光电信息科学与工程专业理工融合教学改革研究
作者：陈小刚 罗志会
来源：《中国电力教育》2013年第35期
作者：陈小刚 罗志会
来源：《中国电力教育》2013年第35期
摘要：结合三峡大学光电信息科学与工程专业建设的研究与实践，从专业定位与培养方向、教学内容与方法改革、实践教学、教学改革的作用与意义等几个方面，阐述了三峡大学在光电信息科学与工程专业建设中开展理工融合教学改革方面的思路与做法。
关键词：光电信息科学与工程；理工融合；教学改革
作者简介：陈小刚（1976-），男，湖北武汉人，三峡大学理学院，副教授；罗志会（1975-），男，湖北天门人，三峡大学理学院，讲师。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系湖北省高等学校省级教学研究项目（项目编号：2012241）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0088-02
光电信息科学与工程专业在2012年教育部新颁布高等学校本科专业目录中属于工学电子信息类专业，涉及到光学工程、电子科学与技术、信息与通信工程等学科。同时，该专业可授工学或理学学士，其专业内涵本身就蕴含着工科与理科的融合。下面就如何在“理工融合”[1]理念下开展光电信息科学与工程专业的教学改革进行探讨。
一、明确专业定位与培养方向
三峡大学地处湖北宜昌，湖北是中国光谷[2]的所在地。一方面，光纤通信产业发展迅速，从事光通信的大型骨干企业及相关中小企业较多，且随着光纤到户（FTTH）的推广，对光纤通信行业人才的需求也日益增长；另一方面，随着节能环保概念的普及，国内光电照明、光电显示产业发展如火如荼。宜昌光电显示与照明企业也日趋规模化，如劲森电子（3亿，主要是LED背光，正推CCFL照明）、三峡伟志光电（计划投资5亿，从事LED照明）、宜昌硅谷科技（CFL照明灯具）、匡通电子（LED封装）等企业发展光电照明及背光显示等优势明显。
三峡大学（以下简称“我校”）光电信息科学与工程专业原有专业方向特不明显，与行业和地方经济发展结合度有待提高。光电子技术已经在各个行业遍地开花，只有结合国内光
电行业的发展趋势、湖北和宜昌的地域环境以及现有的办学条件和生源素质，对行业进行细分，针对光纤通信、照明等行业需求办学，提升学生的动手能力，办学和就业才有突破的机会。因此，我校明确本专业培养方向为光电显示与照明以及光纤通信与传感，培养“厚基础、重实践、强能力”光电行业高素质人才。
二、教学内容与方法改革
教学内容与方法理工融合。教学中需要加强理论知识与实际应用的“接口”，需要重视方法论教育并引导学生将课堂教学与自主学习相结合。基础课程按理科的要求强调基本理论与方法，重点培养学生的分析问题、抽象思维能力；专业基础和专业课程方面则理工兼有；在“理工融合”理念指导下，开展光电信息科学与工程专业教学改革，培养具有创新精神与实践能力的复合型人才。
1.强化数理基础
数学物理等基础课程是为学生提供基础知识，培养学生基本能力与基本素质的重要课程，不仅应有助于学生夯实基础知识和基本技能，而且能促进学生创新意识、创新能力和终身学习能力的形成。
选用理论性强有深度的教材，着眼于为学生终身学习奠定基础，精讲最核心的数学物理基础知识、理论和方法。培养学生既具有数学的高度抽象思维能力，又具有现代物理学的理论素养和实验技能。训练和提高学生的数学物理素质、思维能力与应用能力，使学生形成良好的科学素养和强劲的发展后劲。开设数学物理方法、矢量分析等课程以强化数理基础。
2.注重理工融合
重视理工联合、交叉和渗透。在教学中传授数学物理思路与方法，着重数学逻辑思维能力与分析问题能力的培养，理解和应用物理模型，增加数学物理应用方面的实例，培养学生将所学数学物理知识运用于计算机实现，加强学生数学建模能力的培养，解决实际问题。
按照“理工融合”教育理念，改革数学、物理学等基础课程与学科专业核心课程的教学内容和课程体系，并根据专业培养目标实现物理、光学工程、机械、电子以及信息类课程的交叉和渗透。通过适合的课程体系、[4]知识结构设计融入良好的科学方法与工程方法相结合的思维模式，培养学生具有较好的基础理论修养、抽象思维能力和技术开发能力，增强理科背景。重视方法论教育，通过各个教学环节在不同程度上使学生受到科学思维、科学方法、科学精神以及工程意识、工程方法等方面的熏陶和教育，培养学生的创新精神和实践能力，提
高学生的综合素质。
3.优化教学内容
数理与学科基础课程注重基础理论，加强新理论、新技术，充实应用实例分析，以丰富教学内容，提高教学内容的启发性和生动性，重视理论与实践的结合，激发学生的创新思维和基础理论与专业知识的应用能力。
