人才培養與實驗教學精細化考核探索與實踐

蘆宇，倪曉昌

摘要：目前，我國光電類專業人才培養困難，開展針對性教學改革十分迫切。文章從光電產業市場需求、教師、學生、理論及實驗體系等方面，對應用型光電類人才培養方式進行了透徹分析，提出合理定位光電類人才需求為導向，創新理論與實驗教學體系為支撐，提高教師實踐技能為手段，培養適應不同需求的光電類人才為目標的培養方法。在實驗教學過程中，實施了精細化實驗教學改革及完善實驗評分體制。通過光通信技術與激光加工技術實驗課程過程考核調動學生實驗操作積極性及對理論知識的理解深度，避免了較差學生無法融入實驗過程的現象，增強了學生之間競爭與合作意識。

關鍵詞：光電產業；人才培養；精細化實驗教學改革

一、 引言

近年來，光電類產業發展迅猛，尤其光纖通信、激光加工及LED照明等行業，導致對應用型光電人才的需求量大幅度增加。光電類行業屬于中高端產業，對人才的需求具有知識密集型特點，對就業專業人員準入門檻要求高，這就要求高校培養過程中建立多種交叉融合的知識體系及與其社會需求相適應的培養方案。但是，應用型高校學生基礎比較薄弱，很難大范圍掌握多種理論知識，同時專業知識與未來就業崗位對口度差，導致學習過程中目標不明確，出現厭學情緒。因而，高校急需改革理論課程與實驗課程教學過程，引導學生把知識與實際行業需求緊密聯系起來，同時建立完善的激勵措施與考核體制，充分調動學生的積極性。

2000年以前，光電產業受制于設備成本貴、產品市場需求量小、儀器使用復雜及壽命短等短板制約，相關行業發展速度緩慢、人才需求量小。因而，很多高校不設立該類學院，僅在相關學院內結合本校特點設立相關的光電專業。21世紀，國內光電信息產業在材料與技術等方面有所突破，產品質量大幅度提高、成本大幅度下降、光電類應用方向不斷擴展、相關產業形成了完備的產業鏈、人才需求量大幅度增加。但是，應用型高校光電類人才的培養從數量與質量兩個方面完全與市場需求脫節，很多從事該行業的人才沒有經過光電專業體系培養，嚴重限制該行業儀器設備使用效率及效能，尤其復雜知識結構支撐的中高端設備效能發揮不足50%，導致企業購買的光電類設備生產效率低下。

二、 應用型光電人才培養困難

應用型校光電人才培養根據不同高校設定專業方向制定培養方案、課程體系到具體相關課程，這些方面大部分學校已經比較成熟了。但是，僅有這些還不能夠培養出適合社會市場需求的應用型光電人才。針對應用型高校學生的自身情況，不能進行開放式的培養模式，必須有針對性的突出關鍵點的培養模式，不能過于強調核心技術創新，應該重點強調關鍵技術的改進。目前存在五個相互制約的因素：第一，如何充分了解光電產業發展趨勢及成熟產業鏈中對人才需求層次；第二，如何把培養方案中課程體系設置與某一光電行業或交叉融合的行業無縫對接；第三，如何不斷提高教師理論與實踐能力，不斷更新交叉行業的知識結構，提高工程應用與理論體系銜接能力；第四，如何培養學生適應不同層次光電類行業人才需求，掌握光電類行業基礎知識體系以及產生濃厚的學習興趣；第五，如何提高光電類教學設備使用效率及學生主動動手效率，改進實驗與實訓教學的實戰性。由圖1體現了五個因素相互制約的關系，針對上述因素歸納如下四方面問題。

