新工科背景下光電專業人才培養模式探索

李施 尹鈺 王鵬飛

摘? 要：世界形勢在新型冠狀病毒感染疫情影響下發生翻天覆地的變化，為應對百年未有之大變局，抓住科技革命和產業變革的戰略機遇，加速以國內大循環為主、國內國際雙循環相互促進的新發展格局，實現“中國制造2025”，保障新工科背景下光電專業人才的培養質量，分析目前光電專業人才的培養現狀，提出“塑造品格、傳授知識、培養能力”的素質人才培養結構，以產業需求為導向，探索并構建“產學研”一體的創新型人才培養體系。結果表明，光電專業人才的培養應從“工程教育”回歸人才本質，從品格、知識和能力三方面培養并提高人才的綜合素質；以自由發展轉向產業需求為導向，從國家需求出發，培養專業人才，增強光電技術與市場需求的融合度，提高學生在光電產業領域內的應用能力；應著重培養學生的學習、創新、工程應用三項能力。

關鍵詞：新工科；光電專業；人才培養；產業需求；創新能力

中圖分類號：C961? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）20-0171-04

Abstract： The world situation has undergone earth-shaking changes with the influence of the COVID-19. In order to deal with the major changes， we should seize the strategic opportunities of technological revolution and industrial transformation to accelerate the new development of domestic and international cycles. In order to achieve "Made in China 2025" and guarantee the training quality of optoelectronic professionals under the background of new engineering， the current situation of optoelectronic professionals training was analyzed， and the quality structure of "shaping character， imparting knowledge， and cultivating ability" was proposed to meet the needs of the industry. As a guide， we have explored and built an innovative talent training system integrating? "industry-university-research". The results show that the cultivation of optoelectronic professionals should return to the essence of talents from "Engineering Education"， cultivate and improve the overall quality of talents from three aspects of character， knowledge， and ability， guiding free development to industry needs， and cultivate professional talents based on national needs. To enhance the integration of optoelectronic technology and market demand， improve students' ability in the field of optoelectronics industry， we should focus on students' learning ability， innovation ability， engineering application.

Keywords： new engineering; optoelectronics; talent training; industrial demand; innovation ability

基金項目：光電教指分委2020年教育教學研究“新工科”項目“面向新發展格局的新工科人才的創新創業能力培養探索”（光電教指分委【2021】1號）

第一作者簡介：李施（1992-），男，漢族，吉林白城人，博士，講師，先進激光研究團隊主要成員。研究方向為光纖激光器，大學物理課程講授、本科生專業教育和研究生產學研培養體系等。

*通信作者：王鵬飛（1977-），男，漢族，吉林通化人，博士，教授，2015年入選“海外高層次人才引進計劃”青年項目（擇優批次）。研究方向為激光玻璃材料，中紅外光纖激光器和海洋光學傳感器件等及生產學研培養體系。

現代科學技術的飛速發展對現代化教育理念和模式提出更高的要求。如何在完善基礎教育課程體系的基礎上融入研究型和產業型學習是目前世界各國教學創新改革的重要特征，也已經成為了我國高等教育創新改革的重要方向。傳統的課堂教學更加注重知識的傳授，如何在新時代新背景下實現對學生創新精神和實踐能力的培養，是現代創新人才培養體系的重要環節。近年來，為了適應日新月異的科技發展，面對新工科人才培養和產業發展的需要，人才培養模式的改革和創新已經成為了當前高等教育研究領域的熱門方向。現代化科技的發展對于專業技術人才的需求越來越多，要求也越來越高[1-2]。僅僅掌握知識，在工作中適應現代化需求和工作技能的傳統人才培養模式，已經遠遠無法適應新時代、新市場、新潮流對于專業人才的要求。剛剛畢業的研究生甚至本科生進入工作崗位后，立即能夠勝任具有相當專業程度的實際工作是目前產業發展的基本要求，然而這往往是十分困難的。這對于大學生在高校的學習階段，不僅要熟練掌握專業知識，同時對創新能力和實踐能力提出了更高的要求。

