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一、前言
随着光电子技术的快速发展,其应用越来越深入到社会生活的各个方面。传统的理论教学已经不适合新的教学形式。因此,要打破原有的教学方法,改革原有的人才培养模式,着力提高学生实践能力。项目教学法[1]是以项目为主线,以授课教师为主导,以学生为主体的教学模式。它是将具体项目贯穿于教学始终,以项目的形式引入基本原理[2],在组织课堂教学过程中采用案例教学法注重对基本概念和基本原理的掌握,在进行实践教学过程中以项目和任务为主要形式,为学生提出循序渐进、由表及里的学习方法和途径,提高学生的创新精神与实践能力,为社会培养优秀的应用型人才。
二、基于光电子技术课程的项目教学法的教学思路
在传统的光电子技术教学过程中,以课堂为中心、以光电子技术理论知识点为线索,教师向学生单向讲授理论知识。实践教学环节多采取简单模拟与验证的方式进行,学生的实践能力较差,创新精神薄弱。
为彻底改革上述教学模式上的不足,我们将项目教学法融入光电子技术的实际教学过程中。通过案例分解、项目递进优化、项目完善完成等手段与方法,促使学生主动学习光电技术的基本概念、基本原理,掌握基本公式与基本计算,掌握光电技术的基本应用。在此过程中培养学生认真学习的钻研精神,提高实际光电工程技能。按照项目的实际要求,从原理上进行综合归纳与分析,确立方案。并根据方案进行具体的项目实施,在实施过程中,学生以学习小组的形式,充分发挥每个成员的潜能与素质,通力合作,最终完成项目的任务。
三、基于光电子技术课程的项目教学法的教学流程
1.第一阶段:项目预备阶段。首先,将项目的任务导入课堂教学中。教师在光电子技术课程整体上设计出一个或几个基于光电子技术教学大纲基本要求的科研项目。此科研项目应该基本包括光电子技术的全部基础理论的主要知识点,或者说涵盖光电子技术教材的全部章节的主要内容,并且将项目分解成若干模块,每一个模块可以视为整体项目的子项目。每一个模块应该是光电子技术教材的一个章节或几个章节的内容的高度浓缩,而子项目为与本模块相对应的需要具体解决的问题,其举例说明见表1所示。表中所列的几个子项目,又可以形成一个完整的较大项目:“可实现激光传声摇控即时显示的海底机器人多功能探测系统”。其次,开始制订项目的任务方案。在制订过程中,学生小组成员要积极查阅各种学习资料,并进行详细讨论,深入分析本小组的项目任务。教师必须做出引导,指导学生采用正确的光电原理知识,建立并制订合理的项目计划。
2.第二阶段:项目实施阶段。要培养学生的协同创新思想,强调团队的角色定位能力,确保协同沟通创新能力的培养。首先,需要进行项目分工与角色扮演,各个项目小组成员可以根据自己的兴趣爱好进行分工,并确定好各自所扮演的角色与需要完成的任务,让每一位成员都能参与其中。其次,需要创设情景并提出项目任务,教师可以通过多媒体教学手段,将学习内容与项目紧密结合,激发学生的学习热情。最后,分组执行项目任务,教师根据每位同学的兴趣爱好及自身的能力进行分组,以便在项目任务执行过程中能够更好地发挥优势互补作用。例如:“设计并制作一个激光传声装置”小项目组共有六位同学,有两位同学性格内向,对基本理论知识很扎实,主要负责资料的查阅与原理的理解;另外两个同学对电路比较感兴趣,热衷于电路元器件及电路的搭建与调试;最后两位同学注重整体的把握与项目进度的调整和掌控。他们各有侧重,但又互相协调、通力合作,保证了项目的顺利实施。
教师之间、学生之间、老师与学生之间形成协同创新关系。这时,学习过程已经初步成为人人参与的创造性的实践活动,它注重的不是最终的结果,而是完成项目的全过程。其目的是在“项目优化”过程中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘出学生的创造潜能,培养学生的自学能力、观察能力、动手能力、科学研究和分析问题能力、协作和互助能力、交际和交流等综合能力[3]。要求学生对每个模块及模块间进行多次的分析、设计与优化,循序渐进,最后圆满完成项目。在项目分解、设计、分析、优化和完成的过程中,可以使原本模糊的理论知识更加清晰,从而加深学生对理论知识的深刻理解,更好地完成实际项目的优化与实际问题的解决。
