適應工程教育認證的光電培養方案探討與實踐

張志偉　趙冬娥　王高　程耀瑜　趙輝

[摘 要]討論了符合當前工程教育改革主題和我校實際情況的人才培養方案，其具有四方面的特點：體現了我校光電信息科學與工程專業的光電檢測技術與系統特色；符合教育部《普通高等學校本科專業目錄》（2012年）中，對光電信息科學與工程專業的要求；滿足工程教育認證標準對光電信息科學與工程專業的要求；有利于提高我校光電信息科學與工程專業高等工程教育質量，有利于提升畢業生的創新意識與就業競爭力。

[關鍵詞]華盛頓協議；工程教育；專業認證；人才培養

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）04-0134-03

○、引言

隨著改革開放的不斷深入，我國逐步認識到工程教育的重要性，并于2005年成立了全國工程師制度改革協調小組，2006年成立了全國工程教育專業認證專家委員會，2012年成立了中國工程教育認證協會，2013年成為《華盛頓協議》預備成員國，2016年成為《華盛頓協議》正式成員國[1]。工程教育專業認證是實現工程教育國際互認的重要基礎，是我國工程領域專業人才走向國際市場的準入證[2]。符合認證標準的人才培養模式，對確保每一位畢業學生都能夠成為國際互認的合格工程師具有非常重要的意義[3][4]。我校光電信息科學與工程（工）專業依托儀器科學與技術教育部重點實驗室和山西省光電信息與儀器工程技術研究中心科研平臺，以及電工電子技術國家級示范實驗室教學實驗平臺的支撐，經過全體教師的共同努力，逐漸凝練成了光電信息和技術光學兩個專業方向，形成了以光電信息采集、傳輸和處理為主，以光電檢測技術與系統見長的專業特色。

本文對照工程教育認證標準及要求，結合教育部《普通高等學校本科專業目錄》（2012年）和我校2017版的培養方案修訂的原則，開展了適應工程教育認證的光電專業本科培養方案探討與實踐工作。

一、培養目標及畢業要求

作為人民兵工第一校和山西省重點建設高校，中北大學已走過了75年的發展歷程，在專業建設（人才培養）、科學研究和服務社會等方面均取得了令人驕傲的成績，為國防建設和地方經濟發展做出了較大的貢獻。隨著科學技術的快速發展，國際競爭不斷加劇，同時，自高校擴招以來，特別是近年來畢業生數量不斷增加，畢業生的就業形勢變得越來越嚴峻。面對國際競爭與就業的嚴峻形勢，如何凸顯我校光電信息科學與工程專業特色，培養具有明顯社會競爭優勢的專業人才，是我們不斷探索和研究的課題[5]。工程教育認證標準為我校光電信息科學與工程專業建設明確了探索的方向。按照認定標準要求的“有公開的、符合學校定位的、適應社會經濟發展需要的培養目標；培養目標能反映學生畢業后5年左右在社會與專業領域預期能夠取得的成就；定期評價培養目標的合理性并根據評價結果對培養目標進行修訂，評價與修訂過程有行業或企業專家參與”，結合教育部《普通高等學校本科專業目錄》（2012年）和我校2017版的培養計劃修訂的原則，在考慮調研結果的基礎上，我們確立了本專業的培養目標：“培養具有較高思想道德、文化修養、敬業精神、社會責任感以及健康體魄和良好的心理素質，在光電信息的獲取、傳輸、處理和光電檢測技術與系統方面，培養系統掌握光電信息科學與技術的基本理論、基本方法和實踐技能，具有綜合運用光學科學理論和技術分析解決工程問題的基本能力，能夠在光電信息科學與工程的相關領域從事研究、設計、開發和應用的工程技術型人才。畢業后五年：具有從事光電信息獲取、傳輸和處理以及光電檢測技術與系統的研究、設計、開發和應用的能力；能夠運用光電信息科學與工程專業知識與技能，研究與解決光電信息與系統中的復雜工程問題；能夠在光電信息工程項目的施工中擔任項目經理或重要角色，并發揮有效作用；能夠在光電信息科學與工程領域具有一定的國際視野和較強的社會責任感、事業心、安全與環保意識；能夠通過某種終身學習的渠道，自我更新知識和提升能力，進一步增強創新意識和開拓能力”。

