适应工程教育认证的光电培养方案探讨与实践

张志伟　赵冬娥　王高　程耀瑜　赵辉

[摘 要]讨论了符合当前工程教育改革主题和我校实际情况的人才培养方案，其具有四方面的特点：体现了我校光电信息科学与工程专业的光电检测技术与系统特色；符合教育部《普通高等学校本科专业目录》（2012年）中，对光电信息科学与工程专业的要求；满足工程教育认证标准对光电信息科学与工程专业的要求；有利于提高我校光电信息科学与工程专业高等工程教育质量，有利于提升毕业生的创新意识与就业竞争力。

[关键词]华盛顿协议；工程教育；专业认证；人才培养

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）04-0134-03

○、引言

随着改革开放的不断深入，我国逐步认识到工程教育的重要性，并于2005年成立了全国工程师制度改革协调小组，2006年成立了全国工程教育专业认证专家委员会，2012年成立了中国工程教育认证协会，2013年成为《华盛顿协议》预备成员国，2016年成为《华盛顿协议》正式成员国[1]。工程教育专业认证是实现工程教育国际互认的重要基础，是我国工程领域专业人才走向国际市场的准入证[2]。符合认证标准的人才培养模式，对确保每一位毕业学生都能够成为国际互认的合格工程师具有非常重要的意义[3][4]。我校光电信息科学与工程（工）专业依托仪器科学与技术教育部重点实验室和山西省光电信息与仪器工程技术研究中心科研平台，以及电工电子技术国家级示范实验室教学实验平台的支撑，经过全体教师的共同努力，逐渐凝练成了光电信息和技术光学两个专业方向，形成了以光电信息采集、传输和处理为主，以光电检测技术与系统见长的专业特色。

本文对照工程教育认证标准及要求，结合教育部《普通高等学校本科专业目录》（2012年）和我校2017版的培养方案修订的原则，开展了适应工程教育认证的光电专业本科培养方案探讨与实践工作。

一、培养目标及毕业要求

作为人民兵工第一校和山西省重点建设高校，中北大学已走过了75年的发展历程，在专业建设（人才培养）、科学研究和服务社会等方面均取得了令人骄傲的成绩，为国防建设和地方经济发展做出了较大的贡献。随着科学技术的快速发展，国际竞争不断加剧，同时，自高校扩招以来，特别是近年来毕业生数量不断增加，毕业生的就业形势变得越来越严峻。面对国际竞争与就业的严峻形势，如何凸显我校光电信息科学与工程专业特色，培养具有明显社会竞争优势的专业人才，是我们不断探索和研究的课题[5]。工程教育认证标准为我校光电信息科学与工程专业建设明确了探索的方向。按照认定标准要求的“有公开的、符合学校定位的、适应社会经济发展需要的培养目标；培养目标能反映学生毕业后5年左右在社会与专业领域预期能够取得的成就；定期评价培养目标的合理性并根据评价结果对培养目标进行修订，评价与修订过程有行业或企业專家参与”，结合教育部《普通高等学校本科专业目录》（2012年）和我校2017版的培养计划修订的原则，在考虑调研结果的基础上，我们确立了本专业的培养目标：“培养具有较高思想道德、文化修养、敬业精神、社会责任感以及健康体魄和良好的心理素质，在光电信息的获取、传输、处理和光电检测技术与系统方面，培养系统掌握光电信息科学与技术的基本理论、基本方法和实践技能，具有综合运用光学科学理论和技术分析解决工程问题的基本能力，能够在光电信息科学与工程的相关领域从事研究、设计、开发和应用的工程技术型人才。毕业后五年：具有从事光电信息获取、传输和处理以及光电检测技术与系统的研究、设计、开发和应用的能力；能够运用光电信息科学与工程专业知识与技能，研究与解决光电信息与系统中的复杂工程问题；能够在光电信息工程项目的施工中担任项目经理或重要角色，并发挥有效作用；能够在光电信息科学与工程领域具有一定的国际视野和较强的社会责任感、事业心、安全与环保意识；能够通过某种终身学习的渠道，自我更新知识和提升能力，进一步增强创新意识和开拓能力”。