3.第三阶段:项目完善与总结阶段。在第二阶段结束之后,要求对整体项目进行递进优化,从项目全局角度来分析、优化与提升。学生需要充分理解和掌握项目任务,运用互联网技术对项目成果进行阶段性小结,各个小组之间互相交流讨论,从解决项目任务的关键点着手,完成项目实施工作。在项目实施的过程中进行组内的学习交流,并进一步完善项目任务学习成果。教师在这一阶段主要扮演引导者的角色,确保各小组项目任务的顺利完成。还是以“设计并制作一个激光传声装置”小项目为例。在第二阶段已经初步完成了项目之后,就要对项目结果进行完善与总结,包括电路性能、器件功能、激光调制方式、激光传输效率、项目作品外观及其实用性等等方面;在提升项目作品性能与拓宽光电功能方面下功夫。在顺利完成项目任务后,每一位学生都需要对自身的角色扮演以及项目完成情况进行回顾和总结,通过总结、报告或者主题演讲等方式完成项目成果的交流。最后进行项目评价,评价的形式主要包括学生的个人评价、小组评价以及教师评价三种,通过评价结果对学生的学习成果进行最终的总结。
20世纪70年代以来,由于半导体激光器和光纤技术的重要突破,推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展,从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透,形成了一个边缘的研究领域。光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注,反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等。因此,可以这么说,现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学,光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科,对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子技术是光频段的电子技术,是电子技术与光学技术相结合的产物,光电子技术是光电信息产业的支柱与基础,涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论,是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科,其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。同时,随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展,其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高,加快了这些学科之间的交叉融合,从而诞生了很多边缘学科,比如生物光子学、光医学等。综上所述,可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位,因此,光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程,也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。
电子信息工程专业的光电子技术课程的基础理论知识包括:光度学基本知识、光辐射传播、光束调制与解调、光辐射探测技术等。其中,光度学基本知识是最基础的内容,包括:电磁波波谱、辐射度学、光度学、热辐射基本定律、激光原理、典型激光器等。光辐射传播包括:光辐射的电磁理论、光波在大气中的传播规律与特性、光波在电光晶体中的传播规律与特性、光波在声光晶体中的传播规律与特性、光波在磁光晶体中的传播规律与特性、光波在光纤波导中的传播规律与特性、光波在水中的传播特性、光波在非线性介质中的传播等。光度学基本知识和光辐射传播这两个基础内容可以说是光电子技术课程基础中的基础,而对于电子信息工程专业的学生来说,这些知识点比较抽象,为了便于该专业学生对光电知识的接受和激发他们的兴趣,因此,在课堂上有必要多花时间重点讲解这部分的知识点,同时在制作PPT教案时尽可能使用图片或动画描述一些原理性的知识。
比如:在讲解激光是如何产生的时候,可制作动画描述自发辐射、受激吸收、受激辐射的原理;在讲解激光器的结构和工作原理时,可制作多色图片对激光在各种光学谐振腔中的受激放大过程进行描述;在介绍各种典型的激光器时,最好收集到它们的实物照片进行讲解;在讲解光波在各种光学晶体中的传播特性与规律时,最好能制作三维立体的图片描述光学晶体的各向异性的特性,相应的公式表达尽量简洁化,然后结合动画描述光波在其中传播时所发生的变化。光束的调制、扫描和解调技术的理论教学内容包括:光束调制的基本原理、电光调制技术、声光调制技术、磁光调制技术、直接调制技术、光束机械扫描技术、光束电光扫描技术、光束声光扫描技术、空间光调制器等。这些知识点的理论基础都是“光辐射在光学晶体中的传播规律和特性”。其中光束调制的基本原理移植了微电子学中微波调制中的很多概念,电子信息工程专业的学生易于理解,但是光束调制和扫描的实现技术中,除了需要使用各种光学晶体以外,还需要使用半波片、全波片、起偏器、检偏器共同组成一个系统完成光束的调制和扫描。这些光学器件对于没有光学工程基础的电子信息工程专业的学生来说比较陌生,因此,在讲解过程中应该通过动画或图片等手段形象地描绘线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等基本光学概念,并借用相关的光学参考资料对这些光学器件的功能和原理进行简单介绍。
