新工科背景下光电专业人才培养模式探索

李施 尹钰 王鹏飞

摘  要：世界形势在新型冠状病毒感染疫情影响下发生翻天覆地的变化，为应对百年未有之大变局，抓住科技革命和产业变革的战略机遇，加速以国内大循环为主、国内国际双循环相互促进的新发展格局，实现“中国制造2025”，保障新工科背景下光电专业人才的培养质量，分析目前光电专业人才的培养现状，提出“塑造品格、传授知识、培养能力”的素质人才培养结构，以产业需求为导向，探索并构建“产学研”一体的创新型人才培养体系。结果表明，光电专业人才的培养应从“工程教育”回归人才本质，从品格、知识和能力三方面培养并提高人才的综合素质；以自由发展转向产业需求为导向，从国家需求出发，培养专业人才，增强光电技术与市场需求的融合度，提高学生在光电产业领域内的应用能力；应着重培养学生的学习、创新、工程应用三项能力。

关键词：新工科；光电专业；人才培养；产业需求；创新能力

中图分类号：C961      文献标志码：A          文章编号：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：光电教指分委2020年教育教学研究“新工科”项目“面向新发展格局的新工科人才的创新创业能力培养探索”（光电教指分委【2021】1号）

第一作者简介：李施（1992-），男，汉族，吉林白城人，博士，讲师，先进激光研究团队主要成员。研究方向为光纤激光器，大学物理课程讲授、本科生专业教育和研究生产学研培养体系等。

*通信作者：王鹏飞（1977-），男，汉族，吉林通化人，博士，教授，2015年入选“海外高层次人才引进计划”青年项目（择优批次）。研究方向为激光玻璃材料，中红外光纤激光器和海洋光学传感器件等及生产学研培养体系。

现代科学技术的飞速发展对现代化教育理念和模式提出更高的要求。如何在完善基础教育课程体系的基础上融入研究型和产业型学习是目前世界各国教学创新改革的重要特征，也已经成为了我国高等教育创新改革的重要方向。传统的课堂教学更加注重知识的传授，如何在新时代新背景下实现对学生创新精神和实践能力的培养，是现代创新人才培养体系的重要环节。近年来，为了适应日新月异的科技发展，面对新工科人才培养和产业发展的需要，人才培养模式的改革和创新已经成为了当前高等教育研究领域的热门方向。现代化科技的发展对于专业技术人才的需求越来越多，要求也越来越高[1-2]。仅仅掌握知识，在工作中适应现代化需求和工作技能的传统人才培养模式，已经远远无法适应新时代、新市场、新潮流对于专业人才的要求。刚刚毕业的研究生甚至本科生进入工作岗位后，立即能够胜任具有相当专业程度的实际工作是目前产业发展的基本要求，然而这往往是十分困难的。这对于大学生在高校的学习阶段，不仅要熟练掌握专业知识，同时对创新能力和实践能力提出了更高的要求。

目前，我国正在实施“中国制造2025”重大战略规划，从事高精尖技术开发，渴求知识创新、谋求产业升级的机构和企业如雨后春笋，对于专业人才的需求也越来越大。为了应对新形式新发展，国务院印发了《“十三五”国家科技创新规划》，强调要积极开展创新创业活动，尤其是以光电产业为代表的专业技术领域。攻克核心问题、掌握核心技术、解决“卡脖子”问题是国家发展的新方向，也为高校和企业的未来指明了道路。在这样的国内国际大背景下，教育部于2017年提出了新工科战略，要求各专业建立新工科人才培养的新理念、新目标、新模式，培养能够适应未来、适应工程发展需求的懂科学、有技术、干工程的综合性人才；2018年，教育部办公厅又发布了《教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》以及《高等学校人工智能创新行动计划》等通知，大力推进新工科教育的建设与发展；2020年，教育部又战略性地在全国各地高等教育学校建设了一批未来技术学院，面向国际一流的高精尖技术发起冲击，推动高校加快体制创新与人才发展。

高等院校的各个专业，尤其是重点建设学科，对于专业的基础课程与核心课程都开展了广泛且深入的教学研究[3-5]。诸如光电、生物技术、激光技术等专业性较强的学科，掌握基础知识是对学生素质的基本要求。然而，这些课程往往理论性很强，抽象概念很多，学生理解具有一定困难，如果没有相关专业基础或实际操作经验，很难把与工程或产业需求相关的技术工作做好并产生创新想法。只依靠课堂授课，学生很难对基础知识理解深入，也不利于知识面的拓展。面对新形势新背景对新型专业人才的新需求，这就要求高校教学在人才培养的过程中十分重视研究性教学，能够将理论学习和工程实践有机结合，建立在工程实践中学习理论、应用理论、理解理论的渠道，引导学生进行更有实际效力的研究性学习，在学习过程中潜移默化影响学生对专业的认知，培养对专业学习的热情，进而培养学生的创新能力，能够让学生真正学以致用，学习到的知识和能力能够适应产业需求，在未来就业上表现出更多的灵活性。

