光電新工科人才培養(yǎng)研究
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摘要：按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，以學(xué)生工程實(shí)踐能力養(yǎng)成為中心，科教融合和產(chǎn)教融合，并依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊，實(shí)施光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系“四化”改革，即實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化、實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)發(fā)展基地化、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化和實(shí)驗(yàn)項目建設(shè)前沿工程化。改革形成了一批教學(xué)改革研究成果，提升了專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊伍保障。
關(guān)鍵詞：新工科；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；改革
光電技術(shù)對經(jīng)濟(jì)和社會的推動作用日趨顯著，使光學(xué)技術(shù)從理論層面普及到光電信息技術(shù)的應(yīng)用層面。信息時代質(zhì)的飛躍的關(guān)鍵，是培養(yǎng)和依靠高素質(zhì)、復(fù)合型的光電創(chuàng)新人才[1]。作為粵港澳大灣區(qū)優(yōu)勢的光電子信息產(chǎn)業(yè)集群，在國家大力推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的新形勢下，將迎來新一輪發(fā)展浪潮，產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展需要高校輸送更多優(yōu)秀的光電子信息類創(chuàng)新人才[2]。而光電專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系是培養(yǎng)技術(shù)人才的重要支撐條件。
1改革思路
為培養(yǎng)符合粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展需求的光電專業(yè)工程人才，按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系開展了新工科建設(shè)改革?！耙恢行摹保淳劢箤W(xué)生工程實(shí)踐能力養(yǎng)成為中心，改革專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)平臺、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)實(shí)施方法，提升工科人才發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、設(shè)計方案、實(shí)施方案、測試調(diào)試、團(tuán)隊協(xié)作等能力?！半p融合”，即通過科教融合和產(chǎn)教融合推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新[3]。發(fā)揮工科高校的科技創(chuàng)新和科技服務(wù)優(yōu)勢，鼓勵支持教師將科研最新成果和技術(shù)服務(wù)最新方案，轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)項目；發(fā)揮粵港澳大灣區(qū)和光電產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢，強(qiáng)化校企合作，產(chǎn)教融合協(xié)同育人，將部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排在學(xué)生的企業(yè)學(xué)習(xí)階段，并建設(shè)企業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊伍?！叭劳小?，即依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊。一是依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊，升級改造面向新工科改革的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項目；二是依托區(qū)域企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊，發(fā)揮課程產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢，參與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項目建設(shè)，并指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)階段的工程實(shí)踐；三是依托實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊，按照實(shí)驗(yàn)課程體系改革要求，及時改造實(shí)驗(yàn)室，升級實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備儀器，并加大實(shí)驗(yàn)室開放，積極參與實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)[4]。
2改革內(nèi)容
按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，面向光電新工科人才培養(yǎng)，實(shí)施了光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系“四化”改革，即實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化、實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)發(fā)展基地化、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化、實(shí)驗(yàn)項目建設(shè)前沿工程化。2.1實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化。首先，優(yōu)化光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程層次結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步厘清了專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的層次結(jié)構(gòu)，將實(shí)驗(yàn)課程分為4個層次，如圖1所示，內(nèi)容涉及基礎(chǔ)、專業(yè)、綜合設(shè)計及綜合創(chuàng)新。