只有这样,才有利于电子信息工程专业的学生深刻理解光束的调制、扫描、解调等技术。光辐射探测技术的理论教学内容主要包括:光电探测的物理效应、光电探测器的性能参数、光电探测器的噪声、光电导探测器—光敏电阻、PN结光伏探测器的工作模式、硅光探测器、光电二极管、光热探测器、直接光电探测系统、光频外差探测的基本原理等。由于电子信息工程专业的学生已经具备了较好的半导体器件理论基础知识,而光电子器件本身也属于半导体器件,因此学生只要掌握了爱因斯坦的光电效应原理,就很容易理解各种光电子器件的工作原理、性能特点及应用领域。该部分所介绍的各种光电半导体器件很可能会在学生将来从事信息产业技术的相关工作中用到,也可能会在将来某些学生跨到光电信息或光学工程相关专业进一步深造时从事相关科研课题研究时用到,比如:PN结光伏探测器、光敏电阻、光电二极管、光电三极管等,都会经常用到。因此,建议在理论教学过程中,除了结合图片等多媒体教学手段介绍相关光电子器件的工作原理外,最好能够给学生展示光电子器件的实物,以便给学生一些感官认识。电子信息工程专业光电子技术课程的系统方面的知识点包括:光电成像系统、光电显示系统等。
其中,光电成像系统的基本器件是电荷耦合摄像器件(CCD),CMOS摄像器件和电荷注入器件(CID)。目前,CCD摄像器件的应用最为成熟和广泛,主要包括线阵CCD和面阵CCD等,其原理基础仍然是光电半导体器件和两相或三相电极电路的结合。因此,教学中应结合脉冲数字电路知识重点讲解CCD的原理和特点。光电成像系统的内容包括:系统基本结构、基本参数、红外成像系统、红外成像中的信号处理及综合特性等。其中红外成像系统涉及很多应用光学方面的知识,这对没有应用光学基础知识的电子信息工程专业的学生来说比较陌生,而且属于光学工程专业学生的研究方向之一,因此,这部分内容简单介绍即可。而红外成像中的信号处理都涉及电子电路方面的知识,属于电子信息工程专业的范畴,这部分内容可以重点讲解。光电显示系统包括阴极射线管原理、液晶显示原理、等离子体显示原理、电致发光显示原理及多色激光显示原理等,其中前三类显示技术的应用已很广泛和成熟,可以重点讲解,而后两类显示技术比较前沿,可以简单介绍,以便让电子信息工程专业的学生了解当今光电显示技术的发展趋势。电子信息工程专业光电子技术课程应用方面的内容包括:光纤通信、激光雷达、激光制导、红外遥感、红外跟踪制导、光纤传感技术等。这些应用技术可以分别举一个相应的实际应用系统进行介绍,让学生体会到光电子技术的重要性和广泛性,激发他们对这门技术的兴趣。#p#分页标题#e#
对于电子信息工程本科专业而言,毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才,而且电子信息工程专业已有很多属于本专业的实验课程及课程设计,笔者认为光电子技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。在该课程中,各种光电子器件和原理、功能及应用最易于电子信息工程专业的学生理解,而且也是电子信息工程师应该具备的基本知识,因此,笔者建议开设一些光电子器件的相关实验课。由于光电子技术课程的总学时设置为48学时,所以建议理论教学为40学时,8学时为实验教学(共4个实验)。
关键词:电子科学与技术;光电子技术;教学改革;实践创新
作者简介:邸志刚(1975-),男,河北唐山人,河北联合大学电气工程学院,讲师;贾春荣(1977-),女,河北唐山人,河北联合大学电气工程学院,副教授。(河北 唐山 063009)
基金项目:本文系河北联合大学教育教学改革重点项目的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0059-02
21世纪,随着现代科学技术的飞速发展,人类历史即将进入一个崭新的时代──信息时代。其鲜明的时代特征是,支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展,并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术,它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。专家预言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。因此,本世纪将是微电子和光电子共同发挥越来越重要作用的时代,是电子科学与技术飞速发展的时代。
