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關鍵詞:電子科學與技術;本科培養方案;課程設置;辦學特色
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0070-02
21世紀被稱為信息時代,電子科學與技術在信息、能源、材料、航天、生命、環境、軍事和民用等科技領域將獲得更廣泛的應用,必然導致電子科學與技術產業的迅猛發展。這種產業化趨勢反過來對本專業的鞏固、深化、提高和發展起到積極的促進作用,也對人才的培養提出了更高的要求。因此,本文從人才的社會需求出發,結合我校實際情況,進行了本科專業培養方案的改革探索,并詳細介紹了培養方案的制定情況。
一、人才的社會需求情況
目前,我校電子科學與技術專業的本科畢業生主要面向長三角地區龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業,市場對專業人才的需求基本上是供不應求的。但是也應該注意到電子科學與技術產業的分布不均,分類較細,且發展變化較快。另外,電子科學與技術產業結構具有多樣性,既有勞動密集型的大型企業、大公司,更多的是小公司和小企業;既有國有企業和私營企業,更有合資、獨資的外企。因此,社會需求與本專業畢業生的供需矛盾還會繼續存在。
二、專業的培養目標和定位
本專業培養具備微電子、光電子領域的寬厚專業基礎知識,熟練實驗技能,能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統的新工藝、新技術研究開發和設計技能,有較強的工程實踐能力,能夠在該領域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發和管理工作工程技術人才。并且結合我校“大工程觀”人才培養特色,依據“卓越工程師”教育理念下工程技術型人才培養的原則,培養適應微電子和新興光電行業乃至區域社會經濟建設需求的工程技術型人才。
三、本科培養方案制定的思路
電子科學與技術專業培養方案參照工程教育認證的要求,以及專業下設微電子、光電子材料與器件兩個本科培養方向的思路制定。注重培養學生的專業基礎知識和實踐工程能力,使畢業生能滿足長三角地區微電子、光電子和新能源行業發展的需求。微電子方向的課程設置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統設計方面,光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。
四、本科培養方案的改革探索
要實現電子科學與技術專業的培養目標,適應電子信息產業的不斷發展,并結合我校學科發展方向和特色,對電子科學與技術專業本科人才培養方案進行了研究,并對省內外幾所高校電子科學與技術專業的培養方案進行調研,最終形成了富有特色的電子科學與技術專業人才培養方案,主要內容如下:
1.培養方案的模塊化設計。在設計電子科學與技術專業本科培養方案的整體框架時,根據“加強基礎、拓寬專業、培養能力”和培養工程技術型人才的辦學理念下,專業培養方案分人文與社會科學、專業基礎和專業課三個模塊,下設微電子和光電子材料與器件兩個專業方向。學生在前兩年學習相同的課程,到大三時根據自己的興趣選擇專業方向,選修各自方向的專業課。由于兩個方向的不同培養要求,因此在專業基礎選修課、專業必修課和專業選修課方面設置限選模塊,每個專業方向必須修滿相應的學分才能畢業。
2.改革專業基礎課程。專業基礎課程是為專業課程奠定基礎,因此,在保留了原有電子信息類專業通常所開設的電子類課程外,增加了與專業相關的課程,如EDA技術、通信原理、數字信號處理、物理光學、應用光學、激光原理與技術等課程,刪減了原先與物理類相關的一些課程,如物理學史、原子物理、熱力學與統計物理學等,并刪減了一些計算機軟件類課程,如C++程序設計、計算機在材料科學中的應用等。專業基礎選修課程分方向限選模塊,兩個專業方向對應有不同的專業基礎選修課程。
3.優化專業課程。專業課程是整個專業教育中的主干部分,微電子方向的課程設置緊緊圍繞半導體和集成電路設計方向,開設有集成電路設計、微電子工藝原理與技術、工藝與器件可靠性分析、半導體測試技術、現代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向,開設光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖傳感原理與技術、光纖通信技術等課程。另外專業課程里面還設置有專業實驗,通過加強實驗環節,訓練學生的動手操作能力,增強學生的理論知識。
五、與省內外專業人才培養的區別
具有電子科學與技術專業的各大高校分布在不同的地區,服務于不同的區域經濟,這就要求專業學生的培養具有區域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學、浙江工業大學、蘇州大學、南京理工大學和徐州工程學院這五所不同地區、不同層次高校的電子科學與技術專業的培養方案。不僅使我們能學習到其他高校的先進辦學理念、合理的課程設置體系,也可以發現與其他高校之間的差異。具體表現為以下幾個方面:
1.專業定位。各個學校的電子科學與技術專業依據自身的師資力量、辦學條件、區域經濟要求確定專業的發展定位。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業依托1個教育部重點實驗室、2個國家級實驗教學示范中心、3個省部級重點實驗室,人才培養定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統的設計和開發等方面工作的工程技術人才。浙江工業大學的電子科學與技術專業主要培養光通信、電子電路系統、集成電路設計等方面的人才。蘇州大學的電子科學與技術專業定位在培養能夠在電路與系統、集成電路與系統等領域從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的高級工程技術人才。南京理工大學的電子科學與技術專業主要是突出光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的電子科學與技術專業主要定位在培養能從事光電子材料與器件開發的工程技術人才。而我校的電子科學與技術專業定位于服務長三角地區半導體和新能源行業,培養能從事集成電路設計與開發、光電子材料與器件的研發等工作的工程技術人才。
2.課程體系。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子元器件、電子電路系統、電子集成系統的能力,在課程設置上開設了通信電子電路、EDA技術、薄膜物理與技術、電子材料與電子器件、電子系統設計與實踐、集成電路設計、嵌入式系統原理和應用、現代DSP技術及應用等專業課程。浙江工業大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子電路系統、集成電路系統的能力,開設了電路原理、模電數電、通信電子線路、集成電路設計、光纖通信原理、光網絡技術、數字信號處理等專業課程,以及電子線路CAD實驗、單片機綜合實驗、通信原理實驗、通信電子線路大型實驗、微電子基礎實驗、半導體器件仿真大型實驗、集成電路設計大型實驗等實驗類課程。蘇州大學的電子科學與技術專業培養學生設計與開發電路與系統、集成電路與系統,從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的能力,開設了信號與系統、電磁場與電磁波、高頻電路設計與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設計、VLSI設計基礎等專業課程,以及電子技術基礎實驗、信號與電路基礎實驗、電子線路實驗、電子系統綜合設計實驗等實驗類課程。南京理工大學培養學生從事光電子器件、光電系統和集成電路的設計、開發、應用的能力,開設了信號與系統、光學、光電信號處理、光輻射測量、光電子器件、光電成像技術、超大規模集成電路設計、光電子技術、顯示技術、光電檢測技術、數字圖像處理、半導體集成電路、集成電路測試技術、微電子技術、光電子線路、電視原理等專業課程。徐州工程學院的電子科學與技術專業培養學生設計與開發光電子材料與器件的能力,開設有信號與系統、光電子學、光電子技術、激光原理與技術、光伏材料等專業課程,以及模擬電路課程設計、數字電路課程設計、單片機原理課程設計等實踐性課程。我校的電子科學與技術專業主要培養學生集成電路設計、光電子材料與器件的設計與制備能力,開設有半導體物理學、半導體器件原理、MEMS技術、微電子工藝原理與技術、薄膜材料及制備技術、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術、通信原理、數字信號處理、光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖通信技術等專業課程,以及近代物理實驗、專業實驗等實驗類課程。
3.人才培養特色。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業的人才培養特色是注重集成電路設計、系統集成方面能力的培養。浙江工業大學的人才培養注重光纖通信、集成電路設計方面能力的培養。蘇州大學的人才培養注重電路與系統設計、集成電路與系統設計方面能力的培養。南京理工大學的人才培養注重光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的人才培養注重光電材料與器件方面能力的培養。我校的人才培養注重電子材料與電子器件的設計與開發、集成電路設計方面能力的培養。
參考文獻:
[1]陳鶴鳴,范紅,施偉華,徐寧.電子科學與技術本科人才培養方案的改革與探索[A]//電子高等教育年會2005年學術年會論文集[C].17-20.
