新工科背景下光电信息科学与工程专业人才的培养

分类：论文范文 发表时间：2021-12-15 09:29

　　【摘要】在大力建设新工科的背景下，高等学校积极培养创新实践能力强、多学科交叉融合的新工科人才。提出新工科背景下光电信息科学与工程专业人才的培养策略，包括知识框架构建、课程的边界再设计和重构、课程教学主体的转换、多方位的延续性学习、个性化的任务定制、综合性的评价方式和递进式的培养模式等。通过深入探索与实践，发现以上策略对新工科人才的培养具有积极作用。

　　【关键词】新工科;创新实践能力;人才培养

　　2017年2月，教育部开始积极推进新工科建设，［1］历经“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等阶段，2018年3月，教育部公布全国高校的612个项目入选首批新工科研究与实践项目。［2］至此，备受关注的高校新工科建设开始进入实施阶段。2019年4月，“新工科教育国际联盟”在深圳成立，来自、美国、法国、新加坡、泰国等的50多所高校率先加入联盟。［3］2020年5月，教育部决定在部分高等学校建设一批未来技术学院，推进新工科建设再深化、再拓展、再突破、再出发。在此背景下，高等学校作为新工科建设的重要前沿阵地，加快体制机制创新，做好未来科技创新领军人才的前瞻性和战略性培养显得十分重要。

　　一新工科背景下人才的新素养要求

　　新工科计划推进的关键在于“新”，它的内涵首先表现在面向未来的工程人才应该具备怎样的“新素养”。［4］相对于传统的工科人才，新工科专业培养的应该是创新实践能力强、多学科交叉融合的人才。［5］创新实践已经成为经济发展和社会进步的强大助推器和动力源泉。［6］大学生是实施创新驱动发展战略和推进大众创业、万众创新的生力军，既要认真扎实学习、掌握更多知识，也要投身创新创业、提高实践能力。创新实践能力强是新工科人才的必备素养。早在2010年5月，教育部就出台《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》，要求全国高校全面推进创新创业教育。2015年10月，首届“互联网+”大学生创新创业大赛在吉林大学成功举办，大赛旨在深化高等教育综合改革，激发大学生的创造力。多学科交叉融合有利于新兴学科的发展，更有利于产生重大原创性科研成果，服务于战略和社会需求。［7］近年来，国内愈加重视多学科交叉融合，多学科交叉融合已经成为高等教育发展和改革的重要趋势。对高等院校来说，培养多学科交叉融合型人才是提高核心竞争力的重要战略措施。为了培养多学科交叉融合型人才，高等教育发展和制度改革已着眼于多学科交叉融合，国内高等院校已经实施学科大类招生和中期分流等制度。2020年5月，教育部办公厅印发《未来技术学院建设指南(试行)》，明确提出“主动打破传统专业学科壁垒，推动专业学科交叉融合”。《未来技术学院建设指南(试行)》中的建设目标明确提出“培育一批在前沿交叉科学与未来技术领域可能产生重大影响的原创性成果，形成一批具有代表性的体制机制范例，打造能够引领未来科技发展和有效培养复合型、创新性人才的教学科研高地”。创新实践能力强、多学科交叉融合是新工科背景下人才的新素养要求。

　　二新工科背景下人才培养的探索与实践

　　在新工科背景下，高等学校作为新工科建设的重要前沿阵地，需要努力构建工程教育的新体系，使学生具备创新实践能力强、交叉融合能力强的新素养。光电信息科学与工程专业是光学、光电子、微电子、通信、计算机等多学科交叉结合的专业，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的知识内容，是十分典型的新工科专业。本文以长春理工大学光电信息科学与工程专业的人才培养为例进行人才培养模式的探索与实践，主要着眼于知识框架的构建、课程的边界再设计和重构、课程教学主体的转换、多方位的延续性学习、个性化的任务定制、综合性的评价方式和递进式的培养模式。

　　1.知识框架构建

　　刚进行专业学习的本科生的专业知识还不够丰富，如果仅传授经过实践检验的知识，不利于学生对学科、专业等的整体把握，也不利于学生个人素养的形成。从高校的课程设置来说，应该提供一些导论类课程以及一些特色性课程。以长春理工大学为例，2018版课程教学大纲中设置了专业概论、光通信导论、量子信息导论和计算电磁学概论等课程，还设置了多门特色课程，如神奇的激光、天文漫谈和量子史话等。这些课程的设置有助于学生对所学学科和专业知识框架的构建。在后续的课程学习中，学生会将具体课程填充到框架中，十分有利于工科新素养的培养。

