前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的光电子工程专业主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:电子科学与技术;本科培养方案;课程设置;办学特色
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)30-0070-02
21世纪被称为信息时代,电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用,也对人才的培养提出了更高的要求。因此,本文从人才的社会需求出发,结合我校实际情况,进行了本科专业培养方案的改革探索,并详细介绍了培养方案的制定情况。
一、人才的社会需求情况
目前,我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业,市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均,分类较细,且发展变化较快。另外,电子科学与技术产业结构具有多样性,既有劳动密集型的大型企业、大公司,更多的是小公司和小企业;既有国有企业和私营企业,更有合资、独资的外企。因此,社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。
二、专业的培养目标和定位
本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识,熟练实验技能,能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能,有较强的工程实践能力,能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色,依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则,培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。
三、本科培养方案制定的思路
电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求,以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力,使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面,光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。
四、本科培养方案的改革探索
要实现电子科学与技术专业的培养目标,适应电子信息产业的不断发展,并结合我校学科发展方向和特色,对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究,并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研,最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案,主要内容如下:
1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时,根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下,专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块,下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程,到大三时根据自己的兴趣选择专业方向,选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求,因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块,每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。
2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础,因此,在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外,增加了与专业相关的课程,如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程,删减了原先与物理类相关的一些课程,如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等,并删减了一些计算机软件类课程,如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块,两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。
3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分,微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向,开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向,开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验,通过加强实验环节,训练学生的动手操作能力,增强学生的理论知识。
五、与省内外专业人才培养的区别
具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区,服务于不同的区域经济,这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系,也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面:
1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个国家级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室,人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业,培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。
2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力,在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力,开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程,以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统,从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力,开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程,以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力,开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力,开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程,以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力,开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程,以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。
3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。
参考文献:
[1]陈鹤鸣,范红,施伟华,徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.
对,都出现了镜子。从本质上说,都和光学有关。