光电专业正是一个十分具有代表性的新工科专业，这要求相关专业人才培养模式的改革和探索越来越深入[6]。探索新工科人才培养模式，需要面向新兴产业和本地区发展的需求调整人才培养的结构和质量。哈尔滨工程大学在新工科人才培养、课堂教学与专业实践相结合、探索构建“产学研”一体的创新型人才培养体系等方向进行了较为深入的研究探索。这种能够让学生掌握专业基础知识又懂得学以致用的教学改革是十分有效且必要的。本文结合光电专业人才培养现状，提出了“塑造品格、传授知识、培养能力”的素质人才培养结构，以产业需求为导向，探索并构建了“产学研”一体的创新型人才培养体系，以期能够为光电专业建设与人才培养提供指导作用。

一  光电专业人才培养存在的问题

（一）  人才培养理念亟待提高

传统的光电专业人才培养都是以学科导向为基础，以教师讲授为主要教学手段，教学过程注重知识传授，与工程实践和产业需求脱节严重。人才培养以学科体系为保障，通过考试成绩来考察学生学习情况。而新形势下新工科专业人才对人才的专业水平和实践能力提出了全新的要求，传统的人才培养模式已经远远无法满足人才培养的需求。新工科专业人才需要面向新兴产业和本地区发展的需求，培养基础理论扎实、动手能力强、创新思维活跃的新型人才，应着重强调综合能力，适应新型經济发展。

（二）  课程设计方案存在缺陷

光电专业是一门涉及数学、物理、光学和工程的综合性学科，其应用范围涉及到了人类生活、生产的各个方面，从民生产业到高精尖科技无处不在。这就要求光电专业培养的人才既需要掌握领域内的专业基础知识，同时也要具备交叉学科的学习能力、实践应用能力，并能够交叉运用。然而，传统的光电专业课程体系主要由基础理论知识、专业知识和实践创新构成。专业知识体系主要由学科知识体系构建而成，不仅缺乏对当前形势当前背景下的思考，也缺少多学科知识的交叉融合。在光电人才培养方面，仅仅学习了基础理论知识，缺乏当前科技发展，光电材料，激光技术等高精尖专业技术学习和应用。

（三）  实践能力与创新能力不足

光电专业人才培养最终的目的是利用知识和能力来解决光电领域的实际问题，推动企业发展，产业进步，最终实现国家在光电领域的长足进步。因此在教学过程中培养学生的实践能力和创新能力是目前亟待解决的重要问题。目前光电专业知识点复杂繁多，涉及知识门类十分广泛，各高校普遍根据自身办学特色编制教材，内容机械重复且质量不高，导致经典教材较少，编写难度也很大。而且在实际教学过程中，由于经费限制，多数高校无法建立完善的实验实践体系，导致学生很少接触设计型和实践型教学课程，创新能力和实践能力较弱。同时未能与本地企业建立良效的校企联合培养机制，不仅导致学生现场实训水平不足，应用能力较弱，也导致学生毕业后基础知识无法转化为实际应用能力，无法达到本地用人单位要求，影响学生就业发展。

二  光电专业人才培养培养模式的探索

为了培养符合新工科建设的光电专业人才，提出了“塑造品格、传授知识、培养能力”的素质人才培养结构；建立全方位立体的专业课程体系，传授学生并培养学生的光电专业知识体系，保证学生在光电科学与工程等相关领域形成职业竞争力；以产业需求为导向，探索并构建 “产学研”一体的创新型人才培养体系（图1）。

（一）  素质人才培养结构

新时代大学生是社会主义事业的建设者和接班人，这对高校素质教育提出了更高的要求。专业人才的培养不仅要注重知识和技能的掌握应用，还要重点关注人才品格和新年的培养。一个人的品行直接决定了其社会价值。因此面向新时代的素质人才培养结构应该是先树人，再授业，品德与能力并重，通过“塑造品格、树立信念、传授知识、培养能力”四位一体的全新培养模式，培养符合新工科要求的光电专业人才。

1  塑造品格

“教师是立教之本、兴教之源”。习近平总书记在2014年提出，做好老师，是每一个老师应该认真思考和探索的问题，也是每一个老师的理想和追求。高校教师是新工科专业人才培养中的重要一环，是新时代新背景下立德树人和综合人才培养的关键所在。以教师为引导者，以爱国主义教育为导向，培养学生的自我认知、责任意识、求是精神，鼓励学生诚实守信、团队合作，是实现塑造专业人才品格的新路径。针对新工科背景下专业人才的具有高尚道德情操的品格塑造，提出并构建了新工科人才品格培养方案，如图2所示。

2  传授知识

随着新时代的发展，新工科背景下的光电专业人才不仅需要掌握基础理论知识，同时需要多学科交叉学习，构建全方位的知识体系才能适应产业升级与产业变革的需求，更好地服务工作岗位，推动社会发展，回馈国家。加强光电专业知识学习的同时也要注重数学、历史、社会等多学科知识培养。