依據(jù)光電新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合光電專業(yè)工程素養(yǎng)養(yǎng)成規(guī)律，將專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分層次開設(shè)，明確各部分的工程訓(xùn)練目的和目標(biāo)。其次，模塊化設(shè)計實(shí)驗(yàn)課程體系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的主要內(nèi)容和步驟，打破課程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的界限，避免實(shí)驗(yàn)設(shè)置的無序和可能造成的交叉重復(fù)，建立綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]。綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)打破單一課程的封閉體系，追求實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與內(nèi)容的綜合性與整體性，形成多模塊的實(shí)驗(yàn)課程體系[6]。第三，不斷開發(fā)完善實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)資源。根據(jù)光電信息技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和趨勢，依托學(xué)校、學(xué)院的優(yōu)質(zhì)師資力量，組建了一支高水平的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊伍。委托課程建設(shè)團(tuán)隊挖掘已有實(shí)驗(yàn)課程潛力，持續(xù)更新與開發(fā)層次多樣、內(nèi)容豐富、選讀方式多樣、開設(shè)方式靈活的實(shí)驗(yàn)課程及教學(xué)資源。2.2實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)發(fā)展基地化。針對光電子信息學(xué)科特點(diǎn)，結(jié)合光電應(yīng)用型人才成長規(guī)律，提出以基地化發(fā)展思路打造光電信息技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺，以平臺的建設(shè)來整合、改造和提升學(xué)校光電信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)水平[7]，努力將一體化平臺打造成資源共享的實(shí)驗(yàn)平臺及科學(xué)管理深度開放的實(shí)踐平臺，同時也是與校外實(shí)踐平臺對接的開放平臺，通過產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)和對外交流來促進(jìn)人才培養(yǎng)與平臺發(fā)展。堅持創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、工程能力為核心[8]，以光電技術(shù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，建立了本科生光電信息技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺——廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心“光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，如圖2所示。該平臺包括6個子平臺，即5個實(shí)驗(yàn)教學(xué)子平臺和1個綜合創(chuàng)新實(shí)踐子平臺，可支持強(qiáng)化多學(xué)科知識的綜合訓(xùn)練，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生在涉光科技層面的應(yīng)用能力。平臺運(yùn)行堅持總結(jié)優(yōu)化與基地化發(fā)展。根據(jù)建設(shè)目標(biāo)和運(yùn)行情況，及時總結(jié)平臺運(yùn)行管理中的優(yōu)點(diǎn)和問題，不斷調(diào)整優(yōu)化，使平臺以最佳狀態(tài)支持光電新工科人才實(shí)踐能力培養(yǎng)。平臺運(yùn)行成熟后，調(diào)整和提升其結(jié)構(gòu)與功能，按照人才培養(yǎng)基地的高標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)平臺建設(shè)，挖掘基地化平臺對人才培養(yǎng)的復(fù)合功能與潛力。推動基地化平臺致力于全面提升學(xué)生創(chuàng)新能力，并以平臺為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)校學(xué)科和專業(yè)優(yōu)勢，通過產(chǎn)學(xué)研合作與地方或大型企業(yè)加強(qiáng)交流，加強(qiáng)與校外實(shí)踐平臺的交流與合作，促進(jìn)平臺研究成果轉(zhuǎn)化和校內(nèi)外實(shí)踐平臺合作培養(yǎng)，達(dá)到學(xué)校、地方/企業(yè)、學(xué)生“三贏”局面。2.3實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化。在實(shí)驗(yàn)課程體系優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)發(fā)展基礎(chǔ)上，根據(jù)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)分為光源、光調(diào)制、光檢測和光成像4個方面的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)課程相應(yīng)地分為“源、調(diào)、測、像”4個類別。緊密聯(lián)系光電技術(shù)工程實(shí)際，對已有的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行優(yōu)化整合，對應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程類別相應(yīng)建立了6個實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，包括基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光電傳感與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光纖與通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、光電一體化實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。新增購置一批實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，完成主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的更新?lián)Q代。實(shí)驗(yàn)課程的類別化實(shí)施，提高了實(shí)驗(yàn)室管理效率和開課使用效率，也為綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目的開展，提供更好的支撐。2.4實(shí)驗(yàn)項目建設(shè)前沿工程化。