人才培养与实验教学精细化考核探索与实践

芦宇，倪晓昌

摘要：目前，我国光电类专业人才培养困难，开展针对性教学改革十分迫切。文章从光电产业市场需求、教师、学生、理论及实验体系等方面，对应用型光电类人才培养方式进行了透彻分析，提出合理定位光电类人才需求为导向，创新理论与实验教学体系为支撑，提高教师实践技能为手段，培养适应不同需求的光电类人才为目标的培养方法。在实验教学过程中，实施了精细化实验教学改革及完善实验评分体制。通过光通信技术与激光加工技术实验课程过程考核调动学生实验操作积极性及对理论知识的理解深度，避免了较差学生无法融入实验过程的现象，增强了学生之间竞争与合作意识。

关键词：光电产业；人才培养；精细化实验教学改革

一、 引言

近年来，光电类产业发展迅猛，尤其光纤通信、激光加工及LED照明等行业，导致对应用型光电人才的需求量大幅度增加。光电类行业属于中高端产业，对人才的需求具有知识密集型特点，对就业专业人员准入门槛要求高，这就要求高校培养过程中建立多种交叉融合的知识体系及与其社会需求相适应的培养方案。但是，应用型高校学生基础比较薄弱，很难大范围掌握多种理论知识，同时专业知识与未来就业岗位对口度差，导致学习过程中目标不明确，出现厌学情绪。因而，高校急需改革理论课程与实验课程教学过程，引导学生把知识与实际行业需求紧密联系起来，同时建立完善的激励措施与考核体制，充分调动学生的积极性。

2000年以前，光电产业受制于设备成本贵、产品市场需求量小、仪器使用复杂及寿命短等短板制约，相关行业发展速度缓慢、人才需求量小。因而，很多高校不设立该类学院，仅在相关学院内结合本校特点设立相关的光电专业。21世纪，国内光电信息产业在材料与技术等方面有所突破，产品质量大幅度提高、成本大幅度下降、光电类应用方向不断扩展、相关产业形成了完备的产业链、人才需求量大幅度增加。但是，应用型高校光电类人才的培养从数量与质量两个方面完全与市场需求脱节，很多从事该行业的人才没有经过光电专业体系培养，严重限制该行业仪器设备使用效率及效能，尤其复杂知识结构支撑的中高端设备效能发挥不足50%，导致企业购买的光电类设备生产效率低下。

二、 应用型光电人才培养困难

应用型校光电人才培养根据不同高校设定专业方向制定培养方案、课程体系到具体相关课程，这些方面大部分学校已经比较成熟了。但是，仅有这些还不能够培养出适合社会市场需求的应用型光电人才。针对应用型高校学生的自身情况，不能进行开放式的培养模式，必须有针对性的突出关键点的培养模式，不能过于强调核心技术创新，应该重点强调关键技术的改进。目前存在五个相互制约的因素：第一，如何充分了解光电产业发展趋势及成熟产业链中对人才需求层次；第二，如何把培养方案中课程体系设置与某一光电行业或交叉融合的行业无缝对接；第三，如何不断提高教师理论与实践能力，不断更新交叉行业的知识结构，提高工程应用与理论体系衔接能力；第四，如何培养学生适应不同层次光电类行业人才需求，掌握光电类行业基础知识体系以及产生浓厚的学习兴趣；第五，如何提高光电类教学设备使用效率及学生主动动手效率，改进实验与实训教学的实战性。由图1体现了五个因素相互制约的关系，针对上述因素归纳如下四方面问题。