电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域制高点,必须统筹教育、科研、人才等各种资源和要素,而其中的人才培养是极其重要的环节。经过对比研究其他院校对电子科学与技术专业的教改研究,本文根据当前的社会现状,结合河北联合大学实际对电子科学与技术专业的培养方案进行改革初探。
一、培养方案制订的原则
目前,我国高等教育正从精英教育转向大众化教育。招生规模扩大的同时,教育质量正遭受严峻的考验。高等教育的目的是为国家培养具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才,以适应社会发展的需要。为此,加强人才培养是一个复杂而重大的工程。
培养方案主要包含专业培养目标和专业建设思路两大部分。专业培养目标首先要符合当前社会发展需要,其次要符合学校本专业的实际情况,最后再考虑专业、师资情况。
目前,电子科学与技术专业的毕业生基本上是供不应求,特别是高层次人才稀缺。但是,电子科学与技术产业存在着分布不均、分类较细、进展迅速、产业结构多样化等特点。因此,社会需求与本专业毕业生层次结构之间的供需矛盾会持续一段时间。此外,光电子技术产业得到了国际社会的极大关注,经过光电子技术市场产品的整合,目前光电子技术市场重新步入上升轨道,后期发展将主要受市场影响。[2]我国对光电子技术的发展高度重视,2010年我国以光电子技术为指导的信息产业形成了5万亿美元的规模。
河北联合大学电子科学与技术专业自2002年开始招生,到目前为止共培养出10届本科毕业生。毕业生的反馈意见成为专业培养目标制订的重要影响因素。此外,在学生培养方面,注重学生综合素质的提高,特别加强对学生实践创新能力的培养。
电子科学与技术专业教师中光电子方向占大多数,微电子方向占少数,另有电子材料、自动化控制等研究方向。
二、培养方案的制订
培养方案的制订在综合考虑社会需求、学校及专业实景情况的基础上,首先进行充分的社会调研、分析,然后通过对天津大学、清华大学、燕山大学等院校充分调研,最终确定合理的专业培养方案。
1.培养目标
以培养研究应用型高级人才为目标,以适应当前社会主义现代化建设及信息产业化的发展需要,使学生具有良好的思想道德和科学文化素质;拥有扎实的自然科学基础知识和宽广的专业知识;具备创新、实践及跟踪掌握新理论、新知识、新技术的能力,能够在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域从事系统研发与设计、运行维护等工作。
2.专业建设思路
针对电子科学与技术专业现状,综合考虑社会市场需求、专业师资及毕业生反馈意见,提出关于“增强光电子特色,优化专业课程体系改革”的建设思路。
(1)专业课程体系建设。专业课程体系的建设,首先以专业培养目标为准绳,进行模块化课程设置,调整课程内容,形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向,以光纤传感体系和光电检测体系为核心,从而使专业课程体系具有前瞻性、针对性和可操控性,进而保障人才培养目标的实现。
1)优化培养方案。根据国家对光电子、微电子人才培养内容和方式的要求,不断优化培养方案,使其既符合教育部颁布的“电子科学与技术专业规范”,又能充分体现学校的特色。优化的出发点是:光电子和微电子产业及工程应用对人才的需求;遵循专业发展规律;突出知识面、素质和能力的培养;制订与时俱进的培养方案和体系。
2)课程教学内容建设。为使课程教学建设与专业特色一致,体现光电子、光纤传感与检测的专业特色,由教授和学科带头人牵头建设光纤传感与光电检测课程体系。光纤传感课程体系包括传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光纤技术、光纤传感技术等课程;光电检测课程体系包括传感器原理及应用、传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光电技术和光电检测技术等课程。此外,为使课程内容充分反映相关产业和领域的新发展、新要求,减少陈旧内容,删掉了热力学统计物理、数理方法、物理电子学、集成电路设计基础、集成电路工艺仿真等课程。