根据工程教育认证标准的人才培养基本要求，培养的学生必须达到知识、能力与素质的12项基本要求。

1.具有从事光电信息领域工程技术工作所需的相关数学、自然科学知识，具有工程制图基础知识，具有“光学、电路与电子线路理论与技术、信号与信息处理理论与技术、电磁场理论与技术、计算机技术及应用”等专业基础知识，能运用上述知识解决光电系统领域复杂的工程问题。

2.能够应用数学、物理学和“电磁场与电磁波、信号与系统、微机原理与接口技术、光学及光电检测技术”等工程科学的基本原理，描述和分析光电系统领域复杂的工程问题，并完成相关实验验证，从而对光电领域复杂的工程问题具有深刻认识，能结合文献检索、资料查询及现代光电技术获取有效信息，为问题分析过程提供有益参考。

3.能够针对光电系统领域复杂工程问题的解决方案，设计新颖的光路及光电转换、放大电路或相关工艺流程，解决光电系统领域的工程问题，并在设计环节中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

4.能够利用光学理论和光学仿真软件，对光电系统领域的复杂工程问题进行建模、仿真，并对研究过程进行优化，通过实验以及对其结果分析处理等方法得到有效的结论。

5.能够掌握利用光电技术获取信息的手段、资源和现代工具的开发、选择，对光电系统领域复杂的工程问题进行预测与模拟，从而得到有效的结论，并能够知其优势和不足。

6.能够基于光电系统工程的相关背景知识，对光电系统领域工程实践和复杂工程问题解决方案的实施做出合理分析及评价，在此基础上理解解决方案的实施可能产生的后果和应承担的责任。

7.通过对光电系统领域有关环境保护和可持续发展的方针、政策以及法律和法规的了解，能对光电系统复杂工程问题的工程实践影响环境和可持续发展做出理性评价。

8.具有人文社会科学素养和社会责任感，通过了解国家有关光电系统领域相关行业的生产、设计、研究和开发的法律与法规，以及国内外相关的标准、规范和技术变化，在光电系统工程的实施中，理解并遵守工程职业道德和规范，并履行相应的责任。

9.能够在具有“光学工程、信息与通信工程、电子科学与技术及仪器科学与技术”等学科背景的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

10.能够就光电系统领域复杂工程问题与业界同行及社会公众，通过撰写报告和设计文稿以及陈述发言和清晰表达等方式进行有效的沟通和交流，并有一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行光电系统领域的沟通与交流以及竞争与合作。

11.理解并掌握光电系统工程管理原理与经济决策方法，并能在“光学工程、信息与通信工程、电子科学与技术及仪器科学与技术”等学科环境中应用。

12.对光电系统领域的理论和技术的发展规律有明晰的认识，能正确理解自主和终身学习的重要性，具备不断提升学习和适应光电技术快速发展的能力。

二、课程体系

工程教育认定标准要求的课程体系必须包括：1.与本专业毕业要求相适应的至少占总学分15%的数学与自然科学类课程；2.符合本专业毕业要求的至少占总学分30%的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程；3.至少占总学分15%的人文社会科学类通识教育课程。结合我校培养方案修订原则，我们完成了新一版的培养方案课程体系的修订，包括通识教育课程、学科基础教育课程和专业教育课程三部分。

通识教育课程主要体现对学生综合素质的培养，通过知识的基础性、整体性、综合性和广博性帮助学生拓展视野，让学生学会独立思考与判断，树立正确的价值观和人生观，培养有思想、有道德、有使命感、有责任感和身体健康的合格公民。课程包括思想道德修养及法律基础，形势与政策，大学生实用心理学，大学英语，安全教育，中国近现代史纲要，C语言程序设计，创业基础，大学生职业发展与就业指导，马克思主义基本原理概论，毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论以及通识教育选修课程等。

学科基础教育课程的制定，依据工程教育认证标准的电子信息与电气工程类专业补充标准，着重体现对学生专业基础素质的培养，让学生建立宽厚的学科知识基础、拓宽学生的知识面，为学生奠定学科和专业知识的基石。课程包括高等数学，工程制图，线性代数，大学物理，概率论与数理统计，复变函数与积分变换，大学物理实验，电路分析基础，模拟电子技术，应用光学、信号与系统，数字电子技术，电磁场与电磁波，物理光学，光电检测技术，微机原理与接口技术以及光电子技术基础等。其特点是包括了工程基础类课程中的6个知识领域的核心内容以及专业基础类课程等知识领域的核心内容。

