新工科背景下光電信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模式的研究與探索

修俊山 譚樹剛 秦華 魏功祥

摘?要：光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)非常重要的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，本論文的研究是依據(jù)新工科的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，將光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)重新整合，結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)，按實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的課程目標(biāo)進(jìn)行分類，對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模塊化建設(shè)，單獨(dú)開課，構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過研究與探索，既克服了光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)完全依附理論教學(xué)的不利因素，又有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的個(gè)性化、創(chuàng)新化，提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性;而且整合的專業(yè)實(shí)驗(yàn)涉及了多學(xué)科知識(shí)，增開了綜合設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新研究型和自主開發(fā)型專業(yè)實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)培養(yǎng)了學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)細(xì)致觀察、團(tuán)隊(duì)合作、發(fā)現(xiàn)問題、聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn);新工科;模塊化

光電信息科學(xué)與工程專業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)本科專業(yè)，具有新工科專業(yè)的典型特征，在2017年發(fā)布的新工科專業(yè)排名中名列首位。新工科是工程類專業(yè)教育的一種改革，實(shí)際操作動(dòng)手能力是工程類專業(yè)教育的重要特征之一，因此專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)在工程類專業(yè)教育中起著舉足輕重的作用。光電信息技術(shù)是以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，通過應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)語言編程、光學(xué)信息處理及光電檢測(cè)技術(shù)等多種技術(shù)交叉融合解決各種實(shí)際應(yīng)用課題，是研究光學(xué)信息收集、傳輸、轉(zhuǎn)化及電信號(hào)處理的綜合性學(xué)科?，F(xiàn)在，光電信息類專業(yè)已在各個(gè)高校設(shè)立[1]，其中光電類的主干課程包括光電技術(shù)、應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)、光電檢測(cè)技術(shù)、激光原理與技術(shù)以及信號(hào)與系統(tǒng)等。這類課程專業(yè)性非常強(qiáng)、與其他基礎(chǔ)類專業(yè)課程不同，不僅涉及眾多的工程應(yīng)用問題，而且也是多門技術(shù)學(xué)科的交叉應(yīng)用。光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)就是將這多個(gè)學(xué)科知識(shí)融合在一塊，綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生深入理解課程知識(shí)點(diǎn)、提高實(shí)踐操作能力、提升發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力等方面具有重要的作用。本文以我校的光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)為例，通過對(duì)標(biāo)新工科的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，改革實(shí)踐教學(xué)模式，并對(duì)取得的教學(xué)成效進(jìn)行簡要表述。

一、本校光電信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模式的現(xiàn)狀

目前許多高校已經(jīng)在新工科背景的指引下，開始對(duì)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)進(jìn)行改革，探索新工科背景下光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，也取得了一些相應(yīng)的成效[23]，但是在實(shí)踐教學(xué)對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要性方面研究的較為粗淺。光電科學(xué)與工程專業(yè)是非常有發(fā)展前景的專業(yè)，雖然我校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)授予理學(xué)學(xué)位，但是為了切合本專業(yè)的培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，光電信息技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)一直以工科的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐動(dòng)手能力，學(xué)生在國家省級(jí)等各項(xiàng)競(jìng)賽中，也展現(xiàn)了優(yōu)秀的創(chuàng)新實(shí)踐能力，獲得各種獎(jiǎng)項(xiàng)，但是與新工科的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比較，我校在本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方面存在一些不足和需改進(jìn)的方面：

（1）工程人才培養(yǎng)的創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)。目前本校的實(shí)踐教學(xué)主要是采用傳統(tǒng)的教師講授和演示為主，教學(xué)方法陳舊，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)有待加強(qiáng)，跟新工科中的“理念新、要求新、途徑新”培養(yǎng)要求不太相符。

（2）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容分散，與理論知識(shí)銜接不夠。目前實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，更新不及時(shí)，分分散散的添加或刪除實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，造成與理論專業(yè)知識(shí)的脫鉤，而且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目各種各樣，無法給學(xué)生形成一個(gè)整體的概念。

（3）實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)體系不夠完整。目前實(shí)踐教學(xué)最終評(píng)價(jià)依然是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及預(yù)習(xí)報(bào)告的成績進(jìn)行評(píng)價(jià)，無法評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、創(chuàng)新動(dòng)手能力以及綜合設(shè)計(jì)能力，與現(xiàn)在要求的成果導(dǎo)向教育理念不相符。

