光電綜合實踐教學平臺構建

漆 強， 劉 爽

(電子科技大學 光電信息學院， 成都 610054)

光電綜合實踐教學平臺構建

漆 強， 劉 爽

(電子科技大學 光電信息學院， 成都 610054)

針對目前國內絕大多數高校對光電信息科學與工程專業的實踐教學平臺建設存在系統性不夠強，實驗方向和實驗手段單一等問題，提出了依托全國大學生光電設計競賽，將競賽題目教學化、實驗化，以激發學生對光電技術的學習熱情，培養學生創新實踐能力和團隊協作能力。同時通過學科競賽為導向，建立以課程實驗—大學生科研訓練計劃—學科競賽等三個層次的光電綜合實踐教學平臺。該實踐教學平臺經過近四年的運行和實施，在專業建設，人才培養、師資隊伍等方面都取得了顯著效果，有力地促進了大學生工程素質與創新能力的培養。

光電綜合實踐教學平臺； 全國光電設計競賽； 創新實踐能力； 工程素質

0 引 言

光電信息技術是由光子技術和電子技術結合而成的新技術，涉及光顯示、光存儲和激光等領域，是未來信息產業的核心技術。光電信息技術的概念非常寬泛，它圍繞著光信號的產生、傳輸、接收和處理，涵蓋了新材料、微加工、微機電、器件和系統集成等一系列從基礎到應用的各個領域。由于該學科涉及的知識面很廣，理論性強，如何構建一個理論和實踐相結合的綜合實踐教學平臺是當前需要重點研究的課題之一。

1 實踐教學平臺存在的問題

目前，國內外的絕大多數高校對光電信息科學與工程專業的實踐教學平臺建設存在系統性不夠強，實驗方向和實驗手段單一等問題。主要有以下幾點：

(1) 綜合性的和多學科交叉的實驗平臺有待增加。多數高校基本建立了與專業課配套的課程實驗室，通過實踐，加深了學生對理論知識的理解和掌握，也培養了學生的基本實踐技能。但是這些實驗室基本按課程或課程群進行建設，內容局限在該課程或課程群內，大多基于光電材料到光電器件的分析、制作和測試，缺乏綜合性的、多學科交叉的實踐教學平臺[1]。比如，對很多光電傳感器僅僅只是特性的測試，缺少將該器件應用于具體工程實踐環境的系統測試，無法培養學生的綜合實踐能力[2-3]。

(2) 實踐教學手段和實驗方案單一。目前大多數高校開展的實驗多為基礎實驗，學生主要是在老師建立好的實驗系統上進行測試，得到相應的實驗結果[4]。而對于需要學生自己設計實驗方案、自己創建實驗平臺、調試系統、得到相應的實驗結果并對結果進行分析的創新性、綜合性的實驗項目和實驗平臺較少，不能滿足培養學生綜合能力和創新能力的需求。這里的實踐目的不同于教學實驗式的驗證性實驗，也不同于電裝實習的動手實干，而是創造性的科研實踐。往往10節課C語言講解代替不了10個綜合性C語言編程；10節課的操作系統講解代替不了實際操作Linux系統；10節課的模電講解代替不了設計一個擴音喇叭[5]。

(3) 缺少協同創新能力的培養。 光電信息技術是多學科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術學科，涉及光電子學、光學、電子學、計算機技術等前沿學科理論。完成一個項目依靠個人的力量是遠遠不夠的，往往需要跨學科，協同合作才能完成[6]。創新能力的培養不僅僅是個人創新和自主創新，更需要培養學生的協同創新能力和團隊合作精神。這方面能力的培養恰恰是目前的實踐教學平臺所無法做到的。

2 實踐教學平臺的構建

實踐教學平臺構建的目標是：以培養具有創新意識的專業應用型人才為出發點，進行光電綜合實踐教學平臺的改革和實踐。基本的設計思路是依托全國大學生光電設計競賽，將競賽題目教學化、實驗化，以激發學生對光電技術的學習熱情，培養學生的創新實踐能力和團隊協作能力[7]。同時通過學科競賽為導向，建立以課程實驗—大學生科研訓練計劃 —學科競賽等三個層次的光電綜合實踐教學平臺。

2.1 積極參與和承辦全國大學生光電設計競賽

全國大學生光電設計競賽是面向高等院校在校全日制本科生、留學生及研究生。鼓勵學生跨校、跨專業、跨學科組合參賽，每支參賽隊由3名學生組成，其中至少包括2名本科生。競賽的宗旨在于加強大學生創新能力、實踐能力和團隊精神的培養，通過綜合光、機、電、算一體化系統設計和開發能力的實訓與交流，推動高等教學人才培養模式和實踐教學改革，激發大學生對光電信息技術的熱情，不斷提高人才培養質量。目前已經舉行了4屆競賽，從競賽規模上看，從第1屆競賽的21所高校、134個參賽隊、400名學生，到第4屆競賽的62所高校、246個參賽隊、1 500名學生，參賽規模逐屆擴大，學生熱情空前高漲。

