光电信息专业实践教学改革与创新人才培养

李 敏，郭永彩，邹 建

光电信息专业实践教学改革与创新人才培养

李 敏，郭永彩，邹 建

（重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400030）

如何改革实践教学，实现创新人才培养是当今高校面临的普遍问题。依据重庆大学光电工程学院信息工程专业的特色和优势、培养目标及实践教学教改经验，以培养创新人才为目标，从仪器设备管理、创新实践教学体系构建、实践教学方法、手段更新、开放实验室建设等6个方面对信息专业的实践教学改革模式进行了探索和实践。

信息工程；实践教学改革；创新人才培养；探索和实践

实验室是高等学校进行教学、从事科学研究和科技创新的重要场所，实践教学是大学生实践教育的重要组成部分，不仅能培养大学生理论联系实际和分析问题、解决问题的能力，而且在培养学生的独立研究和创新能力方面发挥着重要作用。相对理论教学而言，实践教学更有利于突出学生的主体性，促进学生自主构建知识体系［1］。

信息工程专业是光学、光电子学、电子信息工程的交叉专业学科，它的特点是：理工复合、注重基础、应用面广、实践性。实践教学工作质量高低直接影响光电信息领域创新人才的培养［2］。因此，加强实践教学环节，提高实践教学质量是高校光电信息类专业面临的共同课题。重庆大学光电工程学院依据信息工程专业的特色与优势、培养目标及实际办学情况，就该专业实践教学改革进行了探索与实践，取得了较为显著的成效。

1 旧的实践教学模式中存在的主要问题

1.1 仪器设备管理不合理，使用效率低

学院与信息工程专业相关的实验室有光电信息实验室、微电子实验室、计算机中心实验室、创新实验室以及光电技术及系统教育部重点实验室。由于投资渠道不同，教学投资的仪器设备主要集中在专业实验室和创新实验室；科研、学科建设和课题组投资的仪器设备主要集中在少数科研人员的研究室中。专业实验室和创新实验室场地有限、设备陈旧落后且数量少、重要设备缺乏，很难满足学生创新实践的需要；而少数科研人员的研究室中的仪器设备先进、数量类别多，使用效率却很低。

1.2 实践教学模式固定，效果不明显

1.2.1 学生方面

由于光电信息类实验相对较抽象，难以理解运用，学生对光电信息类实验产生了一定的“畏难情绪”。部分学生学习态度不够端正，在整个实验过程中处于被动的学习状态，主动思考少，往往为了撰写实验报告而实验，极大地影响了实验教学效果。比如，前组学生做完实验后，后组学生往往只是简单测量、记录数据，甚至有的学生编凑实验数据，敷衍实验。

1.2.2 教师方面

长期以来，部分教师对理论教学和实践教学的相互关系认识偏颇，片面强调理论教学，把实践教学当作理论教学的简单验证，从而影响了实践教学效果。教师的科研成果未能反映到实验内容的设置上来，创新性设计实验内容较少。实践教学方法单一，一般以班级为单位，统一的学习进度、统一的实验内容，在固定时间、地点，按照实验指导书给出的固定实验步骤被动地完成实验。这种机械的实验教学方式，没有考虑学生的需求，忽略了对学生创新能力的培养。

2 加强实践教学改革，促进创新人才培养

学院结合信息工程专业教学特点，以重庆市测控仪器与光电技术实验教学示范中心建设为契机，以“传授知识、培养创新人才”为基本原则，对信息工程专业实践教学进行了以下的改革与实践。

2.1 科学管理仪器设备，充分发挥仪器设备在创新人才培养中的作用

仪器设备资源的共享，有利于提高其利用率，有利于教学、科研的协调发展，有利于创新型人才的培养。学院建立了仪器设备共享平台和相应的网上预约系统。学院的所有教学实验室的仪器设备和各研究室的仪器设备都加入该共享平台，对全院师生开放。光电工程学院仪器设备共享管理模式如图1所示，主要有通用仪器设备管理和专用仪器设备管理两种。新购置的仪器设备都要加入仪器设备共享平台，通用性强的仪器设备由实验室集中管理；专用性强的仪器设备由相关研究室负责管理，并指定专门的设备管理人员负责仪器设备的管理、维护和新实验的开发。学院实验教学中心根据仪器设备完好率、使用率以及对实验室做出综合绩效评价，并制定相应的奖励政策。

通过一段时间的运行，学院的现有仪器设备利用率得到了提升，最大限度地发挥了仪器设备对教学、科研的服务功能。

2.2 创新实践教学模式，充分发挥实践教学在创新人才培养中的作用

光电信息光、机、电、算、材的交叉学科，专业课程较多，涉及知识面较广，有其自身的课堂教学特点。既要讲授光电专业知识，又要补充数理基础理论；既要围绕光电专业核心，又要涉足其他专业领域；既要立足教材传授专业理论，又要结合实际指导实践教学；既要重视教学方法，提高课堂教学质量，又要加强科研，不断更新知识体系，将最新的行业信息带入课堂［3－4］。要培养具有创新精神和创新能力的高水平光电人才，可运用理论教学、开放实验、科研训练、科技竞赛及项目实训为一体的人才培养模式，通过“学习—实践—创新”的培养思路，最终实现培养光电创新人才的目标。

