“雙創”背景下光電類課程微項目驅動教學研究

郝中騏 劉莉 史久林 萬生鵬

[摘 要] 在創新創業教育背景下，提出一種應用于光電類課程的微項目驅動教學法。針對光電類課程的特點和面臨的問題，研究了微項目驅動教學法的微項目選題、教學過程組織、教學實施與管理、教學效果評價等環節的執行方法，可有效激發學生自主學習興趣，并有利于培養學生創新創業實踐能力。

[關鍵詞] 微項目驅動教學;創新創業;光電類課程;教學方法

[基金項目] 2019年度南昌航空大學“‘雙創背景下光電類課程微項目驅動教學研究”（JY1947）;2019年度南昌航空大學“新時代高校‘三全育人背景下課程思政教學改革研究——以‘通信系統原理課程為例”（JY1944）;2019年度教育部高等學校光電信息科學與工程專業教學指導分委員會“新時代高校‘三全育人背景下課程思政教學改革研究——以‘通信系統原理課程為例”（gdyljs30）;2019年度江西省教育廳“‘雙一流建設背景下研究生團隊式培養模式的探索與實踐——以光學工程學科研究生培養為例”（JXYJG-2019-161）

[作者簡介] 郝中騏（1978—），男，山西榆社人，博士，南昌航空大學測試與光電工程學院講師，主要從事激光光譜檢測技術研究;劉 莉（1981—），女，江西宜春人，碩士，南昌航空大學測試與光電工程學院副教授（通信作者），主要從事電子、通信與自動控制技術研究;史久林（1983—），男，河南信陽人，博士，南昌航空大學測試與光電工程學院教授，主要從事激光光譜技術研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）12-0148-04? ?[收稿日期] 2020-11-11

創新創業是社會進步的永恒動力。2014年達沃斯論壇上李克強總理首次提出“大眾創業，萬眾創新”（以下簡稱“雙創”），“十三五”規劃把大眾創業萬眾創新融入發展各領域各環節，鼓勵各類主體開發新技術、新產品、新業態、新模式，打造發展新引擎。2015年，國務院印發了《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，對高校創新創業教育提出明確要求：完善人才培養質量標準、創新人才培養機制、健全創新創業教育課程體系、改革教學方法和考核方式、強化創新創業實踐等。在新時期，高校對學生的培養和就業面臨巨大變化，創新創業教育成為適應社會發展和推動我國創新型國家建設的戰略需要[1]。這就要求進一步加強“雙創”教育力度，轉變教育理念和教學方法。

光電信息科學與工程（以下簡稱“光電”）專業是戰略性新興產業相關本科專業，具有新工科專業的典型特征。近年來，隨著光電信息技術產業的迅速發展，對從業人員和人才的需求逐年增多，特別是對光電信息技術“雙創”人才需求量迅速增加。在“雙創”背景下，常規的教學方法已不能滿足光電信息科學與工程專業教育目標的良好實現，存在突出的問題是重理論輕實踐，學生缺乏獨立分析和解決應用問題的能力，缺乏創新創業能力，難以適應我國建設創新型國家的戰略需要[2，3]。

一、光電信息科學與工程專業課程的特點

（一）學科交叉性

光電專業是2012年教育部將原屬于電子信息科學類的光信息科學與技術、光電子技術科學以及原屬于電氣信息類的信息顯示與光電技術、光電信息工程、光電子材料與器件五個專業統一修訂后的專業名稱。該專業主要學習光學、機械學、電子學及計算機科學基礎理論及專業知識，培養以光電信息工程為主干的光電信號獲取、光通信、光電信息處理、光存儲、光顯示及光電信息應用等信息光電子工程領域的基礎知識、基礎理論、基本技能，以及激光科學與工程、光纖通信系統技術、光電系統與信息處理技術、光電子材料及器件等方向的專業人才[4]。

光電專業涉及多門學科的綜合應用，又具有很強的工程背景，這決定了它的專業課程包括物理、材料、光學、通信、電子等方面，課程涉及面廣，學習任務繁重。

（二）專業課程教學面臨的問題

傳統的教學層次為理論課程—課程實驗—課程設計—畢業設計（論文），這種流水線型的教學雖然有利于教學秩序的維持，但在“雙創”背景下，這種教學層次的弊端逐漸凸顯。

第一，專業課程教學面臨的主要問題依然是重理論輕實踐，學生的工程應用能力不足，缺乏相關工程實踐鍛煉，基本不能應用所學知識解決工程問題。第二，學科知識的交叉和綜合應用能力不足。在“雙創”和解決實際問題的過程中，通常需要多學科知識綜合應用，而在專業教學中缺乏多學科交叉應用能力訓練。第三，專業實驗和實踐課程以驗證和重復性實驗為主，缺乏創造性解決問題的能力鍛煉，難以培養學生設計和制作創新性產品的能力，因此在創業意識和能力上亦缺乏培養。第四，缺乏項目參與經歷，提出問題和獨立解決問題能力弱，專業課程設計和畢業設計（論文）的選題與研究內容一般是由指導老師指定，部分學生有參與科研項目的經歷，但對專業知識的應用和鍛煉單一。

