光电综合实践教学平台构建

漆 强， 刘 爽

(电子科技大学 光电信息学院， 成都 610054)

光电综合实践教学平台构建

漆 强， 刘 爽

(电子科技大学 光电信息学院， 成都 610054)

针对目前国内绝大多数高校对光电信息科学与工程专业的实践教学平台建设存在系统性不够强，实验方向和实验手段单一等问题，提出了依托全国大学生光电设计竞赛，将竞赛题目教学化、实验化，以激发学生对光电技术的学习热情，培养学生创新实践能力和团队协作能力。同时通过学科竞赛为导向，建立以课程实验—大学生科研训练计划—学科竞赛等三个层次的光电综合实践教学平台。该实践教学平台经过近四年的运行和实施，在专业建设，人才培养、师资队伍等方面都取得了显著效果，有力地促进了大学生工程素质与创新能力的培养。

光电综合实践教学平台； 全国光电设计竞赛； 创新实践能力； 工程素质

0 引 言

光电信息技术是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、光存储和激光等领域，是未来信息产业的核心技术。光电信息技术的概念非常宽泛，它围绕着光信号的产生、传输、接收和处理，涵盖了新材料、微加工、微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。由于该学科涉及的知识面很广，理论性强，如何构建一个理论和实践相结合的综合实践教学平台是当前需要重点研究的课题之一。

1 实践教学平台存在的问题

目前，国内外的绝大多数高校对光电信息科学与工程专业的实践教学平台建设存在系统性不够强，实验方向和实验手段单一等问题。主要有以下几点：

(1) 综合性的和多学科交叉的实验平台有待增加。多数高校基本建立了与专业课配套的课程实验室，通过实践，加深了学生对理论知识的理解和掌握，也培养了学生的基本实践技能。但是这些实验室基本按课程或课程群进行建设，内容局限在该课程或课程群内，大多基于光电材料到光电器件的分析、制作和测试，缺乏综合性的、多学科交叉的实践教学平台[1]。比如，对很多光电传感器仅仅只是特性的测试，缺少将该器件应用于具体工程实践环境的系统测试，无法培养学生的综合实践能力[2-3]。

(2) 实践教学手段和实验方案单一。目前大多数高校开展的实验多为基础实验，学生主要是在老师建立好的实验系统上进行测试，得到相应的实验结果[4]。而对于需要学生自己设计实验方案、自己创建实验平台、调试系统、得到相应的实验结果并对结果进行分析的创新性、综合性的实验项目和实验平台较少，不能满足培养学生综合能力和创新能力的需求。这里的实践目的不同于教学实验式的验证性实验，也不同于电装实习的动手实干，而是创造性的科研实践。往往10节课C语言讲解代替不了10个综合性C语言编程；10节课的操作系统讲解代替不了实际操作Linux系统；10节课的模电讲解代替不了设计一个扩音喇叭[5]。

(3) 缺少协同创新能力的培养。 光电信息技术是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论。完成一个项目依靠个人的力量是远远不够的，往往需要跨学科，协同合作才能完成[6]。创新能力的培养不仅仅是个人创新和自主创新，更需要培养学生的协同创新能力和团队合作精神。这方面能力的培养恰恰是目前的实践教学平台所无法做到的。

2 实践教学平台的构建

实践教学平台构建的目标是：以培养具有创新意识的专业应用型人才为出发点，进行光电综合实践教学平台的改革和实践。基本的设计思路是依托全国大学生光电设计竞赛，将竞赛题目教学化、实验化，以激发学生对光电技术的学习热情，培养学生的创新实践能力和团队协作能力[7]。同时通过学科竞赛为导向，建立以课程实验—大学生科研训练计划 —学科竞赛等三个层次的光电综合实践教学平台。

2.1 积极参与和承办全国大学生光电设计竞赛

全国大学生光电设计竞赛是面向高等院校在校全日制本科生、留学生及研究生。鼓励学生跨校、跨专业、跨学科组合参赛，每支参赛队由3名学生组成，其中至少包括2名本科生。竞赛的宗旨在于加强大学生创新能力、实践能力和团队精神的培养，通过综合光、机、电、算一体化系统设计和开发能力的实训与交流，推动高等教学人才培养模式和实践教学改革，激发大学生对光电信息技术的热情，不断提高人才培养质量。目前已经举行了4届竞赛，从竞赛规模上看，从第1届竞赛的21所高校、134个参赛队、400名学生，到第4届竞赛的62所高校、246个参赛队、1 500名学生，参赛规模逐届扩大，学生热情空前高涨。