3)教学方法及手段改革。为了实现专业人才培养目标,专业教师发挥各自才智,加强与学生沟通,集思广益,对教学方法和手段进行改革探索。例如对晦涩难懂的专业基础课、深奥抽象的专业课进行多媒体教学,以加深学生的理解,促进学生理论知识的学习。另外,对光纤传感技术课程进行双语教学,让学生学习理论知识的同时,加强专业英语的学习和运用,为后期阅读国外资料进行充分的准备。
(2)专业特色。河北联合大学电子科学与技术专业为适应现代化信息技术产业的发展,形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向,具体特色如下:
1)课程体系设置。课程体系分为通识教育平台、学科基础平台和专业教育平台三大部分,包含光纤传感技术、光电检测技术及半导体制造技术三个主干学科,所有课程共198.5学分。其中通识教育思想政治教育类课程、大学英语课程、体育、大学语文、计算机基础及学科导论共55.5学分,占28%;学科基础平台主要指公共基础课和专业基础课,共74学分,占37%;专业教育平台是专业课,共63学分,占32%;另外还有创新实践环节,6学分,占3%。
2)学生培养。在夯实专业基础知识、拓宽专业知识的基础上促进学生的个性发展,加大力度培养学生的创新意识及能力,定期聘请校外专家为学生作学术前沿报告,使学生掌握本专业科研动态的同时,在开设专业英语及双语教学的基础上鼓励学生阅读外文一手文献,以激发学生的创新意识,使其创新能力得到大幅提高,培养学生在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域的研发能力和应用实践能力,并能够进行相关的系统分析、设计、优化及维护。
3)实践教学。突出光电子技术应用,加强学生实践能力的培养。在培养方案中增加电子技术、光电子技术系统设计的实践训练。电子技术实践训练包括电工电子实训、电子技术课程设计和专业生产实习。光电子技术实践训练包括光电工艺实习、专业生产实习、光纤传感系统课程设计以及综合性课程设计。通过这几项实践训练,学生能够在电子技术领域、光纤传感及光电检测领域具备足够的实践能力。此外,为了让学生尽快将理论知识转换为实践能力,学校组织学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组大赛等活动,从而培养学生的知识综合运用能力、创新能力和解决实际问题的能力。
三、改革效果
1.优化了课程体系,提高了教学质量
专业的培养目标及方向确定以后,围绕培养目标组建了课程建设小组,并请天津大学电子科学与技术专业专家教授进行指导,进而建立结构合理、条理清晰、方案可行的课程体系,相对而言大大提高了课程的教学质量。
2.学生夯实了专业基础,拓宽了专业知识,加强了实践技能
课程体系优化以后,学生入学后对培养方案及目标非常明确,从而使得学生能够妥善处理各门课程之间的关系,抓住核心,适当拓展,使所学理论知识成为体系。与此同时,通过竞赛及光电兴趣小组引起学生的求知欲,以此激励学生加强理论知识的学习,促使学生自发地将理论知识和实践环节有机结合起来,使二者相辅相成、相互促进。
3.培养了学生的创新能力及科研思维
在教学过程中强调基础知识的灵活运用及实践创新案例讲解。其次,组织并指导学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组及各项实践环节。这样有效提高学生对专业知识的理解与应用能力,从而使得学生的创新能力及科研思维得到了培养及提高。在2012年飞思卡尔智能车大赛中,电子科学与技术专业的组队获得了国家一等奖的好成绩。
4.提高了就业率和考研率
通过加强学生的理论基础知识、完善其知识结构,并且实践能力及创新能力都得到很大提高,使得学生的竞争力得到大大加强,并得到企业和其他高校的认可,刺激了学生的求知欲和创新欲,从而提高了就业率和考研率。
四、结论
电子科学与技术专业作为教育部为适应市场需要而确定的一个新专业,其发展任重而道远。结合河北联合大学本专业的实际情况,提出关于“增强光电子特色,优化专业课程体系改革”的建设思路,“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”的培养主线,对本专业的建设方案及培养体系进行优化改革,加强了师资队伍建设、专业课程体系建设,并在此基础上对教学方法和手段进行改革,从而提高教师的教学水平,加强学生的理论基础,完善其知识结构,提高其实践及创新能力,实现了教学科研相辅相成、教学相长的目的。
参考文献:
[1]电子科学与技术专业教学指导分委员会.电子科学与技术专业发展战略研究报告[J].理工科通讯,2007,(6).
[2]徐文彬.应用型电子科学与技术专业人才培养方案的思考[J].新课程研究,2011,(8):20-21.