大到探月的嫦娥卫星,小到日常生活中的单反相机、CD光盘,无论是国家进步,还是你我的生活质量,都与光学工程息息相关。由于光学工程的应用实践要求十分严格,相关本科专业的毕业生往往无力承担与光学工程科学技术研究直接相关的工作。因此,每年有大量相关专业的本科毕业生选择考研。
由于光学工程是一门高层次、高门槛的学科,相较于机械工程、计算机科学与技术等专业,开设此专业的院校并不多。总体看来,光学工程专业的考研竞争比较激烈,尤其是在一些光学工程名校之中,2012年浙江大学光学工程的报录比就曾高达17∶1。
目前,我国具有光学工程博士一级授予资格的高校共38所。具有光学工程国家重点学科的高校共有清华大学、北京理工大学、南开大学、天津大学、长春理工大学、南京理工大学、浙江大学、华中科技大学、国防科学技术大学等9所,具有国家重点(培育)学科的高校有上海理工大学、电子科技大学两所,具有博士培养资格的中国科学院相关研究院所主要有长春光机所、西安光机所、上海光机所、上海技术物理所、安徽光机所、成都光电所等6所。
我们如何在为数不多的顶级名校或科研院所中选择一所最适合自己的院校呢?
第一,重视院校综合实力,避免依赖单一数据。
各种评估结果中的得分、排名等数据往往只能反映院校的宏观指标,且不同机构均有不一样的标准,很难客观真实地反映院校的全部情况。各院校的研究方向独具特色,互有长短,具体到每个研究方向,实力强弱更不相同,比如,光学设计这一领域,普遍认为实力强弱依次为清华大学、北京理工大学、浙江大学、天津大学等。同样的道理,单纯地看重院校的院士、长江学者数量、实验室规模、研究经费等指标也是不科学的。院校研究水平的高低并不能直接反映研究生教育质量的好坏,院校的导师构成、地理区位与就业环境、同学本科来源的层次与学术氛围等软实力也不是量化指标可以衡量的,然而这些因素对研究生阶段的学术成就以及未来的职业发展,往往比宏观数据具备更大的影响,万万不可忽视。
第二,光学工程不是什么院校都能“玩得转”。
在考生中广泛存在“211高校未必比985高校差”的思想,从而选择考研难度相对较小的“211工程”院校深造。不可否认,一些“211工程”院校在其传统优势学科上的确不比“985院校”差,甚至更有优势。但是,光学工程是一门“高富帅”的学科,只有高层次的院校才能承载光学工程这门学科,而优秀的光学工程人才往往也出自优秀的院校。主要原因体现在两个方面:第一,光学工程精密程度非常高,对实验仪器设备和资金的依赖性比较强,缺少国家重视和资金上的倾斜,院校很难承担昂贵的实验仪器设备,从而限制研究生的发展;第二,“985”院校导师的视野更加开阔,对研究生的基本要求更加严格、培养目标更高,甚至某些院校的本科生在导师的指导和严格要求下也能在诸如Optical Letters等国际顶级光学期刊上。此外,高层次的院校学术氛围更加浓厚,出国深造、就业等方面也具备更大的优势。
在此背景下,有必要对光学工程相关院校及其考研情况进行深度解读。本文将以拥有国家重点学科的浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学,以及中国科学院的上海光机所为例进行具体分析。
浙江大学:为强者而生
学科地位:浙江大学光学工程学科设立于光电信息工程学系内,该系前身为浙江大学光学仪器专业,是中国光学工程学科的诞生地,具有雄厚的学科实力。在2007―2009年、2010―2012年教育部学科评估中均排名第一。
学科特色:有现代光学仪器国家重点实验室、国家光学仪器工程技术研究中心、国防重点学科实验室等国家级研究基地。目前设置有光学工程研究所、光电信息及检测技术研究所、光电子技术研究所、光电显示技术研究所、先进纳米光子学研究所和光及电磁波研究中心、光学惯性技术工程研究中心等机构。
研究领域:浙江大学光学工程主要研究领域十分宽广,包括微纳光学与介观光学与器件、光学光电子薄膜、光电显示技术、高精度光纤传感、光电成像技术、微纳米精密检测技术、生物光子学、新型激光与光电子技术、光电子集成器件与系统,光通信技术与系统和新颖人工光电介质等。
师资力量:光及电磁波研究中心以长江计划特聘教授何赛灵为领军人物,大部分导师均为杰出“海归”或外籍教授,在光子学和电磁波的理论和实验研究领域开展了大量工作,获得了许多具有国际影响的学术成果。
地理区位:长江三角洲地区具有规模庞大的光电产业集群,具有国际化、起点高的特点,相较于珠三角地区以封装、为主的光电―半导体产业而言具有广阔的发展前景。
竞争情况:浙江大学就读光学工程的研究生中超过半数来自于浙江大学、天津大学、南开大学等名校的推免生。考研竞争极为激烈,从近年报录比便可见一斑。
考试特色:浙江大学光学工程考研参考书为郁道银、谈恒英著的《工程光学》。浙江大学光学工程的专业课考试较其他学校包括的内容更多,报考的同学需要复习几何像差、傅里叶光学等本科阶段较为薄弱的知识板块。此外,也会考查一定的激光原理知识。
华中科技大学:光谷传奇
学科地位:华中科技大学光学工程近年来发展迅速,实力雄厚。尤其是在筹的武汉光电国家实验室是我国目前仅有的几个国家实验室之一,学科地位非同一般。华中科技大学在2010―2012年教育部学科评估中与浙江大学并列第一。
学科特色:光学与电子信息学院设有武汉光电国家实验室、激光加工技术国家工程研究中心、下一代互联网接入系统国家工程实验室、国家集成电路人才培养基地、教育部电子信息功能材料重点实验室(B类)、教育部敏感陶瓷工程中心等研究机构。其中武汉光电国家实验室是由教育部、湖北省和武汉市共建,依托于华中科技大学,联合武汉邮电科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国船舶重工集团公司第七一七研究所共同组建,已投入4亿多元建立了12个科学研究平台以及1个光电公共测试平台。
研究领域:华中科技大学主要研究方向为光电测控技术、光电信息存储、光通信技术、基础光子学、激光科学与工程、光电子器件与集成、纳米光电子学、生物医学光子学、能源光子学、太赫兹技术。
地理区位:华中科技大学地处著名的武汉光谷,当地产业集群形成的产学研体系研究水平很高,产业价值巨大,尤其在光通信、激光等领域具有较大优势,就业前景看好。
竞争情况:华中科技大学工学复试分数线2013年为330分、2012年为340分、2011年为330分。招生人数60人左右,随当年推免生比例有所波动。
考试特色:华中科技大学光学工程专业课考试偏向物理光学、电子学、激光原理相关知识。需要注意的是有两个单位可以接收光学工程的硕士生,分别是光电学院和武汉光电国家实验室。
天津大学:精益求精
学科地位:天津大学光学工程学科设立在天津大学精密仪器与光电子工程学院,是我国较早设立光学工程的高校之一。天津大学光学工程在2007―2009年教育部学科评估中名列第二,2010―2012年教育部学科评估中名列第三。此外,天津大学精密仪器与光电子工程学院也是教育部“教育教学改革特别试验区”的15个全国试点学院之一。
学科特色:所在学院设有精密测试技术及仪器国家重点实验室、光电信息技术科学教育部重点实验室、精密仪器中心、现代光学研究所、光电子研究中心、传感工程研究所、照明技术研究所、光电测控技术研究所、激光与光电子技术研究所、生物光学研究所、安全防伪技术研究中心等研究和开发机构。
研究方向:超快激光理论与应用研究、光学信息处理及其应用、光学技术在计算机科学中的应用、数字图像处理技术、光学传感器技术、先进固体激光及非线性频率变化技术、光电子学与光通信技术、激光与光电子应用技术等。
师资力量:中国科学院院士1人,中国工程院院士1人,长江计划特聘教授4人。天津大学光学工程的师资队伍配置十分合理,老中青年教师比例合理。老年教授如姚建铨院士、王清月教授等可以保证该学科的顶级实力,中年学科骨干如刘铁根教授近年来在光纤传感领域硕果累累,超快激光实验室的胡明列教授是天津大学最年轻的教授,学术前景十分光明。
地理区位:既紧挨近年来得到长足发展的天津滨海新区,又毗邻首都北京,就业环境较为优越。
竞争情况:就读于天津大学的研究生中,本校生源占有较大比例。天津大学工学复试分数线2013年为330分,2012年为335分,2009―2011光学工程报录比如下:
考试特色:天津大学考研参考书目为郁道银、谈恒英著的《工程光学》和周炳著的《激光原理》,建议欲报考的同学参考天津大学蔡怀宇教授编写的《工程光学复习指导与习题解答》。
南开大学:虽小而精
学科地位:南开大学光学工程设立于南开大学现代光学研究所内,隶属于电子信息与光学工程学院。现代光学研究所由光学工程元老母国光院士创建,是全国高校中最早取得光学和光学工程两个学科博士学位授予权的单位。在2010―2012年教育部学科评估中,南开大学光学工程名列第五。
学科特色:设有教育部光电信息技术科学重点实验室以及博士后流动站。
