“雙創(chuàng)”背景下光電類課程微項目驅(qū)動教學(xué)研究

郝中騏 劉莉 史久林 萬生鵬

[摘 要] 在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育背景下，提出一種應(yīng)用于光電類課程的微項目驅(qū)動教學(xué)法。針對光電類課程的特點和面臨的問題，研究了微項目驅(qū)動教學(xué)法的微項目選題、教學(xué)過程組織、教學(xué)實施與管理、教學(xué)效果評價等環(huán)節(jié)的執(zhí)行方法，可有效激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，并有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力。

[關(guān)鍵詞] 微項目驅(qū)動教學(xué);創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);光電類課程;教學(xué)方法

[基金項目] 2019年度南昌航空大學(xué)“‘雙創(chuàng)背景下光電類課程微項目驅(qū)動教學(xué)研究”（JY1947）;2019年度南昌航空大學(xué)“新時代高?！吮尘跋抡n程思政教學(xué)改革研究——以‘通信系統(tǒng)原理課程為例”（JY1944）;2019年度教育部高等學(xué)校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會“新時代高?！吮尘跋抡n程思政教學(xué)改革研究——以‘通信系統(tǒng)原理課程為例”（gdyljs30）;2019年度江西省教育廳“‘雙一流建設(shè)背景下研究生團(tuán)隊式培養(yǎng)模式的探索與實踐——以光學(xué)工程學(xué)科研究生培養(yǎng)為例”（JXYJG-2019-161）

[作者簡介] 郝中騏（1978—），男，山西榆社人，博士，南昌航空大學(xué)測試與光電工程學(xué)院講師，主要從事激光光譜檢測技術(shù)研究;劉 莉（1981—），女，江西宜春人，碩士，南昌航空大學(xué)測試與光電工程學(xué)院副教授（通信作者），主要從事電子、通信與自動控制技術(shù)研究;史久林（1983—），男，河南信陽人，博士，南昌航空大學(xué)測試與光電工程學(xué)院教授，主要從事激光光譜技術(shù)研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）12-0148-04? ?[收稿日期] 2020-11-11

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是社會進(jìn)步的永恒動力。2014年達(dá)沃斯論壇上李克強(qiáng)總理首次提出“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”（以下簡稱“雙創(chuàng)”），“十三五”規(guī)劃把大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新融入發(fā)展各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)，鼓勵各類主體開發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式，打造發(fā)展新引擎。2015年，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》，對高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提出明確要求：完善人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制、健全創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系、改革教學(xué)方法和考核方式、強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐等。在新時期，高校對學(xué)生的培養(yǎng)和就業(yè)面臨巨大變化，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育成為適應(yīng)社會發(fā)展和推動我國創(chuàng)新型國家建設(shè)的戰(zhàn)略需要[1]。這就要求進(jìn)一步加強(qiáng)“雙創(chuàng)”教育力度，轉(zhuǎn)變教育理念和教學(xué)方法。

光電信息科學(xué)與工程（以下簡稱“光電”）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。近年來，隨著光電信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對從業(yè)人員和人才的需求逐年增多，特別是對光電信息技術(shù)“雙創(chuàng)”人才需求量迅速增加。在“雙創(chuàng)”背景下，常規(guī)的教學(xué)方法已不能滿足光電信息科學(xué)與工程專業(yè)教育目標(biāo)的良好實現(xiàn)，存在突出的問題是重理論輕實踐，學(xué)生缺乏獨立分析和解決應(yīng)用問題的能力，缺乏創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，難以適應(yīng)我國建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略需要[2，3]。

一、光電信息科學(xué)與工程專業(yè)課程的特點

（一）學(xué)科交叉性

光電專業(yè)是2012年教育部將原屬于電子信息科學(xué)類的光信息科學(xué)與技術(shù)、光電子技術(shù)科學(xué)以及原屬于電氣信息類的信息顯示與光電技術(shù)、光電信息工程、光電子材料與器件五個專業(yè)統(tǒng)一修訂后的專業(yè)名稱。該專業(yè)主要學(xué)習(xí)光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)及計算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，培養(yǎng)以光電信息工程為主干的光電信號獲取、光通信、光電信息處理、光存儲、光顯示及光電信息應(yīng)用等信息光電子工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論、基本技能，以及激光科學(xué)與工程、光纖通信系統(tǒng)技術(shù)、光電系統(tǒng)與信息處理技術(shù)、光電子材料及器件等方向的專業(yè)人才[4]。

