基于“产业需求”的光电专业实践教学体系建设

孟雪琴 袁红梅 易丹 高大伟

[摘 要] 新工科背景下，高等教育的发展迫切需要对应用型教育的教学模式进行研究和探索，其中尤其是实践教学体系和教学手段面临重大改革。实践教学体系直接决定了应用型人才培养的质量和水平，如何建立良好的实验实践教学体系及教学方法是本科培养方案的重要内容。为适应新形势下培养目标的要求，光电信息科学与工程专业教师团队建设了以光电产业需求为导向的实验实践教学课程体系，整个课程体系分为了“三大层次、三个工程系统，六个小工程方向”，在教学过程中贯穿了CDIO教育理念，着重工程应用能力的培养。

[关键词] 产业需求;课程体系;实践能力;CDIO

[基金项目] 2021年度国腾集团预研教改项目“以成果导向的思跃班实践教学管理的改革与探索”（GTJG-08）

[作者简介] 孟雪琴（1978—），女，四川阆中人，硕士，电子科技大学成都学院工学院讲师，主要从事光电子技术研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）18-0157-04 [收稿日期] 2021-07-07

引言

光电信息科学与工程专业以理工融合为特色，依托电子科学与技术、计算机科学与技术、信息与通信工程等学科，具有较强的综合性和交叉性。同时光电产业是一个新兴的发展领域，包含领域非常广泛，涵盖光子学与电子学所交集的领域，并且与医疗技术、军事技术、信息技术等领域结合，形成了一个巨大的市场[1]。如何培養适应产业需求的工程技术人才是光电信息科学与工程专业教师必须要思考的问题。为适应新形势下的教育，培养方案的改革势在必行，尤其是工程能力培养体系的改革尤为重要。经过近几年的探索与研究，电子科技大学成都学院光电专业教师团队根据本校学生学情及四川地区行业就业需求，构建了以“产业需求”为导向的实验实践课程体系，并进行了教学方法的探索，在教学过程中融入了CDIO教学理念。

一、光电产业概况及成都地区光电产业人才需求现状

光电产业是新世纪的朝阳产业之一，是带动信息产业持续发展的重要促进力量[2]，无论是国际还是国内，光电产业的发展已经势不可挡，市场正在逐渐扩大。随着光电行业整体的快速发展，我国各个城市都建立了相应的科技园区，对光电产品进行研究与生产，这种情况下，就需要大量光电信息专业人才[3]。因此，加强对基于光电产业需求的光电信息科学与工程专业的改革与实践具有重要意义。通过对企业调查显示用人单位急需实践应用型人才，在实际教学过程中，要注重对学生实践能力的培养，从而更好地满足实际人才需要。

经过近几年的规划，四川把新型显示作为电子信息产业的“重头戏”，紧紧围绕“以成都为中心，打造全球光电显示产业重要基地”的目标，切实加大开放合作力度，逐渐形成了以成都、绵阳为基地的成绵平板显示产业集群。通过对这些相关企业人才需求的调研，发现人才需求主要集中在机器视觉、光纤通信器件及传感器设计、照明与光源设计、显示技术、图像处理、光谱仪等领域。

二、光电信息与科学工程专业实践课程体系建设与教学模式探索

（一）光电信息科学与工程专业培养体系现状

光电信息科学与工程本科专业由原属于电子信息科学类的光电信息科学与技术、光电子技术科学、信息显示与光电技术、光电信息工程、光电子材料与器件5个专业统一整合后而成的[4]。是一门综合性较强的学科。电子科技大学成都学院最早申办光电专业时将其定位为信息显示方向。课程体系主要在光电材料及平板显示技术方面，实验课程很少，主要围绕液晶显示及平板显示工艺开展，整个培养体系仿照了电子科技大学相同专业的培养方案，在我院学生培养过程中应用该培养方案时，存在以下几个问题：一是理论课程占比大，学生学习吃力，实验课程少，与我院培养层次不匹配，培养方案课程组成如图1所示。二是很多课程教材选择性少，实验教材尤其突出。很多老教材没有及时更新教学知识，学生学到的知识及内容与企业实际需求之间存在着较大矛盾，不能鲜明突出专业教学的实用性。三是在仅有的实验课程中学生动手实践环节薄弱，没有涉及工程应用能力，更少有创新内容的体现，所以学生学到的东西面很窄，与光电产业需求技术有较大差异。