目前，我國正在實施“中國制造2025”重大戰略規劃，從事高精尖技術開發，渴求知識創新、謀求產業升級的機構和企業如雨后春筍，對于專業人才的需求也越來越大。為了應對新形式新發展，國務院印發了《“十三五”國家科技創新規劃》，強調要積極開展創新創業活動，尤其是以光電產業為代表的專業技術領域。攻克核心問題、掌握核心技術、解決“卡脖子”問題是國家發展的新方向，也為高校和企業的未來指明了道路。在這樣的國內國際大背景下，教育部于2017年提出了新工科戰略，要求各專業建立新工科人才培養的新理念、新目標、新模式，培養能夠適應未來、適應工程發展需求的懂科學、有技術、干工程的綜合性人才；2018年，教育部辦公廳又發布了《教育部辦公廳關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》以及《高等學校人工智能創新行動計劃》等通知，大力推進新工科教育的建設與發展；2020年，教育部又戰略性地在全國各地高等教育學校建設了一批未來技術學院，面向國際一流的高精尖技術發起沖擊，推動高校加快體制創新與人才發展。

高等院校的各個專業，尤其是重點建設學科，對于專業的基礎課程與核心課程都開展了廣泛且深入的教學研究[3-5]。諸如光電、生物技術、激光技術等專業性較強的學科，掌握基礎知識是對學生素質的基本要求。然而，這些課程往往理論性很強，抽象概念很多，學生理解具有一定困難，如果沒有相關專業基礎或實際操作經驗，很難把與工程或產業需求相關的技術工作做好并產生創新想法。只依靠課堂授課，學生很難對基礎知識理解深入，也不利于知識面的拓展。面對新形勢新背景對新型專業人才的新需求，這就要求高校教學在人才培養的過程中十分重視研究性教學，能夠將理論學習和工程實踐有機結合，建立在工程實踐中學習理論、應用理論、理解理論的渠道，引導學生進行更有實際效力的研究性學習，在學習過程中潛移默化影響學生對專業的認知，培養對專業學習的熱情，進而培養學生的創新能力，能夠讓學生真正學以致用，學習到的知識和能力能夠適應產業需求，在未來就業上表現出更多的靈活性。

光電專業正是一個十分具有代表性的新工科專業，這要求相關專業人才培養模式的改革和探索越來越深入[6]。探索新工科人才培養模式，需要面向新興產業和本地區發展的需求調整人才培養的結構和質量。哈爾濱工程大學在新工科人才培養、課堂教學與專業實踐相結合、探索構建“產學研”一體的創新型人才培養體系等方向進行了較為深入的研究探索。這種能夠讓學生掌握專業基礎知識又懂得學以致用的教學改革是十分有效且必要的。本文結合光電專業人才培養現狀，提出了“塑造品格、傳授知識、培養能力”的素質人才培養結構，以產業需求為導向，探索并構建了“產學研”一體的創新型人才培養體系，以期能夠為光電專業建設與人才培養提供指導作用。

一? 光電專業人才培養存在的問題

（一）? 人才培養理念亟待提高

傳統的光電專業人才培養都是以學科導向為基礎，以教師講授為主要教學手段，教學過程注重知識傳授，與工程實踐和產業需求脫節嚴重。人才培養以學科體系為保障，通過考試成績來考察學生學習情況。而新形勢下新工科專業人才對人才的專業水平和實踐能力提出了全新的要求，傳統的人才培養模式已經遠遠無法滿足人才培養的需求。新工科專業人才需要面向新興產業和本地區發展的需求，培養基礎理論扎實、動手能力強、創新思維活躍的新型人才，應著重強調綜合能力，適應新型經濟發展。

（二）? 課程設計方案存在缺陷

光電專業是一門涉及數學、物理、光學和工程的綜合性學科，其應用范圍涉及到了人類生活、生產的各個方面，從民生產業到高精尖科技無處不在。這就要求光電專業培養的人才既需要掌握領域內的專業基礎知識，同時也要具備交叉學科的學習能力、實踐應用能力，并能夠交叉運用。然而，傳統的光電專業課程體系主要由基礎理論知識、專業知識和實踐創新構成。專業知識體系主要由學科知識體系構建而成，不僅缺乏對當前形勢當前背景下的思考，也缺少多學科知識的交叉融合。在光電人才培養方面，僅僅學習了基礎理論知識，缺乏當前科技發展，光電材料，激光技術等高精尖專業技術學習和應用。