图1 仪器设备共享管理模式

2.2.1 构建模块化、层次化的实践教学体系

学院在实践教学体系的改革中，以先进教育理念为指导，以创新人才培养要求为目标，充分借鉴国内外实践教学先进经验，结合学院信息工程专业人才培养特点，构建了模块化、层次化的创新实践教学体系，对实践课程类别和内容进行了优化、整合，具体方案如图2所示。

从横向上看，该实践教学体系突出了实践教学与科研、生产相结合的特点，从根本上改变了从书本到书本的学习方式。将科研训练和科技竞赛引入实践教学过程，激发了学生的学习兴趣，调动了学生的积极性和创造性；将生产实习和科学研究引入实践教学过程，让部分有兴趣的学生提前参与科研活动，提高了学生的创新能力和实际动手能力。

从纵向上看，该实践教学体系结合了信息工程专业的特点和学校实际，从基本能力训练到综合能力训练再到创新能力训练，实践教学内容前后衔接，由浅到深、层层递增，保证了实践教学活动贯穿整个大学教学环节。

图2 模块化、层次化的教学体系

2.2.2 改革实践教学方法和手段

在实践教学方法上，由以教师为主体转向以学生为主体，把每门课的实验内容分为必做实验项目和选做（开放）实验项目。必做实验项目定位在演示和验证层次，选做（开放）实验项目定位在综合设计和创新研究层次。必做实验在课堂上完成，内容紧密与理论教学相平行，旨在验证和巩固理论知识；选做（开放）实验在课后完成，学生根据自己的兴趣选择实验项目，自主拟定实验方案，选定实验仪器设备，完成实验并撰写实验报告。综合设计性实验着重培养学生的综合应用能力，在教师的指导下，由学生自己设计实验，自己准备实验仪器，在解决问题的过程中，培养创新能力。实践课程评价由必做实验成绩和选做（开放）实验成绩按比例组成，必做实验主要考核出勤、实验报告；选做（开放）实验考核要综合考虑作品水平、答辩质量和实验总结。

在教学手段上，依据学院现有的实验条件和信息工程专业的教学特点，主要有以下三点改革：一是开发仪器新功能，做到每年都有实验项目的更新；二是充分利用学院科研资源，鼓励教师把科研成果引入到实验中，把理论知识和实际应用相结合，加深学生对理论知识的理解，提高学生的学习兴趣，强化实践教学效果；三是组织教师和学生共同开发新仪器，不但节约成本，也让学生的创新能力和实践能力得到了提高。

2.3 开放实验室，充分发挥实验室资源在创新人才培养中的作用

在改革实践教学实施过程中，为了使实验室有序的开放，学院自主开发了实验室网上预约评价系统，并针对教师，管理人员和学生分别制定了一套完整的开放性实验室管理办法。实验室开放采取多种形式，以满足不同层次学生的需求。

2.3.1 实验项目开放

学院所有的专业实验室在没有教学任务的情况下对学生全方位开放，每个实验室在网上公布了开放实验项目。学生可以根据自己的特长爱好预约实验项目，也可以自己设计实验项目，自行拟定设计方案，完成实验并撰写实验报告，取得相应的学习成绩。

2.3.2 实验仪器设备开放

实验室精密仪器和大型设备都是由专人负责管理和维护，为尽量满足学生的创新实践需要，相关实验室公布开放实验内容和时间。学生可以预约，在教师的指导下完成相关实验。

2.3.3 教育部重点实验室对本科生开放

光电技术及系统实验室由黄尚廉院士创立，实验室以光电技术及系统为总的研究发展方向，发挥光学工程和仪器科学与技术学科交叉的优势与特色。在智能结构系统、光纤技术及应用、微系统，以及智能化光电仪器与设备四个主要的研究方向上，坚持自主创新，为我国的光电技术与仪器产业的发展提供科学技术支撑，成为在国内外学术界与产业界有重大影响的高水平光电技术与仪器研究实验平台和高层次人才培养基地。

利用重点实验室的先进仪器设备，面向本科生开设设计性、创新性综合实验项目，大大激发了学生的学习积极性和参与科技创新的主动性［5］。实践证明，学生在参与实验室科研项目的过程中，扩展了知识视野，培养了科研兴趣，增强了创新意识。到目前为止，多名学生在教师指导下，在《光谱学与光谱分析》《仪器仪表学报》等刊物上发表学术论文11篇，申请并授权发明专利4项。