专业教育课程应充分体现本专业的培养目标及专业特色，着重培养学生掌握主修专业的基本知识、技能和方法，以及从事本专业工作的实践能力和研究能力。课程包括信息光学，激光原理与技术，光纤通信技术，光电成像原理与应用，光电系统设计基础，光学设计与CAD，单片机原理与应用以及两个专业方向选修课程。两个专业方向选修课程包括精密仪器及机械设计，量子力学，红外技术，光纤传感技术，数字信号处理及ASIC电路设计与应用等，其特点是体现了“技术光学和光电信息”两个专业方向。

三、实践教学环节

实践教学环节对学生实践能力的培养至关重要，是对学生进行初步的科研能力训练、工程设计训练和创新思维训练，是一种强化“学生动手能力、综合设计能力和创新能力”的培养。按照认定标准要求的实践教学体系，必须包括至少占总学分20%的工程实践与毕业设计（论文）。结合我校对实践教学环节占总学分25%的要求，我们构建了包括课程实验、课程设计、实习（含金工实习、电子工艺实习和毕业实习）及毕业设计的从基础性到专业性的实践教学体系。其中，课程实验为光电信息综合实验，是学生在完成“电子技术、信号与系统、应用光学、物理光学、光电检测技术、光电成像原理与应用、光纤传感与光纤通信技术及单片机原理与应用等课程的理论知识系统学习之后，利用3周时间对综合利用这些课程知识的课程实验内容进行综合实践，以加深对上述课程理论知识的理解。课程设计包括程序设计（以C语言为主的综合性和应用性程序开发）、电子电路综合应用实践、应用光学设計实践及光电系统综合设计实践，其中每个课程设计都是学生完成相应课程的理论知识学习之后，应用相关知识解决某一具体问题。这一实践环节有利于提高学生运用相关课程知识解决某一实际问题的能力。实习这一实践环节是在学生学习相关课程的理论知识之后，在实习基地由有经验的教师或工程技术人员辅导，开展为期两周的具体项目开发训练。这一实践环节有利于提高学生对专业知识应用领域的认识与了解。毕业设计是一个为期20周的综合性实践环节，是针对某一具体设计项目（或研究内容），在指导教师的辅导下学生对所学知识和能力的一次全面总结和综合训练，是提升学生创新和实践能力的综合实践。这一实践环节有利于保证每一个学生均能获得较全面的实践锻炼，为学生自信地服务社会打下坚实基础。

四、结束语

我们以工程教育认证的通用标准和电子信息与电气工程类专业补充标准为指导思想，结合教育部《普通高等学校本科专业目录》（2012年）要求和我校2017版的培养方案修订原则，对我校光电信息科学与工程专业培养方案进行了探讨和实践，其最大收获是明晰了专业人才培养目标和毕业要求，凸显了专业的优势和特色，优化了课程体系和集中性实践教学环节；以通用标准和补充标准规范我们的教学计划和教学过程，这有利于进一步提升我校工程教育质量、提高毕业生的综合素质及其创业与就业的竞争力，有利于为我国培养更多的优秀光电专业人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 林健.如何理解和解决复杂工程问题：基于《华盛顿协议》的界定和要求[J].高等工程教育研究，2016（5）：17-26.

[2] 孙艳军.专业认证背景下普通高校光电专业学生培养方式探索[J].当代教育实践与教学研究：电子版，2016（6）：129-130.

[3] 郎婷婷，张艳，沈为民.浅谈工程教育专业认证背景下的光电学科高素质应用型人才培养体系建设[J].教育教学论坛，2012（19）：107-108.

[4] 罗正祥.工程教育专业认证及其对高校实践教学的影响[J].实验室研究与探索，2008（6）：1-3.

[5] 梁快，胡顺仁.电子信息工程计算机课程体系及教学探索[J].电脑知识与技术，2014（14）：3346-3347.

[责任编辑：陈 明]