（三）? 實踐能力與創新能力不足

光電專業人才培養最終的目的是利用知識和能力來解決光電領域的實際問題，推動企業發展，產業進步，最終實現國家在光電領域的長足進步。因此在教學過程中培養學生的實踐能力和創新能力是目前亟待解決的重要問題。目前光電專業知識點復雜繁多，涉及知識門類十分廣泛，各高校普遍根據自身辦學特色編制教材，內容機械重復且質量不高，導致經典教材較少，編寫難度也很大。而且在實際教學過程中，由于經費限制，多數高校無法建立完善的實驗實踐體系，導致學生很少接觸設計型和實踐型教學課程，創新能力和實踐能力較弱。同時未能與本地企業建立良效的校企聯合培養機制，不僅導致學生現場實訓水平不足，應用能力較弱，也導致學生畢業后基礎知識無法轉化為實際應用能力，無法達到本地用人單位要求，影響學生就業發展。

二? 光電專業人才培養培養模式的探索

為了培養符合新工科建設的光電專業人才，提出了“塑造品格、傳授知識、培養能力”的素質人才培養結構；建立全方位立體的專業課程體系，傳授學生并培養學生的光電專業知識體系，保證學生在光電科學與工程等相關領域形成職業競爭力；以產業需求為導向，探索并構建 “產學研”一體的創新型人才培養體系（圖1）。

（一）? 素質人才培養結構

新時代大學生是社會主義事業的建設者和接班人，這對高校素質教育提出了更高的要求。專業人才的培養不僅要注重知識和技能的掌握應用，還要重點關注人才品格和新年的培養。一個人的品行直接決定了其社會價值。因此面向新時代的素質人才培養結構應該是先樹人，再授業，品德與能力并重，通過“塑造品格、樹立信念、傳授知識、培養能力”四位一體的全新培養模式，培養符合新工科要求的光電專業人才。

1? 塑造品格

“教師是立教之本、興教之源”。習近平總書記在2014年提出，做好老師，是每一個老師應該認真思考和探索的問題，也是每一個老師的理想和追求。高校教師是新工科專業人才培養中的重要一環，是新時代新背景下立德樹人和綜合人才培養的關鍵所在。以教師為引導者，以愛國主義教育為導向，培養學生的自我認知、責任意識、求是精神，鼓勵學生誠實守信、團隊合作，是實現塑造專業人才品格的新路徑。針對新工科背景下專業人才的具有高尚道德情操的品格塑造，提出并構建了新工科人才品格培養方案，如圖2所示。

2? 傳授知識

隨著新時代的發展，新工科背景下的光電專業人才不僅需要掌握基礎理論知識，同時需要多學科交叉學習，構建全方位的知識體系才能適應產業升級與產業變革的需求，更好地服務工作崗位，推動社會發展，回饋國家。加強光電專業知識學習的同時也要注重數學、歷史、社會等多學科知識培養。

3? 培養能力

新工科時代背景下，專業人才不僅要具有專業知識能力，同時對技能應用的掌握提出更高的要求。智能與技能是解決工程難題、企業難題的專業基礎。智力往往由人的先天所決定，而技能的掌握、對知識的運用和創新等能力則大多依賴于后天培養。培養專業人才實踐能力，應避免因傳統教學中重知識、輕能力導致學生缺乏創新思維、應用能力、自主學習等客觀能力。

（二）? 科學化立體化的課程體系

科學構建的課程體系，能夠為學生成長打下堅實的基礎。哈爾濱工程大學物理與光電工程學院探索了一套以專業導論為課程底層設計，綜合物理、數學等多學科的專業課程體系。該套課程體系以光電信息科學與工程專業導論為學科建設基礎，激發學生對光電專業的學習興趣；以大學物理、大學英語、高等數學等公共核心課程為主，哲學、歷史、自然類公共課程為輔鍛煉學生的邏輯思維能力和多學科學習能力，公共核心課程是人才能夠綜合發展、自我學習的關鍵基礎；以數學物理方程、電動力學、光學、電子技術、光纖理論與技術、激光原理、光電檢測技術、光電子材料與器件、光電信息綜合實驗、光纖技術實驗、光電系統設計及光電系統集成等專業核心課構建專業課程體系，全方位培養學生的專業知識，為應用實踐打好堅實的基礎，核心課程體系保證了畢業生能夠從事光電信息設備與系統設計、開發、應用和集成等方面的工作，能夠勝任項目經理職責或教學科研工作，在光電科學與工程及相關領域形成職業競爭力。