基于培养方案与企业人才需求之间的差异，培养方案的改革势在必行，而在应用技术型人才培养中，实践教学体系直接决定了应用型人才培养的质量和水平[5]。实验实践教学作为理论联系实际的重要环节，对于大学生动手能力和分析问题、解决问题能力的培养，以及工程意识和创新思维的培养都具有非常重要的作用[6]。构建合理的实验实践教学体系对培养光电人才具有至关重要的作用。

（二）基于“产业需求”的实践课程体系建设

从2014年开始，电子科技大学成都学院不断探索新的教育手段和新背景下的人才培养体系，各专业培养方案的制定需结合产业需求，同时注重培养学生的工程应用能力。因此在课程体系的建设及教学过程中，应注重学生实践能力的培养，从而更好地满足企业人才需要。经过近几年的不断探索和实践，构建了以“产业需求”为导向的实验实践体系和教学方式。

通过收集成都及周边地区光电企业人才需求计划及用人条件，发现产业界的人才需求远比想象中的复杂。产业界对人才的需求构成“人才谱”，是多方面、多样性的需求，既需要研发、生产、质管，又需要管理、销售和行政后勤等各方面的人才。经过光电专业团队的努力及梳理，制定了以人才需求为导向的光电专业人才培养方案，在培养体系中，选择了以光学结构设计应用、单片机系统应用、嵌入式系统应用为主要培养方向，为了让学生增强这几方面的实践能力，同时与企业人才需求吻合，构建了三级实践能力教学体系，如图2所示。

整个体系分为三大工程系统：单片机系统、光学结构设计系统、光电智能控制系统。六个方向：（1）单片应用方向，该方向要求学生熟练掌握单片机系统搭建，能用单片机系统完成一些控制电路;（2）单片机硬件开发方向，该方向要求学生熟练掌握C语言程序设计，对应职位为单片机底层驱动;（3）光学结构设计方向，该方向培养学生能使用光学设计软件进行二次光学设计，毕业后能从事灯具设计及半导体照明设计工作;（4）信息显示光学结构设计方向，该方向培养学生能使用光学设计软件进行背光源光学结构及背光模组设计;（5）光电图像处理方向，该方向培养学生能进行算法设计，使用面向对象程序设计进行简单的图像处理;（6）光电智能控制方向，该方向培养学生能搭建光学系统，并能进行信号智能控制。六个方向分别为三大工程系统的分支。每个方向设置相应的课程来支撑，课程的开设都经过了团队教师的反复推敲和实践，近几年也在不断地完善。

整個实践能力的培养分为了三级：初级能力课程是与理论课程紧密相连的实验课程，主要以打基础为主，培养学生的初步动手能力及理论联系实际的应用能力，主要要求学生把学习到的理论知识运用于实际操作，支撑课程为课代实验。当学生修完几门实验课程后，开设了进阶能力实践课程，进阶能力实践课程要求学生结合应用几门课程内容完成某些方向的设计，比如一些系统的电路设计或者软件设计，支撑课程为“工程系统1”与“工程系统2”。综合应用能力课程旨在培养学生的工程实践能力，要求学生在完成一二级能力课程后完成三大系统的设计，支撑课程为“工程系统3”。

根据六个方向的目标培养，学生可以发掘自己喜欢或者擅长的方向进行加强和拓展，为以后的就业或者职业生涯打下坚实的基础;三大能力体系让学生循序渐进地学习，具有科学性和可操作性，学生在完成学分的同时能把所学知识加以应用，还可以有侧重点地培养自己某一方面的兴趣和技能，毕业后能很好地对接企业需求。