　　2.课程的边界再设计和重构

　　工程教育新体系建设的主要着眼点应该在于课程的边界再设计和课程的重构。只有打破课程间的壁垒，有效地进行多学科之间的交叉与融合，才能培养出多学科交叉融合的复合型人才。以长春理工大学光电信息科学与工程专业的课程设置为例，笔者基于光纤通信、激光光谱技术及应用、生物医学光子学等课程，整合课程间交叉和融合的内容，优化每门课程的讲授重点，扩展课程知识点，在传授课程核心基础知识的同时，将多学科多专业的知识密切地联系起来，从教学内容上促进学科间的交叉和融合，综合光学、电学、生物学等多学科开展教学。例如，笔者将光纤通信课程中的“光纤”这部分内容与生物医学光子学课程中的“导管内窥镜做疾病在体检测”这部分内容交叉融合。另外，将光纤通信课程中的“半导体激光器”与激光光谱技术与应用课程中的“光谱学中常用的激光光源”，以及生物医学光子学课程中的“光动力治疗和光热治疗”的关联内容进行交叉融合，有意识地在教学的多个环节体现交叉融合性，引导学生建立问题情境，在课堂教学中启发、引导学生关联不同课程的内容。通过实际授课发现，学生在课堂上专注度有明显提高，课后与教师讨论的学生明显增多，主动查阅相关资料并与教师沟通的频次明显增多。本次探索与实践表明，多门课程之间的边界再设计和课程重构十分有益于交叉融合型人才的培养。

　　3.课程教学主体的转换

　　在课程边界再设计和课程重构的基础上，新工科建设要落实在教学方式的“新”。传统的教育是以教师为中心的，教师教什么，学生学什么，教师讲什么，学生听什么，属于“填鸭式”教学，学生的主观能动性没有发挥出来。在新工科背景下，教育教学不能以教师为中心，教师应该发挥引导作用，以最大化地调动学生参与的教学方式为主开展教学，课程教学主体应从教师转换到学生。笔者以光纤通信课程为例，在讲授“光纤与光缆”这一内容时，根据学生毕业的去向构建毕业生到光纤公司求职和研究生为项目购买所需光纤两种场景，让学生主动参与到场景中。在这个过程中，学生会关注光纤行业内的知名企业，如长飞光纤、烽火科技等。学生打开长飞光纤公司页面，可在产品中心了解企业的主要产品，对光纤类企业涉及的业务有初步的认识。打开通信光纤类产品页面，可看到不同特性的光纤，可获得光纤技术规范方面的知识。打开某一光纤介绍页面，可获得工作波长、损耗系数、色散系数、偏振模色散系数、截止波长、包层直径等一系列光纤方面的知识，非常有利于对光纤结构、光纤的损耗和光纤的色散等课程内容的理解。此外，笔者将一些光纤和剥纤钳带入课堂，学生在课堂上可以进行实际操作，有利于理解光纤的多层结构。通过实际授课发现，学生在课堂上的参与度非常高，学习兴趣明显提升，与教师互动的频次明显增加。教学方式的改变取得了好的效果，十分有益于新工科背景下人才的培养。

　　三总结

　　新工科专业主要指针对新兴产业的专业，以互联网和工业智能为核心，包括大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关工科专业。新工科专业建设是把智能制造、云计算、人工智能、机器人等用于传统工科专业的升级改造。相对于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。新兴学科专业可以在非实体的组织架构上建设，而不一定设置实体院系，以提高其动态适应性。这样使新工科建设能够及时或超前地为未来产业和行业发展培养卓越的工程科技人才。

　　新工科背景下人才的创新实践能力和多学科交叉融合能力的培养是一个兼具理论研究与实践探索价值的课题。本文以光电信息科学与工程专业人才的培养为例，对新工科背景下的人才培养进行了探索和实践。从多方面探讨人才的创新实践能力和多学科交叉融合能力的培养，主要包括知识框架构建、课程的边界再设计和重构、课程教学主体的转换、多方位的延续性学习、个性化的任务定制、综合性的评价方式和递进式的培养模式等，对新工科背景下的人才培养具有积极作用。本文的探索和实践可为新工科背景下光电信息科学与工程专业人才的培养提供一定思路，具有重要的理论意义和实际应用价值，也能为其他高校和其他学科的人才培养模式研究提供参考和借鉴。

　　参考文献

　　［1］教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知［EB/OL］．

　　［2］教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知［EB/OL］．

　　［3］新工科教育国际联盟成立［EB/OL］．

　　［4］李培根．工科何以而新［J］．高等工程教育研究，2017(4)

　　［5］教育部办公厅关于印发《未来技术学院建设指南(试行)》的通知［EB/OL］．

　　［6］杨倩，黎成茂，潘霞，等．地方高校创新创业实践育人模式的探究［J］．高教学刊，2021(6)

　　［7］宋华明，常姝，董维春．美国高校推进学科交叉融合的范例探析及启示［J］．学位与研究生教育，2014(9)

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