（一）光电行业人才需求与应用型高校理论与实验课程体系衔接问题

光电类产业属于高端朝阳产业，所包含的行业为光通信行业、激光加工行业、光学精密测量及检测行业、LED照明行业—OLED照明、激光医疗行业等。行业发展前景广阔，但每个行业国内知名企业都欠缺核心技术、产业链不完善导致盈利模式不稳定。其中国内产业链比较完备的行业为光纤通信行业及LED照明行业，激光加工行业增长速度最快。上述行业属于知识密集型，不同光电行业技能交叉度小，不同行业集中区域差别很大，对应用型高校学生提出了很大的挑战。首先，学生培养理论知识储备起点高；其次，为扩展就业面进行多技能培训。这两个问题可以通过教学改革进行化解。第一个问题：学生培养知识储备是指需要积累大量光电类知识才能适应光电类行业人才需求标准，解决这一问题需要从学生培养层次定位及全产业需求定位入手，确定不随行业技能需求变化而改变的专业基础知识，确定行业中端层次人才需要具备的专业核心知识，应用光学、物理光学、激光原理等；第二个问题：充分调研完备产业链及发展迅猛光電行业的产业结构及人才需求层次，精细制定培养方案，集中优势资源突破一点辐射一面的方式，核心课程理论与实验或实训学时分开，增加实践学时比例，以任务、课程设计、课程项目等教学方法加深原理性知识的理解，采用多角度、多维度实践技能训练强化知识的理解深度。但是，上述问题的解决必须要求教师资源足够丰富，才能具有可行性，执行后的效果才能很明显。

（二）应用型高校光电类教师理论知识结构与实践技能相统一问题

教师的资源在教学环节中决定教学质量的高度。如果该专业教师知识结构单一，与实践技能脱节，则学生对专业知识的理解不够深，甚至无法运用到实践技能中。目前，应用型高校招聘的教师多为博士学历的研究型人才，应用背景较弱，企业经验缺乏，短期内自我意识较强，无法及时转型，而且职称的评定需要科研的支撑，这就导致这类研究型人才无法把专业理论知识与实际市场应用专业技能有机结合起来。尤其实验与实训教学过程中，仅是采用简单的教学实验箱对学生讲授基本原理的验证过程，无法扩展到实际应用中可能遇到或解决的问题。因此，此类教师必须要有本专业方向企业培训经验，了解企业对于技能人才需求的方向，更深层次上需要了解整个产业链结构，清楚该产业链所涉及的不同关键技能需求，并掌握该技能难易程度与不同层次学生进行对接。

总之，随着行业融合度的不断加深，对教师具有复合型知识、技能及企业经验的储备要求越来越高，才能够培养出适合市场与企业需要的应用型技能人才。

（三）应用型高校光电专业知识抽象性与学生理解层次存在跨度问题

学生资源在教学环节中决定教学过程中采用何种教学方法及能达到怎样的教学效果。学生在涉及光学知识时都会有一种抽象甚至难以理解的困惑，主要原因有两个方面：第一，应用型高校学生数学基础比较薄弱，而光的描述采用抽象的数学函数给出；第二，与传统时空角度描述物理问题不同，需要学生具有光传播K矢量空间的想象力，并且能够把两者空间有机统一起来分析问题，也就是光的波动性与粒子性的统一。除了光学知识外，还需要学习电学、通信、计算机及控制等多个层面的知识。因为单独应用光学知识解决市场需求的行业面比较窄，与电子、机械、计算机及自动控制紧密结合形成一个复杂的应用。而应用型高校学生面对过于广泛的知识体系很难全面理解所学知识导致厌学情绪上升。解决这一问题必须充分了解学生能力，并且精细化分解光电产业链中不同行业对专业知识需求层次，才能合理制定培养方案，让不同能力层次的学生吸收不同难易度知识，适应不同层次岗位。

