賽創(chuàng)融合模式下的光電類專業(yè)改革與探索

張繼艷 趙銘杰 黃章超

摘 要： 在萬(wàn)眾創(chuàng)新的浪潮下，光電領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)融合是高等學(xué)?！肮怆婎悺睂W(xué)生肩負(fù)的重任，高校作為光電專業(yè)和相關(guān)技能型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基地，將為光電專業(yè)的人才培養(yǎng)提供支撐。大學(xué)生課外競(jìng)賽為打造光電類創(chuàng)新型人才提供了一體化的平臺(tái)，通過(guò)賽創(chuàng)融合可以進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建，全面提高光電類學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能。

關(guān)鍵詞： 賽創(chuàng)融合 光電類 人才培養(yǎng) 光電設(shè)計(jì)大賽 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類號(hào)： G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）03-0102-04

基金項(xiàng)目：產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：202102004044）；廈門理工學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG202313）。

ZHANG Jiyan ZHAO Mingjie HUANG Zhangchao

School of Opto-Electronic and Communication Engineering， Xiamen University of Technology， Xiamen， Fujian Province， 361024 China

Abstract： In the context of mass innovation， optoelectronic students in colleges and universities shoulder the im‐portant task of the industrial development， structural adjustment and industrial integration of the optoelectronic field. As bases for optoelectronic majors and cultivating related skilled and applied talents， colleges and universities will provide support for the talent cultivation of optoelectronic majors. The extracurricular competition for college stu‐dents provides an integrated platform for creating innovative optoelectronic talents. Through the integration of competitions and innovation， the construction of a professional practical teaching system can be further strength‐ened， and the innovation and entrepreneurship skills of optoelectronic students can be comprehensively improved.

Key Words： Competition-innovation integration； Optoelectronic； Personnel training； Optoelectronic design competition； Innovation and entrepreneurship

光電類本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是在測(cè)量與控制、儀器與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域能夠從事科技開(kāi)發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等工作，以光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)為學(xué)科基礎(chǔ)，培養(yǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)、具有一定的人文素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作精神，具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)工程技術(shù)人才[1]。

1 光電類專業(yè)賽創(chuàng)融合的改革與探索

1.1 賽創(chuàng)融合的人才培養(yǎng)目標(biāo)

1.1.1 為學(xué)生光電方面的鍛煉提供良好平臺(tái)

光電課外競(jìng)賽為學(xué)生進(jìn)行光電方面的鍛煉提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)。目前人才培養(yǎng)的教育目標(biāo)是在復(fù)雜的技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，培養(yǎng)那些具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力，能夠應(yīng)對(duì)全球化挑戰(zhàn)并適應(yīng)全球化的工程領(lǐng)導(dǎo)者[2-3]。至少要掌握扎實(shí)的工程技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出滿足客戶需求的產(chǎn)品，才能成為一名優(yōu)秀的工程師。

1.1.2 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力

工程師的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的培養(yǎng)是很有必要的[4-5]。通過(guò)競(jìng)賽可以培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力、學(xué)科間的融合能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力、內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力、自主學(xué)習(xí)能力。競(jìng)賽中往往能使學(xué)生專業(yè)知識(shí)以外的素質(zhì)能力得到很大提升[6]。

1.1.3 鍛煉學(xué)生溝通技巧

通過(guò)科技競(jìng)賽所營(yíng)造的實(shí)踐環(huán)境，學(xué)生在親身體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作力量的同時(shí)，也鍛煉了溝通技巧，提高了其面對(duì)困難的應(yīng)變能力和抗挫折能力[7]。

1.1.4 有助于學(xué)生增強(qiáng)適應(yīng)性和韌性

通過(guò)競(jìng)賽，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到如何在壓力下工作，如何有效地管理時(shí)間和資源，以及如何在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的作用。競(jìng)賽過(guò)程中的挑戰(zhàn)和失敗是不可避免的，這些經(jīng)歷有助于學(xué)生增強(qiáng)適應(yīng)性和韌性，學(xué)會(huì)從失敗中吸取教訓(xùn)，不斷進(jìn)步。

