力為重，強化實踐教學環(huán)節(jié)，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力[4]。作為推動光電信息技術(shù)變革的重要力量，光科專業(yè)為國家和社會培養(yǎng)了大量可從事光學工程、光通信技術(shù)、光電子學、光電子器件、光信息技術(shù)等領(lǐng)域科學研究與技術(shù)研發(fā)的人才[5-6]。實踐教學作為工程人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，其對培養(yǎng)具有解決復雜工程問題能力的工程人才的作用顯著。因此，無論是從工程教育認證的角度，還是從社會發(fā)展、國家需求的角度，都亟須建立可持續(xù)發(fā)展的實踐教學體系，使其在培養(yǎng)具有解決復雜工程問題能力的工程人才方面持續(xù)發(fā)揮作用。

在此背景下，本文首先基于調(diào)研數(shù)據(jù)從多個角度分析了光科專業(yè)的實踐教學體系改革需求，在此基礎(chǔ)上，提出了可以滿足多方需求的實踐教學體系，并在實踐中對其進行構(gòu)建；其次，將多方來源的實踐教學資源進行整合，并將其用于實踐教學體系的實際建設(shè)中；最后，建立以成果為導向的多主體實踐教學質(zhì)量評價機制，以保障光科專業(yè)實踐教學體系的可持續(xù)發(fā)展。

一、滿足多方需求的實踐教學體系設(shè)計的出發(fā)點

中國海洋大學是一所海洋和水產(chǎn)學科特色鮮明、學科門類齊全的教育部直屬重點綜合性大學。如何在符合學校和專業(yè)人才培養(yǎng)定位的前提下，立足于工程教育認證要求，面向社會經(jīng)濟和光電行業(yè)發(fā)展及用人單位需求，探索更適合光科專業(yè)的實踐教學體系，是實現(xiàn)工程教育認證背景下高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標的重中之重。

（一）人才培養(yǎng)定位對實踐教學體系的要求

光科專業(yè)的人才培養(yǎng)定位是以海洋光電儀器為特色，培養(yǎng)具有良好的思想品質(zhì)與職業(yè)道德、遵守國家法律法規(guī)、掌握光電信息科學領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識、具備較強的工程實踐能力和創(chuàng)新精神的復合型人才。人才培養(yǎng)定位一方面對學生的專業(yè)素養(yǎng)提出了要求，即具有扎實的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識，具備較強的工程實踐能力和創(chuàng)新精神；另一方面體現(xiàn)了光科專業(yè)的辦學特色，即海洋光電儀器特色。換言之，光科專業(yè)人才培養(yǎng)定位要求實踐教學體系具有進行人才實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的強支撐屬性，并體現(xiàn)學校和專業(yè)的海洋特色。

（二）工程教育認證對實踐教學體系的要求

工程教育認證畢業(yè)要求1～5分別在運用工程知識解決復雜工程問題能力、復雜工程問題分析、解決方案設(shè)計、工程問題研究、工程問題模擬與預測等多個層面對畢業(yè)生應(yīng)具備的解決復雜工程問題的能力提出了具體要求。其中對工程知識的運用、問題分析、方案設(shè)計、模擬預測等能力的獲取都離不開實踐教學體系中各個課程和實踐環(huán)節(jié)對學生相關(guān)能力的培養(yǎng)。換言之，構(gòu)建能夠支撐工程教育認證畢業(yè)要求的實踐教學體系也是專業(yè)通過工程教育認證的必經(jīng)之路。

（三）用人單位、學生對完善實踐教學體系的要求

用人單位需求、學生期望是修訂人才培養(yǎng)方案和構(gòu)建實踐教學體系時需要考慮的重要因素。光科專業(yè)于2022年面向用人單位、近年畢業(yè)生、應(yīng)屆畢業(yè)生分別開展了問卷調(diào)查，具體情況如下。

1.用人單位

在對用人單位的調(diào)查中（樣本數(shù)量24），與實踐教學體系相關(guān)的問題如“貴單位認為我校人才培養(yǎng)工作哪些方面需要改進”的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，雖然近60%的用人單位認為光科專業(yè)的人才培養(yǎng)工作已較為完善，但仍有相當比例（超過40%）的受訪單位認為需要重點加強專業(yè)實踐教學。