對,都出現了鏡子。從本質上說,都和光學有關。
大到探月的嫦娥衛星,小到日常生活中的單反相機、CD光盤,無論是國家進步,還是你我的生活質量,都與光學工程息息相關。由于光學工程的應用實踐要求十分嚴格,相關本科專業的畢業生往往無力承擔與光學工程科學技術研究直接相關的工作。因此,每年有大量相關專業的本科畢業生選擇考研。
由于光學工程是一門高層次、高門檻的學科,相較于機械工程、計算機科學與技術等專業,開設此專業的院校并不多。總體看來,光學工程專業的考研競爭比較激烈,尤其是在一些光學工程名校之中,2012年浙江大學光學工程的報錄比就曾高達17∶1。
目前,我國具有光學工程博士一級授予資格的高校共38所。具有光學工程國家重點學科的高校共有清華大學、北京理工大學、南開大學、天津大學、長春理工大學、南京理工大學、浙江大學、華中科技大學、國防科學技術大學等9所,具有國家重點(培育)學科的高校有上海理工大學、電子科技大學兩所,具有博士培養資格的中國科學院相關研究院所主要有長春光機所、西安光機所、上海光機所、上海技術物理所、安徽光機所、成都光電所等6所。
我們如何在為數不多的頂級名校或科研院所中選擇一所最適合自己的院校呢?
第一,重視院校綜合實力,避免依賴單一數據。
各種評估結果中的得分、排名等數據往往只能反映院校的宏觀指標,且不同機構均有不一樣的標準,很難客觀真實地反映院校的全部情況。各院校的研究方向獨具特色,互有長短,具體到每個研究方向,實力強弱更不相同,比如,光學設計這一領域,普遍認為實力強弱依次為清華大學、北京理工大學、浙江大學、天津大學等。同樣的道理,單純地看重院校的院士、長江學者數量、實驗室規模、研究經費等指標也是不科學的。院校研究水平的高低并不能直接反映研究生教育質量的好壞,院校的導師構成、地理區位與就業環境、同學本科來源的層次與學術氛圍等軟實力也不是量化指標可以衡量的,然而這些因素對研究生階段的學術成就以及未來的職業發展,往往比宏觀數據具備更大的影響,萬萬不可忽視。
第二,光學工程不是什么院校都能“玩得轉”。
在考生中廣泛存在“211高校未必比985高校差”的思想,從而選擇考研難度相對較小的“211工程”院校深造。不可否認,一些“211工程”院校在其傳統優勢學科上的確不比“985院校”差,甚至更有優勢。但是,光學工程是一門“高富帥”的學科,只有高層次的院校才能承載光學工程這門學科,而優秀的光學工程人才往往也出自優秀的院校。主要原因體現在兩個方面:第一,光學工程精密程度非常高,對實驗儀器設備和資金的依賴性比較強,缺少國家重視和資金上的傾斜,院校很難承擔昂貴的實驗儀器設備,從而限制研究生的發展;第二,“985”院校導師的視野更加開闊,對研究生的基本要求更加嚴格、培養目標更高,甚至某些院校的本科生在導師的指導和嚴格要求下也能在諸如Optical Letters等國際頂級光學期刊上。此外,高層次的院校學術氛圍更加濃厚,出國深造、就業等方面也具備更大的優勢。
在此背景下,有必要對光學工程相關院校及其考研情況進行深度解讀。本文將以擁有國家重點學科的浙江大學、華中科技大學、天津大學、南開大學,以及中國科學院的上海光機所為例進行具體分析。
浙江大學:為強者而生
學科地位:浙江大學光學工程學科設立于光電信息工程學系內,該系前身為浙江大學光學儀器專業,是中國光學工程學科的誕生地,具有雄厚的學科實力。在2007―2009年、2010―2012年教育部學科評估中均排名第一。
學科特色:有現代光學儀器國家重點實驗室、國家光學儀器工程技術研究中心、國防重點學科實驗室等國家級研究基地。目前設置有光學工程研究所、光電信息及檢測技術研究所、光電子技術研究所、光電顯示技術研究所、先進納米光子學研究所和光及電磁波研究中心、光學慣性技術工程研究中心等機構。
研究領域:浙江大學光學工程主要研究領域十分寬廣,包括微納光學與介觀光學與器件、光學光電子薄膜、光電顯示技術、高精度光纖傳感、光電成像技術、微納米精密檢測技術、生物光子學、新型激光與光電子技術、光電子集成器件與系統,光通信技術與系統和新穎人工光電介質等。
師資力量:光及電磁波研究中心以長江計劃特聘教授何賽靈為領軍人物,大部分導師均為杰出“海歸”或外籍教授,在光子學和電磁波的理論和實驗研究領域開展了大量工作,獲得了許多具有國際影響的學術成果。
地理區位:長江三角洲地區具有規模龐大的光電產業集群,具有國際化、起點高的特點,相較于珠三角地區以封裝、為主的光電―半導體產業而言具有廣闊的發展前景。
競爭情況:浙江大學就讀光學工程的研究生中超過半數來自于浙江大學、天津大學、南開大學等名校的推免生。考研競爭極為激烈,從近年報錄比便可見一斑。
考試特色:浙江大學光學工程考研參考書為郁道銀、談恒英著的《工程光學》。浙江大學光學工程的專業課考試較其他學校包括的內容更多,報考的同學需要復習幾何像差、傅里葉光學等本科階段較為薄弱的知識板塊。此外,也會考查一定的激光原理知識。
華中科技大學:光谷傳奇
學科地位:華中科技大學光學工程近年來發展迅速,實力雄厚。尤其是在籌的武漢光電國家實驗室是我國目前僅有的幾個國家實驗室之一,學科地位非同一般。華中科技大學在2010―2012年教育部學科評估中與浙江大學并列第一。
學科特色:光學與電子信息學院設有武漢光電國家實驗室、激光加工技術國家工程研究中心、下一代互聯網接入系統國家工程實驗室、國家集成電路人才培養基地、教育部電子信息功能材料重點實驗室(B類)、教育部敏感陶瓷工程中心等研究機構。其中武漢光電國家實驗室是由教育部、湖北省和武漢市共建,依托于華中科技大學,聯合武漢郵電科學研究院、中國科學院武漢物理與數學研究所、中國船舶重工集團公司第七一七研究所共同組建,已投入4億多元建立了12個科學研究平臺以及1個光電公共測試平臺。
研究領域:華中科技大學主要研究方向為光電測控技術、光電信息存儲、光通信技術、基礎光子學、激光科學與工程、光電子器件與集成、納米光電子學、生物醫學光子學、能源光子學、太赫茲技術。
地理區位:華中科技大學地處著名的武漢光谷,當地產業集群形成的產學研體系研究水平很高,產業價值巨大,尤其在光通信、激光等領域具有較大優勢,就業前景看好。
競爭情況:華中科技大學工學復試分數線2013年為330分、2012年為340分、2011年為330分。招生人數60人左右,隨當年推免生比例有所波動。
考試特色:華中科技大學光學工程專業課考試偏向物理光學、電子學、激光原理相關知識。需要注意的是有兩個單位可以接收光學工程的碩士生,分別是光電學院和武漢光電國家實驗室。
天津大學:精益求精
學科地位:天津大學光學工程學科設立在天津大學精密儀器與光電子工程學院,是我國較早設立光學工程的高校之一。天津大學光學工程在2007―2009年教育部學科評估中名列第二,2010―2012年教育部學科評估中名列第三。此外,天津大學精密儀器與光電子工程學院也是教育部“教育教學改革特別試驗區”的15個全國試點學院之一。
學科特色:所在學院設有精密測試技術及儀器國家重點實驗室、光電信息技術科學教育部重點實驗室、精密儀器中心、現代光學研究所、光電子研究中心、傳感工程研究所、照明技術研究所、光電測控技術研究所、激光與光電子技術研究所、生物光學研究所、安全防偽技術研究中心等研究和開發機構。
研究方向:超快激光理論與應用研究、光學信息處理及其應用、光學技術在計算機科學中的應用、數字圖像處理技術、光學傳感器技術、先進固體激光及非線性頻率變化技術、光電子學與光通信技術、激光與光電子應用技術等。
師資力量:中國科學院院士1人,中國工程院院士1人,長江計劃特聘教授4人。天津大學光學工程的師資隊伍配置十分合理,老中青年教師比例合理。老年教授如姚建銓院士、王清月教授等可以保證該學科的頂級實力,中年學科骨干如劉鐵根教授近年來在光纖傳感領域碩果累累,超快激光實驗室的胡明列教授是天津大學最年輕的教授,學術前景十分光明。
