面向多學科交叉融合的光電信息科學與工程專業人才培養模式探索與實踐

鄭培超 羅 元 胡章芳 王金梅

（重慶郵電大學光電工程學院 重慶 400065）

一、引言

隨著科學技術研究的深入發展，傳統學科要實現創造性突破的成果需要進行橫跨多個學科領域的合作，需要新的觀念和新的理論。通過多個學科之間的關聯性、相融性和互補性，可以使得相關學科之間產生更多的知識的融合，碰撞出新的方法和思想，通過多學科之間耦合互動可以促進多個學科發展和繁榮。因此，弱化專業界限、強化學科間交叉成為當今高等教育發展的趨勢。

近年來，我國光電產業的發展取得了令人矚目的成績，光通信和激光領域某些技術和產品已經達到或接近國際先進水平，初步具備與國外大公司競爭的能力，同時光顯示、光存儲、數字影像等領域已形成了較大的產業規模。光電信息行業對人才需求大，但對所需人才的多學科交叉融合能力有相當高的要求。因此，目前光電行業急需大量高層次的創新人才。

光電信息科學與工程專業是為了培養能夠滿足光電信息領域對高級工程技術人才、促進光電信息工程的可持續發展而設立的專業[6]。自該專業設立之初，就具有非常鮮明的多學科交叉融合的特點。本專業學生不僅具有光電信息的獲取、傳遞、處理及應用等方面堅實的理論基礎，同時還需要具有光電信息處理、光電系統設計、光電技術及其應用等專業領域扎實的專業知識和熟練的實踐技能，內容涉及光子技術、電子技術、機械設計學科、控制學科、計算機學科、通信學科和微電子學科。因此，光電信息科學與工程專業的培養過程對多學科交叉的創新能力培養有更高的要求。光電信息科學與工程專業與其他學科融合發展是必然趨勢，這對光電信息科學與工程專業人才培養提出新挑戰、新要求。因此，面向光電產業發展的緊迫需要，對光電信息科學與工程專業進行多學科交叉融合的人才培養模式探索與實踐是迫切需要解決的重要問題之一。

二、光電信息科學與工程專業人才培養模式探索

（一）凝練“兩維度、三層次、多模塊”的人才培養理念，構建多學科交叉融合人才培養體系

確立多學科滲透交叉人才培養的教育理念，有意識地構建多學科滲透交叉人才培養的體制機制，著眼于現代經濟社會發展的必然要求，實現知識的整體化和綜合化，努力使學生在有限的在校專門學習時間里，從知識的內在統一性上和相對完整性上掌握和運營最有效的知識，實現更廣泛的通才教育。從教學理念、課程體系建設、新課程開設、教學內容、實驗環節等多方面緊扣產業趨勢，轉變教學思路，按照產業發展動態調整教學方案，堅持強調培養學生的實際工程能力為導向，構建“兩維度、三層次、多模塊”人才培養體系，推動多學科交叉融合建設觀念的轉變，形成大力推進多學科交叉融合人才培養模式的共識[1]。

設置光電行業發展過程和學術技術培養“二維度”的培養模式，分別從“材料器件-設計制造-系統集成-行業應用”和“基礎技能-專業能力-科研訓練”兩個維度進行訓練，設置“側重基礎技能訓練的基礎層次-側重專業技能訓練的拓展層次和側重綜合能力提高的創新層次”三層次的分層次培養目標，按照“標準化、平臺化和方向化”目標需求采用多模塊化的方式進行培養。

（二）創新大類培養模式，構建三節點結構的專業課程體系

大類培養具有“有利于寬口徑人才培養”“有利于改善學科專業結構”“有利于挖掘學生內在潛能”的優勢。采用電子工程大類培養方案，優化完善大類培養模式。電子工程大類，包括光電信息科學與工程、電子科學與技術、電子信息科學與技術、電磁場與無線技術四個專業，在入學的第1～2學年中，四個專業一起進行電子工程大類培養，強化英語、數學、物理的教學，重視電子技術、機械設計和軟件能力的培養，培養學生扎實的基礎能力；3～4學年進行專業培養，注重學生的光電專業基礎和專業技能培養，為學生提供到國內外知名光電企業、研究所進行實習、實訓，到境內外知名大學學習等個性化培養方案，注重學生創新能力的培養，為學生將來的職業發展提供多種選擇。

