新工科背景下光電專業實習協同育人模式探索

韓國霞， 焦志勇， 展凱云， 王 寧， 張 剛， 劉 鵬

（中國石油大學（華東）理學院，山東 青島 266580）

0 引 言

在以戰略型、創新性、系統化、開放式為特征的新工科建設背景下，高校人才培養有了新的目標與模式轉向［1-3］，從教學內容、教學形式、學習方式等方面［4-5］進行多維度課程研究與改革切實提高課程的高階性、創新性和挑戰度，打造“金課”成為當前高等教育人才培養的著力點。

光電信息科學技術與工程專業（簡稱光電專業）是一門包含光信息、光電子學、電子學等學科的專業，具有多學科交叉及多領域滲透等的特點［6-8］。該專業的培養目標是培養具備光電知識和能力的寬基礎、高素質、有創新意識和實踐能力的工程科學人才［9］。在新工科教育背景和OBE（Outcome Based Education）教育理念下，能力培養成為當今中國高等教育的培養目標［10-11］。專業實習是光電專業教學計劃中重要的實踐性環節，更是理論聯系實際、培養學生實踐、創新等綜合能力的重要措施［12］。我校光電專業教學團隊以“新工科”建設要求為指導，圍繞能力培養目標，融合學校、企業、線上與線下等資源與平臺探索出光電專業實習課程的“1 +2 +3”新的教學模式，為光電專業學生理論聯系實際、分析解決問題等能力的培養保駕護航。

1 傳統教學模式與“兩性一度”的脫軌

傳統光電專業實習大都采用企業參觀加撰寫報告的簡單模式，以灌輸式被動認知學習為主，過程缺乏主動性與互動性。對標“新工科”建設要求和“兩性一度”的金課標準，既有模式暴露出諸多不足，主要體現為課程內容低階性、教學形式機械化、考核評價單一化。以上不足一定程度上限制了課程目標的實現，不利于創新型人才的培養。

1.1 課程內容低階性

由于企業的各種原因，以往實習居多是學生實習參觀進而撰寫總結報告，實習難度小、內容單一。這種實習模式可以建立學生理論知識的感性認識，但是對于能力培養卻意義不大，學生幾乎無法接觸光電專業的新技術和新應用，缺少理論聯系實際和分析解決問題的學習，達不到綜合能力的培養需求［13］。

1.2 教學形式機械化

傳統專業實習課程采取一種機械、刻板、填鴨式的教學指導方式，課堂內學生以聽為主，企業內學生以看為主或者簡單的操作，學生與教師間缺乏互動。同時光電專業的多學科交叉、滲透性的特點，傳統課堂傳遞的知識難以完成交叉學科的多樣化培養。以教師為主的灌輸式專業實習教學模式在一定程度上限制了學生創造性的發揮，不利于培養具有創新能力的人才。

1.3 考核評價單一化

專業實習金課建設的最終目的是促進學生理論聯系實際的能力以及應用能力、創新能力等實踐能力的培養與綜合發展，而學生發展則必須以學生的主動發展為基礎［5］，因此課程學習應具備探究性和個性化的學習方式，在誘發其內在動力和潛力的前提下促進能力培養。在傳統考核模式導向下，學生完成簡單的實習報告只關注分數而忽視了綜合能力的培養，導致理論學習的專業化與實習的復雜化和課程培養結果與培養目標相對脫節。

2 新教學模式與金課標準的耦合

2.1 教學流程與內容

在“1 +2 +3”教學模式中主要的教學環節和內容包括浸入式企業實習、開放式研討課堂、虛擬化仿真實驗、實踐化項目實施和總結性報告。這5 個環節相互獨立、相互融合，共同實現專業實習課程的實踐育人目標，教學技術路線如圖1 所示。

圖1 教學技術路線

（1）浸入式企業實習。開展前期調研，準備討論問題。建立實習平臺，實習前對實習單位概況、特色及關鍵技術等進行線上調研與了解，進而準備實地實習時就企業關鍵技術與企業技術人員請教或探討的問題。企業實地參觀，鍛煉綜合能力。學生帶著預習準備的題目進入企業參加參觀實習，結合技術人員的講解就所準備的題目與其進行現場探討，鍛煉分析問題的能力以及表達交流的能力。該部分是現場進行，根據學生的表現給出成績。

