基于“產(chǎn)業(yè)需求”的光電專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)

孟雪琴 袁紅梅 易丹 高大偉

[摘 要] 新工科背景下，高等教育的發(fā)展迫切需要對(duì)應(yīng)用型教育的教學(xué)模式進(jìn)行研究和探索，其中尤其是實(shí)踐教學(xué)體系和教學(xué)手段面臨重大改革。實(shí)踐教學(xué)體系直接決定了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平，如何建立良好的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系及教學(xué)方法是本科培養(yǎng)方案的重要內(nèi)容。為適應(yīng)新形勢(shì)下培養(yǎng)目標(biāo)的要求，光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)了以光電產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)課程體系，整個(gè)課程體系分為了“三大層次、三個(gè)工程系統(tǒng)，六個(gè)小工程方向”，在教學(xué)過(guò)程中貫穿了CDIO教育理念，著重工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] 產(chǎn)業(yè)需求;課程體系;實(shí)踐能力;CDIO

[基金項(xiàng)目] 2021年度國(guó)騰集團(tuán)預(yù)研教改項(xiàng)目“以成果導(dǎo)向的思躍班實(shí)踐教學(xué)管理的改革與探索”（GTJG-08）

[作者簡(jiǎn)介] 孟雪琴（1978—），女，四川閬中人，碩士，電子科技大學(xué)成都學(xué)院工學(xué)院講師，主要從事光電子技術(shù)研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2022）18-0157-04 [收稿日期] 2021-07-07

引言

光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)以理工融合為特色，依托電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程等學(xué)科，具有較強(qiáng)的綜合性和交叉性。同時(shí)光電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興的發(fā)展領(lǐng)域，包含領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋光子學(xué)與電子學(xué)所交集的領(lǐng)域，并且與醫(yī)療技術(shù)、軍事技術(shù)、信息技術(shù)等領(lǐng)域結(jié)合，形成了一個(gè)巨大的市場(chǎng)[1]。如何培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求的工程技術(shù)人才是光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)教師必須要思考的問(wèn)題。為適應(yīng)新形勢(shì)下的教育，培養(yǎng)方案的改革勢(shì)在必行，尤其是工程能力培養(yǎng)體系的改革尤為重要。經(jīng)過(guò)近幾年的探索與研究，電子科技大學(xué)成都學(xué)院光電專(zhuān)業(yè)教師團(tuán)隊(duì)根據(jù)本校學(xué)生學(xué)情及四川地區(qū)行業(yè)就業(yè)需求，構(gòu)建了以“產(chǎn)業(yè)需求”為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程體系，并進(jìn)行了教學(xué)方法的探索，在教學(xué)過(guò)程中融入了CDIO教學(xué)理念。

一、光電產(chǎn)業(yè)概況及成都地區(qū)光電產(chǎn)業(yè)人才需求現(xiàn)狀

光電產(chǎn)業(yè)是新世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)之一，是帶動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要促進(jìn)力量[2]，無(wú)論是國(guó)際還是國(guó)內(nèi)，光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)勢(shì)不可擋，市場(chǎng)正在逐漸擴(kuò)大。隨著光電行業(yè)整體的快速發(fā)展，我國(guó)各個(gè)城市都建立了相應(yīng)的科技園區(qū)，對(duì)光電產(chǎn)品進(jìn)行研究與生產(chǎn)，這種情況下，就需要大量光電信息專(zhuān)業(yè)人才[3]。因此，加強(qiáng)對(duì)基于光電產(chǎn)業(yè)需求的光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的改革與實(shí)踐具有重要意義。通過(guò)對(duì)企業(yè)調(diào)查顯示用人單位急需實(shí)踐應(yīng)用型人才，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，要注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，從而更好地滿(mǎn)足實(shí)際人才需要。

經(jīng)過(guò)近幾年的規(guī)劃，四川把新型顯示作為電子信息產(chǎn)業(yè)的“重頭戲”，緊緊圍繞“以成都為中心，打造全球光電顯示產(chǎn)業(yè)重要基地”的目標(biāo)，切實(shí)加大開(kāi)放合作力度，逐漸形成了以成都、綿陽(yáng)為基地的成綿平板顯示產(chǎn)業(yè)集群。通過(guò)對(duì)這些相關(guān)企業(yè)人才需求的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)人才需求主要集中在機(jī)器視覺(jué)、光纖通信器件及傳感器設(shè)計(jì)、照明與光源設(shè)計(jì)、顯示技術(shù)、圖像處理、光譜儀等領(lǐng)域。

