高校光电专业特色人才培养模式探索与实践

［摘 要］ 在新工科建设背景下，湖南科技大学光电信息科学与工程专业以发展地方高校特色型本科专业为办学思路，以培养具有高尚思想品德、扎实理论基础、优良的工程实践能力和创新能力的应用型人才为目标，探索和实践了服务湖南省和珠三角地区智能硬件制造产业发展需求的人才培养模式。经过实践，切实提高了人才培养质量，招生人数、毕业生深造率、就业率以及在省级以上的竞赛中获奖等方面都取得了优异的成绩，并实现了学科与专业的协同发展。

［关键词］ 地方高校；光电专业；人才培养模式；专业特色

［基金项目］ 2020年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“新工科及工程教育认证背景下光电专业双创型人才培养体系探索”（HNJG-2020-0495）

［作者简介］ 刘 琼（1983—），男，湖南衡阳人，光学工程博士，湖南科技大学物理与电子科学学院讲师（通信作者），主要从事光纤器件、二维材料光学研究；唐海波（1980—），男，湖南祁东人，光学博士，湖南科技大学物理与电子科学学院讲师，主要从事高速光电子器件及教育教学研究；刘明伟（1975—），男，湖南邵阳人，光学博士，湖南科技大学物理与电子科学学院教授，主要从事激光物理及教育教学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）25-0097-04 ［收稿日期］ 2023-06-05

在新工科建设背景下，湖南科技大学光电信息科学与工程专业（以下简称“光电专业”）以发展地方高校特色型本科专业为办学思路，以培养光电智能传感与通信技术方向的创新型应用人才为培养目标，通过对接新经济产业需求、优化课程体系，初步形成了符合学校定位、服务地方经济、具有特色的人才培养方案，形成能适应新经济发展的专业人才培养方向、培养模式、课程体系、实践体系等。主要体现在创新了专业人才培养方向、构建了新的课程体系、夯实了基础课程实验、突出对学生创新能力的培养等方面。

一、确定人才培养方向

信息技术产业是我国经济发展的支柱核心产业之一。《中国制造2025》中，将信息技术作为重点发展和推进的领域［1］。期望我国能从制造大国向制造强国转型，从人口红利向工程师红利转变。

信息技术发展迅速，知识半衰期短，产品更新迭代快。近年来，一大批与信息技术相关的新技术、新经济迅速兴起和快速发展，如人工智能、物联网、机器人、自动驾驶、机器视觉、虚拟现实等。这些新经济能够吸纳大量信息类专业人才，提供高质量就业岗位，这也对电子信息类专业人才培养提出了如何适应经济快速变化、如何满足新经济对人才知识结构方面的需求等要求［2］。新经济对光电技术、产业和人才等方面都有重大需求，如人工智能对光子芯片、机器视觉及光电传感器等方面有巨大需求；物联网对高精度、高性能的光电传感器具有广泛需求；自动驾驶依赖于小型化的固态激光雷达；等等。因此，光电技术已成为信息技术新经济至关重要的驱动力之一。而作为电子信息类核心专业之一的光电专业，肩负着为国家培养新经济信息产业人才的重任［3］。

为了提高光电专业的人才培养质量，近年来在电子信息类专业教指委光电教指分委新工科教学改革项目的推动和指引下，国内众多高校特别是光电强势学科高校开展了对光电人才培养模式的探索和改革，取得了显著成效［4-5］。但是部分高校光电专业人才培养仍然存在培养方式同质化、缺乏特色等问题。由于各种因素的限制，相较于综合性高校，地方高校在办学条件、师资队伍、经费预算等方面存在明显差距。因此要走差异化发展道路，依据国家经济对人才的需求、地方经济发展状况、学校定位、学科专业发展特色等方面确定人才培养方向，形成特色，与综合性高校人才培养形式优势互补。光电专业对接湖南省“三高四新”战略，服务湖南省地区经济发展、行业人才需求，走应用型发展道路，培养工程能力强、综合素质高的创新型应用人才。光电专业根据物联网、智能制造、机器人、人工智能等在信息感知和传输方面的需求，提出以光电智能传感与通信技术为人才培养方向，契合湖南省湘江新区及九华“智造谷”地方经济发展人才需求，有利于产学研融城发展。

