面向工程教育认证的光电信息科学与工程专业课程教学体系改革初探

郭焱 骆文 戴智刚

摘    要：文章根据工程教育认证的要求，结合光电信息科学与工程专业的特点，研究探讨了该专业课程教学中存在的问题，提出通过多方面多维度的教学系统改革，调整课程内容、改进教学方法、引入线上线下混合式教学、增加实践案例式教学环节、合理改善教学评价体系，促进每个学生健康全面发展。

关键词：工程教育认证;光电信息科学与工程专业;混合式教学;自主学习能力

高等工程教育专业认证制度发端于美国，经历了90余年的发展历程，如今已经成为高等工程教育质量保障的重要机制。而我国高等工程教育专业认证工作是从2006年由教育部组织试点开始，到2016年，我国成为国际工程教育《华盛顿协议》组织的正式成员，这意味着我国工程专业本科学位将得到所有该协议正式成员国的承认。这对我国符合国际标准工程师培养质量和工程师资格国际互认度的提高，以及工程技术领域的国际竞争力提升都有着重要的促进意义[1-3]。截至2019年底，全国共有241所普通高等学校的1 353个专业通过了工程教育专业认证。

光电信息科学与工程专业培养的人才具有理论知识扎实、知识面广、创新能力较强等特点，就业涉及光通信、光电子学、光电图像处理、光学工程应用等多个领域，这些都是支撑当今信息化社会高速发展的相关支柱行业[4-5]。随着光电信息技术的不断创新，以及该行业迅速发展所带来的对光电工程化国际化人才的迫切需求，光电信息专业的工程教育已非常必要且迫在眉睫。为了确保培养出达到行业认可的既定质量标准要求的光电专业毕业生，其专业人才培养模式值得认真探索研究。高校实现人才培养目标离不开教学，如何将培养工程素质和创新能力贯穿于课堂教学、实践环节和课外活动中，与学生培养有机结合起来，形成适合本专业的创新工程人才培养体系，这需要对专业课程教学体系进行合理有效的改革。

本文针对光电信息科学与工程專业的发展特点，结合本专业教学方面存在的不足，以武汉工程大学光电信息与能源工程学院本专业的教学体系改革为例，讨论专业教学模式的改革模式及意义。其探讨对本专业作为省级一流本科建设专业的建设发展有重要意义，也可为其他理工科专业的建设发展提供一定参考。

一、工程教育认证背景下的培养要求

目前我国高等教育培养的理工科学生普遍存在知识储备与实际工程应用脱轨、实践创新能力不强、适应能力差等问题，为此，工程企业界人士和教育界人士从需求和产出两个角度都提出需要针对理工科专业进行多方面的工程教育改革，使培养的毕业生具备行业高速发展需要的知识和技能，以便其更好地应对智能化时代工业4.0的挑战[6]。

成果导向教育是工程认证的核心理念，所属专业的毕业生在通过专业培养后，其实际能力需要达到行业认可的十二种能力标准。光电信息科学与工程专业的学生应具备良好的社会责任感和职业素养;能够独立承担光电信息产生、处理和应用的研发、设计、制造、测试等工作;具有较强的工程创新能力，具备良好的团队协作精神，能利用多重技术手段和方法综合分析和解决复杂工程问题;能够通过继续教育或其他学习途径更新其核心知识和能力，在光电信息产业及研发部门从事光信息处理、光电子应用、光通信和激光加工等领域的工业生产、技术研发、理论研究以及工程项目管理，并了解本专业的科学前沿和发展趋势。

专业对学生的培养应该是普适性的，不是只追求代表性优秀学生的成果，应是从全部学生出发，增强学生对光电产业发展的适应性，通过教育教学改革，结合实际持续改进培养目标和教学活动方法，实现具有“大工程观”的高层次全方位的人才培养。

二、光电教学体系改革

（一）教学内容改革

根据工程认证的要求，合理化调整专业课课程内容，从专业小方向出发，系统布局一个方向的相关前后课程的内容，而不是只着眼于单独一门课程。应做到内容有关联性，合理加入实践应用内容，使得理论部分和工程应用部分有机结合，加入典型案例分析和实践研究，培养学生可胜任光电相关领域的技术和管理工作的能力。

针对课程设计类课程，从原来的针对单一一门课程，适当调整为可结合2～3门课程，比如本专业原有光电探测课程设计和单片机课程设计，结合2个课程的设计特点，将其合并为一个课程设计，做到既巩固提高课本知识，又结合当前工程实践，更好地避免课程设计流于综述理论和验证性课题。

（二）教学形式创新、多样化

当代大学生与以前的大学生是不一样的，他们成长于数字化网络时代，对于网络的接受度更高，接触年龄起点更低，对于网络使用的熟练度更高，早已习惯于使用网络来进行新知识的查找、学习和交流。随着现代教育技术的快速发展，高校应深化探索现代信息技术与传统课堂教学的最佳结合方式，通过将现代信息技术广泛融入学习体验，增加协作学习环节，使学习环境更加互动，满足学生对知识大量快速有效获取的需求。