（2）開放式研討課堂。實習返校后，組織學生開展課內開放式研討學習。該模塊分組進行，各組研討題目不同，4 或5 人為一組，組長負責本組成員分工與組內研究討論，各組各自進行問題研究后準備ppt 進行組間交流，開展課內的組間不同題目的交流與討論。研討內容主要包括兩部分，一是企業關鍵技術聯系理論討論，即結合實習參觀與實地學習，歸納總結企業關鍵技術的理論出處，打破感性認識與理論知識的堡壘，提升分析問題的能力，如參觀青島浦芮斯光電科技有限公司后開展關于當前測風速方法的討論與研究。二是當前研究現狀調研與討論交流，即各組針對關鍵技術查閱相關前沿文獻，分析文獻中的方法與企業關鍵技術方法的異同，進而嘗試提出自己的個性化、創新性的意見及建議。將學術研究、科技發展前沿成果引入實習實訓的討論課堂中，引導學生進行探究式與個性化學習，實現學習的前沿性、時代性、先進性及互動性。該部分考核為各組根據課上討論交流情況互評打分，小組成員成績一致。

（3）虛擬化仿真實驗。在開放式課堂進行理論研討的基礎上，針對企業關鍵技術開展虛擬仿真實驗。該部分由學生個人獨立完成，鼓勵學生對實習企業關鍵技術進行交流討論并嘗試提出質疑或創新性思考，借助專業相關軟件、虛擬仿真平臺或實驗設備，利用課外時間開展課題研究。虛擬仿真實驗主要包括半導體封裝與檢測工藝、光刻實驗、刻蝕實驗、離子注入實驗、晶體生長晶圓片制造實驗以及系統設計等，整體認識該光電技術的同時結合調研進行深入的分析與模擬，努力嘗試該技術或者技術中的某個環節的實現與深度分析，提升實習課程的挑戰度進而提升學生創新能力和素質。該學習過程具有一定的挑戰度，對于部分實現模擬的學生進行表揚與加分獎勵。

（4）實踐化項目實施。項目實施是專業實習過程中重要的實踐性環節。與開放式研討和虛擬仿真實驗聚焦前沿技術不同，項目實施更側重光電檢測等實際的光電問題，具備可操作性與可應用性。項目課題由實習企業結合實際應用提出，學生自發組成2 或3 人小組開展研究，課題包括“批量非球面小透鏡的焦距測量（以直徑＜4 mm 為例）”“光學窗口平行度檢測（誤差在10″-1′）”等。以“光纖端面質量自動質量評價”項目為例，光纖跳線是常見的光學器件，近些年來在光通信行業之外也在廣泛的應用，光纖端面的質量直接影響光纖的使用性能。該項目要求調研市場上現有光纖檢測設備種類、原理、用途，在此基礎上設計一款帶有自動檢測功能的光纖端面質量檢測設備方案。該環節使學生自覺進入光電科研人員的身份，培養學生分析、解決實際問題的實踐能力和團隊協作以及匯報交流的能力等，實現OBE 理念下教學與產出的統一。以項目結題答辯為考核方式，進一步豐富考核形式與內容。

（5）總結性報告撰寫。撰寫提交實習報告為實習課程的最后環節。在項目結題答辯后撰寫實習總結報告，對企業實習的感性認識及理論應用的理性思考進行系統總結。撰寫實習報告作為實習課程的傳統模塊，在新模式下具有更豐富的價值內涵。由于在企業實習前增添了預調研，在實習后增加了企業關鍵技術的課堂討論及虛仿實驗，并引入項目實施環節，擴展了實習內容的廣度和厚度，從而使基于實習過程的總結報告擺脫形式化的桎梏，真正具備經驗上升理性的總結價值，同時結合企業實際情況的認識以及當前國家以及行業對于光電人才的需求，深刻思考實習的過程以及收獲并進行總結，對于后續專業課程的學習和未來規劃的考慮也有深遠的意義。學生將實習報告上傳“惟真學堂”數字平臺，由教師根據報告內容及書寫情況進行打分。