地理區位:既緊挨近年來得到長足發展的天津濱海新區,又毗鄰首都北京,就業環境較為優越。
競爭情況:就讀于天津大學的研究生中,本校生源占有較大比例。天津大學工學復試分數線2013年為330分,2012年為335分,2009―2011光學工程報錄比如下:
考試特色:天津大學考研參考書目為郁道銀、談恒英著的《工程光學》和周炳著的《激光原理》,建議欲報考的同學參考天津大學蔡懷宇教授編寫的《工程光學復習指導與習題解答》。
南開大學:雖小而精
學科地位:南開大學光學工程設立于南開大學現代光學研究所內,隸屬于電子信息與光學工程學院。現代光學研究所由光學工程元老母國光院士創建,是全國高校中最早取得光學和光學工程兩個學科博士學位授予權的單位。在2010―2012年教育部學科評估中,南開大學光學工程名列第五。
學科特色:設有教育部光電信息技術科學重點實驗室以及博士后流動站。
師資力量:南開大學光學工程規模較小,共有教師28人,教授、研究員18人,副教授8人,其中有院士1人,特聘教授1人,博士生導師13人,但導師隊伍水平相當優秀,哈佛大學、劍橋大學等歐美名校留學、訪問研究的經歷非常普遍,近年來在Nature、Science等國際最頂尖期刊發表多篇論文,令國內同行為之拜服。較為出色的是青年教師劉海濤教授,在Nature發表兩篇論文,在Physical Review Letters發表兩篇論文,主要研究方向為表面等離子體等微納光學的相關理論。
培養模式:南開大學光學工程招生規模較小,幾乎與導師人數平齊,每個研究生均能得到導師的大量指導,研究生教育接近于精英教育。需要注意的是,南開大學光學工程的專業型碩士培養計劃與學術型碩士培養計劃基本相同,這與其他學校的培養模式有所區別。
研究領域:相比其他高校,南開大學光學工程的研究方向的理論特色較為明顯,其研究領域主要有:光學/數字圖象處理科學與技術、光學處理與光計算技術、激光與非線性光學科學與技術、現代光通信技術、光波電子學、光子技術、眼視覺光學和共焦顯微技術、飛秒激光技術、微納光學。
地理區位:與天津大學相同。
競爭情況:南開大學近年來考研報錄情況如下所示,可見相較于其他院校,南開大學光學工程的性價比較高。
考試特色:南開大學光學工程往年專業課參考書是趙凱華、鐘錫華編著的《光學》,專業課考試風格自2013年起有所變化,并且2014年考研沒有提供參考書目,需要考生注意。
中國科學院上海光機所:臥虎藏龍
學科地位:上海光機所是我國建立最早、規模最大的激光專業研究所。
學科特色:上海光機所現設8個研究室,分別是:強場激光物理國家重點實驗室、中科院量子光學重點實驗室、中科院強激光材料重點實驗室、高功率激光物理聯合實驗室、空間激光信息技術研究中心(含:中科院空間激光通信及檢驗技術重點實驗室、上海市全固態激光器與應用技術重點實驗室)、信息光學與光電技術實驗室、高密度光存儲技術實驗室、高功率激光單元技術研究與發展中心。
值得一提的是,上海光機所建成了國內僅有國際上也為數不多的“神光”系列高功率大型激光裝置,用于激光分離同位素的激光與光學系統、超短超強激光系統、激光原子冷卻裝置、空間全固態激光器研制平臺。在各種新型、高性能激光器件、激光與光電子功能材料的研制方面,也進入了國際先進水平,是我國現代光學和激光與光電子領域取得研究成果最多的單位之一。
研究領域:強激光技術、強場物理與強光光學、信息光學、量子光學、激光與光電子器件、光學材料等。顯而易見的是,上海光機所的研究方向非常偏向于理論研究,因而十分適合于光學工程理論方向的深造。
地理區位:地處長三角的核心上海,地理區位優勢相當明顯。
競爭情況:每年有許多來自清華大學、浙江大學等頂尖學府的畢業生通過推免進入上海光機所,研究所人才濟濟。近年來上海光機所光學工程的復試分數線為:2013年320分,2012年325分,2011年330分。每年招生人數在40―50人,隨當年推免比例有所浮動。
培養模式:上海光機所的專業型碩士與學術型碩士培養計劃相近,且第一年是在安徽合肥的中國科學技術大學培養。
[關鍵詞]高新技術產業集群;持續發展;動力機制;光電子信息產業
[中圖分類號]F276.44 [文獻標識碼]A [文章編號]1002-736X(2014)09-0115-04
高技術產業集群是大量相互關聯的高技術企業與其支撐機構依據專業化分工和協作關系在一定地域內形成的柔性集聚(馬力等,2005),它是當代科技和經濟競爭的制高點和前沿陣地。作為一個不斷演進的生命體,高新技術產業集群與傳統產業集群一樣,同樣存在著可持續發展的障礙因素。高新技術產業集群的可持續發展是提高區域經濟核心競爭力的重要途徑,它強調產業集群發展的持續性和動態性,主要表現為一種高層次的競爭,會產生一種持續競爭優勢,使產業在內部各系統相互協調和耦合的基礎上保持長期動態的發展能力(謝俊,2010)。隨著高新技術產業集群的快速發展,對其可持續發展問題的探討,越來越受到理論界的高度關注。
一、高新技術產業集群持續發展的動力機制
產業集群持續發展的動力機制是驅動產業集群不斷發展、演化和保持持續競爭優勢的力量結構體系及運行規則,它是高新技術產業集群發展的核心問題,是高新技術產業集群獲得持續競爭優勢的基礎和保證。筆者認為,高新技術產業集群持續發展的動力機制主要包括四個方面,分別為基于社會資本的網絡機制、外部經濟機制、競爭合作機制和學習創新機制。這四個機制之間的有機協調和聯動發展,促使集群系統不斷獲得持續發展的競爭優勢,共同推動著高新技術產業集群的持續動態演進和良性發展,具體如圖-1所示。
(一)基于社會資本的網絡機制
基于社會資本的集群網絡機制是集群企業之間、集群企業與相關機構(如政府部門、大學、科研院所、中介服務機構等)之間持續互動形成的、基于信任與合作并在此基礎上攝取稀缺資源并獲取經濟利益的各種網絡關系,它主要體現在商業文化和以信任為基礎的社會網絡關系等方面。對高新技術產業集群而言,基于社會資本的網絡體系包括兩個層次:內部核心網絡和支持網絡。內部核心網絡主要由集群內核心企業、供應商、銷售商、產業鏈上的相關企業和互補企業等組成,它們構成產業集群內部核心網絡的主體,并通過產業鏈、供應鏈、競爭合作關系連接在一起。支持網絡相對復雜,包括以大學、科研機構和金融機構為代表的公共服務機構,以行業協會、企業家協會和社會中介為代表的中介服務機構,提供集群政策制定、硬件設施建設的政府服務機構,以及由企業家關系網絡和基于信任基礎的非正式關系構成的社會關系網絡四個方面。內部核心網絡和支持網絡各要素之間相互作用相互聯系,構成了以競爭性企業為中心的縱橫交錯的集群網絡系統。集群網絡是一個由信任支撐的動態網絡系統,它根植于當地社會關系制度和商業文化之中,是集群企業之間實現持續互動的“黏合劑”,有利于集群企業獲得單個企業無法實現的群體合作優勢(李玉連,2006),是企業獲得社會資源和持續競爭優勢的一種重要來源。
(二)外部經濟機制
產業集群之所以具有強大的競爭能力,根本上還在于它是規模經濟與范圍經濟完美結合的一種經濟組織模式(張輝,2003)。外部經濟機制對高新技術產業集群持續發展的促進作用表現在兩個方面:一是通過市場容量擴大、要素市場共享和信息技術交流所帶來的規模經濟推動集群發展;二是通過專業化分工帶來的范圍經濟推動集群持續發展。首先,從規模經濟看,大量生產某一類產品的企業在空間內聚集,往往可以通過合作、合資或建立產業聯盟的方式建立一種穩定的協作關系,不僅能夠擴大集群整體規模,而且有利于減少分散布局所需的額外投資,使無法獲得內部規模經濟的單個企業實現相互合作、相互依賴和相互信任基礎上的外部規模經濟。其次,從范圍經濟看,專業化分工形成的社會分工網絡,能夠把原材料采購、勞動力供應、共同市場建立和運輸成本降低等因素納入專業化分工體系,有利于新企業、新產品、新技術向該地區聚集,從而形成產業集群發展壯大的良性循環機制,推動該地區產業集群發展壯大。另一方面,專業化分工的高度發展,加劇了區域內的市場競爭,有利于形成一種不斷提高技術水平的高壓環境,發揮先進產業的“提升帶動效應”,提高集群整體的技術創新水平。同時,專業化分工還有利于垂直聯系的企業之間建立緊密廣泛的協作關系,能使生產、研發、設計、銷售等環節有效分離,促進相關產業向該地區集中,從而實現更高水平的范圍經濟,推動集群持續健康發展。