第一，以科教融合、科研反哺教學(xué)推動本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)項目前沿化。依托本專業(yè)教師科研能力較強(qiáng)、主持各類科研基金較多的優(yōu)勢，開設(shè)基于科研項目的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)I及基于企業(yè)科技合作以及技術(shù)開發(fā)內(nèi)容的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)II。新增實(shí)驗(yàn)項目12個，其中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目5個。學(xué)生通過進(jìn)入教師的前沿科研課題，親身感知企業(yè)的前沿應(yīng)用研究與技術(shù)開發(fā)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程能力，培養(yǎng)“應(yīng)用能力”。例如，基于光電檢測與機(jī)器視覺是目前華南地區(qū)涉光科技七大產(chǎn)業(yè)群之一的產(chǎn)業(yè)前沿優(yōu)勢，新增了8臺套“TH-02光電視覺檢測實(shí)驗(yàn)儀”，開展了“光路搭建調(diào)試與面陣CCD/CMOS數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)”“面陣CCD/CMOS圖像預(yù)處理實(shí)驗(yàn)”“OCR字符識別實(shí)驗(yàn)”“二維碼識別實(shí)驗(yàn)”“圖像模板匹配實(shí)驗(yàn)”“SVM支持向量機(jī)分類器實(shí)驗(yàn)”等具有示范意義的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目。第二，以產(chǎn)教融合、校企協(xié)同培養(yǎng)推動學(xué)生畢業(yè)設(shè)計選題工程化。建立鼓勵基于企業(yè)實(shí)際工作內(nèi)容的畢業(yè)設(shè)計選題制度。通過該制度，使畢業(yè)設(shè)計題目更加緊密結(jié)合工程實(shí)際問題，“真心實(shí)意”作設(shè)計、“真刀真槍”做工程，縮短工程師培養(yǎng)與企業(yè)需求之間的差距，提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力。在校企協(xié)同培養(yǎng)期間，指定企業(yè)和學(xué)校各1名指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計，讓學(xué)生到企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計。
3實(shí)施效果
3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊伍建設(shè)保障更加有力。保障光電新工科人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革有效實(shí)施的重點(diǎn)，在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊伍建設(shè)，即實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊的建設(shè)。改革進(jìn)程中，進(jìn)一步提高教學(xué)師資水平、改善師資隊伍職稱和學(xué)位結(jié)構(gòu)。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教師具有博士學(xué)位的達(dá)到了80%以上，并要求教授主講實(shí)驗(yàn)課。引進(jìn)的高水平人才7人，其中國家高層次人才1人，特聘教授3人，“青年百人”3人；選派教師到國內(nèi)外高校學(xué)習(xí)進(jìn)修，青年教師在國外高校進(jìn)修1年以上的有2名，短期進(jìn)修的1名，晉升教授2名；已具有30人規(guī)模且大部分為光電專業(yè)頂級優(yōu)秀人才的高水平實(shí)驗(yàn)教師隊伍。另外，依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，積極推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作，通過引進(jìn)或聘用，建立了校外實(shí)踐指導(dǎo)教師庫，主要來自合作企業(yè)的總工程師或技術(shù)骨干。通過聯(lián)合開發(fā)建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項目等方式，成為推進(jìn)改革的重要依托力量。鼓勵支持實(shí)驗(yàn)教師隊伍積極開展教研教改研究，近年來，獲得省級立項2項、校級立項項目12項，出版實(shí)驗(yàn)教材1部。借助實(shí)驗(yàn)示范中心平臺，積極與企業(yè)聯(lián)系，共建產(chǎn)學(xué)研實(shí)驗(yàn)室1間，并與多家光電企業(yè)簽署了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。3.2學(xué)生培養(yǎng)效果持續(xù)提升。近年來，經(jīng)本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生，積極參加“挑戰(zhàn)杯”“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大賽”“光電創(chuàng)意設(shè)計競賽”“光電創(chuàng)客競賽”等，獲得省級以上課外科技競賽獎勵達(dá)70多項。其中，2018年獲得第六屆全國大學(xué)生光電設(shè)計大賽一等獎1項、二等獎1項。本科生近3年多來獲得專利授權(quán)8項，發(fā)表第一作者科技論文12篇，其中有二區(qū)論文2篇。本專業(yè)應(yīng)屆參加就業(yè)的畢業(yè)生，90%以上進(jìn)入粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就業(yè)，用人單位普遍反饋畢業(yè)生在就業(yè)崗位可迅速承擔(dān)起相應(yīng)工程崗位職責(zé)，對畢業(yè)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力滿意。
4結(jié)語
面向光電新工科人才培養(yǎng)實(shí)施的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，堅持新工科改革理念，對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺、教學(xué)實(shí)施方式及教學(xué)資源建設(shè)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的改革，通過產(chǎn)學(xué)研合作提高光電應(yīng)用型人才的能力培養(yǎng)，取得了良好的效果。近3年多來，接待青島理工大學(xué)、南京工程學(xué)院、桂林理工大學(xué)等兄弟院校來校調(diào)研和經(jīng)驗(yàn)交流，并與兄弟院校的光電信息科學(xué)與工程專業(yè)簽署了實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺和資源共享合作協(xié)議。
作者:陳麗 雷亮 周冬躍 溫坤華 單位:廣東工業(yè)大學(xué)
