光電信息專業(yè)實踐教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)

李 敏，郭永彩，鄒 建

光電信息專業(yè)實踐教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)

李 敏，郭永彩，鄒 建

（重慶大學(xué) 光電技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實驗室，重慶 400030）

如何改革實踐教學(xué)，實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)是當(dāng)今高校面臨的普遍問題。依據(jù)重慶大學(xué)光電工程學(xué)院信息工程專業(yè)的特色和優(yōu)勢、培養(yǎng)目標(biāo)及實踐教學(xué)教改經(jīng)驗，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，從儀器設(shè)備管理、創(chuàng)新實踐教學(xué)體系構(gòu)建、實踐教學(xué)方法、手段更新、開放實驗室建設(shè)等6個方面對信息專業(yè)的實踐教學(xué)改革模式進(jìn)行了探索和實踐。

信息工程；實踐教學(xué)改革；創(chuàng)新人才培養(yǎng)；探索和實踐

實驗室是高等學(xué)校進(jìn)行教學(xué)、從事科學(xué)研究和科技創(chuàng)新的重要場所，實踐教學(xué)是大學(xué)生實踐教育的重要組成部分，不僅能培養(yǎng)大學(xué)生理論聯(lián)系實際和分析問題、解決問題的能力，而且在培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立研究和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用。相對理論教學(xué)而言，實踐教學(xué)更有利于突出學(xué)生的主體性，促進(jìn)學(xué)生自主構(gòu)建知識體系［1］。

信息工程專業(yè)是光學(xué)、光電子學(xué)、電子信息工程的交叉專業(yè)學(xué)科，它的特點(diǎn)是：理工復(fù)合、注重基礎(chǔ)、應(yīng)用面廣、實踐性。實踐教學(xué)工作質(zhì)量高低直接影響光電信息領(lǐng)域創(chuàng)新人才的培養(yǎng)［2］。因此，加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高實踐教學(xué)質(zhì)量是高校光電信息類專業(yè)面臨的共同課題。重慶大學(xué)光電工程學(xué)院依據(jù)信息工程專業(yè)的特色與優(yōu)勢、培養(yǎng)目標(biāo)及實際辦學(xué)情況，就該專業(yè)實踐教學(xué)改革進(jìn)行了探索與實踐，取得了較為顯著的成效。

1 舊的實踐教學(xué)模式中存在的主要問題

1.1 儀器設(shè)備管理不合理，使用效率低

學(xué)院與信息工程專業(yè)相關(guān)的實驗室有光電信息實驗室、微電子實驗室、計算機(jī)中心實驗室、創(chuàng)新實驗室以及光電技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實驗室。由于投資渠道不同，教學(xué)投資的儀器設(shè)備主要集中在專業(yè)實驗室和創(chuàng)新實驗室；科研、學(xué)科建設(shè)和課題組投資的儀器設(shè)備主要集中在少數(shù)科研人員的研究室中。專業(yè)實驗室和創(chuàng)新實驗室場地有限、設(shè)備陳舊落后且數(shù)量少、重要設(shè)備缺乏，很難滿足學(xué)生創(chuàng)新實踐的需要；而少數(shù)科研人員的研究室中的儀器設(shè)備先進(jìn)、數(shù)量類別多，使用效率卻很低。

1.2 實踐教學(xué)模式固定，效果不明顯

1.2.1 學(xué)生方面

由于光電信息類實驗相對較抽象，難以理解運(yùn)用，學(xué)生對光電信息類實驗產(chǎn)生了一定的“畏難情緒”。部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正，在整個實驗過程中處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，主動思考少，往往為了撰寫實驗報告而實驗，極大地影響了實驗教學(xué)效果。比如，前組學(xué)生做完實驗后，后組學(xué)生往往只是簡單測量、記錄數(shù)據(jù)，甚至有的學(xué)生編湊實驗數(shù)據(jù)，敷衍實驗。