光電專業(yè)涉及多門學(xué)科的綜合應(yīng)用，又具有很強(qiáng)的工程背景，這決定了它的專業(yè)課程包括物理、材料、光學(xué)、通信、電子等方面，課程涉及面廣，學(xué)習(xí)任務(wù)繁重。

（二）專業(yè)課程教學(xué)面臨的問題

傳統(tǒng)的教學(xué)層次為理論課程—課程實驗—課程設(shè)計—畢業(yè)設(shè)計（論文），這種流水線型的教學(xué)雖然有利于教學(xué)秩序的維持，但在“雙創(chuàng)”背景下，這種教學(xué)層次的弊端逐漸凸顯。

第一，專業(yè)課程教學(xué)面臨的主要問題依然是重理論輕實踐，學(xué)生的工程應(yīng)用能力不足，缺乏相關(guān)工程實踐鍛煉，基本不能應(yīng)用所學(xué)知識解決工程問題。第二，學(xué)科知識的交叉和綜合應(yīng)用能力不足。在“雙創(chuàng)”和解決實際問題的過程中，通常需要多學(xué)科知識綜合應(yīng)用，而在專業(yè)教學(xué)中缺乏多學(xué)科交叉應(yīng)用能力訓(xùn)練。第三，專業(yè)實驗和實踐課程以驗證和重復(fù)性實驗為主，缺乏創(chuàng)造性解決問題的能力鍛煉，難以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計和制作創(chuàng)新性產(chǎn)品的能力，因此在創(chuàng)業(yè)意識和能力上亦缺乏培養(yǎng)。第四，缺乏項目參與經(jīng)歷，提出問題和獨立解決問題能力弱，專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計（論文）的選題與研究內(nèi)容一般是由指導(dǎo)老師指定，部分學(xué)生有參與科研項目的經(jīng)歷，但對專業(yè)知識的應(yīng)用和鍛煉單一。

針對上述問題，“雙創(chuàng)”背景下光電專業(yè)課程改革的重點是加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力。項目驅(qū)動教學(xué)法已被證實有利于激發(fā)創(chuàng)新意識，并培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，但項目驅(qū)動法通常需要投入大量時間和經(jīng)費，不利于開展和普及;因此，本文提出一種以“雙創(chuàng)”為背景的微項目驅(qū)動教學(xué)法，這種方法周期短、投入低、操作靈活，特別適合與傳統(tǒng)教學(xué)相融合，通過科學(xué)選題與實施過程設(shè)計，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

二、“雙創(chuàng)”背景下光電類課程微項目驅(qū)動教學(xué)的設(shè)計與實施

（一）微項目驅(qū)動教學(xué)法

微項目驅(qū)動教學(xué)法是對項目驅(qū)動教學(xué)的發(fā)展[5]，其秉承項目驅(qū)動教學(xué)法“以應(yīng)用為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，以能力建設(shè)為目標(biāo)”的基本原則，以應(yīng)用目的明確、靈活性強(qiáng)、普適性好的微小項目替代專業(yè)性科研項目，提高了項目實施的靈活性和可操作性。項目來源可以是企業(yè)、教師或?qū)W生，培養(yǎng)“雙創(chuàng)”意識和能力，微項目的設(shè)計更具實用性，有利于激發(fā)學(xué)生自主解決問題的興趣和成就感。

（二）“雙創(chuàng)”背景下光電類課程微項目選題

在“雙創(chuàng)”背景下，科學(xué)合理地選擇微項目主題是光電類課程教學(xué)改革實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的根本保證，也是決定教學(xué)改革能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的重要因素。微項目的“微”要把握好度，太小，失去鍛煉意義;太大，則難以實現(xiàn)，可能導(dǎo)致項目中斷。項目選題的合理性直接關(guān)系到對學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)成效，選題應(yīng)以創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為出發(fā)點，兼顧光電專業(yè)學(xué)生的興趣和能力。因此，基于“雙創(chuàng)”的微項目選題應(yīng)充分考慮項目的創(chuàng)新性、專業(yè)性、可行性、實用性和趣味性等，同時應(yīng)注重與傳統(tǒng)教學(xué)過程的有機(jī)融合，并積極與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽及畢業(yè)設(shè)計等實踐和教學(xué)環(huán)節(jié)相銜接。