針對上述問題，“雙創”背景下光電專業課程改革的重點是加強培養學生創造性解決問題的能力。項目驅動教學法已被證實有利于激發創新意識，并培養學生分析和解決問題的能力，但項目驅動法通常需要投入大量時間和經費，不利于開展和普及;因此，本文提出一種以“雙創”為背景的微項目驅動教學法，這種方法周期短、投入低、操作靈活，特別適合與傳統教學相融合，通過科學選題與實施過程設計，有利于提高學生的創新創業能力。

二、“雙創”背景下光電類課程微項目驅動教學的設計與實施

（一）微項目驅動教學法

微項目驅動教學法是對項目驅動教學的發展[5]，其秉承項目驅動教學法“以應用為導向，以學生為主體，以能力建設為目標”的基本原則，以應用目的明確、靈活性強、普適性好的微小項目替代專業性科研項目，提高了項目實施的靈活性和可操作性。項目來源可以是企業、教師或學生，培養“雙創”意識和能力，微項目的設計更具實用性，有利于激發學生自主解決問題的興趣和成就感。

（二）“雙創”背景下光電類課程微項目選題

在“雙創”背景下，科學合理地選擇微項目主題是光電類課程教學改革實現預期目標的根本保證，也是決定教學改革能否達到預期目標的重要因素。微項目的“微”要把握好度，太小，失去鍛煉意義;太大，則難以實現，可能導致項目中斷。項目選題的合理性直接關系到對學生創新創業能力的培養成效，選題應以創新實踐能力培養為出發點，兼顧光電專業學生的興趣和能力。因此，基于“雙創”的微項目選題應充分考慮項目的創新性、專業性、可行性、實用性和趣味性等，同時應注重與傳統教學過程的有機融合，并積極與創新創業競賽及畢業設計等實踐和教學環節相銜接。

表1列舉了部分微項目選題，這些微項目都是基于光電基礎知識與器件，而且所涉及知識具有學科交叉性，適宜在校大學生利用現有知識和技能完成。項目選題重點涉及模擬/數字電路、單片機技術、激光光譜技術、光纖傳感技術、光電檢測技術、電路設計等光電類專業重點課程。

（三）教學過程的組織與實施

“雙創”背景下光電類課程的微項目驅動教學的組織與實施是實現創新創業培養目標的主要環節。微項目驅動教學法要求在教學過程中以完成具體的創新創業項目為主線、教師為主導、學生為主體。教師的職能由教學轉向導學，負責完成微項目的設計，指導和幫助學生執行任務內容，并對項目完成情況進行評價。教學過程的實施主要包括：第一，分組選題，完成微項目小組選題工作，并引導學生收集文獻資料、補充專業知識、分析項目目標，完成任務分配;第二，方案論證，實行微項目小組長管理負責制，協調項目任務劃分，制定項目實施方案，并組織相關專家對項目方案進行研究論證，優化實施方案;第三，項目執行，小組成員既有獨立分工，又要保持團隊協作，共同推進項目完成;第四，項目總結，項目結束時，每小組必須向教師提交小組微項目研究報告和項目作品。

從項目平臺搭建、硬件電路設計、模擬仿真、圖紙繪制、元器件選擇及購買、電路安裝及調試、軟件程序編寫，到產品封裝及測試等各個環節均由學生自主完成。由小組長對項目實施過程作簡要記錄，教師跟蹤每小組的項目進展，參與討論，并及時進行技術指導。力求讓學生經歷一個完整的產品研發過程，一方面可系統地梳理所學知識，另一方面可充分培養學生實踐動手能力，實現知識到技能的全面轉化。

由于每個項目的進展都與項目難度、學生知識掌握程度、學生工作態度、團隊協作等各種因素密切相關，導致微項目具體完成時間總體不可預測，這與現行高校嚴格的教學秩序相沖突，因此有必要研究項目實施與正常教學時間的融合問題。

（四）創新創業能力的培養

“雙創”背景下光電類課程的微項目驅動教學的最終目的是學生創新創業能力的培養[6]。創新是以新思維、新發明、新技術和新創造為特征的一種實踐化過程，高校的創新培養包括對學生創新意識、精神、能力和技能等方面的有效鍛煉。基于“雙創”背景的微項目驅動教學法融入模擬/數字電路、單片機技術、光電檢測技術、光纖傳感技術、傳感器技術等光電類專業課程教學，將專業理論知識學習與項目創新性研發相結合，通過實現項目目標制定的技術和產品發明實現創新能力的提高。高校的創業教育是指運用現代化教育技術和理念，培養大學生的創業知識、意識、思維和技能，使其開創性精神和創業能力得到提升，為畢業后的創業道路奠定堅實的基礎。