2.2 “1 +2 +3”模式內涵與特色

“1 +2 +3”光電專業實習教學模式簡略圖如圖2所示，具體的內涵與特色包括“三位一體”協同育人、“兩大支撐”資源整合和“一個中心”聚焦能力三部分。

圖2 “1 +2 +3”教學模式

（1）“三位一體”協同育人。“三位一體”要求對課堂、企業、校園進行清晰的角色定位與職責劃分。就課堂主體而言，改變以教師為主的灌輸式教學模式，引入課堂研討、線上+線下等新形式，實現課程內容的豐富性、趣味性、高階性。首先在參觀后針對每個企業增設討論課堂，圍繞企業關鍵技術從理論聯系和研究現狀兩方面進行分組交流研討。其作用在于，①討論企業中的關鍵技術與所學專業知識之間的聯系，加強理論聯系實際的能力培養；②討論該關鍵技術的當前研究現狀，進而分析其異同并提出改進意見，鍛煉分析、解決問題的能力及創新能力，實現實習的創新性。其次在課堂教學中引入互聯網技術，打造線上+線下課堂。在疫情期間通過視頻連線實現對企業生產現場的遠程參觀，學生也可借助互聯網就專業問題與企業人員交流互動，突破時間與空間限制。學生利用“惟真學堂”等線上數字平臺上交調研題目、實習報告等，實現教學與考核的便捷性。

企業改變傳統角色定位，不再浮于課程體系之外，而是全面嵌入實習教學的各環節，成為協同育人的重要主體。與海信、青島光電工程技術研究院、煙臺艾睿、青島浦芮斯等光電企業院所建立穩定的實習實訓基地關系，為“三位一體”協同育人奠定了企業基礎。在企業實習環節，企業為學生提供實習場地與專業技術人員，在參觀的同時就企業關鍵技術進行講解，真正意義上實現了現場的實踐教學與探討，實現了實習的高階性。在項目實施環節，企業結合實際應用提出項目課題，通過線上平臺針對課題實現校外導師的線上指導，實現解決企業問題與鍛煉學生能力的雙重收益。

校園（課外）作為新生主體，旨在引導學生實現理論到應用的過渡。在企業實習前后增加校園（課外）的學習環節，主要內容包括：①組織學生在實習前對企業進行概況、特色及關鍵技術等方面的調研，進而準備實地參觀時與企業技術人員深入調研及探討的問題，做到企業實地實習時的有備而來，更好地將理論知識與實際應用建立聯系；②討論課堂后，鼓勵學生以組為單位課外利用Zemax 等專業軟件、虛擬仿真平臺或者實驗設備，嘗試實現企業關鍵技術中的某部分，以及完成企業實際應用項目，在提升學生的學以致用的能力的同時加強其創新能力的培養，實現實習的挑戰度。

（2）“兩大支撐”資源整合。課堂、企業、校園三方聯動，能有效整合教學資源，形成雙導師、雙平臺“兩大支撐”，為學生能力的培養奠定基礎。“雙導師”即校內導師和校外導師，兩位導師優勢不同、分工不同。校內指導教師主要從專業基礎及專業知識的綜合訓練角度對學生進行指導，促進學生運用在課堂上所學的理論知識去分析和解決實習中發現的相關技術問題［14］。在該課程的逐步發展中，積累了一定的實習類課程資料，同時也培養了一批具有豐富經驗的實習指導老師，為教學模式改革提供導師支持和團隊基礎。企業導師則從光電檢測等實際應用角度對學生進行指導，增強實習過程的針對性及實戰性。在課程建設過程中積極推進校外導師制，如聘請青島浦芮斯光電科技有限公司的趙強總經理為我系校外企業老師，在畢業設計中聘請海信集團的相關工程師作為校外導師和校內導師協同指導學生畢業設計等。