根據工程教育認證標準的人才培養基本要求，培養的學生必須達到知識、能力與素質的12項基本要求。

1.具有從事光電信息領域工程技術工作所需的相關數學、自然科學知識，具有工程制圖基礎知識，具有“光學、電路與電子線路理論與技術、信號與信息處理理論與技術、電磁場理論與技術、計算機技術及應用”等專業基礎知識，能運用上述知識解決光電系統領域復雜的工程問題。

2.能夠應用數學、物理學和“電磁場與電磁波、信號與系統、微機原理與接口技術、光學及光電檢測技術”等工程科學的基本原理，描述和分析光電系統領域復雜的工程問題，并完成相關實驗驗證，從而對光電領域復雜的工程問題具有深刻認識，能結合文獻檢索、資料查詢及現代光電技術獲取有效信息，為問題分析過程提供有益參考。

3.能夠針對光電系統領域復雜工程問題的解決方案，設計新穎的光路及光電轉換、放大電路或相關工藝流程，解決光電系統領域的工程問題，并在設計環節中綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素。

4.能夠利用光學理論和光學仿真軟件，對光電系統領域的復雜工程問題進行建模、仿真，并對研究過程進行優化，通過實驗以及對其結果分析處理等方法得到有效的結論。

5.能夠掌握利用光電技術獲取信息的手段、資源和現代工具的開發、選擇，對光電系統領域復雜的工程問題進行預測與模擬，從而得到有效的結論，并能夠知其優勢和不足。

6.能夠基于光電系統工程的相關背景知識，對光電系統領域工程實踐和復雜工程問題解決方案的實施做出合理分析及評價，在此基礎上理解解決方案的實施可能產生的后果和應承擔的責任。

7.通過對光電系統領域有關環境保護和可持續發展的方針、政策以及法律和法規的了解，能對光電系統復雜工程問題的工程實踐影響環境和可持續發展做出理性評價。

8.具有人文社會科學素養和社會責任感，通過了解國家有關光電系統領域相關行業的生產、設計、研究和開發的法律與法規，以及國內外相關的標準、規范和技術變化，在光電系統工程的實施中，理解并遵守工程職業道德和規范，并履行相應的責任。

9.能夠在具有“光學工程、信息與通信工程、電子科學與技術及儀器科學與技術”等學科背景的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

10.能夠就光電系統領域復雜工程問題與業界同行及社會公眾，通過撰寫報告和設計文稿以及陳述發言和清晰表達等方式進行有效的溝通和交流，并有一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行光電系統領域的溝通與交流以及競爭與合作。

11.理解并掌握光電系統工程管理原理與經濟決策方法，并能在“光學工程、信息與通信工程、電子科學與技術及儀器科學與技術”等學科環境中應用。

12.對光電系統領域的理論和技術的發展規律有明晰的認識，能正確理解自主和終身學習的重要性，具備不斷提升學習和適應光電技術快速發展的能力。

二、課程體系

工程教育認定標準要求的課程體系必須包括：1.與本專業畢業要求相適應的至少占總學分15%的數學與自然科學類課程；2.符合本專業畢業要求的至少占總學分30%的工程基礎類課程、專業基礎類課程與專業類課程；3.至少占總學分15%的人文社會科學類通識教育課程。結合我校培養方案修訂原則，我們完成了新一版的培養方案課程體系的修訂，包括通識教育課程、學科基礎教育課程和專業教育課程三部分。

通識教育課程主要體現對學生綜合素質的培養，通過知識的基礎性、整體性、綜合性和廣博性幫助學生拓展視野，讓學生學會獨立思考與判斷，樹立正確的價值觀和人生觀，培養有思想、有道德、有使命感、有責任感和身體健康的合格公民。課程包括思想道德修養及法律基礎，形勢與政策，大學生實用心理學，大學英語，安全教育，中國近現代史綱要，C語言程序設計，創業基礎，大學生職業發展與就業指導，馬克思主義基本原理概論，毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論以及通識教育選修課程等。

學科基礎教育課程的制定，依據工程教育認證標準的電子信息與電氣工程類專業補充標準，著重體現對學生專業基礎素質的培養，讓學生建立寬厚的學科知識基礎、拓寬學生的知識面，為學生奠定學科和專業知識的基石。課程包括高等數學，工程制圖，線性代數，大學物理，概率論與數理統計，復變函數與積分變換，大學物理實驗，電路分析基礎，模擬電子技術，應用光學、信號與系統，數字電子技術，電磁場與電磁波，物理光學，光電檢測技術，微機原理與接口技術以及光電子技術基礎等。其特點是包括了工程基礎類課程中的6個知識領域的核心內容以及專業基礎類課程等知識領域的核心內容。