二、光電信息與科學(xué)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程體系建設(shè)與教學(xué)模式探索

（一）光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系現(xiàn)狀

光電信息科學(xué)與工程本科專(zhuān)業(yè)由原屬于電子信息科學(xué)類(lèi)的光電信息科學(xué)與技術(shù)、光電子技術(shù)科學(xué)、信息顯示與光電技術(shù)、光電信息工程、光電子材料與器件5個(gè)專(zhuān)業(yè)統(tǒng)一整合后而成的[4]。是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的學(xué)科。電子科技大學(xué)成都學(xué)院最早申辦光電專(zhuān)業(yè)時(shí)將其定位為信息顯示方向。課程體系主要在光電材料及平板顯示技術(shù)方面，實(shí)驗(yàn)課程很少，主要圍繞液晶顯示及平板顯示工藝開(kāi)展，整個(gè)培養(yǎng)體系仿照了電子科技大學(xué)相同專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案，在我院學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)用該培養(yǎng)方案時(shí)，存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一是理論課程占比大，學(xué)生學(xué)習(xí)吃力，實(shí)驗(yàn)課程少，與我院培養(yǎng)層次不匹配，培養(yǎng)方案課程組成如圖1所示。二是很多課程教材選擇性少，實(shí)驗(yàn)教材尤其突出。很多老教材沒(méi)有及時(shí)更新教學(xué)知識(shí)，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)及內(nèi)容與企業(yè)實(shí)際需求之間存在著較大矛盾，不能鮮明突出專(zhuān)業(yè)教學(xué)的實(shí)用性。三是在僅有的實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，沒(méi)有涉及工程應(yīng)用能力，更少有創(chuàng)新內(nèi)容的體現(xiàn)，所以學(xué)生學(xué)到的東西面很窄，與光電產(chǎn)業(yè)需求技術(shù)有較大差異。

基于培養(yǎng)方案與企業(yè)人才需求之間的差異，培養(yǎng)方案的改革勢(shì)在必行，而在應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)中，實(shí)踐教學(xué)體系直接決定了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平[5]。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)作為理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于大學(xué)生動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，以及工程意識(shí)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都具有非常重要的作用[6]。構(gòu)建合理的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系對(duì)培養(yǎng)光電人才具有至關(guān)重要的作用。

（二）基于“產(chǎn)業(yè)需求”的實(shí)踐課程體系建設(shè)

從2014年開(kāi)始，電子科技大學(xué)成都學(xué)院不斷探索新的教育手段和新背景下的人才培養(yǎng)體系，各專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的制定需結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。因此在課程體系的建設(shè)及教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，從而更好地滿(mǎn)足企業(yè)人才需要。經(jīng)過(guò)近幾年的不斷探索和實(shí)踐，構(gòu)建了以“產(chǎn)業(yè)需求”為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐體系和教學(xué)方式。

通過(guò)收集成都及周邊地區(qū)光電企業(yè)人才需求計(jì)劃及用人條件，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)界的人才需求遠(yuǎn)比想象中的復(fù)雜。產(chǎn)業(yè)界對(duì)人才的需求構(gòu)成“人才譜”，是多方面、多樣性的需求，既需要研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)管，又需要管理、銷(xiāo)售和行政后勤等各方面的人才。經(jīng)過(guò)光電專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)的努力及梳理，制定了以人才需求為導(dǎo)向的光電專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案，在培養(yǎng)體系中，選擇了以光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用、單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用為主要培養(yǎng)方向，為了讓學(xué)生增強(qiáng)這幾方面的實(shí)踐能力，同時(shí)與企業(yè)人才需求吻合，構(gòu)建了三級(jí)實(shí)踐能力教學(xué)體系，如圖2所示。