1.2.2 教師方面

長期以來，部分教師對理論教學(xué)和實踐教學(xué)的相互關(guān)系認(rèn)識偏頗，片面強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，把實踐教學(xué)當(dāng)作理論教學(xué)的簡單驗證，從而影響了實踐教學(xué)效果。教師的科研成果未能反映到實驗內(nèi)容的設(shè)置上來，創(chuàng)新性設(shè)計實驗內(nèi)容較少。實踐教學(xué)方法單一，一般以班級為單位，統(tǒng)一的學(xué)習(xí)進(jìn)度、統(tǒng)一的實驗內(nèi)容，在固定時間、地點(diǎn)，按照實驗指導(dǎo)書給出的固定實驗步驟被動地完成實驗。這種機(jī)械的實驗教學(xué)方式，沒有考慮學(xué)生的需求，忽略了對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 加強(qiáng)實踐教學(xué)改革，促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)

學(xué)院結(jié)合信息工程專業(yè)教學(xué)特點(diǎn)，以重慶市測控儀器與光電技術(shù)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)為契機(jī)，以“傳授知識、培養(yǎng)創(chuàng)新人才”為基本原則，對信息工程專業(yè)實踐教學(xué)進(jìn)行了以下的改革與實踐。

2.1 科學(xué)管理儀器設(shè)備，充分發(fā)揮儀器設(shè)備在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用

儀器設(shè)備資源的共享，有利于提高其利用率，有利于教學(xué)、科研的協(xié)調(diào)發(fā)展，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。學(xué)院建立了儀器設(shè)備共享平臺和相應(yīng)的網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)。學(xué)院的所有教學(xué)實驗室的儀器設(shè)備和各研究室的儀器設(shè)備都加入該共享平臺，對全院師生開放。光電工程學(xué)院儀器設(shè)備共享管理模式如圖1所示，主要有通用儀器設(shè)備管理和專用儀器設(shè)備管理兩種。新購置的儀器設(shè)備都要加入儀器設(shè)備共享平臺，通用性強(qiáng)的儀器設(shè)備由實驗室集中管理；專用性強(qiáng)的儀器設(shè)備由相關(guān)研究室負(fù)責(zé)管理，并指定專門的設(shè)備管理人員負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的管理、維護(hù)和新實驗的開發(fā)。學(xué)院實驗教學(xué)中心根據(jù)儀器設(shè)備完好率、使用率以及對實驗室做出綜合績效評價，并制定相應(yīng)的獎勵政策。

通過一段時間的運(yùn)行，學(xué)院的現(xiàn)有儀器設(shè)備利用率得到了提升，最大限度地發(fā)揮了儀器設(shè)備對教學(xué)、科研的服務(wù)功能。

2.2 創(chuàng)新實踐教學(xué)模式，充分發(fā)揮實踐教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用

光電信息光、機(jī)、電、算、材的交叉學(xué)科，專業(yè)課程較多，涉及知識面較廣，有其自身的課堂教學(xué)特點(diǎn)。既要講授光電專業(yè)知識，又要補(bǔ)充數(shù)理基礎(chǔ)理論；既要圍繞光電專業(yè)核心，又要涉足其他專業(yè)領(lǐng)域；既要立足教材傳授專業(yè)理論，又要結(jié)合實際指導(dǎo)實踐教學(xué)；既要重視教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，又要加強(qiáng)科研，不斷更新知識體系，將最新的行業(yè)信息帶入課堂［3－4］。要培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高水平光電人才，可運(yùn)用理論教學(xué)、開放實驗、科研訓(xùn)練、科技競賽及項目實訓(xùn)為一體的人才培養(yǎng)模式，通過“學(xué)習(xí)—實踐—創(chuàng)新”的培養(yǎng)思路，最終實現(xiàn)培養(yǎng)光電創(chuàng)新人才的目標(biāo)。

