新工科專業頂尖緊缺人才培養模式的探索
——以光電信息科學與工程專業為例

金 鑫，鄭臻榮

（浙江大學 光電科學與工程學院，浙江 杭州 310063）

一、形式與新工科背景

當前世界新一輪科技革命和產業變革，以及席卷全球的新經濟蓬勃發展，我們正處于信息快速更替的“互聯網+”和智能化的時代，培養實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才，對于我國新經濟、新產業的發展顯得尤為重要。在諸多新工科技術領域中，光電信息技術是人們日常生活和各行各業中廣泛運用的專業技術。

光電戰略必爭領域的技術特征是“高、精、尖”的綜合創新，“卡脖子”問題僅靠通用知識、能力是無法解決的，緊缺人才需要具有超強的資源整合和工程創新能力，才能具備未來競爭力。因此，面對光電未來必爭領域的人才培養模式進行探索與實踐，是十分必要且迫切的，且具有重要的現實意義。本文基于新工科對光電信息科學與工程專業頂尖緊缺人才在知識、能力、素質、人格和競爭力等方面的需求，提出泛工程人才培養新理念。從家國情懷、理論基礎、創新實踐、國際視野等維度，通過教育德育相結合培育報國情懷，通過厚植理工基礎提升創新意識和實踐能力，通過精準培養聚焦突破能力，通過多形式境外交流拓展國際視野等，探索與實踐精準培養光電專業頂尖緊缺人才的新模式，為其他高等學校光電信息科學與工程專業學生培養提供借鑒和參考。

二、光電信息科學與工程專業頂尖緊缺人才培養模式探索

（一）以家國情懷為導向，提升愛國報國綜合素養

教育的根本任務是立德樹人，重要使命是服務于中華民族偉大復興事業。2018年9月，習近平總書記在全國教育大會上的講話指出，“培養什么人，是教育的首要問題……教育必須把培養社會主義建設者和接班人作為根本任務，培養一代又一代擁護中國共產黨領導和我國社會主義制度、立志為中國特色社會主義奮斗終身的有用人才。”因此，要始終堅持以立德樹人為根本任務，圍繞緊缺人才的目標需求，開展新時代愛國主義教育，將愛國主義精神貫穿于光電信息科學與工程專業未來戰略必爭領域緊缺人才培養的全過程，強調使命意識和擔當精神決定為誰培養人。圍繞政治認同、國家發展、民族振興和家國情懷，充分挖掘高校育人第一課堂課程載體所蘊含的愛國主義教育元素，協同推進課程思政和人格教育，實現專業課課程思政全覆蓋。通過定期走訪國家重大工程、重點單位和杰出校友等，在新一代大學生中持續弘揚“兩彈一星”等愛國精神，感悟老一輩科學家勇攀科學高峰的民族品格，強化使命擔當、厚植家國情懷，不斷增強服務國家的責任感和榮譽感；堅持素質強人，協同推進素質教育與思想政治教育，充分利用“專業教育+思政教育+生涯教育”三位一體的社會實踐新范式，激發學生愛國報國的家國情懷、使命意識和擔當精神。面向國防軍工重點單位建立多個大學生社會實踐基地，持續開展主題為“國家的需要，我的追求”就業指導活動，引導學生未來進入國家重點單位工作并能在重點行業和關鍵技術領域發揮重要作用。

（二）以扎實基礎為核心，構建理工融合型課程體系

專業課程體系是進行專業人才培養的主干和出發點，是一切專業課程活動和人才培養所圍繞的基本。該培養模式圍繞緊缺人才的基礎需求，重構本科階段知識體系和課程設置，強調扎實融合的理工基礎決定未來發展潛力。定位光電專業本博貫通頂尖緊缺人才的本科培養階段，以突破光量子信息、先進光電成像、微納光子芯片和智能傳感等“卡脖子”焦點技術所需知識與能力為導向，通過重構和實施培養方案，強化光電理論及工程的基礎知識，構建光電信息科學與工程專業四年制本科課程體系和知識要點；通過優化師資資源和依托學科平臺，輔以教學方法改革來強化理工基礎知識和創新實踐能力培養。課程體系主要由厚植學科基礎培養和遞進式創新實踐培養兩部分組成（見圖1）。一是構建理工融合的復合課程群，重組核心課、方向課、選修課體系。面向光電戰略領域的基礎理論要求，建立電磁理論、光電子、光量子相關的系列核心課程，深化光物理基礎知識培養；圍繞光電焦點技術知識要求，建立光電成像、光電子、光量子、光電檢測、光纖傳感、計算光學共6個方向的課程群，強化光源—光調制—光傳輸—光成像—光器件全知識鏈培養；針對光電領域未來技術的發展需求，建立多元化選修課程群，開展“光+X”多學科交叉培養。二是實施科研育人的遞進實踐鏈，設計由淺入深的實踐體系。依托課程實驗群、大學生科研訓練體系和校內外科研平臺，強化驗證實驗、綜合實驗、探究實驗、學科競賽、深度實踐的遞進式實踐培養，建立認知、綜合、探究、創新全過程科研能力培養體系。