光电专业课程中有不少课程都有理论性强、对学生数理基础要求高的特点，故学生普遍反映难度系数较高。以往的课程教授主要以课堂讲解为主，在晦涩难懂的理论推导中，学生往往反映出知识点吸收理解低、学习积极性不高甚至放弃学习的情况，而改变单一教学模式，增加线上平台，借助知识点微课、实验实操录课等形式，实现翻转课堂，就可以帮助学生主动地基于项目学习，通过实践推动其学习能力地提高。

课堂是集智力环境、社交环境、情感环境和现实环境于一体的，课堂效果的产生不仅需要借助多媒体等硬件设备，也需要软文化的搭建，师生之间的沟通也是课堂教学效果提升的因素之一。线上线下混合式教学不再是依附于授课教师的单方面输出而学生被动接收式的教学，而是“以学生为中心”的教学理念和教学模式的改革创新。

由于专业课普遍存在课时有限且课程内容多的情况，所以很多时候，课堂教学时间主要被用来讲授课程内容，而师生互动的时间会被压缩，课间5～10分钟经常会出现很多学生围着教师答疑且有的学生还排不上的情况。教师利用线上平台，构建课程交流群，学生可自主利用平台上的学习视频、PPT课件等学习资料开展预习和复习，并在线上交流群与教师就相关问题展开讨论，把线下师生课堂交流延续到线上平台进行交流，弥补课堂交流时间有限的问题。同时线下课堂也可进行相应改革，教师可根据线上平台学生学习的数据反馈，有重点有针对性地进行突出讲解，以引导学生自学为主，教师答疑解惑为辅。实践表明这种方式也更受学生欢迎，有一部分内向害羞的学生也明显增加了提问次数，对学生更好地融入课堂起到了促进作用。对比单一线下交流，增加线上课程交流群后，师生交流度提高了50%以上。构建包容性课堂，使学生的个性能够得到尊重，观点可以自由表述，使师生的沟通交流，不仅仅体现在答疑解惑，也可以帮助教师听取学生对于学习的反馈与意见。在这个过程中，学生可以变被动学习为主动学习，从而达到更好的学习效果。

（三）教学考核评价方式改革

面对教学方式的改革，其考核评价方式也应做出对应改革，增加课程考核形式，调整考核项，更加重视对学生学习过程的考查，科学评价学生的实践、创新等学习能力，营造以考促学、以考促教、学思结合的教学氛围。课程考核的目的不在于分数，而在于对学生的学风、学习方法的正面引导。应改变考试内容过分依附于教材、题型简单、方式单一、重结果而轻过程的僵化模式，加大平时学习及实践实验环节的比重，激发学生的学习主动性，达到提高学生自主学习能力的目的。课程考核以结果性评价和形成性评价相结合，在理论知识考核的基础上加入能力素质考核，合理调整期末考试、期中考核与平时考查的占比，其考核形式可以将笔试、分组作业、在线单元测试、论文、实验操作等相结合，使考试成绩不仅反映了学生对知识的掌握程度，还考察了其创造力、想象力以及表达力等能力素质。成绩考核中改变较大的是平时成绩和期中考试环节，其中平时成绩的评定可以借助线上线下混合式教学中使用的在线平台，充分利用在线平台的数据分析优势来实现快速完成上课考勤记录、课件学习记录、作业提交成绩统计、专题讨论记录等平时成绩所占项的成绩统计工作，这不仅能提高效应成本的有效性，还能做到将成绩考核透明化，促进学生自主学习能力的提高，更有利于对学生终身学习习惯的培养。而期中考试也可根据课程类型不同，有选择性地加入，比如非实践类课程就比较适合加入期中考试，其考核方式可以有别于传统意义上的线下卷面笔试，可采取灵活的线上考试或专题研究报告等多种形式。而实践类课程就更加要注重过程管理，在传统的以考勤和实验报告或课程设计报告为主的考核方式的基础上，增加对学生预习、实操能力、数据结果分析能力、团队合作能力以及创新能力的培养和考核。

三、总结

以学生为中心是工程认证背景下专业课程改革的核心，通过调整课程内容，改进教学方法，引入线上线下混合式教学，增加实践案例式教学环节，充分调动教师的教学改革积极性，把教学中心从教师转变为学生，合理改善教学评价体系，真正做到关心每个学生，考虑每个学生的个体差异，以学生身心健康全面发展为目标，为每个学生提供适合的教育。

参考文献：

[1]王孙禺，孔钢城，雷环.《华盛顿协议》及其对我国工程教育的借鉴意义[J].高等工程教育研究，2007（1）.

[2]陈平.专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教学，2014（1）.

[3]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证一点通[EB/OL]. （2016-12-28）[2020-06-21].http：//jwc.usx.edu.cn/info/1097/9553.htm.

[4]李晨霞，康娟，夏涛，等.光电信息工程专业人才培养研究[J].高等理科教育，2008（6）.

[5]张志伟，赵冬娥，王高，等.适应工程教育认证的光电培养方案探讨与实踐[J].大学教育，2018（4）.

[6]周红坊，朱正伟，李茂国.工程教育认证的发展与创新及其对我国工程教育的启示——2016 年工程教育认证国际 研讨会综述[J].中国大学教学，2017（1）.