(三)競爭合作機制
競爭是產業集群持續發展的動力之一。首先,由于地理位置接近、產品同質性等特點,集群內的企業不可避免地會產生競爭。集群企業間的激烈競爭,有助于企業克服內在的惰性,提高經營管理者自身的素質,促進生產方式的改變和管理水平的提高。其次,激勵的競爭容易形成不同領域的壓力機制,使企業始終保持足夠的動力和高度的警覺性和靈敏性,產生降低成本和提高產品差異化的壓力,不僅激勵了企業的靜態效率,更為企業創新和技術進步提供原動力,從而推動市場開拓、技術改進和產品創新,使集群在競爭中不斷發展壯大。然而,集群的發展僅有競爭還遠遠不夠,集群的競爭關系是一種在競爭狀態之下的企業合作關系。隨著專業化分工的發展,空間聚集的大量專業化分工企業為了共同的經濟利益,往往會與區域內其他行為主體結成緊密協作的生產體系,從而實現集群內各行為主體的“共生協作”。合作機制對產業集群持續發展的作用主要體現在:它使產業集群中一些潛在的生產、交換等環節的矛盾內化于某種基于信任的產業共同體中,使集群企業之間的競爭轉化為一種高度合作基礎上的充分競爭(馮年華,2007),不僅使單個企業從中獲利,也使集群整體競爭優勢在共生協作中得以強化。高效的企業互動與合作機制,使集群內各種類型的企業能夠形成默契的交易關系,實現柔性化生產和最優價值鏈分工,不僅有利于實現“資源協同”效應和“集體效率”,還能夠增加企業的生產規模,挖掘企業總體獲利能力,增強集群的核心競爭優勢。
(四)學習創新機制
學習和創新是集群保持競爭優勢的源泉,學習促進知識的掌握,知識推動創新的產生,創新強化了集群的競爭優勢,進而推動集群的持續發展,這是產業集群可持續發展的內在邏輯。學習創新機制對產業集群持續發展的作用表現在以下兩個方面。第一,集群內處于價值鏈不同環節的行為主體通過集體學習和互動學習,為集群創新提供了源源不斷的技術和知識,提升了集群對知識的吸收能力以及集群應對外部環境變化的能力,提高了集群創新能力。集群內不同行為主體通過互動學習和創新,各行為主體都從對方身上獲得了自身創新與發展所需要的互補性資源,增強了自身的競爭優勢,提高了創新能力。第二,持續的學習創新促成了知識的良性流動和擴散,加速了技術創新的步伐。對高技術產業而言,其最大的特征就是技術更新速度快,存在典型的“快魚吃慢魚”現象,如果不重視技術創新,就會面臨淘汰出局的風險。技術知識的溢出使集群內每個企業都有集聚的動力,在“創新一擴散”的濃厚氛圍刺激下,企業技術創新速度加快,企業家才能得到培養,產業集群的競爭優勢得到強化,集群核心競爭力不斷增強,集群得以持續發展。
二、武漢東湖高新區光電子信息產業集群持續發展的實證分析
作為中國三大自主創新示范區之一,武漢東湖高新區光電子信息產業發展迅速,已經形成國內最大的光電子信息產業集群,成為我國參與全球光電子產業競爭的主力軍。2012年,東湖高新區光電子信息產業集群共聚集企業1113戶,產業鏈企業超過1100家,主要產品達1400多類,實現工業總產值1660.68億元,比上年增加417.17億元,占全部入統企業總產值的41.4%,實現總收入1927.34億元,占高新區總收入的38.5%,同比增長33%,實現凈利潤108.9億元,實際上繳稅費81.9億元。近年來,光電子信息主導產業地位進一步加強,光纖光纜、光器件、激光等產品的國內市場占有率均超過50%,其中,光纖光纜生產規模全球排名第一,國際市場占有率達25%,國內市場占有率超過66%。消費電子、半導體照明、光伏太陽能等戰略產業加速發展,地球空間信息、智能電網、云計算等新興產業發展初見成效,整個光電子信息產業集群呈現了迅猛的發展勢頭。
(一)基于社會資本的網絡機制
從內部核心網絡來看,高新區已基本形成以烽火科技、華丁科技、長飛光纖等各類型光電子龍頭企業為核心,包括1113家光電子產業鏈上下游產業和相關配套產業在內的光電子產業集群核心網絡。從支持網絡來看,其一,高新區內數量眾多的大學、科研院所、國家重點實驗室、金融機構、光電技術測試服務中心、大型科學儀器共享平臺、信息情報中心等公共服務平臺,形成了較為健全的公共服務體系,為光電子產業集群的發展提供了豐富的智力支持和資金支持。其二,包括大學科技園、東湖創業中心在內的25個孵化器,19個光電子信息產業聯盟,各類人才服務中心、創業服務中心、產業技術創新服務平臺和行業協會等中介服務體系日漸完善,形成了支持光電子產業集群快速發展的中介服務網絡。其三,提供政策制定和基礎設施建設的政府服務機構不斷健全,服務功能不斷提升,為光電子信息產業的發展提供了強大的政策支持。其四,企業家資源的大量涌現和“鼓勵創新,寬容失敗”的獨特創新文化形成了支持高技術產業集群健康有序發展的社會關系網絡,為高技術產業集群的持續發展注入了強大動力。
(二)外部經濟機制
從規模經濟效應看,高新區市場容量的擴大和大批量購買原材料等產品,有利于原材料價格的降低和單位運輸成本的節約,使光電子信息企業獲得市場不斷擴大帶來的規模經濟。區內聚集的58所高等院校、700多個技術開發機構和25萬多名各類專業技術人員,形成了區域內供應充足的勞動力市場,每年會給光電子信息產業輸送大量的技術人才和專業人才,使光電子產業集群獲得勞動力市場共享帶來的外部性。一批專業化產業園和產業基地的建立,使高新區光電子信息產業集群獲得了資源共享所帶來的外部經濟。而21家光電子信息產業技術創新聯盟和25家創新技術平臺的建立,更是發揮了外部經濟機制的作用,加快了信息技術的交流和傳播,促進了信息技術的共享和知識溢出,加速了光電子信息產業的技術進步和產業創新。從范圍經濟看,已初步形成的光纖光纜、移動通信、激光、光傳輸設備、集成電路、光電器元件等光電子領域內不斷深化的專業化分工,不僅擴大了光電子信息產業的市場需求,而且有利于形成上、中、下游企業相互關聯、協作配套的產業群落,給光電子產業集群帶來了明顯的范圍經濟效應。
(三)競爭合作機制
截至2012年底,高新區聚集了各類光電子信息企業及相關企業1113家,其中規模以上企業達117家,創造工業總產值900億元。這些企業大都專注于自己的優勢環節,形成了企業間激烈的競爭態勢,每個企業都充分發揮資源稟賦的潛力,大幅增加其所從事環節的產量,努力趕超光纖光纜產業國際技術水平,推動了面向海洋、電力、石油、鋼鐵、化工和醫療等領域特種光纖產業的發展,顯示出市場競爭所帶來的經濟優勢。同時,激烈的競爭形成了企業發展的強大壓力,并轉化成企業相互合作共同發展的動力,促發了企業間廣泛而深刻的協作。首先,光電子產業集群非常注重企業間合作,積極發揮龍頭企業對中小企業的帶動作用,并采取各種有效措施促進中小企業成長,促進不同企業在區域內發揮自己的比較優勢,揚長避短協同共生。其次,出臺各種招商引資政策,吸引光電子、光存儲、數字家電、通信終端、激光、汽車電子等重點產業的龍頭企業入駐,延長了光電子信息集群的產業鏈,擴大了產業集群的空間聚集優勢。再次,先后成立21個產業技術聯盟,定期召開由大學、科研院所、企業家及相關政府部門等參與的產學研聯席會議,促進產學研之間的互動,促進了集群的技術進步和產業創新,集群協同發展效應逐步顯現。
(四)學習創新機制