1.2 賽創(chuàng)融合的運(yùn)行機(jī)制與保障

為了充分地保障學(xué)生有良好的競(jìng)賽活動(dòng)場(chǎng)所，光電學(xué)院特別設(shè)置創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，設(shè)置專門的競(jìng)賽服務(wù)辦公室，聘請(qǐng)帶比賽經(jīng)驗(yàn)豐富的專任教師負(fù)責(zé)各類學(xué)科競(jìng)賽的組織與參賽。學(xué)院同時(shí)下設(shè)各分賽區(qū)活動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)小組。在競(jìng)賽期間對(duì)賽題進(jìn)行統(tǒng)一的講解與培訓(xùn)。各競(jìng)賽小組組織學(xué)生對(duì)競(jìng)賽題目的研究?jī)?nèi)容展開(kāi)充分的調(diào)研，制訂研究方法和技術(shù)方案，并將項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行分塊拆解，分工合作。

指導(dǎo)教師會(huì)在大一新生中做競(jìng)賽宣講，把自己的研究領(lǐng)域、競(jìng)賽課題介紹給學(xué)生，招收感興趣的學(xué)生加入自己的科研團(tuán)隊(duì)?？蒲薪M將開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室并利用業(yè)余時(shí)間開(kāi)展課題培育工作，培育成熟的科研成果會(huì)用于參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類的競(jìng)賽項(xiàng)目。

學(xué)院內(nèi)設(shè)置競(jìng)賽學(xué)生社團(tuán)，社團(tuán)經(jīng)常組織課外活動(dòng)，社團(tuán)成員以老帶新，沒(méi)有競(jìng)賽期間，社團(tuán)成員也經(jīng)常性召開(kāi)例會(huì)，制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，并分階段學(xué)習(xí)，指導(dǎo)教師制定任務(wù)，定期監(jiān)督完成，為課外競(jìng)賽的理論知識(shí)做好儲(chǔ)備。

1.3 課外競(jìng)賽的指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基地

作為課外實(shí)踐教學(xué)的專家顧問(wèn)組，光電創(chuàng)新基地邀請(qǐng)大賽相關(guān)學(xué)科一線教學(xué)名師、專家學(xué)者為項(xiàng)目組提供技術(shù)與項(xiàng)目支持，使理論課的授課延伸到賽課的講臺(tái)上，針對(duì)重點(diǎn)問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)，為項(xiàng)目組答疑解惑、指點(diǎn)迷津，為學(xué)生深入理解和研究、順利攻克難關(guān)提出寶貴建議。學(xué)院為光電類專業(yè)開(kāi)設(shè)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練課程。學(xué)院和多家光電企業(yè)成立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐平臺(tái)，并聘請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)工程師為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師。

廈門理工學(xué)院有專門的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園，每年組織大學(xué)生申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項(xiàng)目，優(yōu)秀項(xiàng)目組推薦申報(bào)省級(jí)及國(guó)家級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項(xiàng)目。對(duì)有潛力的項(xiàng)目，創(chuàng)業(yè)園會(huì)提供項(xiàng)目基金，提供創(chuàng)新工作室，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行孵化。參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的學(xué)生也可獲得創(chuàng)新學(xué)分。

2 基于賽創(chuàng)融合的人才培養(yǎng)效益

廈門理工學(xué)院深入貫徹校企協(xié)同育人理念，與近30家光電企業(yè)合作共建實(shí)踐教學(xué)基地，其中包括廈門華聯(lián)電子有限公司、廈門通士達(dá)照明有限公司、晶宇光電股份有限公司、麥克奧迪集團(tuán)等。廈門華聯(lián)電子有限公司被批準(zhǔn)為省級(jí)校企合作實(shí)習(xí)基地。光電信息科學(xué)與工程和電子信息卓越班的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)100%在企業(yè)完成，普通班學(xué)生有60%的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來(lái)自企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