表1列舉了部分微項目選題，這些微項目都是基于光電基礎(chǔ)知識與器件，而且所涉及知識具有學(xué)科交叉性，適宜在校大學(xué)生利用現(xiàn)有知識和技能完成。項目選題重點涉及模擬/數(shù)字電路、單片機(jī)技術(shù)、激光光譜技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、光電檢測技術(shù)、電路設(shè)計等光電類專業(yè)重點課程。

（三）教學(xué)過程的組織與實施

“雙創(chuàng)”背景下光電類課程的微項目驅(qū)動教學(xué)的組織與實施是實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的主要環(huán)節(jié)。微項目驅(qū)動教學(xué)法要求在教學(xué)過程中以完成具體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體。教師的職能由教學(xué)轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)，負(fù)責(zé)完成微項目的設(shè)計，指導(dǎo)和幫助學(xué)生執(zhí)行任務(wù)內(nèi)容，并對項目完成情況進(jìn)行評價。教學(xué)過程的實施主要包括：第一，分組選題，完成微項目小組選題工作，并引導(dǎo)學(xué)生收集文獻(xiàn)資料、補(bǔ)充專業(yè)知識、分析項目目標(biāo)，完成任務(wù)分配;第二，方案論證，實行微項目小組長管理負(fù)責(zé)制，協(xié)調(diào)項目任務(wù)劃分，制定項目實施方案，并組織相關(guān)專家對項目方案進(jìn)行研究論證，優(yōu)化實施方案;第三，項目執(zhí)行，小組成員既有獨立分工，又要保持團(tuán)隊協(xié)作，共同推進(jìn)項目完成;第四，項目總結(jié)，項目結(jié)束時，每小組必須向教師提交小組微項目研究報告和項目作品。

從項目平臺搭建、硬件電路設(shè)計、模擬仿真、圖紙繪制、元器件選擇及購買、電路安裝及調(diào)試、軟件程序編寫，到產(chǎn)品封裝及測試等各個環(huán)節(jié)均由學(xué)生自主完成。由小組長對項目實施過程作簡要記錄，教師跟蹤每小組的項目進(jìn)展，參與討論，并及時進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。力求讓學(xué)生經(jīng)歷一個完整的產(chǎn)品研發(fā)過程，一方面可系統(tǒng)地梳理所學(xué)知識，另一方面可充分培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力，實現(xiàn)知識到技能的全面轉(zhuǎn)化。

由于每個項目的進(jìn)展都與項目難度、學(xué)生知識掌握程度、學(xué)生工作態(tài)度、團(tuán)隊協(xié)作等各種因素密切相關(guān)，導(dǎo)致微項目具體完成時間總體不可預(yù)測，這與現(xiàn)行高校嚴(yán)格的教學(xué)秩序相沖突，因此有必要研究項目實施與正常教學(xué)時間的融合問題。

（四）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)

“雙創(chuàng)”背景下光電類課程的微項目驅(qū)動教學(xué)的最終目的是學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)[6]。創(chuàng)新是以新思維、新發(fā)明、新技術(shù)和新創(chuàng)造為特征的一種實踐化過程，高校的創(chuàng)新培養(yǎng)包括對學(xué)生創(chuàng)新意識、精神、能力和技能等方面的有效鍛煉。基于“雙創(chuàng)”背景的微項目驅(qū)動教學(xué)法融入模擬/數(shù)字電路、單片機(jī)技術(shù)、光電檢測技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、傳感器技術(shù)等光電類專業(yè)課程教學(xué)，將專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)與項目創(chuàng)新性研發(fā)相結(jié)合，通過實現(xiàn)項目目標(biāo)制定的技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)明實現(xiàn)創(chuàng)新能力的提高。高校的創(chuàng)業(yè)教育是指運用現(xiàn)代化教育技術(shù)和理念，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)知識、意識、思維和技能，使其開創(chuàng)性精神和創(chuàng)業(yè)能力得到提升，為畢業(yè)后的創(chuàng)業(yè)道路奠定堅實的基礎(chǔ)。