师资力量:南开大学光学工程规模较小,共有教师28人,教授、研究员18人,副教授8人,其中有院士1人,特聘教授1人,博士生导师13人,但导师队伍水平相当优秀,哈佛大学、剑桥大学等欧美名校留学、访问研究的经历非常普遍,近年来在Nature、Science等国际最顶尖期刊发表多篇论文,令国内同行为之拜服。较为出色的是青年教师刘海涛教授,在Nature发表两篇论文,在Physical Review Letters发表两篇论文,主要研究方向为表面等离子体等微纳光学的相关理论。
培养模式:南开大学光学工程招生规模较小,几乎与导师人数平齐,每个研究生均能得到导师的大量指导,研究生教育接近于精英教育。需要注意的是,南开大学光学工程的专业型硕士培养计划与学术型硕士培养计划基本相同,这与其他学校的培养模式有所区别。
研究领域:相比其他高校,南开大学光学工程的研究方向的理论特色较为明显,其研究领域主要有:光学/数字图象处理科学与技术、光学处理与光计算技术、激光与非线性光学科学与技术、现代光通信技术、光波电子学、光子技术、眼视觉光学和共焦显微技术、飞秒激光技术、微纳光学。
地理区位:与天津大学相同。
竞争情况:南开大学近年来考研报录情况如下所示,可见相较于其他院校,南开大学光学工程的性价比较高。
考试特色:南开大学光学工程往年专业课参考书是赵凯华、钟锡华编著的《光学》,专业课考试风格自2013年起有所变化,并且2014年考研没有提供参考书目,需要考生注意。
中国科学院上海光机所:卧虎藏龙
学科地位:上海光机所是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所。
学科特色:上海光机所现设8个研究室,分别是:强场激光物理国家重点实验室、中科院量子光学重点实验室、中科院强激光材料重点实验室、高功率激光物理联合实验室、空间激光信息技术研究中心(含:中科院空间激光通信及检验技术重点实验室、上海市全固态激光器与应用技术重点实验室)、信息光学与光电技术实验室、高密度光存储技术实验室、高功率激光单元技术研究与发展中心。
值得一提的是,上海光机所建成了国内仅有国际上也为数不多的“神光”系列高功率大型激光装置,用于激光分离同位素的激光与光学系统、超短超强激光系统、激光原子冷却装置、空间全固态激光器研制平台。在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面,也进入了国际先进水平,是我国现代光学和激光与光电子领域取得研究成果最多的单位之一。
研究领域:强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。显而易见的是,上海光机所的研究方向非常偏向于理论研究,因而十分适合于光学工程理论方向的深造。
地理区位:地处长三角的核心上海,地理区位优势相当明显。
竞争情况:每年有许多来自清华大学、浙江大学等顶尖学府的毕业生通过推免进入上海光机所,研究所人才济济。近年来上海光机所光学工程的复试分数线为:2013年320分,2012年325分,2011年330分。每年招生人数在40―50人,随当年推免比例有所浮动。
培养模式:上海光机所的专业型硕士与学术型硕士培养计划相近,且第一年是在安徽合肥的中国科学技术大学培养。
[关键词]高新技术产业集群;持续发展;动力机制;光电子信息产业
[中图分类号]F276.44 [文献标识码]A [文章编号]1002-736X(2014)09-0115-04
高技术产业集群是大量相互关联的高技术企业与其支撑机构依据专业化分工和协作关系在一定地域内形成的柔性集聚(马力等,2005),它是当代科技和经济竞争的制高点和前沿阵地。作为一个不断演进的生命体,高新技术产业集群与传统产业集群一样,同样存在着可持续发展的障碍因素。高新技术产业集群的可持续发展是提高区域经济核心竞争力的重要途径,它强调产业集群发展的持续性和动态性,主要表现为一种高层次的竞争,会产生一种持续竞争优势,使产业在内部各系统相互协调和耦合的基础上保持长期动态的发展能力(谢俊,2010)。随着高新技术产业集群的快速发展,对其可持续发展问题的探讨,越来越受到理论界的高度关注。
一、高新技术产业集群持续发展的动力机制
产业集群持续发展的动力机制是驱动产业集群不断发展、演化和保持持续竞争优势的力量结构体系及运行规则,它是高新技术产业集群发展的核心问题,是高新技术产业集群获得持续竞争优势的基础和保证。笔者认为,高新技术产业集群持续发展的动力机制主要包括四个方面,分别为基于社会资本的网络机制、外部经济机制、竞争合作机制和学习创新机制。这四个机制之间的有机协调和联动发展,促使集群系统不断获得持续发展的竞争优势,共同推动着高新技术产业集群的持续动态演进和良性发展,具体如图-1所示。
(一)基于社会资本的网络机制
基于社会资本的集群网络机制是集群企业之间、集群企业与相关机构(如政府部门、大学、科研院所、中介服务机构等)之间持续互动形成的、基于信任与合作并在此基础上摄取稀缺资源并获取经济利益的各种网络关系,它主要体现在商业文化和以信任为基础的社会网络关系等方面。对高新技术产业集群而言,基于社会资本的网络体系包括两个层次:内部核心网络和支持网络。内部核心网络主要由集群内核心企业、供应商、销售商、产业链上的相关企业和互补企业等组成,它们构成产业集群内部核心网络的主体,并通过产业链、供应链、竞争合作关系连接在一起。支持网络相对复杂,包括以大学、科研机构和金融机构为代表的公共服务机构,以行业协会、企业家协会和社会中介为代表的中介服务机构,提供集群政策制定、硬件设施建设的政府服务机构,以及由企业家关系网络和基于信任基础的非正式关系构成的社会关系网络四个方面。内部核心网络和支持网络各要素之间相互作用相互联系,构成了以竞争性企业为中心的纵横交错的集群网络系统。集群网络是一个由信任支撑的动态网络系统,它根植于当地社会关系制度和商业文化之中,是集群企业之间实现持续互动的“黏合剂”,有利于集群企业获得单个企业无法实现的群体合作优势(李玉连,2006),是企业获得社会资源和持续竞争优势的一种重要来源。
(二)外部经济机制
产业集群之所以具有强大的竞争能力,根本上还在于它是规模经济与范围经济完美结合的一种经济组织模式(张辉,2003)。外部经济机制对高新技术产业集群持续发展的促进作用表现在两个方面:一是通过市场容量扩大、要素市场共享和信息技术交流所带来的规模经济推动集群发展;二是通过专业化分工带来的范围经济推动集群持续发展。首先,从规模经济看,大量生产某一类产品的企业在空间内聚集,往往可以通过合作、合资或建立产业联盟的方式建立一种稳定的协作关系,不仅能够扩大集群整体规模,而且有利于减少分散布局所需的额外投资,使无法获得内部规模经济的单个企业实现相互合作、相互依赖和相互信任基础上的外部规模经济。其次,从范围经济看,专业化分工形成的社会分工网络,能够把原材料采购、劳动力供应、共同市场建立和运输成本降低等因素纳入专业化分工体系,有利于新企业、新产品、新技术向该地区聚集,从而形成产业集群发展壮大的良性循环机制,推动该地区产业集群发展壮大。另一方面,专业化分工的高度发展,加剧了区域内的市场竞争,有利于形成一种不断提高技术水平的高压环境,发挥先进产业的“提升带动效应”,提高集群整体的技术创新水平。同时,专业化分工还有利于垂直联系的企业之间建立紧密广泛的协作关系,能使生产、研发、设计、销售等环节有效分离,促进相关产业向该地区集中,从而实现更高水平的范围经济,推动集群持续健康发展。
(三)竞争合作机制
竞争是产业集群持续发展的动力之一。首先,由于地理位置接近、产品同质性等特点,集群内的企业不可避免地会产生竞争。集群企业间的激烈竞争,有助于企业克服内在的惰性,提高经营管理者自身的素质,促进生产方式的改变和管理水平的提高。其次,激励的竞争容易形成不同领域的压力机制,使企业始终保持足够的动力和高度的警觉性和灵敏性,产生降低成本和提高产品差异化的压力,不仅激励了企业的静态效率,更为企业创新和技术进步提供原动力,从而推动市场开拓、技术改进和产品创新,使集群在竞争中不断发展壮大。然而,集群的发展仅有竞争还远远不够,集群的竞争关系是一种在竞争状态之下的企业合作关系。随着专业化分工的发展,空间聚集的大量专业化分工企业为了共同的经济利益,往往会与区域内其他行为主体结成紧密协作的生产体系,从而实现集群内各行为主体的“共生协作”。合作机制对产业集群持续发展的作用主要体现在:它使产业集群中一些潜在的生产、交换等环节的矛盾内化于某种基于信任的产业共同体中,使集群企业之间的竞争转化为一种高度合作基础上的充分竞争(冯年华,2007),不仅使单个企业从中获利,也使集群整体竞争优势在共生协作中得以强化。高效的企业互动与合作机制,使集群内各种类型的企业能够形成默契的交易关系,实现柔性化生产和最优价值链分工,不仅有利于实现“资源协同”效应和“集体效率”,还能够增加企业的生产规模,挖掘企业总体获利能力,增强集群的核心竞争优势。