（三）? “產學研”一體的創新型人才培養體系

光電專業人才最終的目的是利用知識和能力來解決光電領域的實際問題，推動企業發展，產業進步，最終實現國家在光電領域的長足進步。傳統教學過程中的實習實踐往往存在校企合作不足、方向不明、動力不足等問題，學生所學的專業知識與技能無法得到有效鍛煉，很難在未來的就業與發展中形成核心競爭力。探索新工科人才的培養模式，尤其是專業人才實踐培養模式，需要面向新興產業和本地區發展的需求調整人才培養的結構和質量。哈爾濱工程大學與創新型企業對接，在學科發展上主動布局謀劃，探索建立跨學院和學科的專業合作機制，探索構建“產學研”一體的創新型人才培養體系。哈爾濱工程大學煙臺研究院創新性地建立了“雙師指導＋課程學習＋企業和校企聯合實驗室專業實踐＋學位成果”企校雙師聯合培養研究生的培養模式。高校和企業老師共同指導，針對性地引導學生專業學習，將專業學習與專業實踐緊密結合，在學習過程中解決問題，在實踐過程中發現問題并加以針對性學習，最終使學生的學習緊緊扎根應用的土壤，培養能夠獨立思考，解決企業、產業甚至社會實際問題的專業人才。“產學研”一體的創新型人才培養體系的推廣受到了學生、老師和企業的好評，在實際新工科背景下光電專業人才培養工作中得到了寶貴的實踐經驗。在“產學研”一體的創新型人才培養體系基礎上，筆者所在學院將繼續探索并優化該創新型人才培養體系，力爭培養出適應新時代背景下的新工科光電專業人才，適應國家發展需求，能夠為產業升級、產業轉型和高精尖技術創新貢獻人才力量。

三? 結束語

光電信息科學與工程專業屬于新工科專業，培養的光電專業人才屬于新工科人才，開展光電專業人才課程和實踐培養對于新工科人才建設和教學模式探索具有重要意義。通過人才培養體系的構建，課程體系的構建和“產學研”一體化專業人才實踐培養體系的構建，該培養模式適用于理論性較強的專業課程，對于培養學生知識轉化、知識運用等能力有較好的借鑒效果。目前，該培養模式效果較好，但仍應做好對教師工作量的安排和學生學習積極性的保護，未來還會持續探索將該人才培養與教師的科研工作進行更進一步地結合，這對于教師的教學科研工作和學生的應用平臺建設都有比較重大的實際意義。新國際形勢和新經濟形勢對于人才培養提出了更高的要求，也給新工科專業人才帶來了全新的機遇和挑戰。過去的急功近利、重教學輕實踐的培養模式已經完全無法滿足人才培養的需求，培養學生的全方位綜合素質是教學改革的重中之重。面對國家對專業人才和高層次人才的需求，專業人才培養體系的改革仍需要積極地探索。

參考文獻：

[1] 董晶.新工科背景下高校人才培養模式探索[J].高等建筑教育，2018，27（6）：8-11.

[2] 夏春琴，劉芫健.新工科背景下創新人才培養模式的探索與研究[J].實驗科學與技術，2019，17（5）：64-67.

[3] 常思江，衛東華.“新工科”背景下專業課程“金課”建設探索——以南京理工大學武器發射工程專業為例[J].高教學刊，2020（33）：6-10.

[4] 李安明，陳振強，李真，等.“新工科”背景下創新型光電信息工程實驗教學體系建設研究[J].實驗室科學，2019，22（5）：101-105.

[5] 許太安.MOOC發展及其對高等教育的挑戰[J].計算機教育，2014（23）：40-43.

[6] 趙嵩卿，焦志勇.光學工程專業碩士實驗教學體系的構建及實驗室的建設[J].中國教育技術裝備，2013（3）：140-141，148.