圖1 儀器設(shè)備共享管理模式

2.2.1 構(gòu)建模塊化、層次化的實踐教學(xué)體系

學(xué)院在實踐教學(xué)體系的改革中，以先進(jìn)教育理念為指導(dǎo)，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求為目標(biāo)，充分借鑒國內(nèi)外實踐教學(xué)先進(jìn)經(jīng)驗，結(jié)合學(xué)院信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)特點(diǎn)，構(gòu)建了模塊化、層次化的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系，對實踐課程類別和內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化、整合，具體方案如圖2所示。

從橫向上看，該實踐教學(xué)體系突出了實踐教學(xué)與科研、生產(chǎn)相結(jié)合的特點(diǎn)，從根本上改變了從書本到書本的學(xué)習(xí)方式。將科研訓(xùn)練和科技競賽引入實踐教學(xué)過程，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性；將生產(chǎn)實習(xí)和科學(xué)研究引入實踐教學(xué)過程，讓部分有興趣的學(xué)生提前參與科研活動，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實際動手能力。

從縱向上看，該實踐教學(xué)體系結(jié)合了信息工程專業(yè)的特點(diǎn)和學(xué)校實際，從基本能力訓(xùn)練到綜合能力訓(xùn)練再到創(chuàng)新能力訓(xùn)練，實踐教學(xué)內(nèi)容前后銜接，由淺到深、層層遞增，保證了實踐教學(xué)活動貫穿整個大學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)。

圖2 模塊化、層次化的教學(xué)體系

2.2.2 改革實踐教學(xué)方法和手段

在實踐教學(xué)方法上，由以教師為主體轉(zhuǎn)向以學(xué)生為主體，把每門課的實驗內(nèi)容分為必做實驗項目和選做（開放）實驗項目。必做實驗項目定位在演示和驗證層次，選做（開放）實驗項目定位在綜合設(shè)計和創(chuàng)新研究層次。必做實驗在課堂上完成，內(nèi)容緊密與理論教學(xué)相平行，旨在驗證和鞏固理論知識；選做（開放）實驗在課后完成，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇實驗項目，自主擬定實驗方案，選定實驗儀器設(shè)備，完成實驗并撰寫實驗報告。綜合設(shè)計性實驗著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生自己設(shè)計實驗，自己準(zhǔn)備實驗儀器，在解決問題的過程中，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。實踐課程評價由必做實驗成績和選做（開放）實驗成績按比例組成，必做實驗主要考核出勤、實驗報告；選做（開放）實驗考核要綜合考慮作品水平、答辯質(zhì)量和實驗總結(jié)。

在教學(xué)手段上，依據(jù)學(xué)院現(xiàn)有的實驗條件和信息工程專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，主要有以下三點(diǎn)改革：一是開發(fā)儀器新功能，做到每年都有實驗項目的更新；二是充分利用學(xué)院科研資源，鼓勵教師把科研成果引入到實驗中，把理論知識和實際應(yīng)用相結(jié)合，加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化實踐教學(xué)效果；三是組織教師和學(xué)生共同開發(fā)新儀器，不但節(jié)約成本，也讓學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力得到了提高。

2.3 開放實驗室，充分發(fā)揮實驗室資源在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用

在改革實踐教學(xué)實施過程中，為了使實驗室有序的開放，學(xué)院自主開發(fā)了實驗室網(wǎng)上預(yù)約評價系統(tǒng)，并針對教師，管理人員和學(xué)生分別制定了一套完整的開放性實驗室管理辦法。實驗室開放采取多種形式，以滿足不同層次學(xué)生的需求。

2.3.1 實驗項目開放

學(xué)院所有的專業(yè)實驗室在沒有教學(xué)任務(wù)的情況下對學(xué)生全方位開放，每個實驗室在網(wǎng)上公布了開放實驗項目。學(xué)生可以根據(jù)自己的特長愛好預(yù)約實驗項目，也可以自己設(shè)計實驗項目，自行擬定設(shè)計方案，完成實驗并撰寫實驗報告，取得相應(yīng)的學(xué)習(xí)成績。