(四)学习创新机制
学习和创新是集群保持竞争优势的源泉,学习促进知识的掌握,知识推动创新的产生,创新强化了集群的竞争优势,进而推动集群的持续发展,这是产业集群可持续发展的内在逻辑。学习创新机制对产业集群持续发展的作用表现在以下两个方面。第一,集群内处于价值链不同环节的行为主体通过集体学习和互动学习,为集群创新提供了源源不断的技术和知识,提升了集群对知识的吸收能力以及集群应对外部环境变化的能力,提高了集群创新能力。集群内不同行为主体通过互动学习和创新,各行为主体都从对方身上获得了自身创新与发展所需要的互补性资源,增强了自身的竞争优势,提高了创新能力。第二,持续的学习创新促成了知识的良性流动和扩散,加速了技术创新的步伐。对高技术产业而言,其最大的特征就是技术更新速度快,存在典型的“快鱼吃慢鱼”现象,如果不重视技术创新,就会面临淘汰出局的风险。技术知识的溢出使集群内每个企业都有集聚的动力,在“创新一扩散”的浓厚氛围刺激下,企业技术创新速度加快,企业家才能得到培养,产业集群的竞争优势得到强化,集群核心竞争力不断增强,集群得以持续发展。
二、武汉东湖高新区光电子信息产业集群持续发展的实证分析
作为中国三大自主创新示范区之一,武汉东湖高新区光电子信息产业发展迅速,已经形成国内最大的光电子信息产业集群,成为我国参与全球光电子产业竞争的主力军。2012年,东湖高新区光电子信息产业集群共聚集企业1113户,产业链企业超过1100家,主要产品达1400多类,实现工业总产值1660.68亿元,比上年增加417.17亿元,占全部入统企业总产值的41.4%,实现总收入1927.34亿元,占高新区总收入的38.5%,同比增长33%,实现净利润108.9亿元,实际上缴税费81.9亿元。近年来,光电子信息主导产业地位进一步加强,光纤光缆、光器件、激光等产品的国内市场占有率均超过50%,其中,光纤光缆生产规模全球排名第一,国际市场占有率达25%,国内市场占有率超过66%。消费电子、半导体照明、光伏太阳能等战略产业加速发展,地球空间信息、智能电网、云计算等新兴产业发展初见成效,整个光电子信息产业集群呈现了迅猛的发展势头。
(一)基于社会资本的网络机制
从内部核心网络来看,高新区已基本形成以烽火科技、华丁科技、长飞光纤等各类型光电子龙头企业为核心,包括1113家光电子产业链上下游产业和相关配套产业在内的光电子产业集群核心网络。从支持网络来看,其一,高新区内数量众多的大学、科研院所、国家重点实验室、金融机构、光电技术测试服务中心、大型科学仪器共享平台、信息情报中心等公共服务平台,形成了较为健全的公共服务体系,为光电子产业集群的发展提供了丰富的智力支持和资金支持。其二,包括大学科技园、东湖创业中心在内的25个孵化器,19个光电子信息产业联盟,各类人才服务中心、创业服务中心、产业技术创新服务平台和行业协会等中介服务体系日渐完善,形成了支持光电子产业集群快速发展的中介服务网络。其三,提供政策制定和基础设施建设的政府服务机构不断健全,服务功能不断提升,为光电子信息产业的发展提供了强大的政策支持。其四,企业家资源的大量涌现和“鼓励创新,宽容失败”的独特创新文化形成了支持高技术产业集群健康有序发展的社会关系网络,为高技术产业集群的持续发展注入了强大动力。
(二)外部经济机制
从规模经济效应看,高新区市场容量的扩大和大批量购买原材料等产品,有利于原材料价格的降低和单位运输成本的节约,使光电子信息企业获得市场不断扩大带来的规模经济。区内聚集的58所高等院校、700多个技术开发机构和25万多名各类专业技术人员,形成了区域内供应充足的劳动力市场,每年会给光电子信息产业输送大量的技术人才和专业人才,使光电子产业集群获得劳动力市场共享带来的外部性。一批专业化产业园和产业基地的建立,使高新区光电子信息产业集群获得了资源共享所带来的外部经济。而21家光电子信息产业技术创新联盟和25家创新技术平台的建立,更是发挥了外部经济机制的作用,加快了信息技术的交流和传播,促进了信息技术的共享和知识溢出,加速了光电子信息产业的技术进步和产业创新。从范围经济看,已初步形成的光纤光缆、移动通信、激光、光传输设备、集成电路、光电器元件等光电子领域内不断深化的专业化分工,不仅扩大了光电子信息产业的市场需求,而且有利于形成上、中、下游企业相互关联、协作配套的产业群落,给光电子产业集群带来了明显的范围经济效应。
(三)竞争合作机制
截至2012年底,高新区聚集了各类光电子信息企业及相关企业1113家,其中规模以上企业达117家,创造工业总产值900亿元。这些企业大都专注于自己的优势环节,形成了企业间激烈的竞争态势,每个企业都充分发挥资源禀赋的潜力,大幅增加其所从事环节的产量,努力赶超光纤光缆产业国际技术水平,推动了面向海洋、电力、石油、钢铁、化工和医疗等领域特种光纤产业的发展,显示出市场竞争所带来的经济优势。同时,激烈的竞争形成了企业发展的强大压力,并转化成企业相互合作共同发展的动力,促发了企业间广泛而深刻的协作。首先,光电子产业集群非常注重企业间合作,积极发挥龙头企业对中小企业的带动作用,并采取各种有效措施促进中小企业成长,促进不同企业在区域内发挥自己的比较优势,扬长避短协同共生。其次,出台各种招商引资政策,吸引光电子、光存储、数字家电、通信终端、激光、汽车电子等重点产业的龙头企业入驻,延长了光电子信息集群的产业链,扩大了产业集群的空间聚集优势。再次,先后成立21个产业技术联盟,定期召开由大学、科研院所、企业家及相关政府部门等参与的产学研联席会议,促进产学研之间的互动,促进了集群的技术进步和产业创新,集群协同发展效应逐步显现。
(四)学习创新机制
光电子信息产业集群在发展过程中,高度重视学习和创新,大力推进技术创新工程,充分激活创新主体的能量,提升了产业集群的核心竞争力。具体来看,首先是注重学习创新型人才队伍的建设。通过实施“3551人才计划”和“人才特区”建设,高新区凝聚了一批具有国际竞争力的科技企业家和学习创新型人才,为光电子信息产业集群的持续发展奠定了强大的智力基础。其次,集群联合高校、科研院所开创专业化孵化器的发展道路,先后建成光谷软件园、大学科技园、国际企业中心、集成电路设计等18个孵化器,在核心企业建立了10多个不同层级的工程技术中心,组建了21家产业技术联盟,推进了光电子、地球空间信息等多个企业加速器的建设,为科技成果转化提供服务支撑(白洁,2012)。再次,集群积极整合国内外优秀科技资源,大力推动技术创新平台建设,建立了面向光电子信息领域需求的“国家光电实验室”、软件开发与测试服务平台、光电技术测试服务中心和光电子企业信息协同服务平台等25个重大技术创新平台,逐步形成了光电子产业集群多层次的自主创新网络,增强了集群的自主创新能力。
三、实证案例中存在的问题及相关对策
(一)案例中存在的主要问题
1.专业化分工协作的产业网络尚不完善。高新区光电子信息产业集群内部组织化程度还不是很高,企业核心竞争力不足,内聚力薄弱,相互支援、相互依存的专业化分工协作的产业网络尚未形成。集群上游产品多,下游产品少,企业之间在业务上的关联并不多。产业链不够完整,缺乏完善的产业配套,没有形成完善齐全的产业网络,产业关联的外溢机制和协同效应欠缺。
2.产业集群的体制机制创新不足。光电子信息产业集群缺乏一整套科学有效的选聘、评估、考核、激励与约束的制度安排,企业对技术创新的投入机制尚不完善,一批核心骨干企业在机制体制创新上明显欠缺。同时,企业、政府、高校、科研机构、非营利机构间的合作机制还不够完善,产、学、研良性互动能力较差,企业之间的竞争多于合作,产业集群的合作效率大大降低。
3.专业化的中介服务机构发展欠缺。金融市场、猎头公司、创业、会计师、人才服务、法律咨询及其他为高新区光电子信息产业服务的中介服务体系还不够健全,制约了产业集群健康有序的发展。以融资为例,目前高新区普遍存在创新创业投融资服务体系建设相对滞后的现象,许多科技型中小企业缺乏有效的多元化融资渠道,融资存在较大困难。
4.“光谷创新文化”建设尚需加强。目前,高新区还没形成一个具有创新热情、创业精神的新型商业氛围,基于社会资本的网络机制还不完善,人与人之间的信任度不够,企业家、技术人员、管理人员之间的交流不够,企业之间的非正式交流机会偏少,企业的衍生能力和企业应变能力较差。
5.集群创新能力仍然偏低。光电子信息产业链上企业的技术创新能力参差不齐,差别较大。除烽火科技、长飞光纤、化工科技等龙头企业具有较强技术创新能力外,多数企业尤其是中小型企业的研发投入偏少,技术创新能力普遍偏低,集群产品尚处于产业价值链的低端,企业核心竞争力不强。
(二)相关对策研究