“雙平臺”包括企業平臺與虛擬平臺。企業平臺的優勢在于現實性與直觀性，學生直接進駐企業參觀研發空間，與企業光電工程師零距離互動交流，有助于學生了解企業關鍵技術，激發光電專業學習和研究興趣，為后續深入研究奠定基礎。虛擬平臺的優勢在于可操作性與仿真性，利用Zemax 等專業軟件、虛擬仿真平臺或者實驗設備，實現專業實習課程的提質增效。課外虛擬平臺打破了理論與實踐的隔閡，在理論研究的基礎上開展創新性實驗，促進學生綜合能力的提升。

（3）“一個中心”聚焦能力。學生綜合能力提升是實習課程改革的中心目標，也是“新工科”人才培養的內在要求。研討課堂與虛仿實驗對于企業關鍵技術的理論探討與模擬實驗，項目實施對于實際應用問題的創新研究，有助于學生科研創新能力的提升；實習中與企業技術人員的討論交流，實習后與小組成員就前沿研究與項目開展進行的團隊合作，有助于學生溝通協作能力的錘煉；實習前對企業信息的搜集與調研問題的準備，虛擬仿真實驗中對破解關鍵問題的探索，有助于學生自主學習能力的培養。“1 +2 +3”教學模式通過優化實習流程與內容，提升實習的高階性，突出實習的創新性，增加實習的挑戰度，實現知識、能力、素質的有機融合與全面提升。

3 教學改革成效

3.1 教與學良性互動

新模式實現教與學的有機互動，形成動態優化的良性循環。“灌輸式”教學轉向“研討式”探索，單向交流變為雙向互動。教師給予學生指導，學生給予教師反饋。教學形式根據學習內容動態調整，學習內容根據社會需求持續優化。新模式將原來的參觀式實習改革為企業協同的探究式考查與學習過程，實現企業、課內外、線上下協同一體化跨時空全程育人。學生取代教師成為課程體系的核心主體，為以學生為主體、能力培養為目標的光電專業人才培養提供教學“溫床”。

3.2 學與產有機融合

學習與產出的有機融合，滿足產出導向的OBE教育理念。以學習帶動科研產出，理論與實踐深度融合。組織引導同學們對于實習中的實際應用問題進行討論與模擬分析，讓應用回歸理論、讓理論走向應用。實現知識落地，促進知識成果產出，提升實習課程“兩性一度”的同時實現課程的能力培養目標。

以科研產出反哺學習，實現課程的高階性與挑戰度。將前沿討論與模擬分析引入到實習學習中，在項目實踐中深化對知識的理解運用，同時提高對有限教育資源的利用率。學生在完成項目的過程中，具備學習者、研究者、評價者三重角色，三位轉換與聯動提高了對學生綜合素質的鍛煉強度。將專業實習改革為浸入式、個性化學習及能力培養過程，充分調動了學生的學習興趣與積極性，提高了學生的創新意識和能力。

3.3 德與技提升同步

將思政元素融入實習，品德素養與專業能力同步提升。工程實踐類課程是培養學生工程素養和創新能力的主要平臺，同時也是培育學生具備勞動意識、科學精神、工匠精神、愛國主義情操的重要載體［15］。新教學模式不僅將學生專業能力作為培養目標，而且在教學過程中積極融入思政元素。在教學中普及國內外光電產業形勢，使學生切實感受到國家科技創新的發展成就和不足，提高學生自發投身國家建設的熱情，培養學生的愛國主義情懷。同時將社會主義核心價值觀貫穿教學全過程，使學生深刻牢記光電專業人才的職業道德與社會責任，樹立正確的大局觀、價值觀、責任觀。

4 結 語

在“新工科”建設指導下，融合校企協同育人、研討式課堂、虛擬仿真實驗等教學優勢，中國石油大學（華東）理學院打造光電專業“1 +2 +3”實習教學模式。以學生綜合能力提升為“中心”，形成雙導師、雙平臺“兩大支撐”，實現課堂、企業、校園“三位一體”協同育人。課程改革的實施使學生、教師、學校、企業融合為“教與學共同體”，以產出為核心導向共同發力，令學生的科研創新能力、實踐操作能力、溝通協作能力、自主學習能力都得到有效提升，實現感性與理性、理論與應用的有機融合。深度體現了OBE 的教學理念，呼應了國家“兩性一度”的課程改革要求，可以為光電或相近專業在實習類課程教學改革與創新提供有益借鑒。