近年來(lái)，學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放平臺(tái)與創(chuàng)新實(shí)踐基地，開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，通過(guò)“項(xiàng)目帶動(dòng)”，全面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力，參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目70余項(xiàng)，學(xué)生共獲得國(guó)家發(fā)明專利7項(xiàng)、實(shí)用新型專利28項(xiàng)。參加全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、福建省單片機(jī)競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽、福建省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，屢創(chuàng)佳績(jī)，共獲得獎(jiǎng)勵(lì)122項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)15項(xiàng)。畢業(yè)生受到用人單位的歡迎，就業(yè)率保持在98%以上，考取本專業(yè)研究生100余人，相當(dāng)比例的學(xué)生被985、211大學(xué)錄取。

3 獲獎(jiǎng)競(jìng)賽案例分析

3.1 菜品自助結(jié)算一體機(jī)

以參加第八屆全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)大賽為例。學(xué)生競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)從生活出發(fā)，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，物聯(lián)網(wǎng)，智能識(shí)別，自動(dòng)控制系統(tǒng)多學(xué)科知識(shí)，致力于解決食堂超市人員就餐結(jié)算緩慢的問(wèn)題，提高就餐打菜效率，于是就有了基于食品識(shí)別技術(shù)的自助結(jié)算一體機(jī)的項(xiàng)目。

通過(guò)利用圖像識(shí)別技術(shù)將在托盤上的食物進(jìn)行圖像采集和錄入，消費(fèi)結(jié)算時(shí)再通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)識(shí)別和物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)商品進(jìn)行識(shí)別和匹配，并匯總商品信息和金額進(jìn)行結(jié)算，最后消費(fèi)者通過(guò)支付模塊進(jìn)行支付。食品自助管理結(jié)算一體機(jī)原型機(jī)可以實(shí)現(xiàn)本地食品的錄入與識(shí)別功能、從食品放置到支付成功的全自動(dòng)化功能及識(shí)別成功后多樣化付款功能。

傳統(tǒng)結(jié)算設(shè)備通過(guò)對(duì)碗底植入RFID射頻芯片進(jìn)行食品區(qū)分的方式，一次性投入和對(duì)碗碟維護(hù)成本高，設(shè)備體積大，價(jià)格昂貴。研發(fā)產(chǎn)品通過(guò)建模及一體化設(shè)計(jì)，縮小產(chǎn)品占地面積；采用食品識(shí)別的圖像處理技術(shù)，簡(jiǎn)化食品識(shí)別方式，減少投入成本；物聯(lián)網(wǎng)的加入使產(chǎn)品功能更加多元化；新型支付方式接口的添加使支付更快捷。

圖1為團(tuán)隊(duì)研發(fā)的食品識(shí)別自助結(jié)算一體機(jī)的實(shí)物圖。該項(xiàng)目榮獲第八屆全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)。項(xiàng)目組申報(bào)的實(shí)用新型專利“一種菜品自助結(jié)算設(shè)備及系統(tǒng)”已獲授權(quán)。

3.2 基于數(shù)據(jù)手勢(shì)算法的手語(yǔ)識(shí)別手套

以參加第十屆全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)大賽為例，參賽隊(duì)員結(jié)合專業(yè)知識(shí)與賽題特點(diǎn)，廣泛涉獵模式識(shí)別、自動(dòng)控制、智能穿戴、傳感器、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)，參賽隊(duì)員最后選定參賽題目為“布瑞吉——基于數(shù)據(jù)手勢(shì)算法的手語(yǔ)識(shí)別手套”，項(xiàng)目將新型傳感器、人工智能技術(shù)、智能穿戴設(shè)備的相關(guān)技術(shù)集成于一體，架起聾健溝通的橋梁，產(chǎn)品具有很強(qiáng)的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