我院于2014年組隊參加了第四屆全國大學生光電設計競賽，獲得了一個全國二等獎，一個全國三等獎。通過競賽開闊了學生的眼界，加強了和兄弟院校的交流，培養了學生的協同創新能力。

2.2 建設光電智能平臺與應用設計專項實驗室

光電智能平臺與應用設計專項實驗室是學校教務處投資100萬新建的專項實驗室，主要的目的就是開發綜合性和設計性實驗。這類實驗項目往往是多學科知識的綜合應用，需要學生靈活應用所學知識自行設計實驗方案，檢測實驗結果[8-10]。

從全國光電設計競賽的題目來看，充分體現了光電信息技術和社會的密切關系，加深了學生對專業知識的理解和應用實踐。因此我們以競賽題目為載體，構建光電智能平臺與應用設計專項實驗室，將競賽題目加以提煉，設計出更多的創新性，綜合性實驗[11]。注重實驗方式的先進性與開放性：每個實驗項目只給出設計要求，學生自主完成設計方案，并根據自己的設計方案，完成系統關鍵部分的制作，進而構建整個系統，達到實驗的系統性要求[12]。

同時建立了開放實驗室模式，實驗室不僅面向光電專業的學生，也面向全校學生開放，鼓勵跨學科交叉學習和培養。并建立一支專業的指導教師隊伍，定期開展培訓和指導。

2.3 構建“四化”創新人才培養體系

依托全國大學生光電設計競賽為載體，通過競賽內容的課程化、教材化、實驗化，指導隊伍的團隊化等制度措施，構建“學生自主、協同創新”的創新人才培養特色。

學科競賽是實踐教學平臺建設中提升創新能力、自主學習和設計能力的重要組成部分[13]。我們將學科競賽同傳統的實踐課程相滲透相結合，實現理論課程和實踐環節的一體化設計[14]。例如在大一就開設“工程素質培養”的課程，進行電路設計軟件、工程制圖、產品設計等基本工程素質的培養。同時將競賽中的題目引入到課堂教學中，通過小組討論的形式，進行方案設計，這樣極大地豐富了教學內容，激發學生的學習熱情[15]。

在競賽設計方面也采用層次化安排，大一學生參與院內的“啟航杯”電子設計競賽，大二學生參與校內的“光電設計競賽”，大三的學生參與“全國光電設計競賽”。這樣可以讓各個年級的學生都參與到學科競賽中，在廣大學生中形成了崇尚科學、勇于探索、敢于實驗的學術創新氛圍，提高學生的創新意識和能力[16]。

3 實踐效果

光電綜合實踐教學平臺在整個建設和教學過程中開展了大量卓有成效的工作。在專業建設，人才培養、師資隊伍等方面都取得了顯著效果，有力的促進了大學生工程素質與創新能力的培養。

(1) 專業覆蓋廣，學生受益面大。 本平臺向電子科學與技術(含物理電子技術方向、傳感網技術方向)、光電信息科學與工程(含光通信與光電工程方向、信息顯示與光電技術方向)等專業分別開設了4個綜合性研究性實驗。同時，還按照學校制定的“跨專業課外實驗選修”要求，面向電子信息工程等其他6個專業開設課外開放實驗。每年接納全校8個專業的學生進行實驗，年受益學生1 000余人。

(2) 學生科技創新熱情高，科研興趣濃厚。 每年約有300余名學生利用該實踐教學平臺開展創新計劃訓練，500余人次參加專項實驗室的跨專業研究項目。

學生參與創新創業熱情高，成果豐碩。累計得到創新創業項目30余項，其中國家級創新基金4項、校級創新基金6項、學院URTP計劃20項。該實踐平臺依托我院的學生科技社團“應用電子科技協會”成立創業團隊4支，人數63人。

(3) 學生實踐能力，創新能力和工程應用能力提高顯著。 依托該實踐教學平臺，學生積極參與科技競賽活動，參與科技創新活動成為了學生的奮斗目標和價值取向。

我院學生在“全國大學生光電設計競賽”“全國大學生電子設計大賽”等各類電子設計競賽中獲得20余項獎項。學生創新能力得到明顯提高，其中，學生科技作品為10項，學生創新科技項目20項，出版、發表論文10余篇。近四年來我院學生在國家級電子設計競賽中獲獎情況如表1所列。

表1 2013-2016年光電學院在國家級電子設計類學科競賽獲獎統計表

4 結 語

實踐教學面臨新的挑戰和發展機遇，現有的實踐教學平臺必須及時的做出調整。一方面要加強基礎理論知識的學習，另一方面也要培養創新性，實踐性人才。基于全國光電設計競賽構建的光電綜合實踐教學平臺，契合了相關學科的應用，加強了理論知識和實踐的融合，取得了良好的教學效果。

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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

國家自然科學基金青年科學基金(61307102)； 電子科技大學2015年本科教育教學改革研究項目(2015XJYYB028)

漆 強(1978-)，男，四川成都人，碩士，副教授，主要研究方向：顯示器件驅動和光電系統集成的研究。

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

TN 29

A

1006-7167(2017)01-0166-03