三、教學效果與評價

（一）教學效果

在使用“雙創”背景下光電類課程的微項目驅動教學方法后，學生自主學習的積極性、主動性得到了充分的調動，學生的創新精神、創新創業能力及團隊合作能力得到了有效提升。為解決微項目設計過程中的各種問題，學生的文獻查閱能力、分析解決問題能力、綜合應用知識能力、團隊合作能力和創新思維能力得到了很好的鍛煉。例如，在進行“橄欖油摻假光譜智能檢測儀”項目的研究中，學生通過查閱文獻設計了可行的監測方案，將布里淵散射、拉曼光譜和激光誘導擊穿光譜技術聯用提出實現對橄欖油物理特性和化學成分快速檢測的方法，綜合應用激光光譜檢測技術、光學設計、應用光學等課程知識，實現了對摻假橄欖油的快速監測。

“雙創”背景下光電類課程的微項目驅動教學方法促使學生將理論學習和應用實踐相結合，不僅能有效促進學生對理論知識的深刻理解，而且有效鍛煉了學生的知識應用能力和實踐操作技能，有效彌補了現有實驗教學中側重驗證和演示，缺乏自主設計制作鍛煉的不足。圖1為學生在數字電路課程教學過程中微項目電子設計作品，在完成微項目的設計過程中，課程知識點實現了即學即用。例如，在數字電路課程微項目“四路數字搶答器”的設計過程中應用了七段鎖存譯碼器、驅動器CD4511、8輸入與非/與門CD4068等元件，使學生掌握了數字電路設計的基本過程，加深了對理論知識的理解。

（二）教學評價

對微項目驅動教學法教學效果的評價不僅包括學生的考試成績，還應包括對學生綜合應用知識解決工程問題的能力和創新創業能力的評價。在教學評價過程中，一方面將學生完成微項目情況計入學生平時成績考核或作業考核;另一方面將微項目驅動教學效果作為學生評教的重要依據，通過師生雙向評價總體掌握微項目驅動教學法的教學效果，找出不足并不斷加以改進。

四、小結

在“雙創”背景下，提出一種光電類課程的微項目驅動教學法，以綜合應用知識解決工程問題的能力和創新創業能力教育作為重要培養目標，將創新創業教育直接融入光電類專業課程的教學中，并采用易于操作執行的微項目，是以教師為引導、以學生為主體的一種面向應用、面向產品的新型教學方法。教學實踐表明，微項目驅動教學法可有效激發學生自主學習的積極性，并有利于提高學生的實踐動手能力和自主創新創業能力。

參考文獻

[1]余昌海.深化高校創新創業教育改革須正確處理好四對關系[J].教育理論與實踐，2020（24）：16-18.

[2]郭杰，饒豐，褚靜，等.基于創新訓練項目的光電信息專業學生創新能力培養研究[J].信息技術與信息化，2017（6）：

150-152.

[3]劉志敏，于運飛，徐雪萌，等.“大交通”背景下光電信息科學與工程專業建設改革探索[J].教育教學論壇，2016（22）：

108-109.

[4]張思佳.光電信息科學與工程的發展前景和規劃探究[J].

教育現代化，2019，6（31）：27-28.

[5]劉莉，郝中騏.微項目驅動嵌入式系統實踐教學研究[J].宜春學院學報，2016，38（12）：115-117.

[6]李清富，張海偉，劉晨輝.淺談大學生創新創業能力的培養[J].教育現代化，2018，5（16）：105-106.

Research on the Micro-project-driven Teaching of Optoelectronic Courses in the Context of Entrepreneurship and Innovation Education

HAO Zhong-qi， LIU Li， SHI Jiu-lin， WAN Sheng-peng

（School of Testing and Optoelectronic Engineering， Nanchang Hangkong University， Nanchang， Jiangxi 330063， China）

Abstract： In the context of innovation and entrepreneurship education， a micro-project-driven teaching method applied in optoelectronic courses is proposed in this paper. In view of the characteristics and the problems faced by optoelectronic courses， this paper studies the implementation methods of micro-project selection， teaching process organization， teaching implementation and management， teaching effect evaluation， etc. The proposed methods can effectively stimulate students interest in independent learning and cultivate students ability of innovation and entrepreneurship in practice.

Key words： micro-project-driven teaching; innovation and entrepreneurship; optoelectronic courses; teaching methods