（四）应用型高校光电类实验课程实战性受到教学仪器特征制约问题

实验、实训中硬件资源在教学环节中起到平台支撑作用，没有此类资源就无法实现教学设想。可依据该环节层层递进逻辑关系对其问题进行分析。其一，实验教学中演示教学缺乏。每一门课程都应该针对具体章节关键原理、技术及结果等设计感性化的演示实验，加深学生理解提高学生兴趣，但该类实验季度缺乏主要是仪器设备体积大、成本高等缺点无法进入教室，不过可以通过引入虚拟实验教学手机APP或计算机方式对原理性验证实验进行模拟仿真演示，而且学生课下加载软件进行仿真学习。其二，由于光电器件成本高、产品标准不统一等问题，光电元器件、检测器件及测试工具的识别与操作几乎没有纳入实验课程，学生对光电类工具的使用认知太少。其三，光电实验室内配套台数不足以支撑2～3个同学完成一台实验经常4人左右，而且多以实验箱的形式展现，内部封闭仅通过连线、调节按钮等简单动手操作来完成，按照实验步骤即使不懂得实验原理也可以获得完整的实验结果。为了提高学生动手能力及对原理的理解，实验报告中不应该具有非常详细的操作步骤，应该重点突出原理、可能出现的关键问题及实验操作思路，才能够培养学生独立思考、分析及解决问题的能力。其四，实验考核与评分机制落后。目前实验箱设备主要负责动手操作的仅1人，辅助操作并记录的仅1人，2人完成实验报告即可，如果一个实验箱有4个人操作，合理考评就是一个非常困难的问题。有限的资源下强化学生动手问题成为一个必须解决的课题。

三、 实验教学环节考核机制改革

充分考虑学生作为实验教学环节课程资源，才能采用精细化方式来制定不同难度实验项目。应用型高校学生资源存在相关理论知识背景经验缺乏、主动参与能动不强、没有良好预习习惯及团队协作较差、没有团队荣誉感等问题。以上问题必须在设计实验教学环节中充分考虑，否则实验教学就变成流水作业，学生无法获得与其能力对应的收获。针对应用型高校动手能力提升的特点，应细分考核比例，加强动手环节考核权重，教师仅用5～10分钟在实验前讲解操作原理、思路、注意事项及难点，剩余35～40分钟由学生自主动手完成。实验过程中遇到困难，教师给予指导原则不超过3次，因此对于实验难易程度及评分方案需要细化。实验分组考核方案如图2所示，实验难易设计方案如表1所示，评分标准如表2所示。

依据以上设计方案，可以精细化实验过程考核，而且考核结果可以通过APP软件系统直接显示出来，让学生对于实验更有主動性积极参与。针对光电类实验多样性复杂化的特点，可以由专家组或者教研室相关成员讨论不同实验特点完善实验设计方案及考核。

四、 实验考核成果

分别在光通信技术与激光加工技术两门实验比重较大的课程中进行考核，获得成果如下。

1.主动动手意识提升，认真测试实验结果

基础较差的学生对课程不感兴趣，几乎没有预习习惯，习惯依靠其他能力强的学生操作，对实验原理基本不理解。进行实验等级设定后，学生跟据自身基础自主选择实验难度，避免了实验抄袭现象。实验前要选择实验题目，教师要充分了解实验难度，引导学生进行了实验前的预习。光通信技术课程有30%的学生选择A类实验，40%的学生选择B类实验，30%的学生选择C类实验；激光加工技术有40%的学生选择A类实验，20%的学生选择B类实验，40%的学生选择C类实验。由于实验题目自主选择，实验过程参与积极性明显获得提高。

2.团队协作及竞争意识被强化

实验前需要组队对选择实验难度进行讨论，实验中对实验工作内容进行分工，实验后撰写报告及总结。以上不同难度实验的评分标准不同，不同负责内容给分的系数不同，重点突出动手能力及思维能力。为了获得较高的实验系数，每个不同的实验主要操作人都不同，几乎每个学生在4次以上实验后都担任过所有角色。通过实验过程观察及最终给定成绩可知，只有分工明确、合作融洽成绩很高。当然，会有个别团队协作意识较差，动手操作成绩高，而实验报告撰写不认真，导致该组总体成绩不高，因此个体成绩也不会太好。

五、 结论

应用型光电专业教学改革必须以市场人才需求为导向，强化实验及实训引导巩固专业基础知识学习。对学生进行实验过程考核尤为重要，因此要采用精细化方法，设计不同实验及合理化的考核办法，让不同层次学生都可以从实验中获得知识，进而提升学生学习理论知识的兴趣。考核方法的设计必须让学生有团队合作及竞争意识，以适应未来市场对应用型光电人才的需求。

参考文献：

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编辑/岳凤