2.近年畢業(yè)生

在對光科專業(yè)近年畢業(yè)生（2019屆—2021屆）的調(diào)查中（樣本數(shù)量142），關(guān)于“對于所學專業(yè)，您認為在專業(yè)教學中最應(yīng)該改進哪些方面”的問題，受訪者中選擇“專業(yè)實踐教學”的占39.44%，遠高于其他選項。再如，關(guān)于“對光科專業(yè)實踐教學的滿意度”，選擇很滿意的占40.85%、滿意的占33.8%、較滿意的占14.08%、一般的占8.45%、不滿意的占2.82%，可見實踐教學滿意度雖然較之前有所提升（2018屆的調(diào)查結(jié)果顯示，選擇非常滿意的僅占25.37%），但仍是當前教學中的薄弱環(huán)節(jié)之一。

3.應(yīng)屆畢業(yè)生

在對2022屆應(yīng)屆畢業(yè)生的調(diào)查中（樣本數(shù)量36），關(guān)于“您對學校實踐教學（含實驗教學、實習/見習/實訓等）的評價”問題的調(diào)查顯示，33.33%的學生認為“目前的設(shè)置比較合理”，54.17%的學生認為“需要繼續(xù)加強”，這說明光科專業(yè)實踐教學仍有進一步改進的空間。關(guān)于“您認為我校畢業(yè)生在哪些能力與同類學校相比存在差距”問題的調(diào)查顯示，選擇“實踐能力”的學生數(shù)量最多，約占總調(diào)查人數(shù)的33.33%，這說明部分學生認為自己在畢業(yè)時仍不具備足夠的實踐能力。

綜合上述人才培養(yǎng)定位、工程教育認證和多方調(diào)查分析的結(jié)果可以看出，構(gòu)建光科專業(yè)實踐教學體系對專業(yè)通過工程教育認證、提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量、提升用人單位和學生滿意度具有重要意義。

二、實踐教學體系的設(shè)計及構(gòu)建

光科專業(yè)實踐教學體系的設(shè)計如圖1所示，主要包含三個層面：基礎(chǔ)實踐層面、專業(yè)實踐層面和綜合實踐層面。

（一）基礎(chǔ)實踐層面——培養(yǎng)學生的基本技能和基礎(chǔ)實驗能力

基礎(chǔ)實踐層面主要包括專業(yè)導航教育、專業(yè)學術(shù)講座、課程基礎(chǔ)實驗（如大學物理實驗、數(shù)電實驗、模電實驗、工程光學實驗、金工實習、C程序設(shè)計等）和專業(yè)認知實習四個部分，分別通過講授為主、實踐為主、見習/實習為主的方式加深學生對理論知識的理解和對專業(yè)的認知，拓寬學生的專業(yè)知識面，從而彌補課堂理論教學的不足，培養(yǎng)學生實踐能力的基礎(chǔ)，也為工程教育認證畢業(yè)要求1和5的達成提供強支撐。

（二）專業(yè)實踐層面——進一步提升學生的實踐和創(chuàng)新能力

在基礎(chǔ)實踐層面的基礎(chǔ)上，以“專業(yè)大實驗”（如光電信息專業(yè)實驗、電子基礎(chǔ)實踐訓練、海洋光電儀器實訓等實踐課程）和“課程設(shè)計”（如光電技術(shù)設(shè)計、光學系統(tǒng)設(shè)計、光機結(jié)構(gòu)設(shè)計）為兩大抓手，進一步提升學生的實踐能力。“專業(yè)大實驗”中，主要通過開展偏光、偏電、具有海洋特色的多課程典型實驗，為學生專業(yè)技能訓練和分析、應(yīng)用、創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供保障；“課程設(shè)計”主要體現(xiàn)為利用實際光電工程中常用的系統(tǒng)設(shè)計場景，提高學生對光學系統(tǒng)、光電系統(tǒng)、光機系統(tǒng)實現(xiàn)方式的了解和掌握程度，并為工程教育認證畢業(yè)要求2和3的達成提供強支撐。