整個(gè)體系分為三大工程系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)、光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、光電智能控制系統(tǒng)。六個(gè)方向：（1）單片應(yīng)用方向，該方向要求學(xué)生熟練掌握單片機(jī)系統(tǒng)搭建，能用單片機(jī)系統(tǒng)完成一些控制電路;（2）單片機(jī)硬件開(kāi)發(fā)方向，該方向要求學(xué)生熟練掌握C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)職位為單片機(jī)底層驅(qū)動(dòng);（3）光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向，該方向培養(yǎng)學(xué)生能使用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)，畢業(yè)后能從事燈具設(shè)計(jì)及半導(dǎo)體照明設(shè)計(jì)工作;（4）信息顯示光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向，該方向培養(yǎng)學(xué)生能使用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行背光源光學(xué)結(jié)構(gòu)及背光模組設(shè)計(jì);（5）光電圖像處理方向，該方向培養(yǎng)學(xué)生能進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，使用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的圖像處理;（6）光電智能控制方向，該方向培養(yǎng)學(xué)生能搭建光學(xué)系統(tǒng)，并能進(jìn)行信號(hào)智能控制。六個(gè)方向分別為三大工程系統(tǒng)的分支。每個(gè)方向設(shè)置相應(yīng)的課程來(lái)支撐，課程的開(kāi)設(shè)都經(jīng)過(guò)了團(tuán)隊(duì)教師的反復(fù)推敲和實(shí)踐，近幾年也在不斷地完善。

整個(gè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)分為了三級(jí)：初級(jí)能力課程是與理論課程緊密相連的實(shí)驗(yàn)課程，主要以打基礎(chǔ)為主，培養(yǎng)學(xué)生的初步動(dòng)手能力及理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力，主要要求學(xué)生把學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際操作，支撐課程為課代實(shí)驗(yàn)。當(dāng)學(xué)生修完幾門(mén)實(shí)驗(yàn)課程后，開(kāi)設(shè)了進(jìn)階能力實(shí)踐課程，進(jìn)階能力實(shí)踐課程要求學(xué)生結(jié)合應(yīng)用幾門(mén)課程內(nèi)容完成某些方向的設(shè)計(jì)，比如一些系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)或者軟件設(shè)計(jì)，支撐課程為“工程系統(tǒng)1”與“工程系統(tǒng)2”。綜合應(yīng)用能力課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，要求學(xué)生在完成一二級(jí)能力課程后完成三大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，支撐課程為“工程系統(tǒng)3”。

根據(jù)六個(gè)方向的目標(biāo)培養(yǎng)，學(xué)生可以發(fā)掘自己喜歡或者擅長(zhǎng)的方向進(jìn)行加強(qiáng)和拓展，為以后的就業(yè)或者職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);三大能力體系讓學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，具有科學(xué)性和可操作性，學(xué)生在完成學(xué)分的同時(shí)能把所學(xué)知識(shí)加以應(yīng)用，還可以有側(cè)重點(diǎn)地培養(yǎng)自己某一方面的興趣和技能，畢業(yè)后能很好地對(duì)接企業(yè)需求。

經(jīng)過(guò)近四屆畢業(yè)生的教學(xué)效果反饋?zhàn)C明，該課程體系的開(kāi)設(shè)較為成功，有較多的學(xué)生收獲很大，畢業(yè)時(shí)受到企業(yè)的青睞。

（三）實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式

1.教學(xué)內(nèi)容。初級(jí)能力課程為課代實(shí)驗(yàn)，與以往的課程開(kāi)設(shè)形勢(shì)及內(nèi)容沒(méi)有太大變化。進(jìn)階實(shí)踐能力課程為“工程系統(tǒng)1”與“工程系統(tǒng)2”，綜合應(yīng)用能力課程為“工程系統(tǒng)3”，這3門(mén)課程是專(zhuān)門(mén)為培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力而開(kāi)發(fā)的新課程，課程內(nèi)容的開(kāi)設(shè)結(jié)合了企業(yè)的人才需求關(guān)鍵詞，課程開(kāi)設(shè)的目的是通過(guò)實(shí)踐能力體系的培養(yǎng)，讓學(xué)生掌握與企業(yè)實(shí)際需求相符合的工程能力。具體內(nèi)容如圖3所示。

三大工程實(shí)踐系統(tǒng)層層遞進(jìn)，與學(xué)生學(xué)習(xí)課程體系的搭建緊密相連，通過(guò)對(duì)工程實(shí)踐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與完成，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)過(guò)程中貫穿了CDIO理念，加強(qiáng)了學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