关键词:应用型本科;光电专业类;专业建设;人才培养
应用型地方大学是面向区域经济和社会发展需要,设置应用学科专业;强化实践实训教学,提高应用能力;重视应用研究,促进产学研紧密结合;为基层单位培养具有一定理论基础、理论应用和技术能力的应用型专业人才的地方性大学。中国教育报曾刊登过一项针对12398名大学生的调查,结果表明:79%的人认为在大学里学不到有用的东西,77%的人认为在大学所学东西与现实脱节,80%的人对学校的课程设置、教学内容不满意。其中,相当部分调查对象就是地方高校的毕业生。近三年的麦可思常州工学院社会需求与培养年度报告中提到了光电类毕业生工作与专业相关度较低的问题。如何解决这个问题呢?如何实现人才培养与企业需求的无缝对接?这些问题是地方高校目前所面临的必须解决的重大难题。
一、常州工学院光电类专业建设探索与实践
常州工学院作为应用地方性高校,学院定位为培养高等应用型复合人才,建立具有常工特色的应用型人才培养体系和人才培养模式,建设成特色鲜明的高水平应用型地方大学。然而,要实现这个目标,就必须培养大批的高素质应用型复合人才。依据学校的定位,现有的光电专业类“测控技术与仪器”“光电信息科学与工程”与“新能源科学与工程”三个本科专业分别属于三个不同的学科,如何形成自己的鲜明特色、如何才能培养出高素质的应用型复合人才呢?如何实现光电类人才培养与企业需求无缝对接?近些年,围绕这些问题,常州工学院光电类专业一直在探索解决这些问题的办法。
主动适应地方经济建设和社会发展的需要,紧密结合长三角地域光电产业结构和光电技术特点,合理设置专业布局、明确专业培养方向与培养特色、优化课程体系设计与专业课程设置,加强课堂教学与教学实践相结合,注重培养大学生的综合实践能力,是培养高素质应用型复合人才的有效途径。
常州工学院以长三角地域社会经济发展需要优化光电类专业的人才培养方案,以培养工程应用型、技术应用型、服务应用型、职业应用型、复合应用型等高素质应用型人才为培养目标;以光电产业为各专业的落脚点,确立各专业的培养方向与特色;以光电技术领域与光电产业背景,优化课程体系设计,不仅强调学科,更要强调应用,注重学科和应用两个体系之间的平台建设和应用培养关系,改变传统意义上的主从关系。在课程设置上,由简单地照抄照搬官方规定或名校经验转变为立足培养高素质应用型人才,着力构建总量、比例、单元群落科学合理的课程结构与体系,既要遵循高等教育课程设置的一般要求,如紧扣培养目标,体系结构科学、合理等等,更应突出大众化、地方性和应用型特点和要求,科学设置课程结构与体系,保证后续教育教学活动的规范、有序、质量和水平。
二、结合长三角地域的光电产业背景以及学校的办学定位合理设置专业布局
为适应应用型复合人才的培养目标,围绕学校“让每一个学生都获得成功”的办学理念,树立“以人为本,因材施教,学、做、创并举”的教学理念,为教学改革和创新型人才培养引领方向。围绕长三角地域的光电产业背景,尤其是光伏、LED、测试装备产业,确立以完整光电产业链为服务领域,光电子技术为学科背景,明确“光电材料合成与开发、光电器件开发与应用、光电系统设计与集成,光电检测技术与设备开发”四个产业领域为光电类各专业的落脚点,优化光电类各本科专业人才培养方案,提炼各专业的培养方向与专业特色,体现常州地区的光伏、LED、测试装备产业特色、构建光电类专业知识结构覆盖整个光电产业领域,各专业以光电技术培养方向为主体,以局部领域为侧重,培养从事光电技术领域,尤其是光伏技术、LED、测试装备开发与应用系统的设计、开发、测试、运行、管理等方面的具有创新精神的应用型高级工程技术人才。学习和掌握光电材料、器件与应用、系统与集成、测试技术与装备的基本工作原理和制备、设计方法,拓宽专业应用范围。学生毕业后可在大型现代化光电材料与器件企业、光电测试设备制造企业、能源与环保企业从事研发、生产、经营和管理工作;各级政府部门及事业单位从事光电子、新能源、电力、节能、环保等方面的规划、设计、建设、运营、咨询和监管等工作;科研院所、大专院校从事研究与开发、教学、管理等工作。所以,要基于光电产业链优化光电类本科专业的专业设置与专业特色。
三、以“光电产业链”为主线,构建“模块化”“系列化”的课程群体系
学院迎合地方经济建设和社会发展的需要,紧密结合长三角地域光电产业结构和光电技术特点,依据“以人为本,因材施教,学、做、创并举”的教学理念,构建光电类课程体系及各专业课程设置,各专业之间实现基础课程“模块化”,专业必修课程“有特色”,专业选修课程“能互补”的课程设置体系。光电类课程群体系与各专业课程群设置如图1、2所示。