光電子信息產業集群在發展過程中,高度重視學習和創新,大力推進技術創新工程,充分激活創新主體的能量,提升了產業集群的核心競爭力。具體來看,首先是注重學習創新型人才隊伍的建設。通過實施“3551人才計劃”和“人才特區”建設,高新區凝聚了一批具有國際競爭力的科技企業家和學習創新型人才,為光電子信息產業集群的持續發展奠定了強大的智力基礎。其次,集群聯合高校、科研院所開創專業化孵化器的發展道路,先后建成光谷軟件園、大學科技園、國際企業中心、集成電路設計等18個孵化器,在核心企業建立了10多個不同層級的工程技術中心,組建了21家產業技術聯盟,推進了光電子、地球空間信息等多個企業加速器的建設,為科技成果轉化提供服務支撐(白潔,2012)。再次,集群積極整合國內外優秀科技資源,大力推動技術創新平臺建設,建立了面向光電子信息領域需求的“國家光電實驗室”、軟件開發與測試服務平臺、光電技術測試服務中心和光電子企業信息協同服務平臺等25個重大技術創新平臺,逐步形成了光電子產業集群多層次的自主創新網絡,增強了集群的自主創新能力。
三、實證案例中存在的問題及相關對策
(一)案例中存在的主要問題
1.專業化分工協作的產業網絡尚不完善。高新區光電子信息產業集群內部組織化程度還不是很高,企業核心競爭力不足,內聚力薄弱,相互支援、相互依存的專業化分工協作的產業網絡尚未形成。集群上游產品多,下游產品少,企業之間在業務上的關聯并不多。產業鏈不夠完整,缺乏完善的產業配套,沒有形成完善齊全的產業網絡,產業關聯的外溢機制和協同效應欠缺。
2.產業集群的體制機制創新不足。光電子信息產業集群缺乏一整套科學有效的選聘、評估、考核、激勵與約束的制度安排,企業對技術創新的投入機制尚不完善,一批核心骨干企業在機制體制創新上明顯欠缺。同時,企業、政府、高校、科研機構、非營利機構間的合作機制還不夠完善,產、學、研良性互動能力較差,企業之間的競爭多于合作,產業集群的合作效率大大降低。
3.專業化的中介服務機構發展欠缺。金融市場、獵頭公司、創業、會計師、人才服務、法律咨詢及其他為高新區光電子信息產業服務的中介服務體系還不夠健全,制約了產業集群健康有序的發展。以融資為例,目前高新區普遍存在創新創業投融資服務體系建設相對滯后的現象,許多科技型中小企業缺乏有效的多元化融資渠道,融資存在較大困難。
4.“光谷創新文化”建設尚需加強。目前,高新區還沒形成一個具有創新熱情、創業精神的新型商業氛圍,基于社會資本的網絡機制還不完善,人與人之間的信任度不夠,企業家、技術人員、管理人員之間的交流不夠,企業之間的非正式交流機會偏少,企業的衍生能力和企業應變能力較差。
5.集群創新能力仍然偏低。光電子信息產業鏈上企業的技術創新能力參差不齊,差別較大。除烽火科技、長飛光纖、化工科技等龍頭企業具有較強技術創新能力外,多數企業尤其是中小型企業的研發投入偏少,技術創新能力普遍偏低,集群產品尚處于產業價值鏈的低端,企業核心競爭力不強。
(二)相關對策研究
1.培育核心企業,完善光電子信息產業鏈。一是積極培育市場主體,重點扶持烽火科技、武漢新芯、凡谷電子、長飛光纖等一批發展潛力大的龍頭核心企業,提升龍頭骨干企業的核心競爭力。二是圍繞光電子信息產業的發展方向,著重引進高成長企業人駐,支持高成長企業發展壯大。三是重視產學研的聯合,深化企業間、企業與政府、科研院所、中介機構間的交流合作,完善大中小企業間密切配合、專業分工與協作配套的集群網絡體系。四是聯合產業鏈上下游的中小企業,有針對性地引入上下游配套企業,完善產業鏈,提升產業配套能力。
2.推進體制創新,完善集群發展環境。一要利用武漢市“兩區”建設契機,不斷完善價格機制、補償機制和激勵約束機制,拓展開放服務平臺,健全公共服務體系,深入推進重點領域和關鍵環節的體制機制創新。二要積極構建投融資核心平臺,大力推進光谷金融港建設,健全多層次、多形式資本市場,建立擔保、創業投資等風險補償機制,不斷創新金融產品,拓寬中小企業投融資渠道,完善投融資支撐平臺。三要注重人才隊伍的建設,建立人才競爭機制,不斷調整企業人才隊伍結構,創新人才培養模式,加大高層次人才的培養和引進。
3.推動產業組織創新,健全產業服務體系。積極推動光電子、移動通信、激光領域的資源整合,大力培育企業集團。積極構建投融資核心平臺,大力推進光谷金融港建設,健全多層次、多形式資本市場,建立擔保、創業投資等風險補償機制,不斷創新金融產品,拓寬中小企業投融資渠道。積極發揮行業協會、產業聯盟、創業中心、大學科技園的引導作用,加快建設國家光電子產品檢測中心、光電子企業信息協作、集成電路設計等公共服務平臺建設,推進會計、法律咨詢、創業、人才服務等產業服務體系的建立和健全。
2、培養目標:本專業培養具備物理電子、光電子與微電子學領域內寬廣理論基礎、實驗能力和專業知識,能在該領域內從事各種電子材料、元器件、集成電路、乃至集成電子系統和光電子系統的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發等方面工作的高級工程技術人才。
3、培養要求:本專業學生主要學習數學、基礎物理、物理電子、光電子、微電子學領域的基本理論和基本知識,受到相關的信息電子實驗技術、計算機技術等方面的基本訓練,掌握各種電子材料、工藝、零件及系統的設計、研究與開發的基本能力。
4、主干課程:電子線路、計算機語言、微型計算機原理、電動力學、量子力學、理論物理、固體物理、半導體物理、物理電子與電子學以及微電子學等方面的專業課程。
關鍵詞:光電信息科學與工程;人才培養;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)11-0167-02
一、研究背景
光電信息科學與工程專業(以下簡稱光電專業)是由教育部在2012年9月下發文件將原屬于電子信息科學類的光信息科學與技術、光電子技術科學專業與原屬于電氣信息類的信息顯示與光電技術、光電信息工程、光電子材料與器件5個專業統一整合后而成的[1],因此,不同學校的光電專業淵源不同,特色各異。我校的光電專業源于2011年設置的光信息科學與技術專業,初期建設主要依靠大學物理教研室的師資和大學物理實驗室資源,在課程體系設置中,理論課程比例較大,應用型課程不足,實踐教學環節薄弱,對學生的實際應用能力培養不足,不利于學生的就業競爭。
光電信息產業是21世紀最具發展潛力的產業,隨著合蕪蚌自主創新產業示范區的建設和發展,安徽光電產業迅速發展,從而使光電專業技術人才需求快速增加。特別是生產加工類企業,對具有光電專業背景、熟悉光電原理和行業發展的技術管理人才需求旺盛。
隨著地方高校向應用型轉型發展,對比企業對光電人才需求的狀況,以前的培養方案存在與就業市場脫節,重視理論及系統性,實踐教學環節薄弱,對學生的實踐能力、應用能力和創新思維培養不足。為了解決以上問題,近年來,在廣泛調研的基礎上,借鑒兄弟高校的成功經驗、認真吸取企業的建議、接受光電教指分委指導,逐步明確專業培養目標及建設思路,初步形成有特色、能滿足地方光電企業人才需求的人才培養方案。根據市場需求,確定了“光電子技術”、“光通信與信息處理”兩個專業方向,構建分層次、模塊化的“平臺”+“模塊”式課程體系。建設了基礎實驗、專業實驗、綜合課程設計及企業實習等實踐教學體系。
二、應用型人才培養模式改革的實踐
(一)合理定位,優化課程體系
地方高校光電信息科學與工程專業主要培養適應光電信息類企業需要的應用型技術人才,以適應光電信息產業的快速發展。以培養企業需要的應用技術人才為培養目標,校企合作修訂了2015級人才培養方案和教學大綱。課程體系分為公共基礎課、專業基礎課、專業課、專業方向課和專業選修課5個層次。在新的培養方案中,保證數理基礎的前提下,適當合并調整壓縮了物理理論課程,增加了應用型課程的比例,加強了實踐教學環節。主要開設了,光電信息物理基礎、物理光學、應用光學、信息光學、模擬電子技術、數字電子技術、激光原理與技術、光電子技術,光學系統設計、光纖通信原理、傳感器原理與應用、數字信號處理,單片機原理等。