二、优化人才培养方案，建设特色化的课程体系

（一）优化培养方案

根据教育部发布的《普通高等学校本科专业目录》中对光电专业人才培养的基本要求，结合工程教育认证标准，光电专业修订完善了人才培养方案，优化了课程体系。本专业服务于湖南省经济社会发展需求，确定了人才培养目标：围绕国家制造强国战略，重点培养先进智能制造相关新经济新产业急需的光电智能传感与通信技术工程应用型人才。

（二）课程体系与教学内容

科学合理的课程体系是实现人才培养目标的保证。科学合理的课程体系首先要按照学校专业定位，其次要适应光电信息产业的迅速发展，同时兼顾行业发展趋势。因此光电专业依据培养创新型应用人才的专业定位，按照光电智能传感与通信技术的人才培养方向，重构了光电专业的理论及实践课程体系，建设以传感与通信硬件方向课程为主线、增补智能算法软件方面课程的综合性课程体系。理论课程体系主要有以下几个特点。

1.面向企业需求。通过实地走访以及就业信息网页抓取等技术，光电专业对湖南省及珠三角地区用人单位光电人才需求信息进行了整理。整理的企业需求信息既包括传统的光电就业方向，也包括新经济中与光电行业息息相关的嵌入式系统、机器视觉、人工智能等就业方向。通过提炼、统计和分析用人单位关于本专业毕业生核心专业知识、技能要求表述中出现的关键词等，将关键词与现在的光电专业培养方案和课程进行匹配分析。根据市场人才需求状况，确定人才培养目标定位和课程体系，使其符合国家和区域高科技产业发展需求。

2.形成特色，注重交叉融合。光电信息技术是一门涉及物理、光电子、激光、通信技术等多学科的综合性技术，牵涉面较广。地方高校资源有限，无法在课程设置中将所有的光电技术面面俱到，要将有限的教学和研究资源投入一个或者几个课程方向，不追求大而全，要形成特色，与其他高校形式差异化发展。因此光电专业在课程设置上，重点围绕感知+通信+智能控制三个方向进行，这三个方向即三个点，也可以连成一条线，在智能家居、智能制造、物联网等新兴信息技术行业能糅合到一起。同时在理论课程体系中深度融合光电、智能感知、通信及智能制造中的嵌入式硬件技术。注重与电子信息工程、信息与通信工程、人工智能等学科的交叉融合。增设了“嵌入式系统”“人工智能”“机器学习”“机器视觉自动检测技术”等前沿交叉课程，新的课程体系如图1所示。

三、构建多层次的实践教学体系

实践教学是提升应用型本科人才培养质量的重要途径，本专业建立了多层次的实践教学体系，通过专业课程实验、光电信息综合课程设计、创新创业课程及训练，以及多层次、以学生为中心的学科竞赛等培养学生的实践能力和创新能力。

（一）课程实验

下大力气建设实验课程群。在最新版的培养方案中，通过适当合并或压缩其他理论课程，增强实践教学环节，包括选修课程在内已有近20门专业课程有配套实验课程。逐步增加综合性开放实验，这类实验具有综合性和设计性的特点，教师不会提供详细的实验解决方案及步骤，需要学生自主思考和解决问题，以培养学生的综合素质和实践能力。学生在自己所学课堂知识的基础上完成方案的设计，教师对学生的实验方案进行审核、指导及修改，学生再进行实验。这有利于培养学生分析及解决问题的能力。

（二）创新创业训练

如今，就业形势日益严峻，用人单位不仅关注毕业生的专业知识水平，也关注其工程实践能力［6］。而部分高校缺少对学生创新创业实践能力的训练，这导致企业需求与学生基本素质培养之间脱节。2014年夏季时任国务院总理李克强在达沃斯论坛上提出了“大众创业、万众创新”的战略［7］。光电专业在这样的大背景下，将“双创”教育融入专业教学中，开展了多层次、多结构、以学生为中心的“双创”教育，同时使用“双创”教育检验学生所学知识情况和解决问题的能力。

1.创新创业实践基地建设。湖南科技大学与业内知名企业合作建立实践基地10余个，申报并获批了智能传感器与新型传感材料湖南省重点实验室、物理与光电技术省级创新创业教育中心等省级实践中心。为学生的实习实践提供了良好的环境和基础。

