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，以學生工程實踐能力養(yǎng)成為中心，科教融合和產教融合，并依托實驗課程建設團隊、企業(yè)技術團隊和實驗室管理團隊，實施光電信息科學與工程專業(yè)的實驗教學體系“四化”改革，即實驗課程體系分層模塊化、實驗平臺建設發(fā)展基地化、實驗課程教學實施類別化和實驗項目建設前沿工程化。改革形成了一批教學改革研究成果，提升了專業(yè)實驗教學隊伍保障。

關鍵詞：新工科；實驗教學體系；改革

光電技術對經濟和社會的推動作用日趨顯著，使光學技術從理論層面普及到光電信息技術的應用層面。信息時代質的飛躍的關鍵，是培養(yǎng)和依靠高素質、復合型的光電創(chuàng)新人才[1]。作為粵港澳大灣區(qū)優(yōu)勢的光電子信息產業(yè)集群，在國家大力推進粵港澳大灣區(qū)建設的新形勢下，將迎來新一輪發(fā)展浪潮，產業(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)的實驗課程體系是培養(yǎng)技術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)光電產業(yè)轉型升級發(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，對光電信息科學與工程專業(yè)的實驗教學體系開展了新工科建設改革。“一中心”，即聚焦學生工程實踐能力養(yǎng)成為中心，改革專業(yè)實驗課程體系、實驗平臺、實驗內容和教學實施方法，提升工科人才發(fā)現問題、分析問題、設計方案、實施方案、測試調試、團隊協作等能力。“雙融合”，即通過科教融合和產教融合推動實驗教學創(chuàng)新[3]。發(fā)揮工科高校的科技創(chuàng)新和科技服務優(yōu)勢，鼓勵支持教師將科研最新成果和技術服務最新方案，轉化為實驗課程教學內容或實驗項目；發(fā)揮粵港澳大灣區(qū)和光電產業(yè)集群優(yōu)勢，強化校企合作，產教融合協同育人，將部分實驗教學內容安排在學生的企業(yè)學習階段，并建設企業(yè)實驗教學指導教師隊伍。“三依托”，即依托實驗課程建設團隊、企業(yè)技術團隊和實驗室管理團隊。一是依托實驗課程建設團隊，升級改造面向新工科改革的專業(yè)實驗課程，開發(fā)新的實驗項目；二是依托區(qū)域企業(yè)技術團隊，發(fā)揮課程產業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢，參與實驗課程教學與實驗項目建設，并指導學生在企業(yè)學習階段的工程實踐；三是依托實驗室管理團隊，按照實驗課程體系改革要求，及時改造實驗室，升級實驗教學設備儀器，并加大實驗室開放，積極參與實踐教學指導[4]。