圖1 理工融合型課程體系框架

（三）以精準育人為目標，實行科產教融合型實踐方案

2017年6月，教育部辦公廳發布《新工科研究與實踐項目指南》，指出要建立政校企等多主體協同育人模式，推進科教結合、產學融合、校企合作的協同育人體制機制改革。只有建立多方合作培訓的長效機制，才能實現教學和科研的促進，實現師生之間的互動，實現高校、企業的共贏。在光電信息科學與工程專業頂尖緊缺人才培養模式的探索中，圍繞緊缺人才的創新需求，構建沉浸式實踐平臺，精準培養創新思維和科研能力，強調研究能力和創新意識滿足未來戰略需求。深化和拓展傳統實踐教學內涵和外延，結合光電信息科學與工程專業綜合實踐能力培養的需求，積極探索實踐教學主體轉變、資源整合、形式創新、環境優化等方面的改革。一是依托國家級研究基地和學科平臺的大團隊、大項目、大產業優勢，以突破焦點技術所需研究能力和創新意識為導向，通過實施長時間、沉浸式實習環節強化創新實踐培養，在大項目中真刀真槍開展長時間、沉浸式科研訓練，將培養知識綜合能力、創新設計能力和工程實踐能力貫穿到創新實踐環節之中，打造“以研促學、以學助研、研學互動、研學相長”全過程科研育人鏈條。二是緊密圍繞未來戰略必爭領域光電重大工程創新能力培養要求，制定本科生科研訓練計劃，精準聚焦高速高分辨成像、微納光子芯片、光量子技術、智能傳感等未來戰略必爭領域選題，以大團隊、大項目、大產業優勢為依托，強調逐級遞進、科技創新的實踐性和挑戰性，激發學生科研興趣和潛能。學生一年級即進入實驗室參加科研訓練；二年級、三年級開始通過參與重大科研攻關項目，接觸學科未來戰略領域前沿技術，深化學生理論與實際相結合的能力；通過參與科研訓練計劃、國創省創、畢業設計等活動，提高學生創新意識和能力；通過參與學科競賽、創新創業大賽等實踐，促進學生知識、能力、素質的協調發展。三是依托國家級科研平臺和名校名企聯合研究中心，安排學生開展6個月以上的長時間科研實習實踐，精準圍繞未來戰略必爭領域的光電重大工程項目，沉浸于真刀真槍的實戰環境中。通過沉浸式科研實習實踐，使學生既能強化科研能力培養，也能深刻理解未來戰略領域行業技術的必爭性，提升學生個人發展與國家需求緊密結合的自覺性。

（四）以海外交流為牽引，拓展學生同臺競合的國際視野

圖2 實踐體系

適應當代經濟社會發展的人才不僅需要掌握跨學科的專業理論知識，同時也要具備國際化交流的眼光和格局，這樣才能在國際舞臺上有所作為。在光電信息科學與工程頂尖人才培養模式探索過程中，圍繞緊缺人才的競合需求，拓展和完善國際合作交流途徑，打造全方位同臺競合的海外交流平臺，強調國際視野和交流能力決定未來競爭能力。依托學校國際化資源及學科國家級國際合作聯合實驗室，從政府—高校—企業三個層次打造全方位、寬領域、深層次、多樣化的海外交流平臺，培養具有開闊的國際視野、同臺競合的理念和持久競爭實力的時代高才。同時，采取“走出去”和“請進來”相結合的模式，在原有的暑期交流、課程修讀、科研實習、畢業設計等海外交流形式的基礎上，針對不同年級本科生開設全英文專業課程、開展線上線下國際交流論壇，并積極開拓與世界著名高校、研究機構和企業（如瑞典皇家工學院、美國羅切斯特大學、日本濱松光子學株式會社）簽訂本科生2個月以上交流項目和聯合培養項目協議，同時吸引國際留學生攻讀本專業，拓展與其他境外名校名企建立海外交流平臺，提高專業的國際影響力。疫情防控期間，通過（不限于）線上科研項目、系列海外院士報告、線上全英文課程等形式，繼續開展國際交流，廣采博聞、拓展認知，培養學生同臺競技、合作共贏的理念和能力，拓展學生同臺競合型國際視野。

三、結論與展望

光電信息科學與工程專業是支撐戰略性新興產業的新工科專業，其人才培養質量必須滿足光電信息世界科技前沿、國家發展戰略和產業快速崛起的需求。本文從未來光電戰略必爭領域前沿性創新和引領性突破的人才需求出發，圍繞目標需求、基礎需求、創新需求、競合需求等方面，探索和實踐了光電信息科學與工程專業頂尖緊缺人才創新培養模式。該模式充分發揮學科優勢，對接國家戰略需求，通過課內外、校內外、境內外三環協同的方式，整合專業、學科、社會、國際等多方資源，培養學生集家國情懷、知識能力、創新能力、國際視野于一體的綜合素質，實現面向未來戰略必爭領域光電專業精準培養的長期目標。該模式將依托中國光學學會光學教育專業委員會等平臺進行推廣輻射，包括（并不限于）培養方案、課程體系、沉浸式實踐、精準育人等方案、模式、案例，受益面為所有高等學校光電信息科學與工程專業，也希望為其他新工科專業學生的培養提供實踐案例和有益經驗。