（一）光電行業人才需求與應用型高校理論與實驗課程體系銜接問題

光電類產業屬于高端朝陽產業，所包含的行業為光通信行業、激光加工行業、光學精密測量及檢測行業、LED照明行業—OLED照明、激光醫療行業等。行業發展前景廣闊，但每個行業國內知名企業都欠缺核心技術、產業鏈不完善導致盈利模式不穩定。其中國內產業鏈比較完備的行業為光纖通信行業及LED照明行業，激光加工行業增長速度最快。上述行業屬于知識密集型，不同光電行業技能交叉度小，不同行業集中區域差別很大，對應用型高校學生提出了很大的挑戰。首先，學生培養理論知識儲備起點高；其次，為擴展就業面進行多技能培訓。這兩個問題可以通過教學改革進行化解。第一個問題：學生培養知識儲備是指需要積累大量光電類知識才能適應光電類行業人才需求標準，解決這一問題需要從學生培養層次定位及全產業需求定位入手，確定不隨行業技能需求變化而改變的專業基礎知識，確定行業中端層次人才需要具備的專業核心知識，應用光學、物理光學、激光原理等；第二個問題：充分調研完備產業鏈及發展迅猛光電行業的產業結構及人才需求層次，精細制定培養方案，集中優勢資源突破一點輻射一面的方式，核心課程理論與實驗或實訓學時分開，增加實踐學時比例，以任務、課程設計、課程項目等教學方法加深原理性知識的理解，采用多角度、多維度實踐技能訓練強化知識的理解深度。但是，上述問題的解決必須要求教師資源足夠豐富，才能具有可行性，執行后的效果才能很明顯。

（二）應用型高校光電類教師理論知識結構與實踐技能相統一問題

教師的資源在教學環節中決定教學質量的高度。如果該專業教師知識結構單一，與實踐技能脫節，則學生對專業知識的理解不夠深，甚至無法運用到實踐技能中。目前，應用型高校招聘的教師多為博士學歷的研究型人才，應用背景較弱，企業經驗缺乏，短期內自我意識較強，無法及時轉型，而且職稱的評定需要科研的支撐，這就導致這類研究型人才無法把專業理論知識與實際市場應用專業技能有機結合起來。尤其實驗與實訓教學過程中，僅是采用簡單的教學實驗箱對學生講授基本原理的驗證過程，無法擴展到實際應用中可能遇到或解決的問題。因此，此類教師必須要有本專業方向企業培訓經驗，了解企業對于技能人才需求的方向，更深層次上需要了解整個產業鏈結構，清楚該產業鏈所涉及的不同關鍵技能需求，并掌握該技能難易程度與不同層次學生進行對接。

總之，隨著行業融合度的不斷加深，對教師具有復合型知識、技能及企業經驗的儲備要求越來越高，才能夠培養出適合市場與企業需要的應用型技能人才。

（三）應用型高校光電專業知識抽象性與學生理解層次存在跨度問題

學生資源在教學環節中決定教學過程中采用何種教學方法及能達到怎樣的教學效果。學生在涉及光學知識時都會有一種抽象甚至難以理解的困惑，主要原因有兩個方面：第一，應用型高校學生數學基礎比較薄弱，而光的描述采用抽象的數學函數給出；第二，與傳統時空角度描述物理問題不同，需要學生具有光傳播K矢量空間的想象力，并且能夠把兩者空間有機統一起來分析問題，也就是光的波動性與粒子性的統一。除了光學知識外，還需要學習電學、通信、計算機及控制等多個層面的知識。因為單獨應用光學知識解決市場需求的行業面比較窄，與電子、機械、計算機及自動控制緊密結合形成一個復雜的應用。而應用型高校學生面對過于廣泛的知識體系很難全面理解所學知識導致厭學情緒上升。解決這一問題必須充分了解學生能力，并且精細化分解光電產業鏈中不同行業對專業知識需求層次，才能合理制定培養方案，讓不同能力層次的學生吸收不同難易度知識，適應不同層次崗位。