以光电子技术为核心,横向以“光电产业链中的各种技术领域”为主线,优化各专业课程体系,建立适应光电子技术学科特点,实现各专业均涵盖整个光电产业链,但分别侧重局部技术领域,即涵盖光电材料开发与制备技术、光电器件开发与应用技术、光电系统设计与集成、光电测试技术与设备开发等四大系列的“模块化、系列化”完整的光电类课程群体系,每个专业都有自己侧重的课程群,形成各自的专业特色。
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图1 光电类专业主干课程群及各专业核心课程群
每个专业按照侧重的技术领域,纵向按知识体系与认知能力模块化专业课程,各专业相互选修其他专业的专业课程,实现各专业之间选修课相互补充。新能源材料与器件专业以“材料类”与“器件类”两个专业课程模块为重点、兼修“材料检测”“器件检测”“器件应用”“检测设备”以及“质量类”五个课程模块中的部分专业课程;光电信息科学与工程专业以“器件类”与“器件应用”两个专业课程模块为重点,兼修“材料类”“材料检测”“器件检测”“检测设备”以及“质量类”五个课程模块中的部分专业课程,突出LED产业特色;新能源科学与工程专业以“器件应用”“系统集成”与“系统检测”三个专业课程模块为重点,兼修“材料类”“器件类”“器件检测”“检测设备”以及“质量类”五个课程模块中的部分专业课程,突出光伏技术特色;测控技术与仪器专业以“材料检测”“器件检测”“系统检测”以及“检测设备”四个专业课程模块为重点,兼修部分质量类”课程模块中部分专业课程。
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图2 光电类专业课程群体系
在课程群体系中,多种不同的课程模块组合成不同的课程群系列,比如,按照知识类别划分,“材料类”与“材料检测”两个课程模块构成材料类课程群,“器件类”“器件检测”与“器件应用”三个课程模块构成器件类课程群,“系统集成”“系统检测”与“检测设备”三个课程模块构成系统类课程群;按照产业领域类别划分又可组成“光伏技术课程群”“LED课程群”“光电器件课程群”以及“测试技术课程群”等,实现纵横交错的课程群网络。
常州工学院作为培养高科技人才的地方高等院校,紧密围绕长三角地域光电子产业背景,确定常州工学院光电类专业以光电子产业链为服务领域,光电子技术为学科发展方向,明确“光电材料与器件开发与应用”“光电系统设计与集成”“光电检测技术与设备开发”三个产业领域为光电类各专业的落脚点,不断优化各光电类本科专业建设,各专业以光电技术培养方向为主体,局部领域为侧重,明确各专业的培养方向,形成了鲜明的专业特色。以“光电产业链”为主线,建立适应光电技术学科特点,实现各专业均涵盖整个光电产业链,但分别侧重局部技术领域,即涵盖光电材料开发与制备技术、光电器件开发与应用技术、光电系统设计与集成、光电测试技术与设备开发等四大系列的“模块化、系列化”完整的光电类课程群体系,形成各专业之间基础课程“模块化”,专业必修课程“有特色”,专业选修课程“能互补”的课程设置体系。根据学生的认知规律,结合光电子技术的理论与实践特点,探索出与光电子产业背景紧密结合、具有明显特色的专业课程设置,培养多层次的光电子技术专业人才,服务于地方经济的发展。
参考文献:
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关键词:基于工作过程;光电子技术课程;教学改革
光电子技术是一门新兴专业,其学科特点是前瞻性强,技术先进,专业技术应用领域广。从近几年高职院校的就业形势来看,许多毕业生却因专业能力及经验不足很难适应用人单位的要求。因此,高职院校只有根据当前形势,坚持基于工作过程的教学思想,遵循“以就业为导向,以技术应用能力为主线”的高等职业教育理念,调整教学目标,,改革教学内容和教学方法,才能使学生尽快适应企业岗位能力素质的要求,实现在工作岗位上的“零适应期”,成为能迅速切入具体岗位的“楔型人才”。
一 基于工作过程教育思想的应用
基于工作过程教育思想的内涵是重视职业技能及知识在工作过程中的获得,形成以职业综合能力为基础,胜任岗位要求的教学体系。教育的核心就是如何-使学生具备从事某一职业所必须的实际能力。依据这种思想重新调整教学目标、设计教学内容、方法和过程,实现以能力为本位的高职《光电子技术》课程的教学特色。