2.4 积极组织科技竞赛活动，充分发挥科技竞赛活动在创新人才培养中的作用

学院结合学生的特点和专业的实际情况，创建了“重大光电大学生创新实践基地”，提供一个供学生自由创新实践的平台。学生在完成项目的过程中，实现了理论知识和实践能力的结合，从而提高了大学生的创新能力和实践能力，激发大学生的创新精神和创造热情，调动全院师生投身课外科技创新活动的积极性，促进学院教学质量的全面提高。创立专门的创新实践基地是创新实践可持续发展的基本条件，大学一年级学生进入实践基地进行基本模块训练；大学二年级学生积极申报并完成重庆大学大学生科研训练项目SRTP和国家大学创新项目；大学三年级优秀的学生参加各种科技竞赛；大学四年级学生根据自己的专长和兴趣爱好申请进入科研实验室，参与教师的科研项目，同时也部分负责低年级学生的创新指导工作。基地经过一段时间的运行，基本形成一支梯度的科技创新团队。

近年来，学院学生在各种科技竞赛中取得了令人满意的成绩：全国大学生电子设计竞赛获得全国一等奖1项、二等奖2项，重庆市赛区特等奖1项、一等奖3项、二等奖3项；“飞思卡尔”杯全国大学生智能车设计大赛获得全国二等奖1项，赛区一等奖2项、二等奖5项；美新杯生物联网创新大赛全国特等奖1项；数学建模竞赛全国一等奖1项、二等奖1项，美国大学生数学建模竞赛一等奖1项、二等奖3项；重庆大学大学生科研训练项目SRTP优秀项目一等奖5项、二等奖8项；国家大学创新项目6项。

2.5 加强师资队伍建设，为创新人才的培养提供保障

本专业在师资队伍建设过程中，力求以专业需求为出发点，积极提高师资队伍的教学水平和创新能力的培养水平。通过引进和自身培养，使得师资队伍的整体结构和结构层次发生了较大的优化。积极引进具有国外工作经历的高层次教师，同时大量选派教师到国外高水平院校和机构进行进修。通过实施这些措施，使多名教师具有了工程应用的背景，从而在授课过程中能将理论知识和实践技能有机融合，形成一种新型的教学模式和教学方法，提升所培养人才的创新能力。

制定合理的考核机制和激励措施，稳定实践教师队伍。一方面将实验教师的岗位分为实验课堂教学、开放实验项目指导、大学生科技创新与科技竞赛指导、科研和实验室建设与管理4部分工作内容，考核他们在科研水平、实验教学、实验改革与创新、仪器设备管理与功能开发以及实验室建设与管理方面的业绩。另一方面，学院为这支队伍专门建立了职称评定、绩效考核等激励措施，提升了这支队伍的认同度。

3 结束语

几年的实践教学运行表明，上述实践教学改革，使我院信息工程专业的实践教学内容和实践教学条件得到进一步完善，实践教学质量得到了明显提高。提高了信息工程专业学生学习的积极性和主动性，提高了学生的自学能力和动手能力，使毕业生在信息行业受到广泛欢迎。

［1］左铁镛.充分发挥实验教学在创新人才培养中的作用［J］.中国高等教育，2007（23）18－20.

［2］郑晓东，刘向东.光电信息工程实验教学的思考与改革［J］.光学技术，2007，33（1）：280－281，284.

［3］董军，刘继红，严学文，等.光电信息工程专业创新实践教学体系的探索与研究［J］.宁夏师范学院学报：自然科学版，2012（33）：89－91.

［4］周建，严高师，余学才.光电信息技术实验教学基地建设的探索［J］.实验科学与技术，2010，8（2）：166－168.

［5］张文桂.重点实验室向本科生开放的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2001，30（7）：1－5.

Practice Teaching Reform and Innovation Talents Train for Optoelectronic Information Engineering

LIMin，GUO Yongcai，ZOU Jian
（Key Laboratory of Optoelectronic Technology and System of the Education Ministry of China，Chongqing University，Chongqing 400044，China）

How to reform the practical teaching，cultivate the innovative talents is a general problem in universities.Based on the characteristics and advantages，training objectives and practical teaching experience of information engineering of College of Optoelectronic Engineering in Chongqing University，with the aiming of training the innovative talents，this paper has carried on a exploration and practice to the practice teaching reform mode of information engineering from the 6 aspects such as administration of the instrument equipment，construction of the innovative practice teaching system，update of the teachingmethods and means and establishment of the open laboratory.

information engineering；practical teaching reform；innovative talents cultivation；exploration and practice

G424.1；G642.4；O433.4

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.04.057

2014－01－03

重庆市重大教改基金资助项目（091001）；重庆大学教学改革研究基金资助项目（2012Y16）。

李 敏（1978－），女，硕士，工程师，研究方向：实验教育与实验室管理、光电传感与测控技术。