(二)加大實驗室建設投入,強化實踐教學
學生的實踐能力、應用能力需要有良好的實驗教學條件的保障,用好現有中央財政支持地方高校建設項目、安徽省高等學校振興計劃項目支持實驗室建設。2013年光電信息科學與工程實驗平臺建設獲批中央財政、支持地方高校建設項目,同年獲批該專業獲批安徽省振興計劃新專業建設項目。
在大學物理實驗中心的基礎上,獨立設立了光電信息科學與工程實驗中心。從2012年至今,依托項目資金等共計投入760多萬元用于購置各類光電儀器設備,組建了基礎光學、激光原理與技術、光電子技術與檢測、光通信與信息處理技術4個實驗分室,建設了光學系統設計與制作、光電創新設計2個實訓室。經過4年的實驗課程建設,逐步形成了較為系統的、先進的、開放的實驗教學環境。
1.有機整合、獨立開課,構建模塊化實驗教學體系。打破基礎實驗、專業基礎實驗、專業實驗獨立分塊,實驗從屬于理論的傳統實驗教學體系,將光電信息科學與工程專業教學計劃中的實驗組成一個有機整體、獨立開課,構建模塊化實踐教學體系。[2]如獨立開設了基礎光學實驗、光電子技術實驗、光通信與信息處理技術實驗、激光原理與技術實驗及課程設計等。
2.改革教學內容,優化基礎實驗,增加綜合性、設計性實驗。光電信息科學與工程專業的實驗教學在整合基礎實驗、獨立開設模塊化實驗課程的同時,開設足夠的高質量的綜合性、設計性的課程設計項目,課程設計的內容與工程、社會應用緊密聯系,開設有光學系統設計、光通信原理課程設計、光電檢測課程設計等,通過課程設計培養學生的實踐能力和綜合應用能力。通過暑期小學期實踐教學,積極引進企業工程技術人員,結合企業生產項目,實施暑假實踐教學,使實踐教學真正貼近企業,貼近市場。
(三)設立大學生創新實踐計劃,鼓勵學生參與各種競賽活動
學校積極實施因材施教的探索,在人才培養方案中設立了大學生科技文化與創新創業學分,設立大學生創新創業計劃項目,學生自愿報名組隊,在指導教師的指導下,完成創新創業項目。學校積極支持學生參加課外科技實踐及競賽活動,學生在全國挑戰杯大學生創新創業大賽、全國大學生數模競賽、電子設計大賽、飛思卡爾智能車大賽、全省大學生物理實驗競賽、及學校組織的光電設計競賽中都取得較好的成績。學生通過競賽,提高學生專業學習興趣,明確學習目標和方向,促進了學習積極性和主動性,提高學生分析問題和解決問題的能力、實踐能力和綜合素質,[3]從而也提高了人才培養質量,提高畢業生就業競爭力。
三、思考與建議
光電信息科學與工程專業建設和人才培養是一個長期的過程。我們在4年的建設實踐中,有教訓也取得了一些經驗,培養光電企業真正需要的應用型人才,創新應用型人才培養模式是我們必須思考和研究的重要n題。
首先,科學合理地設計和更新教學內容,淘汰過時的內容,將企業生產的實際問題與理論結合,特別是體現在專業課程的教學內容、實驗教學項目、課程設計及各類設計、光電設計競賽的項目上。
其次,建設具有特色的專業實驗室,建設好校內實習實訓基地;建立穩定企業實習基地,推進實驗及實訓的項目化教學,通過企業技能學習,有助于提高學生的實際操作水平,培養學生實際應用能力,有利于學生針對就業崗位針對性學習,提高就業競爭力。
第三,存在的問題和不足。專業設計軟件的熟練使用也是企業技術人員的重要方面,而我校利用課程教學、暑假實踐等對學生進行了單片機類教學,Matlab仿真等軟件課程教學,但還缺少光學系統仿真設計等訓練。因此,我們進一步建設光電仿真設計實驗室,將加強學生專業設計軟件使用能力的培養。同時,我們在2013級人才培養方案中增加了科技新學分部分,以強化實踐與科技創新能力的培養。
光電信息科學與工程專業建設和人才培養模式的探索是一項長期工作。校企合作,創建以能力為中心的人才培養模式,注重提高學生的綜合素質,培養學生綜合應用能力,必然會培養更多適應社會、企業需求的光電技術應用人才。
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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)
關鍵詞:光電技術及應用;教學改革;因材施教;科研與教學相結合;教學模式
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)04-0115-02
一、課程改革背景及意義
1960年激光器的誕生,推動了光電子技術的飛速發展,使得光電子技術逐漸成為高新科學技術領域的先導和核心,在科學技術、國防建設、工農業生產、交通、郵電、天文、地質、醫療、衛生等國民經濟領域獲得了日益重要的應用[1]。作為光學與電子學的交叉學科,《光電技術及應用》的教學和研究工作也逐漸被國內外高校和科研機構所重視,以光電技術為基礎的新課題、新理論、新方法、新技術、新材料、新應用正在并將不斷涌現。為滿足這種不斷涌現的發展需求,國內高校紛紛在通信類、電子類、物理類等相關專業中開設《光電技術及應用》課程,該課程能有機地銜接《光學原理》、《激光技術及應用》、《傳感器原理》、《電子測量技術》、《電子線路基礎》等課程,拓展學生的思維寬度,培養學生在分析和解決問題時的發散思維能力[2-4]。為響應我校關于工科類專業課程教學改革的號召,在西華大學電氣信息學院相關領導的支持下,課題組對《光電技術及應用》課程的教材、課時、教學模式等展開了深入研究,取得了一定成績。下面就目前教學中存在的問題,教學改革建議等進行介紹和分析:
二、教學中存在的問題
結合課題組多年講授《光電技術及應用》的實踐經驗和兄弟院校授課教師的交流,發現在目前的教學過程中,普遍存在以下幾個問題:
1.很難選擇到一本合適的教材。近年來出現了不少《光電技術及應用》方面的優秀教材和著作,為推動我國光電子技術專業的教學和科研以及光電產業的發展做出了重要的貢獻。然而要選取一本非常合適的教材卻并不是一件容易的事。原因在于:目前很多教材缺乏系統性、完整性,不能給學生一個全面、簡單的認識;教材的更新速度跟不上光電子技術的高速發展速度,教學內容陳舊,缺乏新穎性,提不起學生的學習興趣;大多數教材過于注重光學理論知識和公式推導,對于實際應用介紹過少顯得空洞,導致學生不知道學完這門課程以后能有什么具體工程應用。
2.有限的課時量和豐富的教學內容之間很難平衡。《光電技術及應用》課程的教學內容多、知識面廣,涉及到光學、電子學、傳感器、微電子學、半導體學、計算機學等學科,具體包括基本光學原理、光電探測器件、光電成像器件、光電發射器件、激光器及應用、光纖通信技術、光電檢測技術、光電信號處理等內容[5-6],而該課程在大多數高校都是作為專業課或專業選修課的形式開設的,學時量十分有限,甚至有的學校僅32個學時。如何在有限的學時內,處理好“廣度”和“深度”之間的關系是一個必須解決的問題。
3.教學模式過于陳舊。目前,被廣泛采用的教學模式就是PPT或黑板板書,缺乏教師和學生之間的互動環節,學生的積極性得不到很好的調動。如何引導學生由被動學習轉變成主動學習,是另一個重要問題[7]。
三、教學改革建議
針對教學過程中存在的幾個突出問題,結合課題組多年的教學實踐經驗和歷屆學生的反饋意見,提出以下建議:
1.因材施教,并以講座形式更新教學內容。學生是整個教學活動的主體,在選取教材的時候,必須充分考慮學生的實際情況,如先修課程是否充足?學生的專業構成?物理類、光學類專業學生的光學基礎較好,在實際應用方面有所欠缺。測控類、通信類專業學生的工程實踐能力較強,在光學原理方面有所欠缺。每個學校的實際情況又不盡相同,如何正確引導和平衡他們的優缺點是值得研究的。建議教師結合自己學校學生的功底和先修課程,參考歷屆學生畢業設計及就業狀況,編寫合適的教材,做到因材施教。為解決教材更新慢的不足,建議結合自身的科研經驗,以講座的形式更新教學內容,使學生了解光電技術領域的前沿知識,如MEMS器件及應用、DSP與光電檢測系統的交叉結合、微光學與微電子的交叉結合等。
2.保留經典理論,側重工程應用,培養學生分析和解決問題的能力。在有限的課時內,要做到面面俱到是不可能的.在教學過程中必須對教材進行合理的取舍,建議教師要根據專業特點及學生基本情況,構建合適的知識體系,既要注重經典的理論,如黑體輻射三大定律、光電發射第一定律、光電發射第二定律等,又要突出應用性強的特點,如光電技術在機械(表面粗糙度檢測、CT探傷)、環境保護(大氣質量監測、水質污染監測)、生物醫學(生物芯片、光電式血糖分析儀)、軍事(光電制導、激光雷達)等領域的應用。適當地刪除教材中過于陳舊的知識點和與先修課程中重復的知識點,同時要注意各個知識點之間的銜接關系,形成一個相對完整的知識結構。對于實驗課學時應適當增加,針對那些對光電技術感興趣的學生,建議他們提前進入實驗室參加相關的科研工作,選擇相關課題作為自己的畢業設計題目,這樣既能滿足他們的興趣,培養動手能力,又能作出高質量本科畢業設計。
3.充分利用多媒體技術和網絡技術,豐富教學模式。在傳統的教學模式中,教師占據主導地位,以PPT和板書的方式進行授課,忽略了學生的主動性,不利于調動學生的思考積極性。經調查發現在PPT制作過程中,多使用Flash技術,直觀簡單,會使學生注意力更集中[8]。與此同時充分利用網絡技術和學生展開互動,將電子版的講義、教材、教案以及補充的相關知識到網上。定期在網上設定討論主題,一般為近年來光電技術領域的研究熱點,小組討論,最后形成報告,可作為平時成績的參考依據。通過這種教學模式,可鍛煉學生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力,對準備進一步深造碩士或博士學位的學生十分有利。
三、結論
《光電技術與應用》課程的教學改革是一個系統、持續的工作。作為一門應用性極強的課程,它的更新速度極快,近年來隨著光電子和半導體技術,尤其是微電子的飛速發展,光電技術也在不斷發展和進步,新理論、新技術、新應用不斷出現,這就要求教師不斷更新自己的知識結構,跟蹤光電技術領域的前沿知識,更新自己的授課內容。通過優化教學內容,刪去陳舊的知識點;結合科研的實踐經驗,做到教學和科研相互促進,激發學生的學習興趣,變被動學習為主動學習;改進教學手段,將課堂教學和實際應用相結合,從而達到《光電技術與應用》課程教學改革的目的。
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關鍵詞:卓越計劃 光電信息 教學方法 人才培養
中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)01(c)-0204-01
光電信息技術是由光學、光電子、微電子等技術結合而成的多學科綜合技術,廣泛應用于國防、科研、工業、農業的各行各業,隨著光電信息產業的迅速發展,光信息的輻射、傳輸、探測以及光電信息的轉換、存儲、處理與顯示等眾多的研究領域已成為現代高科技產業的重要支柱。“卓越計劃”是是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目,促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措,旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。光電信息工程專業作為首批入選專業,為了貫徹卓越工程師“面向工程、寬基礎、強能力、重應用”的培養方針,對相關專業實驗實踐教學體系、教學方法、教學內容的改革與創新研究具有十分重要的意義。
1 光電信息工程專業“卓越計劃”實驗實踐教學理念與體系改革
根據學校“培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創新精神和社會責任感的信息科技及其他相關領域的高素質專門人才”的人才培養目標定位,光電信息工程卓越工程師本科實驗分為三層次,即基礎型(演示、驗證性實驗)、強化型(綜合、設計性實驗)、創新型(研究設計性實驗)的多層次結構,實驗內容涵蓋物理光學,激光原理,光電檢測技術,光通信原理與基礎,半導體光電子器件,光電傳感技術等課程,實踐實訓包括認識實習,專業實習,生產實習,課程設計,光電綜合設計,畢業設計等環節。學生需要掌握扎實的基礎知識,掌握相關的基礎工程技術,并具備一定的專業市場洞察力與創新意識。因此實驗實踐教學體系與內容必須強化專業方向特色與優勢,密切配合專業社會需求,整合專業實驗教學內容,分模塊分層次,學生可以根據社會需求和自身愛好選取設計性內容。首先,大量整合實驗教學內容,將原分散在各理論課程中的全部光電信息類實驗進行優化整合,獨立設課,以擴展綜合性設計性實驗內容,加強學生對相關多門理論課程的聯系與理解,培養學生的綜合實驗能力。例如學院現執行的《光學與光電子基礎實驗》教學內容原涵蓋三門理論課內實驗,選取最有代表性的實驗項目優化組合,形成含光源特性、光電探測、激光原理和激光調制等一套完整含原理和應用的實驗教學課程。其次,依托光電檢測技術實驗室、光信息傳輸實驗室、光信息處理實驗室,開設了光纖通信光發送機、光傳輸和光接收機系列實驗,光電傳感設計性實驗等實驗模塊,供學生自由組合選擇,密切結合社會對光電類學生專業需求。再次,豐富創新性實驗課題研究方向和內容,學生自由選擇組隊搭擋,強調合作,培養學生的團隊意識和項目管理意識,著重培養學生獨立思考能力和解決實際問題的能力。最后,建立了認知實習、專業實訓和企業實訓相銜接的三位一體的實習實訓體系,開設工程應用,管理類實驗實踐課程,專門訓練學生對工程類儀器儀表操作,光纖切割,熔接,端面處理,連接器的制作等,安排學生去相關廠家實訓,使用學生具備光電信息工程專業的基本知識及解決工程技術問題的初步技能,促進學生創新意識的加強和創新能力的培養。
2 光電信息工程專業“卓越計劃”實驗實踐教學方法
在北京理工大學光電信息工程專業卓越工程師培養目標中明確提出,著力培養具有良好的思想品質與職業道德、掌握光電信息工程堅實的基礎理論、系統的專門知識,必要的生產實踐及試驗方面的知識和技能,具備較強的工程意識、工程素質、工程實踐能力、自我獲取知識的能力、創新素質、創業精神、社會交往能力、組織管理能力和國際視野的光電信息工程專業高素質人才。因此,在“卓越計劃”中進行實驗實踐教學活動必須具備獨特的教學方法。(1)著重培養學生“卓越工程師”意識。為了加強卓越工程師意識的培養,設立專人管理并完善網絡信息,內容包括即時更新專業最新技術,即時通報專業最新研究方向,通報光電信息相關企業用人需求,相關企業的生產方向等,從學生入校初期就要求學生規定時間瀏覽,相關信息的潛移默化可以使學生不知不覺中培養起對專業的熱愛和對卓越工程師的向往,明確努力方向。(2)利用網絡實現實驗實訓立體化教學。掌握扎實的理論基礎必須以課堂教學為主要手段,同時利用多種教學手段如多媒體課件與仿真軟件,實現多媒體實驗教學,建設立體化實驗教學平臺,制作課程網站等立體化教材,實現配合學生多層次多角度任意時間的學習。(3)實習環節中增加市場調研內容。作為21世紀的主導技術產業,光電信息技術正以迅猛的速度不斷發展與更新,學生學校網上查閱相關行業動態和市場信息之外,還應具用獨立搜索信息情報的能力,高年級的學生可以通過實習環節進行國內外產品市場網絡信息的檢索以及深入企業進行考察與研究,要求學生撰寫調查研究報告,此環節可以拓展學生視野,提高學生市場洞察力。(4)強化實驗實訓效果,將教師從實驗實訓中的角色從“指導者”變為“參與者”。一般在實驗實踐課程中,教師基于實驗教學人數,教學效果考慮一般以傳授為主,指導學生進行實驗,對于卓越工程師教學可根據實驗實訓條件獨立設置一門課程,課題內容上應更側重于工程技術的應用與工程實踐能力,強調學生主體地位,由學生自我管理,自由組合,教師僅以團員身份加入組合,實訓過程中更注重學生的的自主性,協作性,探索性,科學性和創新性。在實訓中遇見實際問題也應婉轉暗示或和學生一起探討解決方法,有利于培養學生創新性思維和提高學生社會交往能力、組織管理能力。(5)改革實驗實訓考核方法,在實訓中教師不能僅以學生的完成情況作為唯一的評判標準,而因更多地考慮學生的合作能力,管理能力,出現問題發現的速度,解決問題的手段等做出綜合評定,從而鼓勵學生在實訓中發現問題,解決問題,激發學生研究興趣,最終達到提高綜合能力的目的。