1.培育核心企业,完善光电子信息产业链。一是积极培育市场主体,重点扶持烽火科技、武汉新芯、凡谷电子、长飞光纤等一批发展潜力大的龙头核心企业,提升龙头骨干企业的核心竞争力。二是围绕光电子信息产业的发展方向,着重引进高成长企业人驻,支持高成长企业发展壮大。三是重视产学研的联合,深化企业间、企业与政府、科研院所、中介机构间的交流合作,完善大中小企业间密切配合、专业分工与协作配套的集群网络体系。四是联合产业链上下游的中小企业,有针对性地引入上下游配套企业,完善产业链,提升产业配套能力。
2.推进体制创新,完善集群发展环境。一要利用武汉市“两区”建设契机,不断完善价格机制、补偿机制和激励约束机制,拓展开放服务平台,健全公共服务体系,深入推进重点领域和关键环节的体制机制创新。二要积极构建投融资核心平台,大力推进光谷金融港建设,健全多层次、多形式资本市场,建立担保、创业投资等风险补偿机制,不断创新金融产品,拓宽中小企业投融资渠道,完善投融资支撑平台。三要注重人才队伍的建设,建立人才竞争机制,不断调整企业人才队伍结构,创新人才培养模式,加大高层次人才的培养和引进。
3.推动产业组织创新,健全产业服务体系。积极推动光电子、移动通信、激光领域的资源整合,大力培育企业集团。积极构建投融资核心平台,大力推进光谷金融港建设,健全多层次、多形式资本市场,建立担保、创业投资等风险补偿机制,不断创新金融产品,拓宽中小企业投融资渠道。积极发挥行业协会、产业联盟、创业中心、大学科技园的引导作用,加快建设国家光电子产品检测中心、光电子企业信息协作、集成电路设计等公共服务平台建设,推进会计、法律咨询、创业、人才服务等产业服务体系的建立和健全。
2、培养目标:本专业培养具备物理电子、光电子与微电子学领域内宽广理论基础、实验能力和专业知识,能在该领域内从事各种电子材料、元器件、集成电路、乃至集成电子系统和光电子系统的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发等方面工作的高级工程技术人才。
3、培养要求:本专业学生主要学习数学、基础物理、物理电子、光电子、微电子学领域的基本理论和基本知识,受到相关的信息电子实验技术、计算机技术等方面的基本训练,掌握各种电子材料、工艺、零件及系统的设计、研究与开发的基本能力。
4、主干课程:电子线路、计算机语言、微型计算机原理、电动力学、量子力学、理论物理、固体物理、半导体物理、物理电子与电子学以及微电子学等方面的专业课程。
关键词:光电信息科学与工程;人才培养;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)11-0167-02
一、研究背景
光电信息科学与工程专业(以下简称光电专业)是由教育部在2012年9月下发文件将原属于电子信息科学类的光信息科学与技术、光电子技术科学专业与原属于电气信息类的信息显示与光电技术、光电信息工程、光电子材料与器件5个专业统一整合后而成的[1],因此,不同学校的光电专业渊源不同,特色各异。我校的光电专业源于2011年设置的光信息科学与技术专业,初期建设主要依靠大学物理教研室的师资和大学物理实验室资源,在课程体系设置中,理论课程比例较大,应用型课程不足,实践教学环节薄弱,对学生的实际应用能力培养不足,不利于学生的就业竞争。
光电信息产业是21世纪最具发展潜力的产业,随着合芜蚌自主创新产业示范区的建设和发展,安徽光电产业迅速发展,从而使光电专业技术人才需求快速增加。特别是生产加工类企业,对具有光电专业背景、熟悉光电原理和行业发展的技术管理人才需求旺盛。
随着地方高校向应用型转型发展,对比企业对光电人才需求的状况,以前的培养方案存在与就业市场脱节,重视理论及系统性,实践教学环节薄弱,对学生的实践能力、应用能力和创新思维培养不足。为了解决以上问题,近年来,在广泛调研的基础上,借鉴兄弟高校的成功经验、认真吸取企业的建议、接受光电教指分委指导,逐步明确专业培养目标及建设思路,初步形成有特色、能满足地方光电企业人才需求的人才培养方案。根据市场需求,确定了“光电子技术”、“光通信与信息处理”两个专业方向,构建分层次、模块化的“平台”+“模块”式课程体系。建设了基础实验、专业实验、综合课程设计及企业实习等实践教学体系。
二、应用型人才培养模式改革的实践
(一)合理定位,优化课程体系
地方高校光电信息科学与工程专业主要培养适应光电信息类企业需要的应用型技术人才,以适应光电信息产业的快速发展。以培养企业需要的应用技术人才为培养目标,校企合作修订了2015级人才培养方案和教学大纲。课程体系分为公共基础课、专业基础课、专业课、专业方向课和专业选修课5个层次。在新的培养方案中,保证数理基础的前提下,适当合并调整压缩了物理理论课程,增加了应用型课程的比例,加强了实践教学环节。主要开设了,光电信息物理基础、物理光学、应用光学、信息光学、模拟电子技术、数字电子技术、激光原理与技术、光电子技术,光学系统设计、光纤通信原理、传感器原理与应用、数字信号处理,单片机原理等。
(二)加大实验室建设投入,强化实践教学
学生的实践能力、应用能力需要有良好的实验教学条件的保障,用好现有中央财政支持地方高校建设项目、安徽省高等学校振兴计划项目支持实验室建设。2013年光电信息科学与工程实验平台建设获批中央财政、支持地方高校建设项目,同年获批该专业获批安徽省振兴计划新专业建设项目。
在大学物理实验中心的基础上,独立设立了光电信息科学与工程实验中心。从2012年至今,依托项目资金等共计投入760多万元用于购置各类光电仪器设备,组建了基础光学、激光原理与技术、光电子技术与检测、光通信与信息处理技术4个实验分室,建设了光学系统设计与制作、光电创新设计2个实训室。经过4年的实验课程建设,逐步形成了较为系统的、先进的、开放的实验教学环境。
1.有机整合、独立开课,构建模块化实验教学体系。打破基础实验、专业基础实验、专业实验独立分块,实验从属于理论的传统实验教学体系,将光电信息科学与工程专业教学计划中的实验组成一个有机整体、独立开课,构建模块化实践教学体系。[2]如独立开设了基础光学实验、光电子技术实验、光通信与信息处理技术实验、激光原理与技术实验及课程设计等。
2.改革教学内容,优化基础实验,增加综合性、设计性实验。光电信息科学与工程专业的实验教学在整合基础实验、独立开设模块化实验课程的同时,开设足够的高质量的综合性、设计性的课程设计项目,课程设计的内容与工程、社会应用紧密联系,开设有光学系统设计、光通信原理课程设计、光电检测课程设计等,通过课程设计培养学生的实践能力和综合应用能力。通过暑期小学期实践教学,积极引进企业工程技术人员,结合企业生产项目,实施暑假实践教学,使实践教学真正贴近企业,贴近市场。
(三)设立大学生创新实践计划,鼓励学生参与各种竞赛活动
学校积极实施因材施教的探索,在人才培养方案中设立了大学生科技文化与创新创业学分,设立大学生创新创业计划项目,学生自愿报名组队,在指导教师的指导下,完成创新创业项目。学校积极支持学生参加课外科技实践及竞赛活动,学生在全国挑战杯大学生创新创业大赛、全国大学生数模竞赛、电子设计大赛、飞思卡尔智能车大赛、全省大学生物理实验竞赛、及学校组织的光电设计竞赛中都取得较好的成绩。学生通过竞赛,提高学生专业学习兴趣,明确学习目标和方向,促进了学习积极性和主动性,提高学生分析问题和解决问题的能力、实践能力和综合素质,[3]从而也提高了人才培养质量,提高毕业生就业竞争力。
三、思考与建议
光电信息科学与工程专业建设和人才培养是一个长期的过程。我们在4年的建设实践中,有教训也取得了一些经验,培养光电企业真正需要的应用型人才,创新应用型人才培养模式是我们必须思考和研究的重要n题。
首先,科学合理地设计和更新教学内容,淘汰过时的内容,将企业生产的实际问题与理论结合,特别是体现在专业课程的教学内容、实验教学项目、课程设计及各类设计、光电设计竞赛的项目上。
其次,建设具有特色的专业实验室,建设好校内实习实训基地;建立稳定企业实习基地,推进实验及实训的项目化教学,通过企业技能学习,有助于提高学生的实际操作水平,培养学生实际应用能力,有利于学生针对就业岗位针对性学习,提高就业竞争力。
第三,存在的问题和不足。专业设计软件的熟练使用也是企业技术人员的重要方面,而我校利用课程教学、暑假实践等对学生进行了单片机类教学,Matlab仿真等软件课程教学,但还缺少光学系统仿真设计等训练。因此,我们进一步建设光电仿真设计实验室,将加强学生专业设计软件使用能力的培养。同时,我们在2013级人才培养方案中增加了科技新学分部分,以强化实践与科技创新能力的培养。
光电信息科学与工程专业建设和人才培养模式的探索是一项长期工作。校企合作,创建以能力为中心的人才培养模式,注重提高学生的综合素质,培养学生综合应用能力,必然会培养更多适应社会、企业需求的光电技术应用人才。
参考文献:
[1]张海明,尚可可,等.地方高校工程应用型光电信息科学与工程专业人才培养的探索与实践[J].物理与工程,2015,(2).