（三）綜合實踐層面——培養(yǎng)學生解決實際復雜工程問題的能力

在綜合實踐層面，主要通過光電綜合實驗設(shè)計、科創(chuàng)競賽、學生社團活動、畢業(yè)論文（設(shè)計）四個部分培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，同時也為工程教育認證畢業(yè)要求3、4、5的達成提供強支撐。其中，在綜合實驗設(shè)計中，通過讓學生設(shè)計開放性實驗鍛煉學生的創(chuàng)新能力；在科創(chuàng)競賽和學生社團活動中，引導學生選擇感興趣的某一個專業(yè)項目，在教師的指導下，以項目小組的形式組合在一起學習和研究，培養(yǎng)學生團隊精神和運用多學科知識的能力；在畢業(yè)論文（設(shè)計）中，部分題目來源于企業(yè)需求，由校外企業(yè)導師提供題目，校內(nèi)外導師聯(lián)合指導。在此過程中，解決企業(yè)在生產(chǎn)實踐中遇到的問題，有助于學生將大學階段所積累的知識和掌握的本領(lǐng)真正運用到實踐中。

三、多方協(xié)同的實踐教學資源整合及優(yōu)化

光科專業(yè)實踐教學體系涉及課程實驗教學、科創(chuàng)競賽、學術(shù)講座、企業(yè)參觀、海上試驗等環(huán)節(jié)。因此，該實踐教學體系的構(gòu)建不僅需要校內(nèi)硬件資源、競賽資源及教師資源的支撐，還需要校外多方力量共同協(xié)助完成。

（一）實驗課程及實驗項目改革優(yōu)化

校內(nèi)實驗課程應(yīng)以能力提升為導向，突出對學生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在現(xiàn)有課程實驗的基礎(chǔ)上，通過基礎(chǔ)實驗項目優(yōu)化、專業(yè)實驗項目增設(shè)、綜合實驗項目升級等途徑優(yōu)化現(xiàn)有實踐教學體系。如新增了幾何光學綜合實驗系統(tǒng)，光學系統(tǒng)像差測量綜合實驗系統(tǒng)，輻射度、光度、色度綜合實驗系統(tǒng)等新型實驗教學系統(tǒng)，同時新設(shè)電子基礎(chǔ)實踐訓練、工程制圖與應(yīng)用、光電技術(shù)實驗等實踐課程。這些改革優(yōu)化將有助于提升專業(yè)實踐課程的教學效果。

（二）科創(chuàng)競賽為第二課堂實踐賦能

各類光電相關(guān)的科創(chuàng)競賽，特別是全國大學生光電設(shè)計競賽、全國大學生電子設(shè)計競賽等以“實戰(zhàn)”形式檢驗學生理論和實踐學習實際效果的競賽，都在一定程度上有助于學生科研素養(yǎng)、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提升。第二課堂的開展既能檢驗學生的學習情況和培養(yǎng)目標的達成情況，又與第一課堂互相補充、有機融合，全面服務(wù)于學生的成長成才，有利于實現(xiàn)高素質(zhì)工程人才培養(yǎng)目標。

（三）引進具有工程經(jīng)歷的高層次人才

有工程經(jīng)歷的高層次人才的引進可以為實踐教學提供更多更符合工程實際的實踐案例和實踐經(jīng)驗。近5年，光科專業(yè)引進教授1人、高級工程師1人、相關(guān)工程類人才2人，他們或參與風云三號衛(wèi)星項目，或在海洋傳感器研發(fā)、光電顯示和光電儀器研發(fā)方面具有豐富的工程實踐經(jīng)驗。工程類人才的引進將為光科專業(yè)人才培養(yǎng)注入新的活力，同時也會帶動其他專業(yè)教師參與工程類研發(fā)項目，提升整個專業(yè)師資隊伍的實踐教學能力。