結(jié)合手勢(shì)識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別為一體的一種手語(yǔ)識(shí)別手套，該手套有兩個(gè)主要的功能，手勢(shì)識(shí)別部分根據(jù)聽(tīng)障人士做出的手勢(shì)進(jìn)行判斷，將其做出的手勢(shì)轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音輸出，便于看不懂手語(yǔ)的健全人士理解他們的意思；語(yǔ)音識(shí)別部分識(shí)別健全人士的語(yǔ)音，并將其轉(zhuǎn)換成文字顯示在手機(jī)App上，以便于雙方之間的溝通。

項(xiàng)目產(chǎn)品具有創(chuàng)新性、手語(yǔ)識(shí)別準(zhǔn)確率高，易于推廣。項(xiàng)目初代產(chǎn)品的研發(fā)和測(cè)試已經(jīng)取得了一定成效，已申請(qǐng)一項(xiàng)實(shí)用新型專利并獲軟件著作權(quán)一項(xiàng)。項(xiàng)目產(chǎn)品可以很好地解決聽(tīng)障人士與正常人的溝通問(wèn)題，獲得了專家的一致認(rèn)可，并取得了第十屆全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)大賽國(guó)賽一等獎(jiǎng)，參賽實(shí)物見(jiàn)圖2。

3.3 基于機(jī)器視覺(jué)的柔性電路板缺陷檢測(cè)系統(tǒng)

“睛炬秋毫——人工智能柔性電路板檢測(cè)的領(lǐng)跑者”是校內(nèi)導(dǎo)師的橫向課題，光電學(xué)生積極參與其中。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深入企業(yè)開(kāi)展調(diào)研，通過(guò)教師指導(dǎo)，解決了企業(yè)的技術(shù)難題，利用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建案例庫(kù)，解決多種類柔性電路板檢測(cè)難題，并縮短學(xué)習(xí)周期，提高效率，自主研發(fā)的以機(jī)器視覺(jué)為基礎(chǔ)的柔性電路板缺陷檢測(cè)算法，解決快速準(zhǔn)確檢測(cè)難題，提高檢測(cè)速度。再結(jié)合AOI算法，采用兩類光源搭配，解決反光等問(wèn)題，提高準(zhǔn)確率與成像清晰度，項(xiàng)目組申請(qǐng)六項(xiàng)專利并獲一項(xiàng)軟件著作權(quán)，該項(xiàng)目在2022年取得了福建省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎(jiǎng)。

截至目前，參加科技競(jìng)賽同學(xué)的考研上線率達(dá)到90%以上，通過(guò)競(jìng)賽，學(xué)生對(duì)科研產(chǎn)生了濃厚的興趣，同時(shí)科技競(jìng)賽取得的成績(jī)給予學(xué)生極大的鼓舞及信心，通過(guò)參加科技競(jìng)賽，還能夠帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)課內(nèi)理論知識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

賽創(chuàng)融合的課外實(shí)實(shí)踐模式可以為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供良好的外部實(shí)踐環(huán)境，以學(xué)生為中心，以競(jìng)賽為指揮棒，整合創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)、實(shí)踐教師隊(duì)伍和校外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地。通過(guò)競(jìng)賽，提高了光電類學(xué)生的人才素質(zhì)和工程素養(yǎng)，同時(shí)在競(jìng)賽中涌現(xiàn)出拔尖的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。學(xué)生競(jìng)賽以老帶新的社團(tuán)模式能夠創(chuàng)造科技競(jìng)賽良好的校園氛圍，擴(kuò)大競(jìng)賽學(xué)生的覆蓋面，提供可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)化模式。同時(shí)，青年教師通過(guò)對(duì)競(jìng)賽的指導(dǎo)，也提高了自身的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)。學(xué)校在政策上加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生科技競(jìng)賽活動(dòng)指導(dǎo)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，也利于激發(fā)教師參與競(jìng)賽的積極性。通過(guò)改革課外競(jìng)賽的管理制度、師資力量建設(shè)、實(shí)踐平臺(tái)基地建設(shè)等來(lái)著力提高學(xué)生課外競(jìng)賽中的創(chuàng)新實(shí)踐能力，并通過(guò)改革取得了一系列顯著的人才培養(yǎng)效益，提高了光電人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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