[2]谢嘉宁,陈国杰,等.地方高校光信息科学与技术专业的建设与思考[J].中国校外教育,2010,(08).
[3]朱进容,黄楚云,等.光电信息专业人才培养模式的研究与实践[J].教育教学论坛,2013,(12).
Local Colleges Optical Information Science and Engineering Exploration of Applied Talent Training
CHENG Rong-long1,LI Yi-de2,WANG Li1,GONG Hao1,FU Yuan-xia1
(1. Department of Mathematics and Physics,Bengbu College,Bengbu,Anhui 233030,China;
2. School of Physics and Materials Science,Anhui University,Hefei 230039,China)
关键词:光电技术及应用;教学改革;因材施教;科研与教学相结合;教学模式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0115-02
一、课程改革背景及意义
1960年激光器的诞生,推动了光电子技术的飞速发展,使得光电子技术逐渐成为高新科学技术领域的先导和核心,在科学技术、国防建设、工农业生产、交通、邮电、天文、地质、医疗、卫生等国民经济领域获得了日益重要的应用[1]。作为光学与电子学的交叉学科,《光电技术及应用》的教学和研究工作也逐渐被国内外高校和科研机构所重视,以光电技术为基础的新课题、新理论、新方法、新技术、新材料、新应用正在并将不断涌现。为满足这种不断涌现的发展需求,国内高校纷纷在通信类、电子类、物理类等相关专业中开设《光电技术及应用》课程,该课程能有机地衔接《光学原理》、《激光技术及应用》、《传感器原理》、《电子测量技术》、《电子线路基础》等课程,拓展学生的思维宽度,培养学生在分析和解决问题时的发散思维能力[2-4]。为响应我校关于工科类专业课程教学改革的号召,在西华大学电气信息学院相关领导的支持下,课题组对《光电技术及应用》课程的教材、课时、教学模式等展开了深入研究,取得了一定成绩。下面就目前教学中存在的问题,教学改革建议等进行介绍和分析:
二、教学中存在的问题
结合课题组多年讲授《光电技术及应用》的实践经验和兄弟院校授课教师的交流,发现在目前的教学过程中,普遍存在以下几个问题:
1.很难选择到一本合适的教材。近年来出现了不少《光电技术及应用》方面的优秀教材和著作,为推动我国光电子技术专业的教学和科研以及光电产业的发展做出了重要的贡献。然而要选取一本非常合适的教材却并不是一件容易的事。原因在于:目前很多教材缺乏系统性、完整性,不能给学生一个全面、简单的认识;教材的更新速度跟不上光电子技术的高速发展速度,教学内容陈旧,缺乏新颖性,提不起学生的学习兴趣;大多数教材过于注重光学理论知识和公式推导,对于实际应用介绍过少显得空洞,导致学生不知道学完这门课程以后能有什么具体工程应用。
2.有限的课时量和丰富的教学内容之间很难平衡。《光电技术及应用》课程的教学内容多、知识面广,涉及到光学、电子学、传感器、微电子学、半导体学、计算机学等学科,具体包括基本光学原理、光电探测器件、光电成像器件、光电发射器件、激光器及应用、光纤通信技术、光电检测技术、光电信号处理等内容[5-6],而该课程在大多数高校都是作为专业课或专业选修课的形式开设的,学时量十分有限,甚至有的学校仅32个学时。如何在有限的学时内,处理好“广度”和“深度”之间的关系是一个必须解决的问题。
3.教学模式过于陈旧。目前,被广泛采用的教学模式就是PPT或黑板板书,缺乏教师和学生之间的互动环节,学生的积极性得不到很好的调动。如何引导学生由被动学习转变成主动学习,是另一个重要问题[7]。
三、教学改革建议
针对教学过程中存在的几个突出问题,结合课题组多年的教学实践经验和历届学生的反馈意见,提出以下建议:
1.因材施教,并以讲座形式更新教学内容。学生是整个教学活动的主体,在选取教材的时候,必须充分考虑学生的实际情况,如先修课程是否充足?学生的专业构成?物理类、光学类专业学生的光学基础较好,在实际应用方面有所欠缺。测控类、通信类专业学生的工程实践能力较强,在光学原理方面有所欠缺。每个学校的实际情况又不尽相同,如何正确引导和平衡他们的优缺点是值得研究的。建议教师结合自己学校学生的功底和先修课程,参考历届学生毕业设计及就业状况,编写合适的教材,做到因材施教。为解决教材更新慢的不足,建议结合自身的科研经验,以讲座的形式更新教学内容,使学生了解光电技术领域的前沿知识,如MEMS器件及应用、DSP与光电检测系统的交叉结合、微光学与微电子的交叉结合等。
2.保留经典理论,侧重工程应用,培养学生分析和解决问题的能力。在有限的课时内,要做到面面俱到是不可能的.在教学过程中必须对教材进行合理的取舍,建议教师要根据专业特点及学生基本情况,构建合适的知识体系,既要注重经典的理论,如黑体辐射三大定律、光电发射第一定律、光电发射第二定律等,又要突出应用性强的特点,如光电技术在机械(表面粗糙度检测、CT探伤)、环境保护(大气质量监测、水质污染监测)、生物医学(生物芯片、光电式血糖分析仪)、军事(光电制导、激光雷达)等领域的应用。适当地删除教材中过于陈旧的知识点和与先修课程中重复的知识点,同时要注意各个知识点之间的衔接关系,形成一个相对完整的知识结构。对于实验课学时应适当增加,针对那些对光电技术感兴趣的学生,建议他们提前进入实验室参加相关的科研工作,选择相关课题作为自己的毕业设计题目,这样既能满足他们的兴趣,培养动手能力,又能作出高质量本科毕业设计。
3.充分利用多媒体技术和网络技术,丰富教学模式。在传统的教学模式中,教师占据主导地位,以PPT和板书的方式进行授课,忽略了学生的主动性,不利于调动学生的思考积极性。经调查发现在PPT制作过程中,多使用Flash技术,直观简单,会使学生注意力更集中[8]。与此同时充分利用网络技术和学生展开互动,将电子版的讲义、教材、教案以及补充的相关知识到网上。定期在网上设定讨论主题,一般为近年来光电技术领域的研究热点,小组讨论,最后形成报告,可作为平时成绩的参考依据。通过这种教学模式,可锻炼学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力,对准备进一步深造硕士或博士学位的学生十分有利。
三、结论
《光电技术与应用》课程的教学改革是一个系统、持续的工作。作为一门应用性极强的课程,它的更新速度极快,近年来随着光电子和半导体技术,尤其是微电子的飞速发展,光电技术也在不断发展和进步,新理论、新技术、新应用不断出现,这就要求教师不断更新自己的知识结构,跟踪光电技术领域的前沿知识,更新自己的授课内容。通过优化教学内容,删去陈旧的知识点;结合科研的实践经验,做到教学和科研相互促进,激发学生的学习兴趣,变被动学习为主动学习;改进教学手段,将课堂教学和实际应用相结合,从而达到《光电技术与应用》课程教学改革的目的。
参考文献:
[1]石顺祥,过已吉.光电子技术及其应用[M].成都:电子科技大学出版社,2000.