我院于2014年组队参加了第四届全国大学生光电设计竞赛，获得了一个全国二等奖，一个全国三等奖。通过竞赛开阔了学生的眼界，加强了和兄弟院校的交流，培养了学生的协同创新能力。

2.2 建设光电智能平台与应用设计专项实验室

光电智能平台与应用设计专项实验室是学校教务处投资100万新建的专项实验室，主要的目的就是开发综合性和设计性实验。这类实验项目往往是多学科知识的综合应用，需要学生灵活应用所学知识自行设计实验方案，检测实验结果[8-10]。

从全国光电设计竞赛的题目来看，充分体现了光电信息技术和社会的密切关系，加深了学生对专业知识的理解和应用实践。因此我们以竞赛题目为载体，构建光电智能平台与应用设计专项实验室，将竞赛题目加以提炼，设计出更多的创新性，综合性实验[11]。注重实验方式的先进性与开放性：每个实验项目只给出设计要求，学生自主完成设计方案，并根据自己的设计方案，完成系统关键部分的制作，进而构建整个系统，达到实验的系统性要求[12]。

同时建立了开放实验室模式，实验室不仅面向光电专业的学生，也面向全校学生开放，鼓励跨学科交叉学习和培养。并建立一支专业的指导教师队伍，定期开展培训和指导。

2.3 构建“四化”创新人才培养体系

依托全国大学生光电设计竞赛为载体，通过竞赛内容的课程化、教材化、实验化，指导队伍的团队化等制度措施，构建“学生自主、协同创新”的创新人才培养特色。

学科竞赛是实践教学平台建设中提升创新能力、自主学习和设计能力的重要组成部分[13]。我们将学科竞赛同传统的实践课程相渗透相结合，实现理论课程和实践环节的一体化设计[14]。例如在大一就开设“工程素质培养”的课程，进行电路设计软件、工程制图、产品设计等基本工程素质的培养。同时将竞赛中的题目引入到课堂教学中，通过小组讨论的形式，进行方案设计，这样极大地丰富了教学内容，激发学生的学习热情[15]。

在竞赛设计方面也采用层次化安排，大一学生参与院内的“启航杯”电子设计竞赛，大二学生参与校内的“光电设计竞赛”，大三的学生参与“全国光电设计竞赛”。这样可以让各个年级的学生都参与到学科竞赛中，在广大学生中形成了崇尚科学、勇于探索、敢于实验的学术创新氛围，提高学生的创新意识和能力[16]。

3 实践效果

光电综合实践教学平台在整个建设和教学过程中开展了大量卓有成效的工作。在专业建设，人才培养、师资队伍等方面都取得了显著效果，有力的促进了大学生工程素质与创新能力的培养。

(1) 专业覆盖广，学生受益面大。 本平台向电子科学与技术(含物理电子技术方向、传感网技术方向)、光电信息科学与工程(含光通信与光电工程方向、信息显示与光电技术方向)等专业分别开设了4个综合性研究性实验。同时，还按照学校制定的“跨专业课外实验选修”要求，面向电子信息工程等其他6个专业开设课外开放实验。每年接纳全校8个专业的学生进行实验，年受益学生1 000余人。

(2) 学生科技创新热情高，科研兴趣浓厚。 每年约有300余名学生利用该实践教学平台开展创新计划训练，500余人次参加专项实验室的跨专业研究项目。

学生参与创新创业热情高，成果丰硕。累计得到创新创业项目30余项，其中国家级创新基金4项、校级创新基金6项、学院URTP计划20项。该实践平台依托我院的学生科技社团“应用电子科技协会”成立创业团队4支，人数63人。

(3) 学生实践能力，创新能力和工程应用能力提高显著。 依托该实践教学平台，学生积极参与科技竞赛活动，参与科技创新活动成为了学生的奋斗目标和价值取向。

我院学生在“全国大学生光电设计竞赛”“全国大学生电子设计大赛”等各类电子设计竞赛中获得20余项奖项。学生创新能力得到明显提高，其中，学生科技作品为10项，学生创新科技项目20项，出版、发表论文10余篇。近四年来我院学生在国家级电子设计竞赛中获奖情况如表1所列。