1 调整教学目标。以前,《光电子技术》课程教学还未完全跳出普高办学目标,突出表现为针对性和实用性不强。《光电子技术》课程是高职光电子技术专业的核心课程,通过对毕业生跟踪调查发现,毕业生开始进入企业主要从事光电产品的装配、调试、维修和检验等生产一线的工作,但工作一至二年后大多数学生会转移到光电产品的现场技术员、采购、销售、服务和管理以及产品的开发工作等岗位。为使学生对所学的课程学以致用,熟能生巧,并在技能上达到一定的深度、高度,形成专业核心能力和个人核心竞争力,我们在《光电子技术》精品课程建设过程中及时调整了教学目标。一是重新确定课程教学目标定位。根据高职院校培养目标和职业标准的要求,对职业技能标准和各项要求进行分解、量化,及时纳入课程教学体系中。通过本专业毕业生岗位调查分析,企业对基层技术人才需求量最大,在工程管理、技术支持、工艺编制和质量管理等工作过程中,要求现场技术人员具有一定的专业知识和较强的动手能力。本着“基于工作过程”的教育思想,结合毕业生实际的就业岗位,将学生培养目标定位于生产现场工程技术人员。二是调整课程的教学重点。通过基于工作过程教育,形成学生的职业能力。
通过对本专业毕业生岗位的工作内容调查,总结出职业能力包括:国内外市场光电产品的调查分析、生产现场技术问题的处理、光电器件的采购、工位器具设计、工艺编制、光电仪器的使用、产品调试、现场管理、产品开发以及解决现场质量问题等。课程教学重心应从专业知识的讲授转向职业技能训练。应根据岗位所需的基本技能要求,以职业技能训练作为出发点和重点安排课程教学计划;对理论教学要把握“适量、有用”这个度,重点讲授对技能培养起指导作用的理论知识。
2 调整教材内容重点。本着以“就业为导向”的原则,根据专业对技术人员能力要求的不同对教材内容重点进行适当的调整和选取。
在实际的生产过程中,对基层技术人员的素质和能力要求:一是出现的技术质量问题能准确进行分析和判断、迅速做出暂时对策、提出永久对策,通过对策的实施,纠正和防止同类问题的再发生;二是在生产现场产品检测关键环节,能理解光电检测仪器的工作原理,正确地操作精密光电仪器;三是能与国内外的研发工程师进行有效的专业沟通,使产品的技术要求落实在生产过程中。所以教材理论部分的内容,应根据技术人员在生产过程中活动的特点,重点解决光电器件“如何用”的问题。教材内容选取的重点,应符合学生对光电器件理解和掌握的认知规律,形成工作过程中的分析问题和解决问题的能力。在授课过程中,重点讲授光电器件的特性参数和使用方法,分析实际的光电器件,培养学生“如何用得更好”的能力,通过实例帮助学生理解和掌握光电器件的理论知识。
3 改进教学方法和手段。一是在教学中采用项目教学的方法,鼓励学生自主学习,开展教与学面对面的双边活动。首先编写项目教学的教材,然后以现场设计制作光电产品的职业行为活动为过程,项目教学内容和岗位目标要求高度一致,教学方案注重于有效,职业经验和能力在工作过程中直接获取和培养。以用促学,从做中学,边用边学。学生是项目教学活动的中心,教师是活动的平等参与者或指导顾问。学生可以自由按照自己的所学设计和制作光电产品,在项目教学的驱动下,光电产品分成三个模块进行,每个模块完成后,由拥有“双师”专业素质的教师和有工程经验的高级工程师进行点评和总结,提出下一个模块的设计和制作要求,三个模块完成后,构成光电产品,最后进行光电产品的整机调试和测量。基于工作过程的项目教学训练,学生不仅提高了学习自主性,更重要的是在工作过程中获取了分析和解决问题的经验和方法,在工作过程中理解和运用了专业知识,达到了高职院校全面推进素质教育的目的。二是改进实践环节教学手段,加强实验室建设,实行校内外实训相结合的方式。校内在计算机网络条件下建立模拟实验室,配备良好软、硬件设施,建立一套包括光学系统,电路CAD全过程的设计和验证模拟,为学生创造一个既能提升专业兴趣又有综合技能训练的仿真职场环境,培养他们专业核心竞争能力和开拓创新的能力。教师通过为光电企业提供技术服务机会,可以将企业的新鲜案例拿到课堂上让学生开展讨论,在教学上及时紧跟信息产业快速发展的形势,使培养出来的学生能够真正“学以致用”。三是采用“走出去、请进来”的开放式教学模式。带领学生走出去认识企业,参观国内举办的光电新产品展览会等,增加学生的感性认识。邀请大学教授或企业的资深工程师来校做讲座或授课,介绍国际国内和当地光电产业发展的状况、企业在激烈的市场竞争中求发展的经验以及基层技术人员在企业成长的经历等内容,使学生在步入社会之前,更好地了解社会,懂得市场竞争的激烈,创业的艰辛,从而进一步提高学习的自觉性,培养学生的创新精神和创新能力,为实现学生零距离上岗创造条件。