综合提炼课程内容，引入学科前沿内容，分清必讲内容和自学讨论内容，重新制订各课程的教学计划。优化课程设置：专业课程开设学期适当前移，大四尽量安排课程设计等实践教学环节；加强各门课程之间的衔接，减少重复教学内容。光信专业原有培养方案在二年级下开始机械、电子、光学、计算机基础课程教学，三年级下才结束基础课程的理论教学或刚开始专业课程的教学。学生学习后没有自己实践的时间就匆匆求职，导致应用能力严重不足。因此，原有光信息专业课程体系前移半学期非常有必要，且应用性强的课程要增加相应的课时，如C语言、单片机原理与应用设计、光纤通信等课程可以适当增加课时，而微机原理等课程可以删减课时或与单片机课程组并。考虑到4年级上学期的2个月里，学生急于求职的心态，理论教学效果较差，可以开设2～3门实践性的设计课程，如PCB设计与制造、光电
系统的FRED设计、CAD2007设计、单片机应用系统实作等。授课形式可以采用开放式教学，多教师根据自己的专业特长分组指导，将重点放在动手能力的培养上。实践内容要与就业紧密相关，争取让学生带着自己的实践作品求职。
4.改革教学方法
加强理论教学与实践密切结合，加强习题、作业、研讨、实验、实习、专题等多种形式作为理论学习的补充和拓宽，将课堂教学与自主学习相结合。
要求学生结合课程进行相关问题的讨论、研究和实践，部分学科基础和专业课程需有专题设计内容，定期开设学科进展和重大工程专题讲座。推行多媒体、网络、仿真等现代化教学技术，提高教学质量和效率。
鼓励学生研究性学习和自主学习。从大三上、下两个学期开始开设“专题研究”目的是培养学生在教师指导下的自学研究、综合与联想能力。留出时间让学生阅读文献资料、撰写读书报告、工程实例分析、专题设计与分析、实验方案设计与试验等，加强学生的动手、应用和创新能力，提高学生提出问题、解决实际问题的能力，培养创新专业人才的专业素养。
改革考试方式，加大平时综合考核力度。采取综合性实验、大作业、小型课题、口试等多种形式考查学生平时学习情况，引导学生多查阅资料，锻炼和培养学生的学习能力。笔试采用半开卷形式，学生可携带一张A4纸。每学期的题目更新率达70%，学生可获得前几年的考试题目。
三、实践环节的教学改革
以就业为导向，在机械、电子、光学、计算机的基础知识教学中，重点加强基础实践环节能力培养，具体操作如下：
机械制图课程：2年级讲授基本制图原理、CAD2007基本操作，再通过增加2周的机械制图课程设计，采用CAD2007软件设计一个实际的光电装置，来提升绘图能力。
电子技术基础中的模拟电路：延长模拟电路的课程设计，由1周改为2周，动手实做一个具体的产品（如半导体收音机）；由多个老师分小组指导，提高学生元器件识别、焊接、测试仪器使用、简单电路分析的能力，为PCB设计打下基础。
计算机基础：强化C语言教学，增加教学学时，争取自主教学；增加C语言课程设计2周，
由多个老师分小组指导，要求学生能动手编小型应用程序，切实培养学生程序设计的基本能力。
实践教学（含课程设计、毕业设计、实习等）采用工科模式，包括课程设计、毕业设计、各类实习。通过数学建模、电子设计、光电子设计等学科竞赛与科技创新促进理工融合。
探索多种形式的实践教学方法和途径，增加综合型、设计型、自主型与仿真型实验，训练学生的动手实践能力。鼓励课外科技活动、社会实践、兴趣小组，必须以实际的科研项目进行毕业论文或毕业设计训练。设计类课程采用自主设计的模式：选题 → 查阅文献资料 → 确定设计方案与技术路线 → 设计计算 → 研制或方案实施→ 设计图纸或实验报告 → 答辩→ 导师点评→分析总结（发表论文、申请专利）。
重视科研训练，支持学生参与教师的课题研究，鼓励学生参与大学生科研训练计划（SRTP）、学科竞赛、科技制作和实践创新活动并提供各种条件。培养学生发现问题、解决问题的能力，为进一步深造打下基础。
光电信息科学与工程就业方向
加强实践教学条件建设，新建了光电技术实验室与电子信息创新实验室。向学生开放实验室，引导自主学习。在已有南京覃泰、宜昌劲森光电、武汉肯特电子等实践基地的基础上，新建了三江航天万峰、宜昌三八八厂、宜昌七环通讯等实践基地。
四、教学改革的作用与意义
通过教学改革，构建与理工融合培养模式相适应的光信息科学与技术专业课程体系，开展理工融合教学改革，使学生掌握的基础理论和方法能与实际应用“接口”，培养基础厚实、适应性强、有发展潜力的光电行业优秀人才。探索出具有可操作性的改革措施，增强学生实践与创新能力，并以此为契机提升专业教师能力。
第一，加强我校光电信息科学与工程建设，使本专业学生更好地为光电行业与湖北（中国光谷所在地）地方经济社会发展服务。
第二，在优化知识结构的同时，重视方法论教育，使学生受到科学思维、科学方法、科学精神以及工程意识、工程方法等方面的熏陶和教育，培养学生的创新精神和实践能力。
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