三、教學(xué)效果與評價

（一）教學(xué)效果

在使用“雙創(chuàng)”背景下光電類課程的微項目驅(qū)動教學(xué)方法后，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、主動性得到了充分的調(diào)動，學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及團(tuán)隊合作能力得到了有效提升。為解決微項目設(shè)計過程中的各種問題，學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力、分析解決問題能力、綜合應(yīng)用知識能力、團(tuán)隊合作能力和創(chuàng)新思維能力得到了很好的鍛煉。例如，在進(jìn)行“橄欖油摻假光譜智能檢測儀”項目的研究中，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)設(shè)計了可行的監(jiān)測方案，將布里淵散射、拉曼光譜和激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)聯(lián)用提出實現(xiàn)對橄欖油物理特性和化學(xué)成分快速檢測的方法，綜合應(yīng)用激光光譜檢測技術(shù)、光學(xué)設(shè)計、應(yīng)用光學(xué)等課程知識，實現(xiàn)了對摻假橄欖油的快速監(jiān)測。

“雙創(chuàng)”背景下光電類課程的微項目驅(qū)動教學(xué)方法促使學(xué)生將理論學(xué)習(xí)和應(yīng)用實踐相結(jié)合，不僅能有效促進(jìn)學(xué)生對理論知識的深刻理解，而且有效鍛煉了學(xué)生的知識應(yīng)用能力和實踐操作技能，有效彌補(bǔ)了現(xiàn)有實驗教學(xué)中側(cè)重驗證和演示，缺乏自主設(shè)計制作鍛煉的不足。圖1為學(xué)生在數(shù)字電路課程教學(xué)過程中微項目電子設(shè)計作品，在完成微項目的設(shè)計過程中，課程知識點實現(xiàn)了即學(xué)即用。例如，在數(shù)字電路課程微項目“四路數(shù)字搶答器”的設(shè)計過程中應(yīng)用了七段鎖存譯碼器、驅(qū)動器CD4511、8輸入與非/與門CD4068等元件，使學(xué)生掌握了數(shù)字電路設(shè)計的基本過程，加深了對理論知識的理解。

（二）教學(xué)評價

對微項目驅(qū)動教學(xué)法教學(xué)效果的評價不僅包括學(xué)生的考試成績，還應(yīng)包括對學(xué)生綜合應(yīng)用知識解決工程問題的能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的評價。在教學(xué)評價過程中，一方面將學(xué)生完成微項目情況計入學(xué)生平時成績考核或作業(yè)考核;另一方面將微項目驅(qū)動教學(xué)效果作為學(xué)生評教的重要依據(jù)，通過師生雙向評價總體掌握微項目驅(qū)動教學(xué)法的教學(xué)效果，找出不足并不斷加以改進(jìn)。

四、小結(jié)

在“雙創(chuàng)”背景下，提出一種光電類課程的微項目驅(qū)動教學(xué)法，以綜合應(yīng)用知識解決工程問題的能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力教育作為重要培養(yǎng)目標(biāo)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育直接融入光電類專業(yè)課程的教學(xué)中，并采用易于操作執(zhí)行的微項目，是以教師為引導(dǎo)、以學(xué)生為主體的一種面向應(yīng)用、面向產(chǎn)品的新型教學(xué)方法。教學(xué)實踐表明，微項目驅(qū)動教學(xué)法可有效激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，并有利于提高學(xué)生的實踐動手能力和自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

參考文獻(xiàn)

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Research on the Micro-project-driven Teaching of Optoelectronic Courses in the Context of Entrepreneurship and Innovation Education

HAO Zhong-qi， LIU Li， SHI Jiu-lin， WAN Sheng-peng

（School of Testing and Optoelectronic Engineering， Nanchang Hangkong University， Nanchang， Jiangxi 330063， China）

Abstract： In the context of innovation and entrepreneurship education， a micro-project-driven teaching method applied in optoelectronic courses is proposed in this paper. In view of the characteristics and the problems faced by optoelectronic courses， this paper studies the implementation methods of micro-project selection， teaching process organization， teaching implementation and management， teaching effect evaluation， etc. The proposed methods can effectively stimulate students interest in independent learning and cultivate students ability of innovation and entrepreneurship in practice.

Key words： micro-project-driven teaching; innovation and entrepreneurship; optoelectronic courses; teaching methods