2.实行本科生学业导师制。实施本科生学业导师制，推行“导师指导+项目实践”教学方式。遴选具有较强工程背景、责任心强的专业教师担任本科生学业导师。学业导师的工作包括：（1）为每个本科生制订个性化学习计划和方案，帮助学生顺利完成学业。（2）对于具有科研想法的学生，学业导师可以将他们吸收到自己的科研项目中，提升学生的科研能力。（3）为学生提供个性化实践指导，包括学科竞赛及大学生创新创业项目等，帮助学生在实践中增强能力。（4）联系企业为学生提供实习实训机会，提高学生的综合素质和职业竞争力。

3.多层次、以学生为中心的学科竞赛。光电专业实施了初阶、中阶、高阶多层次，以学生为中心的学科竞赛体系，三阶创新训练模式如图2所示。通过以学促赛、以赛促学，激发学生的创新创业意识和潜能，以竞赛促创新，以创新促就业。每年开展“物电杯”电子设计创新竞赛，该赛事分为基础组和进阶组。基础组只允许大一学生参加，目的是使学生熟练掌握常见仪器的操作、基本的光电实验原理，为后续的学科竞赛等奠定扎实的基础。每年都有几十个竞技组上百余名选手参赛。“物电杯”电子设计创新竞赛不仅增强了学生的动手能力、创新能力，助力了学生的全面发展，也推动了产学研深度融合，促进了湖南省相关产业发展，取得了良好的社会效益。学科竞赛是学生开展创新训练的重要手段，是创新创业教育的重要内容。本专业每年组织学生积极参与各类国家、省级创新创业大赛，并获得了良好的成绩。2019—2021年，共有30余人次获得省级以上竞赛奖励，10人次获得国家级竞赛奖励。

本科生的学科竞赛及创新创业项目受到了越来越多的重视［6］，但是众多高校的创新及创业项目严重依赖于教师的科研课题及科研条件，甚至很多创新创业项目仅仅是教师课题的一部分或者子课题。创新创业项目立项完全依赖于导师，学生仅仅是完成了教师布置的创新任务。这种方式虽然能够让学生了解科学的研究方法，但是学生总体处于被动状态，不利于激发他们的自主创新意识和创新思维。光电专业的学科竞赛及创新创业项目采取“以学生为中心”的方式，学生自由组队，独立完成选题、市场调研、需求分析、方案设计等，形成项目报告，经学院、系部审核评审后，学院提供场地、经费及指导支持。学生的科技作品完全由学生自己制作，这能充分调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的自主创新活力。

结语

光电专业立足湖南、面向珠三角地区，为光电信息产业的发展培养了一批“双创型”人才，受到企业好评。通过在近几年的办学过程中一直摸索前行，不断创新和改进教育教学方法，在招生人数、毕业生深造率、就业率以及在竞赛获奖等方面都取得了优异的成绩，研究生录取率从2019年的18.3%增加到2022年的32.6%，实现了学科与专业的协同发展。

参考文献

［1］余东华，胡亚男，吕逸楠.新工业革命背景下“中国制造2025”的技术创新路径和产业选择研究［J］.天津社会科学，2015（4）：98-107.

［2］冯明库.面向新工科的光电技术人才培养探索与研究［J］.教育教学论坛，2020（7）：189-192.

［3］王立忠，彭璐，刘微，等.光电专业特色化创新创业人才培养标准的构建与探索［J］.高师理科学刊，2015（9）：90-93.

［4］付福兴，赵小侠，王红英，等.应用型高校光电专业创新创业人才培养模式研究［J］.科技视界，2020（27）：58-59.

［5］陈伟成，谢嘉宁.光电专业人才培养模式及其课程群的创新探析［J］.高教论坛，2020（1）：19-21.

［6］吴金玲.高校双创教育的协同体系与路径优化［J］.沈阳农业大学学报（社会科学版），2022（6）：735-739.

［7］李克强：在第八届夏季达沃斯论坛上的致辞［EB/OL］.（2014-09-11）［2023-05-05］.https：//www.gov.cn/guowuyuan/2014-09/11/content_2748703.htm.

Exploration and Practice of Characteristic Talent Cultivation Model in Optoelectronics Major in Universities： Case Study of Hunan University of Science and Technology