经过近四届毕业生的教学效果反馈证明，该课程体系的开设较为成功，有较多的学生收获很大，毕业时受到企业的青睐。

（三）实践能力培养的教学内容及教学方式

1.教学内容。初级能力课程为课代实验，与以往的课程开设形势及内容没有太大变化。进阶实践能力课程为“工程系统1”与“工程系统2”，综合应用能力课程为“工程系统3”，这3门课程是专门为培养学生工程应用能力而开发的新课程，课程内容的开设结合了企业的人才需求关键词，课程开设的目的是通过实践能力体系的培养，让学生掌握与企业实际需求相符合的工程能力。具体内容如图3所示。

三大工程实践系统层层递进，与学生学习课程体系的搭建紧密相连，通过对工程实践系统的设计与完成，加强学生对理论知识的理解，在设计过程中贯穿了CDIO理念，加强了学生的工程应用能力。

2.基于CDIO的教学模式。CDIO工程教育模式代表构思、设计、实现与运作，其中构思、设计与思维密切联系，而实践、运作则突出了实践性特点。该教育模式可以贯穿整个工程系统设计。对于三大工程系统，分别开设了工程系统Ⅰ和工程系统Ⅱ两门课程。工程系统课程没有教材，课程内容来自企业相关度较高的小项目。工程系统的课程以团队的方式给学生布置任务，学生分组完成。在完成设计的过程中，要求学生构思方案;设计相应的硬件电路和软件;通过验证方案的正确性;最后根据设计方案完成实物制作。

同时对学生的要求和指导都仿效企业对工程师开发项目的要求，让学生提前适应企业管理模式并培养学生的创新和构思能力。总之整个实践教学秉持以“学生为主体、教师为主导”的指导原则，旨在让学生充分发挥主观能动性，能实实在在地学以致用。经过两届学生的实践，取得了较好的成绩，例如，通过训练对单片机系统掌握较好的学生毕业后直接进入企业做单片机底层驱动;对光电信息变换系统掌握较好的学生进入光通信企业做通信模块的驱动电路设计。相关企业反馈良好，学生到企业后能直接进入技术团队，过渡期很短。

结语

应用型本科教育是高等教育大众化的产物，是区别于研究型人才教育的一种教育类型。我国在20世纪末提出应用型本科教育的概念之后，一大批新建地方本科院校将培养应用型人才、建设应用型院校作为自己的发展定位。新工科背景下，高等教育的发展迫切需要对应用型教育的教学模式进行研究和探索，其中尤其是实践教学体系和教学手段面临重大改革。电子科技大学成都学院在探索过程中，构建了光电信息科学与工程专业“以产业需求为导向”的“三个层次、三个工程系统，六个小方向”的实验实践教学体系，将实践教学与学生就业、产业需求紧密结合，缩短了企业需求和人才之间的差距，也加快了学生在企业的成长。从近几年我院光电专业毕业生就业情况来看，有的进入机器人视觉识别行业从事软件算法，有的从事单片机底层驱动，还有的从事二次光学结构设计，该实践能力体系的效果较为显著，不仅拓宽了学生的就业口径，而且让有能力学习的学生应用能力得到加强，与企业需求吻合，缩短了学生在企业的实习期。

参考文献

[1]刘广，杜江南，许振锋.对我国光电产业现状和前景的分析[J].财讯，2016（31）：6.

[2]李培丽，张胜，施伟华.光电信息科学与工程专业创新实践教学模式的研究[J].教育教学论坛，2018（4）：118-119.

[3]田朝阳，光电信息科学与工程专业创新人才培养模式的改革及实践[J].新一代，2017（16）：51.

[4]纪延俊，杜玉杰，王俊平.转型背景下地方高校光电类专业实践教学体系构建[J].物理通报，2017（9）：5-8.

[5]张海明，尚可可，高贵，等.地方高校工程应用型光电信息科学与工程专业人才培养的探索与实践[J].物理与工程，2015，25（2）：89-92.

[6]董军，严学文，张斌，等.光电类专业课程设计运行管理新模式的探索与实践[J].大学教育，2016（6）：14-15+27.

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