關鍵詞:光電信息科學與工程;人才培養;教學改革
一、研究背景
光電信息產業是21世紀最具發展潛力的產業,隨著合蕪蚌自主創新產業示范區的建設和發展,安徽光電產業迅速發展,從而使光電專業技術人才需求快速增加。特別是生產加工類企業,對具有光電專業背景、熟悉光電原理和行業發展的技術管理人才需求旺盛。隨著地方高校向應用型轉型發展,對比企業對光電人才需求的狀況,以前的培養方案存在與就業市場脫節,重視理論及系統性,實踐教學環節薄弱,對學生的實踐能力、應用能力和創新思維培養不足。為了解決以上問題,近年來,在廣泛調研的基礎上,借鑒兄弟高校的成功經驗、認真吸取企業的建議、接受光電教指分委指導,逐步明確專業培養目標及建設思路,初步形成有特色、能滿足地方光電企業人才需求的人才培養方案。根據市場需求,確定了“光電子技術”、“光通信與信息處理”兩個專業方向,構建分層次、模塊化的“平臺”+“模塊”式課程體系。建設了基礎實驗、專業實驗、綜合課程設計及企業實習等實踐教學體系。
二、應用型人才培養模式改革的實踐
(一)合理定位,優化課程體系
地方高校光電信息科學與工程專業主要培養適應光電信息類企業需要的應用型技術人才,以適應光電信息產業的快速發展。以培養企業需要的應用技術人才為培養目標,校企合作修訂了2015級人才培養方案和教學大綱。課程體系分為公共基礎課、專業基礎課、專業課、專業方向課和專業選修課5個層次。在新的培養方案中,保證數理基礎的前提下,適當合并調整壓縮了物理理論課程,增加了應用型課程的比例,加強了實踐教學環節。主要開設了,光電信息物理基礎、物理光學、應用光學、信息光學、模擬電子技術、數字電子技術、激光原理與技術、光電子技術,光學系統設計、光纖通信原理、傳感器原理與應用、數字信號處理,單片機原理等。
(二)加大實驗室建設投入,強化實踐教學
學生的實踐能力、應用能力需要有良好的實驗教學條件的保障,用好現有中央財政支持地方高校建設項目、安徽省高等學校振興計劃項目支持實驗室建設。2013年光電信息科學與工程實驗平臺建設獲批中央財政、支持地方高校建設項目,同年獲批該專業獲批安徽省振興計劃新專業建設項目。在大學物理實驗中心的基礎上,獨立設立了光電信息科學與工程實驗中心。從2012年至今,依托項目資金等共計投入760多萬元用于購置各類光電儀器設備,組建了基礎光學、激光原理與技術、光電子技術與檢測、光通信與信息處理技術4個實驗分室,建設了光學系統設計與制作、光電創新設計2個實訓室。經過4年的實驗課程建設,逐步形成了較為系統的、先進的、開放的實驗教學環境。1.有機整合、獨立開課,構建模塊化實驗教學體系。打破基礎實驗、專業基礎實驗、專業實驗獨立分塊,實驗從屬于理論的傳統實驗教學體系,將光電信息科學與工程專業教學計劃中的實驗組成一個有機整體、獨立開課,構建模塊化實踐教學體系。[2]如獨立開設了基礎光學實驗、光電子技術實驗、光通信與信息處理技術實驗、激光原理與技術實驗及課程設計等。2.改革教學內容,優化基礎實驗,增加綜合性、設計性實驗。光電信息科學與工程專業的實驗教學在整合基礎實驗、獨立開設模塊化實驗課程的同時,開設足夠的高質量的綜合性、設計性的課程設計項目,課程設計的內容與工程、社會應用緊密聯系,開設有光學系統設計、光通信原理課程設計、光電檢測課程設計等,通過課程設計培養學生的實踐能力和綜合應用能力。通過暑期小學期實踐教學,積極引進企業工程技術人員,結合企業生產項目,實施暑假實踐教學,使實踐教學真正貼近企業,貼近市場。
(三)設立大學生創新實踐計劃,鼓勵學生參與各種競賽活動
學校積極實施因材施教的探索,在人才培養方案中設立了大學生科技文化與創新創業學分,設立大學生創新創業計劃項目,學生自愿報名組隊,在指導教師的指導下,完成創新創業項目。學校積極支持學生參加課外科技實踐及競賽活動,學生在全國挑戰杯大學生創新創業大賽、全國大學生數模競賽、電子設計大賽、飛思卡爾智能車大賽、全省大學生物理實驗競賽、及學校組織的光電設計競賽中都取得較好的成績。學生通過競賽,提高學生專業學習興趣,明確學習目標和方向,促進了學習積極性和主動性,提高學生分析問題和解決問題的能力、實踐能力和綜合素質,[3]從而也提高了人才培養質量,提高畢業生就業競爭力。
三、思考與建議
光電信息科學與工程專業建設和人才培養是一個長期的過程。我們在4年的建設實踐中,有教訓也取得了一些經驗,培養光電企業真正需要的應用型人才,創新應用型人才培養模式是我們必須思考和研究的重要課題。首先,科學合理地設計和更新教學內容,淘汰過時的內容,將企業生產的實際問題與理論結合,特別是體現在專業課程的教學內容、實驗教學項目、課程設計及各類設計、光電設計競賽的項目上。其次,建設具有特色的專業實驗室,建設好校內實習實訓基地;建立穩定企業實習基地,推進實驗及實訓的項目化教學,通過企業技能學習,有助于提高學生的實際操作水平,培養學生實際應用能力,有利于學生針對就業崗位針對性學習,提高就業競爭力。第三,存在的問題和不足。專業設計軟件的熟練使用也是企業技術人員的重要方面,而我校利用課程教學、暑假實踐等對學生進行了單片機類教學,Matlab仿真等軟件課程教學,但還缺少光學系統仿真設計等訓練。因此,我們進一步建設光電仿真設計實驗室,將加強學生專業設計軟件使用能力的培養。同時,我們在2013級人才培養方案中增加了科技創新學分部分,以強化實踐與科技創新能力的培養。光電信息科學與工程專業建設和人才培養模式的探索是一項長期工作。校企合作,創建以能力為中心的人才培養模式,注重提高學生的綜合素質,培養學生綜合應用能力,必然會培養更多適應社會、企業需求的光電技術應用人才。
參考文獻:
[1]張海明,尚可可,等.地方高校工程應用型光電信息科學與工程專業人才培養的探索與實踐[J].物理與工程,2015,(2).
[2]謝嘉寧,陳國杰,等.地方高校光信息科學與技術專業的建設與思考[J].中國校外教育,2010,(08).
1、光電信息科學與工程的是冷門專業。
2、光電信息技術是由光學、光電子、微電子等技術結合而成的多學科綜合技術,涉及光信息的輻射、傳輸、探測以及光電信息的轉換、存儲、處理與顯示等眾多的內容。光電信息技術廣泛應用于國民經濟和國防建設的各行各業。
3、近年來,隨著光電信息技術產業的迅速發展,對從業人員和人才的需求逐年增多,因而對光電信息技術 基本知識的需求量也在增加。光電信息技術以其極快的響應速度、極寬的頻寬、極大的信息容量以及極高的信息效率和分辨率推動著現代信息技術的發展,從而使光電信息產業在市場的份額逐年增加。在技術發達國家,與光電信息技術相關產業的產值已占國民經濟總產值的一半以上,從業人員逐年增多,競爭力也越來越強。
(來源:文章屋網 )