專業教育課程應充分體現本專業的培養目標及專業特色，著重培養學生掌握主修專業的基本知識、技能和方法，以及從事本專業工作的實踐能力和研究能力。課程包括信息光學，激光原理與技術，光纖通信技術，光電成像原理與應用，光電系統設計基礎，光學設計與CAD，單片機原理與應用以及兩個專業方向選修課程。兩個專業方向選修課程包括精密儀器及機械設計，量子力學，紅外技術，光纖傳感技術，數字信號處理及ASIC電路設計與應用等，其特點是體現了“技術光學和光電信息”兩個專業方向。

三、實踐教學環節

實踐教學環節對學生實踐能力的培養至關重要，是對學生進行初步的科研能力訓練、工程設計訓練和創新思維訓練，是一種強化“學生動手能力、綜合設計能力和創新能力”的培養。按照認定標準要求的實踐教學體系，必須包括至少占總學分20%的工程實踐與畢業設計（論文）。結合我校對實踐教學環節占總學分25%的要求，我們構建了包括課程實驗、課程設計、實習（含金工實習、電子工藝實習和畢業實習）及畢業設計的從基礎性到專業性的實踐教學體系。其中，課程實驗為光電信息綜合實驗，是學生在完成“電子技術、信號與系統、應用光學、物理光學、光電檢測技術、光電成像原理與應用、光纖傳感與光纖通信技術及單片機原理與應用等課程的理論知識系統學習之后，利用3周時間對綜合利用這些課程知識的課程實驗內容進行綜合實踐，以加深對上述課程理論知識的理解。課程設計包括程序設計（以C語言為主的綜合性和應用性程序開發）、電子電路綜合應用實踐、應用光學設計實踐及光電系統綜合設計實踐，其中每個課程設計都是學生完成相應課程的理論知識學習之后，應用相關知識解決某一具體問題。這一實踐環節有利于提高學生運用相關課程知識解決某一實際問題的能力。實習這一實踐環節是在學生學習相關課程的理論知識之后，在實習基地由有經驗的教師或工程技術人員輔導，開展為期兩周的具體項目開發訓練。這一實踐環節有利于提高學生對專業知識應用領域的認識與了解。畢業設計是一個為期20周的綜合性實踐環節，是針對某一具體設計項目（或研究內容），在指導教師的輔導下學生對所學知識和能力的一次全面總結和綜合訓練，是提升學生創新和實踐能力的綜合實踐。這一實踐環節有利于保證每一個學生均能獲得較全面的實踐鍛煉，為學生自信地服務社會打下堅實基礎。

四、結束語

我們以工程教育認證的通用標準和電子信息與電氣工程類專業補充標準為指導思想，結合教育部《普通高等學校本科專業目錄》（2012年）要求和我校2017版的培養方案修訂原則，對我校光電信息科學與工程專業培養方案進行了探討和實踐，其最大收獲是明晰了專業人才培養目標和畢業要求，凸顯了專業的優勢和特色，優化了課程體系和集中性實踐教學環節；以通用標準和補充標準規范我們的教學計劃和教學過程，這有利于進一步提升我校工程教育質量、提高畢業生的綜合素質及其創業與就業的競爭力，有利于為我國培養更多的優秀光電專業人才。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 林健.如何理解和解決復雜工程問題：基于《華盛頓協議》的界定和要求[J].高等工程教育研究，2016（5）：17-26.

[2] 孫艷軍.專業認證背景下普通高校光電專業學生培養方式探索[J].當代教育實踐與教學研究：電子版，2016（6）：129-130.

[3] 郎婷婷，張艷，沈為民.淺談工程教育專業認證背景下的光電學科高素質應用型人才培養體系建設[J].教育教學論壇，2012（19）：107-108.

[4] 羅正祥.工程教育專業認證及其對高校實踐教學的影響[J].實驗室研究與探索，2008（6）：1-3.

[5] 梁快，胡順仁.電子信息工程計算機課程體系及教學探索[J].電腦知識與技術，2014（14）：3346-3347.

[責任編輯：陳 明]