2.基于CDIO的教學(xué)模式。CDIO工程教育模式代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)作，其中構(gòu)思、設(shè)計(jì)與思維密切聯(lián)系，而實(shí)踐、運(yùn)作則突出了實(shí)踐性特點(diǎn)。該教育模式可以貫穿整個(gè)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)于三大工程系統(tǒng)，分別開(kāi)設(shè)了工程系統(tǒng)Ⅰ和工程系統(tǒng)Ⅱ兩門(mén)課程。工程系統(tǒng)課程沒(méi)有教材，課程內(nèi)容來(lái)自企業(yè)相關(guān)度較高的小項(xiàng)目。工程系統(tǒng)的課程以團(tuán)隊(duì)的方式給學(xué)生布置任務(wù)，學(xué)生分組完成。在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要求學(xué)生構(gòu)思方案;設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件電路和軟件;通過(guò)驗(yàn)證方案的正確性;最后根據(jù)設(shè)計(jì)方案完成實(shí)物制作。

同時(shí)對(duì)學(xué)生的要求和指導(dǎo)都仿效企業(yè)對(duì)工程師開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的要求，讓學(xué)生提前適應(yīng)企業(yè)管理模式并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和構(gòu)思能力?？傊麄€(gè)實(shí)踐教學(xué)秉持以“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的指導(dǎo)原則，旨在讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，能實(shí)實(shí)在在地學(xué)以致用。經(jīng)過(guò)兩屆學(xué)生的實(shí)踐，取得了較好的成績(jī)，例如，通過(guò)訓(xùn)練對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)掌握較好的學(xué)生畢業(yè)后直接進(jìn)入企業(yè)做單片機(jī)底層驅(qū)動(dòng);對(duì)光電信息變換系統(tǒng)掌握較好的學(xué)生進(jìn)入光通信企業(yè)做通信模塊的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。相關(guān)企業(yè)反饋良好，學(xué)生到企業(yè)后能直接進(jìn)入技術(shù)團(tuán)隊(duì)，過(guò)渡期很短。

結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用型本科教育是高等教育大眾化的產(chǎn)物，是區(qū)別于研究型人才教育的一種教育類(lèi)型。我國(guó)在20世紀(jì)末提出應(yīng)用型本科教育的概念之后，一大批新建地方本科院校將培養(yǎng)應(yīng)用型人才、建設(shè)應(yīng)用型院校作為自己的發(fā)展定位。新工科背景下，高等教育的發(fā)展迫切需要對(duì)應(yīng)用型教育的教學(xué)模式進(jìn)行研究和探索，其中尤其是實(shí)踐教學(xué)體系和教學(xué)手段面臨重大改革。電子科技大學(xué)成都學(xué)院在探索過(guò)程中，構(gòu)建了光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)“以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向”的“三個(gè)層次、三個(gè)工程系統(tǒng)，六個(gè)小方向”的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，將實(shí)踐教學(xué)與學(xué)生就業(yè)、產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合，縮短了企業(yè)需求和人才之間的差距，也加快了學(xué)生在企業(yè)的成長(zhǎng)。從近幾年我院光電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生就業(yè)情況來(lái)看，有的進(jìn)入機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別行業(yè)從事軟件算法，有的從事單片機(jī)底層驅(qū)動(dòng)，還有的從事二次光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該實(shí)踐能力體系的效果較為顯著，不僅拓寬了學(xué)生的就業(yè)口徑，而且讓有能力學(xué)習(xí)的學(xué)生應(yīng)用能力得到加強(qiáng)，與企業(yè)需求吻合，縮短了學(xué)生在企業(yè)的實(shí)習(xí)期。

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On the Construction of Practical Teaching System of Photoelectric Specialty Based on

“Industrial Demand”

MENG Xue-qin， YUAN Hong-mei， YI Dan， GAO Da-wei

（School of Engineering and Technology， Chengdu College of University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu， Sichuan 611731， China）

Abstract： Under the background of emerging engineering education， and in the current situation of the development of higher education， the teaching mode of applied education urgently needs to be studied and explored， and the practical teaching system and teaching means are facing major reforms. The practical teaching system directly determines the quality and level of the training of applied talents. How to establish a good experimental practical teaching system and teaching methods is an important part of the undergraduate training program. In order to meet the requirements of the training objectives under the new situation， the teaching team of Optoelectronic Information Science and Engineering has built an experimental practical teaching curriculum system guided by the needs of optoelectronic industry. The whole curriculum system is divided into “three levels， three engineering systems and six small engineering directions”. The educational concept of CDIO runs through the teaching process， and focuses on the cultivation of engineering applied ability.

Key words： industrial demand; curriculum system; practical ability; CDIO