（四）應用型高校光電類實驗課程實戰性受到教學儀器特征制約問題

實驗、實訓中硬件資源在教學環節中起到平臺支撐作用，沒有此類資源就無法實現教學設想?？梢罁摥h節層層遞進邏輯關系對其問題進行分析。其一，實驗教學中演示教學缺乏。每一門課程都應該針對具體章節關鍵原理、技術及結果等設計感性化的演示實驗，加深學生理解提高學生興趣，但該類實驗季度缺乏主要是儀器設備體積大、成本高等缺點無法進入教室，不過可以通過引入虛擬實驗教學手機APP或計算機方式對原理性驗證實驗進行模擬仿真演示，而且學生課下加載軟件進行仿真學習。其二，由于光電器件成本高、產品標準不統一等問題，光電元器件、檢測器件及測試工具的識別與操作幾乎沒有納入實驗課程，學生對光電類工具的使用認知太少。其三，光電實驗室內配套臺數不足以支撐2～3個同學完成一臺實驗經常4人左右，而且多以實驗箱的形式展現，內部封閉僅通過連線、調節按鈕等簡單動手操作來完成，按照實驗步驟即使不懂得實驗原理也可以獲得完整的實驗結果。為了提高學生動手能力及對原理的理解，實驗報告中不應該具有非常詳細的操作步驟，應該重點突出原理、可能出現的關鍵問題及實驗操作思路，才能夠培養學生獨立思考、分析及解決問題的能力。其四，實驗考核與評分機制落后。目前實驗箱設備主要負責動手操作的僅1人，輔助操作并記錄的僅1人，2人完成實驗報告即可，如果一個實驗箱有4個人操作，合理考評就是一個非常困難的問題。有限的資源下強化學生動手問題成為一個必須解決的課題。

三、 實驗教學環節考核機制改革

充分考慮學生作為實驗教學環節課程資源，才能采用精細化方式來制定不同難度實驗項目。應用型高校學生資源存在相關理論知識背景經驗缺乏、主動參與能動不強、沒有良好預習習慣及團隊協作較差、沒有團隊榮譽感等問題。以上問題必須在設計實驗教學環節中充分考慮，否則實驗教學就變成流水作業，學生無法獲得與其能力對應的收獲。針對應用型高校動手能力提升的特點，應細分考核比例，加強動手環節考核權重，教師僅用5～10分鐘在實驗前講解操作原理、思路、注意事項及難點，剩余35～40分鐘由學生自主動手完成。實驗過程中遇到困難，教師給予指導原則不超過3次，因此對于實驗難易程度及評分方案需要細化。實驗分組考核方案如圖2所示，實驗難易設計方案如表1所示，評分標準如表2所示。

依據以上設計方案，可以精細化實驗過程考核，而且考核結果可以通過APP軟件系統直接顯示出來，讓學生對于實驗更有主動性積極參與。針對光電類實驗多樣性復雜化的特點，可以由專家組或者教研室相關成員討論不同實驗特點完善實驗設計方案及考核。

四、 實驗考核成果

分別在光通信技術與激光加工技術兩門實驗比重較大的課程中進行考核，獲得成果如下。

1.主動動手意識提升，認真測試實驗結果

基礎較差的學生對課程不感興趣，幾乎沒有預習習慣，習慣依靠其他能力強的學生操作，對實驗原理基本不理解。進行實驗等級設定后，學生跟據自身基礎自主選擇實驗難度，避免了實驗抄襲現象。實驗前要選擇實驗題目，教師要充分了解實驗難度，引導學生進行了實驗前的預習。光通信技術課程有30%的學生選擇A類實驗，40%的學生選擇B類實驗，30%的學生選擇C類實驗；激光加工技術有40%的學生選擇A類實驗，20%的學生選擇B類實驗，40%的學生選擇C類實驗。由于實驗題目自主選擇，實驗過程參與積極性明顯獲得提高。

2.團隊協作及競爭意識被強化

實驗前需要組隊對選擇實驗難度進行討論，實驗中對實驗工作內容進行分工，實驗后撰寫報告及總結。以上不同難度實驗的評分標準不同，不同負責內容給分的系數不同，重點突出動手能力及思維能力。為了獲得較高的實驗系數，每個不同的實驗主要操作人都不同，幾乎每個學生在4次以上實驗后都擔任過所有角色。通過實驗過程觀察及最終給定成績可知，只有分工明確、合作融洽成績很高。當然，會有個別團隊協作意識較差，動手操作成績高，而實驗報告撰寫不認真，導致該組總體成績不高，因此個體成績也不會太好。

五、 結論

應用型光電專業教學改革必須以市場人才需求為導向，強化實驗及實訓引導鞏固專業基礎知識學習。對學生進行實驗過程考核尤為重要，因此要采用精細化方法，設計不同實驗及合理化的考核辦法，讓不同層次學生都可以從實驗中獲得知識，進而提升學生學習理論知識的興趣?？己朔椒ǖ脑O計必須讓學生有團隊合作及競爭意識，以適應未來市場對應用型光電人才的需求。

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編輯/岳鳳