表1 2013-2016年光电学院在国家级电子设计类学科竞赛获奖统计表

4 结 语

实践教学面临新的挑战和发展机遇，现有的实践教学平台必须及时的做出调整。一方面要加强基础理论知识的学习，另一方面也要培养创新性，实践性人才。基于全国光电设计竞赛构建的光电综合实践教学平台，契合了相关学科的应用，加强了理论知识和实践的融合，取得了良好的教学效果。

[1] 漆 强, 欧中华, 刘子骥, 等. 嵌入式系统设计工程实践——基于Cortex-M3内核处理器LPC17XX[M]. 北京: 国防工业出版社, 2015.

[2] 刘志刚. 以培养创新型人才为目标构建高水平实验教学平台[J] . 中国高等教育, 2009(6):20-22.

[3] 余小滢, 卞鱼池, 殷卫真, 等. 电子设计竞赛促进实践教学改革[J] . 实验技术与管理, 2007, 24(6): 107-110.

[4] 姚有峰, 张 斌, 聂 丽. 从参加电子设计竞赛谈实践教学改革与创新能力培养[J] . 实验室研究与探索, 2009, 28(9): 140-142.

[5] 吴 蔚. 全国大学生电子设计竞赛对实验教学改革的启示[J] . 实验室研究与探索, 2007, 26(11): 160-162.

[6] 韦文祥, 李勇成, 吴新开, 等. 由大学生电子设计竞赛引发就业能力培养的思考[J] . 实验室研究与探索, 2009, 28(10):11-13.

[7] 王 勇, 叶敦范. 依托大学生电子设计竞赛培养学生创新能力[J] . 中国地质教育, 2009(1):145-148

[8] 杨树国, 梁国华, 黄 乐. 发挥实验室资源优势提高人才培养质量[J]. 实验室研究与探索, 2011, 30(10):179-182.

[9] 刘晓华, 刘宏升, 王 正, 等. 精英人才培养模式下教学实验中心的建设与发展[J]. 实验室研究与探索, 2011, 30(10):99-102.

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[13] 刘小河, 马 洁, 管 萍, 等. 自动化专业“四位一体”的实践教学体系构建研究[J] . 实验技术与管理, 2014, 31(10):27-30.

[14] 吕淑平, 孙 蓉, 于 鑫, 等. 大学生创新实践启蒙课程“一体化”体系建设[J] . 实验技术与管理, 2014, 31(10):24-26.

[15] 杨玉海. 地方高校应用型人才培养模式的构建[J] . 河南理工大学学报(社会科学版), 2010(2):233-236.

[16] 余寿文. 工程教育发展的目标与分类分层推进的策略思考[J] . 高等工程教育研究, 2013(6):6-12.

Build Photoelectric Comprehensive Practice Teaching Platform

QIQiang,LIUShuang

(School of Optoelectronic Information，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054，China)

Most of domestic universities have build photoelectric comprehensive practice teaching platforms for specialty of photoelectric information science and engineering. But There are some problems such as lacking systematicness, simplification in direction and means of experiment. So we used the questions of the national photoelectric design competition in our teaching and experiment to stimulate learning enthusiasm of the photoelectric technology and cultivate innovative practice ability and team cooperation ability. Based on academic competition, our college built a photoelectric comprehensive practice teaching platform which consists of three level: course experiments, student research training program and academic competition. After operating this practice teaching platform for nearly four years, it has made a great progress on specialty construction, talents cultivation and teaching staff. Also it effectively promotes the cultivation of college students' engineering quality and innovative ability.

photoelectric comprehensive practice teaching platform; national photoelectric design competition; innovative practice ability; engineering quality

2016-03-01

国家自然科学基金青年科学基金(61307102)； 电子科技大学2015年本科教育教学改革研究项目(2015XJYYB028)

漆 强(1978-)，男，四川成都人，硕士，副教授，主要研究方向：显示器件驱动和光电系统集成的研究。

Tel.:18615751728； E-mail:ytqiqiang@163.com

TN 29

A

1006-7167(2017)01-0166-03