2改革內容

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)，實施了光電信息科學與工程專業(yè)的實驗教學體系“四化”改革，即實驗課程體系分層模塊化、實驗平臺建設發(fā)展基地化、實驗課程教學實施類別化、實驗項目建設前沿工程化。2.1實驗課程體系分層模塊化。首先，優(yōu)化光電技術實驗課程層次結構。進一步厘清了專業(yè)實驗課程的層次結構，將實驗課程分為4個層次，如圖1所示，內容涉及基礎、專業(yè)、綜合設計及綜合創(chuàng)新。依據光電新工科人才培養(yǎng)目標，結合光電專業(yè)工程素養(yǎng)養(yǎng)成規(guī)律，將專業(yè)實驗教學分層次開設，明確各部分的工程訓練目的和目標。其次，模塊化設計實驗課程體系。根據實驗課程教學目標制定相應的實驗教學模塊的主要內容和步驟，打破課程獨立實驗的界限，避免實驗設置的無序和可能造成的交叉重復，建立綜合實驗教學體系[5]。綜合設計性實驗打破單一課程的封閉體系，追求實驗教學體系與內容的綜合性與整體性，形成多模塊的實驗課程體系[6]。第三，不斷開發(fā)完善實驗課程教學資源。根據光電信息技術的發(fā)展規(guī)律和趨勢，依托學校、學院的優(yōu)質師資力量，組建了一支高水平的理論教學與實驗教學指導教師隊伍。委托課程建設團隊挖掘已有實驗課程潛力，持續(xù)更新與開發(fā)層次多樣、內容豐富、選讀方式多樣、開設方式靈活的實驗課程及教學資源。2.2實驗平臺建設發(fā)展基地化。針對光電子信息學科特點，結合光電應用型人才成長規(guī)律，提出以基地化發(fā)展思路打造光電信息技術專業(yè)實驗平臺，以平臺的建設來整合、改造和提升學校光電信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學水平[7]，努力將一體化平臺打造成資源共享的實驗平臺及科學管理深度開放的實踐平臺，同時也是與校外實踐平臺對接的開放平臺，通過產學研基地建設和對外交流來促進人才培養(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)學生的綜合運用能力、創(chuàng)新能力、工程能力為核心[8]，以光電技術創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標，建立了本科生光電信息技術綜合實驗教學平臺——廣東省實驗教學示范中心“光電技術實驗教學示范中心”，如圖2所示。該平臺包括6個子平臺，即5個實驗教學子平臺和1個綜合創(chuàng)新實踐子平臺，可支持強化多學科知識的綜合訓練，鍛煉和培養(yǎng)學生在涉光科技層面的應用能力。平臺運行堅持總結優(yōu)化與基地化發(fā)展。根據建設目標和運行情況，及時總結平臺運行管理中的優(yōu)點和問題，不斷調整優(yōu)化，使平臺以最佳狀態(tài)支持光電新工科人才實踐能力培養(yǎng)。平臺運行成熟后，調整和提升其結構與功能，按照人才培養(yǎng)基地的高標準推進平臺建設，挖掘基地化平臺對人才培養(yǎng)的復合功能與潛力。推動基地化平臺致力于全面提升學生創(chuàng)新能力，并以平臺為基礎，結合學校學科和專業(yè)優(yōu)勢，通過產學研合作與地方或大型企業(yè)加強交流，加強與校外實踐平臺的交流與合作，促進平臺研究成果轉化和校內外實踐平臺合作培養(yǎng)，達到學校、地方/企業(yè)、學生“三贏”局面。2.3實驗課程教學實施類別化。在實驗課程體系優(yōu)化和實驗教學平臺建設發(fā)展基礎上，根據光電信息科學與工程專業(yè)實驗分為光源、光調制、光檢測和光成像4個方面的特點，實驗課程相應地分為“源、調、測、像”4個類別。緊密聯系光電技術工程實際，對已有的教學與實驗資源進行優(yōu)化整合，對應實驗課程類別相應建立了6個實驗教學平臺，包括基礎光學實驗室、激光技術實驗室、光電傳感與檢測技術實驗室、光纖與通信技術實驗室、信息光學實驗室、光電一體化實踐創(chuàng)新實驗室。新增購置一批實驗教學儀器，完成主要實驗教學儀器的更新換代。實驗課程的類別化實施，提高了實驗室管理效率和開課使用效率，也為綜合設計性實驗和綜合創(chuàng)新實驗項目的開展，提供更好的支撐。2.4實驗項目建設前沿工程化。第一，以科教融合、科研反哺教學推動本科實驗教學項目前沿化。依托本專業(yè)教師科研能力較強、主持各類科研基金較多的優(yōu)勢，開設基于科研項目的綜合設計性實驗I及基于企業(yè)科技合作以及技術開發(fā)內容的綜合設計性實驗II。新增實驗項目12個，其中創(chuàng)新實驗項目5個。學生通過進入教師的前沿科研課題，親身感知企業(yè)的前沿應用研究與技術開發(fā)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程能力，培養(yǎng)“應用能力”。例如，基于光電檢測與機器視覺是目前華南地區(qū)涉光科技七大產業(yè)群之一的產業(yè)前沿優(yōu)勢，新增了8臺套“TH-02光電視覺檢測實驗儀”，開展了“光路搭建調試與面陣CCD/CMOS數據采集實驗”“面陣CCD/CMOS圖像預處理實驗”“OCR字符識別實驗”“二維碼識別實驗”“圖像模板匹配實驗”“SVM支持向量機分類器實驗”等具有示范意義的創(chuàng)新實驗項目。第二，以產教融合、校企協同培養(yǎng)推動學生畢業(yè)設計選題工程化。建立鼓勵基于企業(yè)實際工作內容的畢業(yè)設計選題制度。通過該制度，使畢業(yè)設計題目更加緊密結合工程實際問題，“真心實意”作設計、“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，提升學生的工程應用能力。在校企協同培養(yǎng)期間，指定企業(yè)和學校各1名指導教師共同指導學生畢業(yè)設計，讓學生到企業(yè)完成畢業(yè)設計。

3實施效果

3.1實驗教學隊伍建設保障更加有力。保障光電新工科人才培養(yǎng)的實驗教學體系改革有效實施的重點，在于實驗教學隊伍建設，即實驗課程建設團隊、企業(yè)技術團隊和實驗室管理團隊的建設。改革進程中，進一步提高教學師資水平、改善師資隊伍職稱和學位結構。校內實驗教師具有博士學位的達到了80%以上，并要求教授主講實驗課。引進的高水平人才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；選派教師到國內外高校學習進修，青年教師在國外高校進修1年以上的有2名，短期進修的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)秀人才的高水平實驗教師隊伍。另外，依托實驗教學平臺，積極推進產教融合、校企合作，通過引進或聘用，建立了校外實踐指導教師庫，主要來自合作企業(yè)的總工程師或技術骨干。通過聯合開發(fā)建設實驗課程、實驗項目等方式，成為推進改革的重要依托力量。鼓勵支持實驗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，出版實驗教材1部。借助實驗示范中心平臺，積極與企業(yè)聯系，共建產學研實驗室1間，并與多家光電企業(yè)簽署了產學研合作協議。3.2學生培養(yǎng)效果持續(xù)提升。近年來，經本專業(yè)培養(yǎng)的學生，積極參加“挑戰(zhàn)杯”“大學物理實驗大賽”“光電創(chuàng)意設計競賽”“光電創(chuàng)客競賽”等，獲得省級以上課外科技競賽獎勵達70多項。其中，2018年獲得第六屆全國大學生光電設計大賽一等獎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)應屆參加就業(yè)的畢業(yè)生，90%以上進入粵港澳大灣區(qū)光電產業(yè)領域就業(yè)，用人單位普遍反饋畢業(yè)生在就業(yè)崗位可迅速承擔起相應工程崗位職責，對畢業(yè)生的實踐創(chuàng)新能力滿意。

4結語

面向光電新工科人才培養(yǎng)實施的實驗教學體系改革，堅持新工科改革理念，對光電信息科學與工程專業(yè)的實驗課程體系、實驗教學平臺、教學實施方式及教學資源建設等方面進行了系統(tǒng)的改革，通過產學研合作提高光電應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、南京工程學院、桂林理工大學等兄弟院校來校調研和經驗交流，并與兄弟院校的光電信息科學與工程專業(yè)簽署了實驗教學平臺和資源共享合作協議。

作者:陳麗 雷亮 周冬躍 溫坤華 單位:廣東工業(yè)大學