2.3.2 實驗儀器設(shè)備開放

實驗室精密儀器和大型設(shè)備都是由專人負(fù)責(zé)管理和維護(hù)，為盡量滿足學(xué)生的創(chuàng)新實踐需要，相關(guān)實驗室公布開放實驗內(nèi)容和時間。學(xué)生可以預(yù)約，在教師的指導(dǎo)下完成相關(guān)實驗。

2.3.3 教育部重點(diǎn)實驗室對本科生開放

光電技術(shù)及系統(tǒng)實驗室由黃尚廉院士創(chuàng)立，實驗室以光電技術(shù)及系統(tǒng)為總的研究發(fā)展方向，發(fā)揮光學(xué)工程和儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科交叉的優(yōu)勢與特色。在智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、光纖技術(shù)及應(yīng)用、微系統(tǒng)，以及智能化光電儀器與設(shè)備四個主要的研究方向上，堅持自主創(chuàng)新，為我國的光電技術(shù)與儀器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)技術(shù)支撐，成為在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界有重大影響的高水平光電技術(shù)與儀器研究實驗平臺和高層次人才培養(yǎng)基地。

利用重點(diǎn)實驗室的先進(jìn)儀器設(shè)備，面向本科生開設(shè)設(shè)計性、創(chuàng)新性綜合實驗項目，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與科技創(chuàng)新的主動性［5］。實踐證明，學(xué)生在參與實驗室科研項目的過程中，擴(kuò)展了知識視野，培養(yǎng)了科研興趣，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識。到目前為止，多名學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在《光譜學(xué)與光譜分析》《儀器儀表學(xué)報》等刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文11篇，申請并授權(quán)發(fā)明專利4項。

2.4 積極組織科技競賽活動，充分發(fā)揮科技競賽活動在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用

學(xué)院結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)和專業(yè)的實際情況，創(chuàng)建了“重大光電大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地”，提供一個供學(xué)生自由創(chuàng)新實踐的平臺。學(xué)生在完成項目的過程中，實現(xiàn)了理論知識和實踐能力的結(jié)合，從而提高了大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造熱情，調(diào)動全院師生投身課外科技創(chuàng)新活動的積極性，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)質(zhì)量的全面提高。創(chuàng)立專門的創(chuàng)新實踐基地是創(chuàng)新實踐可持續(xù)發(fā)展的基本條件，大學(xué)一年級學(xué)生進(jìn)入實踐基地進(jìn)行基本模塊訓(xùn)練；大學(xué)二年級學(xué)生積極申報并完成重慶大學(xué)大學(xué)生科研訓(xùn)練項目SRTP和國家大學(xué)創(chuàng)新項目；大學(xué)三年級優(yōu)秀的學(xué)生參加各種科技競賽；大學(xué)四年級學(xué)生根據(jù)自己的專長和興趣愛好申請進(jìn)入科研實驗室，參與教師的科研項目，同時也部分負(fù)責(zé)低年級學(xué)生的創(chuàng)新指導(dǎo)工作。基地經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，基本形成一支梯度的科技創(chuàng)新團(tuán)隊。

近年來，學(xué)院學(xué)生在各種科技競賽中取得了令人滿意的成績：全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲得全國一等獎1項、二等獎2項，重慶市賽區(qū)特等獎1項、一等獎3項、二等獎3項；“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能車設(shè)計大賽獲得全國二等獎1項，賽區(qū)一等獎2項、二等獎5項；美新杯生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽全國特等獎1項；數(shù)學(xué)建模競賽全國一等獎1項、二等獎1項，美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽一等獎1項、二等獎3項；重慶大學(xué)大學(xué)生科研訓(xùn)練項目SRTP優(yōu)秀項目一等獎5項、二等獎8項；國家大學(xué)創(chuàng)新項目6項。