（四）開展校企合作

校企合作已成為推進高校工科專業(yè)發(fā)展的重要力量，工程教育認證在課程體系設(shè)計、畢業(yè)論文（設(shè)計）指導、師資隊伍建設(shè)等方面均對企業(yè)專家的參與做出了相應(yīng)要求。光科專業(yè)已與海信新研發(fā)中心、自然資源部第一海洋研究所、歌爾青島研發(fā)中心、中國科學院上海光學精密機械研究所等建立了長期穩(wěn)定的共建關(guān)系，既滿足了工程教育認證中關(guān)于企業(yè)參與的各項要求，又有助于提升學生的實踐創(chuàng)新能力。如專業(yè)每年都會組織學生前往海信研究發(fā)展中心、青島海泰新光科技股份有限公司等參觀，并在青島近海海域開展規(guī)范化海上試驗，這些校外實踐經(jīng)歷使得學生的專業(yè)視野更加開闊，對工程項目管理、研發(fā)等流程更加了解。

教師、學生、企業(yè)等多方共同參與實踐教學活動，多方力量協(xié)同使得實踐教學的實現(xiàn)形式更加多樣化，實踐內(nèi)容也更加豐富，能使學生獲得不同的實踐經(jīng)驗。

四、以成果為導向的多主體實踐教學質(zhì)量評價機制

成果導向教育是工程教育認證的核心理念[7]，基于成果導向的質(zhì)量評價機制既為實踐教學體系建設(shè)提供了質(zhì)量保障，又與工程教育認證成果導向、自上而下設(shè)計、自下而上支撐及閉環(huán)持續(xù)改進的理念相契合。

（一）任課教師為主體的實踐教學達成度評價

在工程教育認證的課程矩陣中，大多數(shù)實踐教學課程都有與之相對應(yīng)的畢業(yè)要求指標點，而要評估或計算每個指標點的達成就需要每個學期結(jié)束后對每個有指標點支撐任務(wù)的實踐教學課程進行達成度評價，這項工作主要由任課教師完成并由專業(yè)負責人進行審核。通過對實驗課程的課程目標達成情況進行評價，可以及時發(fā)現(xiàn)實踐教學活動中的薄弱環(huán)節(jié)，以便教師及時調(diào)整教學內(nèi)容及教學方式，進一步提高實踐教學質(zhì)量。

（二）用人單位為主體的社會質(zhì)量評價

定期向用人單位發(fā)放培養(yǎng)目標合理性評價和畢業(yè)生滿意度調(diào)查問卷。在問卷中以育人成果為導向，獲取用人單位對光科專業(yè)實踐教學體系改革效果的反饋以及對光科專業(yè)畢業(yè)生培養(yǎng)目標達成情況的評價。專業(yè)可以依據(jù)用人單位反饋的培養(yǎng)目標合理性評價和培養(yǎng)目標達成度評價結(jié)果對后續(xù)的培養(yǎng)目標、課程體系進行持續(xù)改進。

（三）學生為主體的反饋評價

學生為主體的反饋評價調(diào)查對象分為在校生、應(yīng)屆畢業(yè)生和近年畢業(yè)生。其中，針對在校生的調(diào)查主要是通過麥可思教學質(zhì)量管理平臺對每個學期的實踐課程進行評價反饋；針對應(yīng)屆畢業(yè)生的調(diào)查重心是學生對畢業(yè)要求達成情況的自評以及對光科專業(yè)課程體系特別是實踐課程體系的評價；針對近年畢業(yè)生的調(diào)查主要是了解近年來畢業(yè)學生培養(yǎng)目標達成情況，便于專業(yè)依據(jù)培養(yǎng)目標達成情況對培養(yǎng)目標的合理性進行評價，并對包含實踐課程在內(nèi)的課程體系進行閉環(huán)持續(xù)改進。

五、結(jié)語

隨著信息化社會的不斷發(fā)展和光電信息技術(shù)的持續(xù)更新?lián)Q代，不論是社會發(fā)展還是企業(yè)、家長、學生都對高校工程人才培養(yǎng)提出了越來越高的期望。適應(yīng)產(chǎn)業(yè)升級需求、構(gòu)建可滿足多方需求的實踐教學體系將為國家培養(yǎng)出更多具備工程實踐能力和創(chuàng)新精神的復合型工程人才，這也是未來光科專業(yè)建設(shè)及發(fā)展的主要趨勢之一。

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［責任編輯：蘇祎穎］