二、光電信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模式的改革內(nèi)容

根據(jù)新工科的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，適應(yīng)是新時(shí)代的發(fā)展，本論文根據(jù)我校光電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的不足，提出在新工科背景下光電信息科學(xué)與工程專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)方面的改革方案，適應(yīng)新工科的發(fā)展，著力提升光電專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)人才的創(chuàng)新能力。通過提出與新工科工程教育適應(yīng)的多項(xiàng)改革措施，以新理念、新標(biāo)準(zhǔn)、新要求加快我校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)工程教育改革的推進(jìn)。我們本著以上目標(biāo)，對(duì)光電類實(shí)踐教學(xué)模式的改革思路從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件、教學(xué)評(píng)價(jià)四個(gè)方面進(jìn)行改革。

（一）教學(xué)方法

對(duì)新工科建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，在實(shí)踐教學(xué)方法改革探索過程中，利用理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重、基本技能培養(yǎng)與創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)并重、課內(nèi)教學(xué)與課外教學(xué)并重的教學(xué)模式，采用分組，每節(jié)課選取一組學(xué)生對(duì)該教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解，從原理到動(dòng)手等環(huán)節(jié)進(jìn)行展示，教師對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)充，加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練、強(qiáng)化專業(yè)特色、注重綜合應(yīng)用、鼓勵(lì)創(chuàng)新。

（二）教學(xué)內(nèi)容

改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將實(shí)驗(yàn)類型分驗(yàn)證型、綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型三類，在時(shí)間和空間上全方位對(duì)學(xué)生開放，以此來提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和動(dòng)手能力。通過增加綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，刪減驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

（三）教學(xué)條件

根據(jù)本專業(yè)理論知識(shí)的結(jié)構(gòu)框架，結(jié)合新工科的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)的條件進(jìn)行優(yōu)化，首先對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模塊化分類，分為光電信息處理綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K、光電技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K和、現(xiàn)代光學(xué)及激光綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K和光電材料綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K，將不同的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容歸結(jié)到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，讓學(xué)生有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，更好地使理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)相融合。

（四）教學(xué)評(píng)價(jià)

采用全方位的評(píng)價(jià)方式，綜合考慮實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)、問答與討論和實(shí)驗(yàn)操作，通過預(yù)習(xí)報(bào)告完整度、課前提問或抽查紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)記錄的完整性和規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性等預(yù)習(xí)操作成績和書寫的規(guī)范性和完整性、數(shù)據(jù)處理的正確性和真實(shí)性、結(jié)果討論的充分性等實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績進(jìn)行成績?cè)u(píng)價(jià)。

三、光電信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模式改革成效

目前，通過光電信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模式的改革，已經(jīng)形成了具有一定創(chuàng)新意識(shí)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，年齡、職稱結(jié)構(gòu)合理，在教與學(xué)的過程中，積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，獲批了多項(xiàng)校級(jí)和省級(jí)的實(shí)踐教學(xué)改革項(xiàng)目，提高了實(shí)踐課程教學(xué)質(zhì)量;通過教學(xué)內(nèi)容的更新，實(shí)驗(yàn)講義每一年進(jìn)行更新，提高了學(xué)生們的興趣，增加的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受到學(xué)生們的廣泛關(guān)注，引導(dǎo)他們積極參與其中，極大促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，近幾年，學(xué)生的競(jìng)賽成績顯著提高，獲得省級(jí)比賽獎(jiǎng)勵(lì)的數(shù)量和質(zhì)量都有大幅提高;通過實(shí)踐教學(xué)的模塊化建設(shè)，將實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)整，更方便用于實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)室示范中心

的申請(qǐng)，為以后的示范教學(xué)中心的獲批奠定了基礎(chǔ);通過更全方位的教學(xué)評(píng)價(jià)，提高了學(xué)生的參與性，實(shí)驗(yàn)成績更具客觀性，這兩年的學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)成績都在70分以上，學(xué)生對(duì)成績?cè)u(píng)價(jià)的滿意度較高。

四、結(jié)語

根據(jù)新工科的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本校的光電信息技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)模式，我們對(duì)該教學(xué)模式進(jìn)行了全面的探索和改進(jìn)。通過教學(xué)方法的改進(jìn)、教學(xué)內(nèi)容的完善、教學(xué)條件的改善和教學(xué)評(píng)價(jià)的優(yōu)化，完成了光電信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模式的改革。通過改革，不僅提高了教師們的積極參與性，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大提高，培養(yǎng)了他們的興趣，在學(xué)科競(jìng)賽中取得了越來越好的成績，達(dá)到了工程培養(yǎng)人才的目標(biāo)，而且通過一些應(yīng)用性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，與現(xiàn)在企業(yè)的要求相適應(yīng)，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，為他們以后走向社會(huì)、走向工作崗位提供了理論和實(shí)踐支持。

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作者簡介：修俊山（1986—），男，漢族，山東濰坊人，博士研究生，副教授，研究方向：主要從事光電檢測(cè)器件及光譜分析。