由于采用大類培養，在入學、專業分流、畢業三個重要的培養節點，通過不同形式及課程，強化學生多學科交叉融合概念，構成三節點結構。三節點結構的初始點是在新生入學之初。通過新生入學指導、基地實踐環節，建立多學科交叉融合的大類工程目標概念；三節點結構的中樞點在二年級下學期和三年級上學期。在二年級下設置學科基礎導論課程，并在二年級結束時專業分流的節點處通過專業分流宣講共同完成多學科交叉的學科基礎培養，完成分流時對學生多學科交叉融合發展需求的第一次保證；在三年級上學期的專業培養階段，通過光電領域前沿技術課程，建立本專業的前沿交叉研究的進一步指導。在完成該課程之后，安排專業分流宣講和專業實驗室參觀交流，進行專業分流，強化學生多學科交叉融合發展需求的保證；三節點結構的第三個節點，是在四年級，主要內容是畢業實習和畢業設計。經過相關課程與實驗項目的訓練，要求學生利用所學知識，對一個有一定難度的專業課題完整地展開設計、實現、運用，進一步讓學生從解決工程問題的角度學習和應用專業知識，并初步掌握工程思維方法[2]。

在大類培養期間，主要是數理類和電工電子類的課程，并有相關的實驗環節，解決學生基本的數理和電工電子工具問題和工具的初步應用問題。到專業課環節，通過系列的專業基礎類、專業方向類課程及綜合性創新性項目，運用數理、電工電子等基本工具，實現對工程能力、創新能力的培養。同時，邀請業界知名企業專家共同制定教學方案、課程體系、專業方向，并開設專業課程，動態追蹤業界需求，克服以往學校教學沒有大企業共同參與的弊端，優化完善大類培養模式，制訂出既著重培養學生國際化視野與眼界，又兼顧社會與企業需要，滿足不同層次需求的培養方案。

（三）構建縱向分層能力遞進的光電專業核心課程群，探索多學科交叉滲透的課程內容

以學科專業一體化思想為指導，構建即“文理學科通識課程群、學科通識課程群、專業基礎課程群、專業課程群”的四級課程體系課程群，根據大類-專業-專業方向的關系，強調學科專業特色，通過準確定位“最近發展區”，形成“縱向分層、能力遞進”的課程群，凸顯人文通識、學科通識、專業基礎和專業課程之間的縱向聯系和能力層次遞進關系[3]。

為使學生適應光電技術發展的高要求，確立“圍繞光電系統從光源、光信息處理及傳輸、探測和顯示全過程的基本設計、分析處理和檢測能力”的培養目標，做好學科基礎課程、專業基礎課程、專業方向課程、專業任選課程、專業前沿課程等課程體系的科學規劃。

通過學科交叉融合實現課程教學內容的合理整合，樹立綜合性交叉課程教學體系的目標，突出實踐性環節在課程體系中的地位。采用涉及多門課程的模塊化的實踐環節，取消隨課實驗環節，有效強化學生的解決工程問題能力和創新實踐能力，明確設計性實驗、綜合性實驗、課程設計、生產實習、專業綜合性大實驗和畢業設計在課程教學體系中的作用，提高學生分析問題、解決問題的能力。適當調整必修課程和選修課程的比例，可以讓學生有更多的自主學習時間、為創新能力的培養創造條件。增設反映專業特色和最新應用進展的微課及慕課；加強雙語課程建設；充分發揮本專業已建成的市級精品課程的輻射和帶動作用，以點帶面，建設信息光學與光信息處理、光電子技術及應用等一批校級精品課程，制訂出既強化學生工程素質，又兼顧理論基礎與實踐創新能力的多學科交叉滲透課程體系[4，5]。

三、結束語

多學科交叉融合是光電信息科學與工程專業創新人才培養的重要源泉之一。通過光電信息科學與工程專業多學科交叉融合的人才培養模式探索，構建了以專業能力培養為主線、人文素養并舉的人才培養模式，形成了系統的光電人才培養課程體系。通過深入地探索和實踐，推動了光電信息科學與工程專業人才培養質量。

注：本文系重慶郵電大學教改項目（項目編號：XJG18202）：多學科交叉融合的光電信息科學與工程人才培養模式探索與實踐、重慶市高等教育教學改革研究項目（項目編號：203394）：新工科背景下光電信息科學與工程專業跨學科人才培養體系改革研究與實踐、教育部高等學校光電專業教指分委教育教學研究項目（項目編號：gdyljs25）：光電專業拔尖創新人才培養模式探索、重慶市研究生教育優質課程建設計劃《光電檢測理論》、重慶市研究生教育教學改革研究項目（項目編號：yjg193068）：大數據智能化背景下高水平校校合作的研究生培養模式改革與實踐的研究成果。