3  培养能力

新工科时代背景下，专业人才不仅要具有专业知识能力，同时对技能应用的掌握提出更高的要求。智能与技能是解决工程难题、企业难题的专业基础。智力往往由人的先天所决定，而技能的掌握、对知识的运用和创新等能力则大多依赖于后天培养。培养专业人才实践能力，应避免因传统教学中重知识、轻能力导致学生缺乏创新思维、应用能力、自主学习等客观能力。

（二）  科学化立体化的课程体系

科学构建的课程体系，能够为学生成长打下坚实的基础。哈尔滨工程大学物理与光电工程学院探索了一套以专业导论为课程底层设计，综合物理、数学等多学科的专业课程体系。该套课程体系以光电信息科学与工程专业导论为学科建设基础，激发学生对光电专业的学习兴趣；以大学物理、大学英语、高等数学等公共核心课程为主，哲学、历史、自然类公共课程为辅锻炼学生的逻辑思维能力和多学科学习能力，公共核心课程是人才能够综合发展、自我学习的关键基础；以数学物理方程、电动力学、光学、电子技术、光纤理论与技术、激光原理、光电检测技术、光电子材料与器件、光电信息综合实验、光纤技术实验、光电系统设计及光电系统集成等专业核心课构建专业课程体系，全方位培养学生的专业知识，为应用实践打好坚实的基础，核心课程体系保证了毕业生能够从事光电信息设备与系统设计、开发、应用和集成等方面的工作，能够胜任项目经理职责或教学科研工作，在光电科学与工程及相关领域形成职业竞争力。

（三）  “產学研”一体的创新型人才培养体系

光电专业人才最终的目的是利用知识和能力来解决光电领域的实际问题，推动企业发展，产业进步，最终实现国家在光电领域的长足进步。传统教学过程中的实习实践往往存在校企合作不足、方向不明、动力不足等问题，学生所学的专业知识与技能无法得到有效锻炼，很难在未来的就业与发展中形成核心竞争力。探索新工科人才的培养模式，尤其是专业人才实践培养模式，需要面向新兴产业和本地区发展的需求调整人才培养的结构和质量。哈尔滨工程大学与创新型企业对接，在学科发展上主动布局谋划，探索建立跨学院和学科的专业合作机制，探索构建“产学研”一体的创新型人才培养体系。哈尔滨工程大学烟台研究院创新性地建立了“双师指导＋课程学习＋企业和校企联合实验室专业实践＋学位成果”企校双师联合培养研究生的培养模式。高校和企业老师共同指导，针对性地引导学生专业学习，将专业学习与专业实践紧密结合，在学习过程中解决问题，在实践过程中发现问题并加以针对性学习，最终使学生的学习紧紧扎根应用的土壤，培养能够独立思考，解决企业、产业甚至社会实际问题的专业人才。“产学研”一体的创新型人才培养体系的推广受到了学生、老师和企业的好评，在实际新工科背景下光电专业人才培养工作中得到了宝贵的实践经验。在“产学研”一体的创新型人才培养体系基础上，笔者所在学院将继续探索并优化该创新型人才培养体系，力争培养出适应新时代背景下的新工科光电专业人才，适应国家发展需求，能够为产业升级、产业转型和高精尖技术创新贡献人才力量。

三  结束语

光电信息科学与工程专业属于新工科专业，培养的光电专业人才属于新工科人才，开展光电专业人才课程和实践培养对于新工科人才建设和教学模式探索具有重要意义。通过人才培养体系的构建，课程体系的构建和“产学研”一体化专业人才实践培养体系的构建，该培养模式适用于理论性较强的专业课程，对于培养学生知识转化、知识运用等能力有较好的借鉴效果。目前，该培养模式效果较好，但仍应做好对教师工作量的安排和学生学习积极性的保护，未来还会持续探索将该人才培养与教师的科研工作进行更进一步地结合，这对于教师的教学科研工作和学生的应用平台建设都有比较重大的实际意义。新国际形势和新经济形势对于人才培养提出了更高的要求，也给新工科专业人才带来了全新的机遇和挑战。过去的急功近利、重教学轻实践的培养模式已经完全无法满足人才培养的需求，培养学生的全方位综合素质是教学改革的重中之重。面对国家对专业人才和高层次人才的需求，专业人才培养体系的改革仍需要积极地探索。

参考文献：

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

[2] 夏春琴，刘芫健.新工科背景下创新人才培养模式的探索与研究[J].实验科学与技术，2019，17（5）：64-67.

[3] 常思江，卫东华.“新工科”背景下专业课程“金课”建设探索——以南京理工大学武器发射工程专业为例[J].高教学刊，2020（33）：6-10.

[4] 李安明，陈振强，李真，等.“新工科”背景下创新型光电信息工程实验教学体系建设研究[J].实验室科学，2019，22（5）：101-105.

[5] 许太安.MOOC发展及其对高等教育的挑战[J].计算机教育，2014（23）：40-43.

[6] 赵嵩卿，焦志勇.光学工程专业硕士实验教学体系的构建及实验室的建设[J].中国教育技术装备，2013（3）：140-141，148.