[2]陈元枝.“光电检测技术”课程的教学体会[J].桂林电子科技大学学报,2007,13(5):425-427.
[3]崔岩.光电子技术课程的教学体会[J].科技教育创新,2009,(6):259-260.
[4]张婷.《光电技术》教学改革的探索与实践[J].教育理论与实践,2011,(6C):39-40.
[5]郭培源,付扬.光电检测技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[6]王庆有.光电技术[M].北京:电子工业出版社,2005.
[7]王建军.信息时代教学创新模式的探索[J].教育理论与实践,2009,(11C):3-4.
关键词:卓越计划 光电信息 教学方法 人才培养
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(c)-0204-01
光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术,广泛应用于国防、科研、工业、农业的各行各业,随着光电信息产业的迅速发展,光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的研究领域已成为现代高科技产业的重要支柱。“卓越计划”是是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。光电信息工程专业作为首批入选专业,为了贯彻卓越工程师“面向工程、宽基础、强能力、重应用”的培养方针,对相关专业实验实践教学体系、教学方法、教学内容的改革与创新研究具有十分重要的意义。
1 光电信息工程专业“卓越计划”实验实践教学理念与体系改革
根据学校“培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新精神和社会责任感的信息科技及其他相关领域的高素质专门人才”的人才培养目标定位,光电信息工程卓越工程师本科实验分为三层次,即基础型(演示、验证性实验)、强化型(综合、设计性实验)、创新型(研究设计性实验)的多层次结构,实验内容涵盖物理光学,激光原理,光电检测技术,光通信原理与基础,半导体光电子器件,光电传感技术等课程,实践实训包括认识实习,专业实习,生产实习,课程设计,光电综合设计,毕业设计等环节。学生需要掌握扎实的基础知识,掌握相关的基础工程技术,并具备一定的专业市场洞察力与创新意识。因此实验实践教学体系与内容必须强化专业方向特色与优势,密切配合专业社会需求,整合专业实验教学内容,分模块分层次,学生可以根据社会需求和自身爱好选取设计性内容。首先,大量整合实验教学内容,将原分散在各理论课程中的全部光电信息类实验进行优化整合,独立设课,以扩展综合性设计性实验内容,加强学生对相关多门理论课程的联系与理解,培养学生的综合实验能力。例如学院现执行的《光学与光电子基础实验》教学内容原涵盖三门理论课内实验,选取最有代表性的实验项目优化组合,形成含光源特性、光电探测、激光原理和激光调制等一套完整含原理和应用的实验教学课程。其次,依托光电检测技术实验室、光信息传输实验室、光信息处理实验室,开设了光纤通信光发送机、光传输和光接收机系列实验,光电传感设计性实验等实验模块,供学生自由组合选择,密切结合社会对光电类学生专业需求。再次,丰富创新性实验课题研究方向和内容,学生自由选择组队搭挡,强调合作,培养学生的团队意识和项目管理意识,着重培养学生独立思考能力和解决实际问题的能力。最后,建立了认知实习、专业实训和企业实训相衔接的三位一体的实习实训体系,开设工程应用,管理类实验实践课程,专门训练学生对工程类仪器仪表操作,光纤切割,熔接,端面处理,连接器的制作等,安排学生去相关厂家实训,使用学生具备光电信息工程专业的基本知识及解决工程技术问题的初步技能,促进学生创新意识的加强和创新能力的培养。
2 光电信息工程专业“卓越计划”实验实践教学方法
在北京理工大学光电信息工程专业卓越工程师培养目标中明确提出,着力培养具有良好的思想品质与职业道德、掌握光电信息工程坚实的基础理论、系统的专门知识,必要的生产实践及试验方面的知识和技能,具备较强的工程意识、工程素质、工程实践能力、自我获取知识的能力、创新素质、创业精神、社会交往能力、组织管理能力和国际视野的光电信息工程专业高素质人才。因此,在“卓越计划”中进行实验实践教学活动必须具备独特的教学方法。(1)着重培养学生“卓越工程师”意识。为了加强卓越工程师意识的培养,设立专人管理并完善网络信息,内容包括即时更新专业最新技术,即时通报专业最新研究方向,通报光电信息相关企业用人需求,相关企业的生产方向等,从学生入校初期就要求学生规定时间浏览,相关信息的潜移默化可以使学生不知不觉中培养起对专业的热爱和对卓越工程师的向往,明确努力方向。(2)利用网络实现实验实训立体化教学。掌握扎实的理论基础必须以课堂教学为主要手段,同时利用多种教学手段如多媒体课件与仿真软件,实现多媒体实验教学,建设立体化实验教学平台,制作课程网站等立体化教材,实现配合学生多层次多角度任意时间的学习。(3)实习环节中增加市场调研内容。作为21世纪的主导技术产业,光电信息技术正以迅猛的速度不断发展与更新,学生学校网上查阅相关行业动态和市场信息之外,还应具用独立搜索信息情报的能力,高年级的学生可以通过实习环节进行国内外产品市场网络信息的检索以及深入企业进行考察与研究,要求学生撰写调查研究报告,此环节可以拓展学生视野,提高学生市场洞察力。(4)强化实验实训效果,将教师从实验实训中的角色从“指导者”变为“参与者”。一般在实验实践课程中,教师基于实验教学人数,教学效果考虑一般以传授为主,指导学生进行实验,对于卓越工程师教学可根据实验实训条件独立设置一门课程,课题内容上应更侧重于工程技术的应用与工程实践能力,强调学生主体地位,由学生自我管理,自由组合,教师仅以团员身份加入组合,实训过程中更注重学生的的自主性,协作性,探索性,科学性和创新性。在实训中遇见实际问题也应婉转暗示或和学生一起探讨解决方法,有利于培养学生创新性思维和提高学生社会交往能力、组织管理能力。(5)改革实验实训考核方法,在实训中教师不能仅以学生的完成情况作为唯一的评判标准,而因更多地考虑学生的合作能力,管理能力,出现问题发现的速度,解决问题的手段等做出综合评定,从而鼓励学生在实训中发现问题,解决问题,激发学生研究兴趣,最终达到提高综合能力的目的。
关键词:光电信息科学与工程;人才培养;教学改革
一、研究背景