2.5 加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供保障

本專業(yè)在師資隊伍建設(shè)過程中，力求以專業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，積極提高師資隊伍的教學(xué)水平和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)水平。通過引進(jìn)和自身培養(yǎng)，使得師資隊伍的整體結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)層次發(fā)生了較大的優(yōu)化。積極引進(jìn)具有國外工作經(jīng)歷的高層次教師，同時大量選派教師到國外高水平院校和機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)修。通過實施這些措施，使多名教師具有了工程應(yīng)用的背景，從而在授課過程中能將理論知識和實踐技能有機(jī)融合，形成一種新型的教學(xué)模式和教學(xué)方法，提升所培養(yǎng)人才的創(chuàng)新能力。

制定合理的考核機(jī)制和激勵措施，穩(wěn)定實踐教師隊伍。一方面將實驗教師的崗位分為實驗課堂教學(xué)、開放實驗項目指導(dǎo)、大學(xué)生科技創(chuàng)新與科技競賽指導(dǎo)、科研和實驗室建設(shè)與管理4部分工作內(nèi)容，考核他們在科研水平、實驗教學(xué)、實驗改革與創(chuàng)新、儀器設(shè)備管理與功能開發(fā)以及實驗室建設(shè)與管理方面的業(yè)績。另一方面，學(xué)院為這支隊伍專門建立了職稱評定、績效考核等激勵措施，提升了這支隊伍的認(rèn)同度。

3 結(jié)束語

幾年的實踐教學(xué)運(yùn)行表明，上述實踐教學(xué)改革，使我院信息工程專業(yè)的實踐教學(xué)內(nèi)容和實踐教學(xué)條件得到進(jìn)一步完善，實踐教學(xué)質(zhì)量得到了明顯提高。提高了信息工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高了學(xué)生的自學(xué)能力和動手能力，使畢業(yè)生在信息行業(yè)受到廣泛歡迎。

［1］左鐵鏞.充分發(fā)揮實驗教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用［J］.中國高等教育，2007（23）18－20.

［2］鄭曉東，劉向東.光電信息工程實驗教學(xué)的思考與改革［J］.光學(xué)技術(shù)，2007，33（1）：280－281，284.

［3］董軍，劉繼紅，嚴(yán)學(xué)文，等.光電信息工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)體系的探索與研究［J］.寧夏師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2012（33）：89－91.

［4］周建，嚴(yán)高師，余學(xué)才.光電信息技術(shù)實驗教學(xué)基地建設(shè)的探索［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，2010，8（2）：166－168.

［5］張文桂.重點(diǎn)實驗室向本科生開放的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2001，30（7）：1－5.

Practice Teaching Reform and Innovation Talents Train for Optoelectronic Information Engineering

LIMin，GUO Yongcai，ZOU Jian
（Key Laboratory of Optoelectronic Technology and System of the Education Ministry of China，Chongqing University，Chongqing 400044，China）

How to reform the practical teaching，cultivate the innovative talents is a general problem in universities.Based on the characteristics and advantages，training objectives and practical teaching experience of information engineering of College of Optoelectronic Engineering in Chongqing University，with the aiming of training the innovative talents，this paper has carried on a exploration and practice to the practice teaching reform mode of information engineering from the 6 aspects such as administration of the instrument equipment，construction of the innovative practice teaching system，update of the teachingmethods and means and establishment of the open laboratory.

information engineering；practical teaching reform；innovative talents cultivation；exploration and practice

G424.1；G642.4；O433.4

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.04.057

2014－01－03

重慶市重大教改基金資助項目（091001）；重慶大學(xué)教學(xué)改革研究基金資助項目（2012Y16）。

李 敏（1978－），女，碩士，工程師，研究方向：實驗教育與實驗室管理、光電傳感與測控技術(shù)。