光电信息产业是21世纪最具发展潜力的产业,随着合芜蚌自主创新产业示范区的建设和发展,安徽光电产业迅速发展,从而使光电专业技术人才需求快速增加。特别是生产加工类企业,对具有光电专业背景、熟悉光电原理和行业发展的技术管理人才需求旺盛。随着地方高校向应用型转型发展,对比企业对光电人才需求的状况,以前的培养方案存在与就业市场脱节,重视理论及系统性,实践教学环节薄弱,对学生的实践能力、应用能力和创新思维培养不足。为了解决以上问题,近年来,在广泛调研的基础上,借鉴兄弟高校的成功经验、认真吸取企业的建议、接受光电教指分委指导,逐步明确专业培养目标及建设思路,初步形成有特色、能满足地方光电企业人才需求的人才培养方案。根据市场需求,确定了“光电子技术”、“光通信与信息处理”两个专业方向,构建分层次、模块化的“平台”+“模块”式课程体系。建设了基础实验、专业实验、综合课程设计及企业实习等实践教学体系。
二、应用型人才培养模式改革的实践
(一)合理定位,优化课程体系
地方高校光电信息科学与工程专业主要培养适应光电信息类企业需要的应用型技术人才,以适应光电信息产业的快速发展。以培养企业需要的应用技术人才为培养目标,校企合作修订了2015级人才培养方案和教学大纲。课程体系分为公共基础课、专业基础课、专业课、专业方向课和专业选修课5个层次。在新的培养方案中,保证数理基础的前提下,适当合并调整压缩了物理理论课程,增加了应用型课程的比例,加强了实践教学环节。主要开设了,光电信息物理基础、物理光学、应用光学、信息光学、模拟电子技术、数字电子技术、激光原理与技术、光电子技术,光学系统设计、光纤通信原理、传感器原理与应用、数字信号处理,单片机原理等。
(二)加大实验室建设投入,强化实践教学
学生的实践能力、应用能力需要有良好的实验教学条件的保障,用好现有中央财政支持地方高校建设项目、安徽省高等学校振兴计划项目支持实验室建设。2013年光电信息科学与工程实验平台建设获批中央财政、支持地方高校建设项目,同年获批该专业获批安徽省振兴计划新专业建设项目。在大学物理实验中心的基础上,独立设立了光电信息科学与工程实验中心。从2012年至今,依托项目资金等共计投入760多万元用于购置各类光电仪器设备,组建了基础光学、激光原理与技术、光电子技术与检测、光通信与信息处理技术4个实验分室,建设了光学系统设计与制作、光电创新设计2个实训室。经过4年的实验课程建设,逐步形成了较为系统的、先进的、开放的实验教学环境。1.有机整合、独立开课,构建模块化实验教学体系。打破基础实验、专业基础实验、专业实验独立分块,实验从属于理论的传统实验教学体系,将光电信息科学与工程专业教学计划中的实验组成一个有机整体、独立开课,构建模块化实践教学体系。[2]如独立开设了基础光学实验、光电子技术实验、光通信与信息处理技术实验、激光原理与技术实验及课程设计等。2.改革教学内容,优化基础实验,增加综合性、设计性实验。光电信息科学与工程专业的实验教学在整合基础实验、独立开设模块化实验课程的同时,开设足够的高质量的综合性、设计性的课程设计项目,课程设计的内容与工程、社会应用紧密联系,开设有光学系统设计、光通信原理课程设计、光电检测课程设计等,通过课程设计培养学生的实践能力和综合应用能力。通过暑期小学期实践教学,积极引进企业工程技术人员,结合企业生产项目,实施暑假实践教学,使实践教学真正贴近企业,贴近市场。
(三)设立大学生创新实践计划,鼓励学生参与各种竞赛活动
学校积极实施因材施教的探索,在人才培养方案中设立了大学生科技文化与创新创业学分,设立大学生创新创业计划项目,学生自愿报名组队,在指导教师的指导下,完成创新创业项目。学校积极支持学生参加课外科技实践及竞赛活动,学生在全国挑战杯大学生创新创业大赛、全国大学生数模竞赛、电子设计大赛、飞思卡尔智能车大赛、全省大学生物理实验竞赛、及学校组织的光电设计竞赛中都取得较好的成绩。学生通过竞赛,提高学生专业学习兴趣,明确学习目标和方向,促进了学习积极性和主动性,提高学生分析问题和解决问题的能力、实践能力和综合素质,[3]从而也提高了人才培养质量,提高毕业生就业竞争力。
三、思考与建议
光电信息科学与工程专业建设和人才培养是一个长期的过程。我们在4年的建设实践中,有教训也取得了一些经验,培养光电企业真正需要的应用型人才,创新应用型人才培养模式是我们必须思考和研究的重要课题。首先,科学合理地设计和更新教学内容,淘汰过时的内容,将企业生产的实际问题与理论结合,特别是体现在专业课程的教学内容、实验教学项目、课程设计及各类设计、光电设计竞赛的项目上。其次,建设具有特色的专业实验室,建设好校内实习实训基地;建立稳定企业实习基地,推进实验及实训的项目化教学,通过企业技能学习,有助于提高学生的实际操作水平,培养学生实际应用能力,有利于学生针对就业岗位针对性学习,提高就业竞争力。第三,存在的问题和不足。专业设计软件的熟练使用也是企业技术人员的重要方面,而我校利用课程教学、暑假实践等对学生进行了单片机类教学,Matlab仿真等软件课程教学,但还缺少光学系统仿真设计等训练。因此,我们进一步建设光电仿真设计实验室,将加强学生专业设计软件使用能力的培养。同时,我们在2013级人才培养方案中增加了科技创新学分部分,以强化实践与科技创新能力的培养。光电信息科学与工程专业建设和人才培养模式的探索是一项长期工作。校企合作,创建以能力为中心的人才培养模式,注重提高学生的综合素质,培养学生综合应用能力,必然会培养更多适应社会、企业需求的光电技术应用人才。
参考文献:
[1]张海明,尚可可,等.地方高校工程应用型光电信息科学与工程专业人才培养的探索与实践[J].物理与工程,2015,(2).
[2]谢嘉宁,陈国杰,等.地方高校光信息科学与技术专业的建设与思考[J].中国校外教育,2010,(08).
1、光电信息科学与工程的是冷门专业。
2、光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术,涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。
3、近年来,随着光电信息技术产业的迅速发展,对从业人员和人才的需求逐年增多,因而对光电信息技术 基本知识的需求量也在增加。光电信息技术以其极快的响应速度、极宽的频宽、极大的信息容量以及极高的信息效率和分辨率推动着现代信息技术的发展,从而使光电信息产业在市场的份额逐年增加。在技术发达国家,与光电信息技术相关产业的产值已占国民经济总产值的一半以上,从业人员逐年增多,竞争力也越来越强。
(来源:文章屋网 )