沈耀國 吳 琳

（閩江學院物理與電子信息工程學院，福建 福州 350108）

1 教改背景

光電產業(yè)是現在科技發(fā)展的重點產業(yè)，福建是光電產業(yè)的大省，閩江學院是服務本地的一所應用型本科大學，電子科學與技術專業(yè)為福建省的光電產業(yè)發(fā)展輸送了大量優(yōu)秀人才， 參加本省的光電產業(yè)建設。電子科學與技術專業(yè)是一門應用型學科，專業(yè)要求培養(yǎng)具備光電子、物理電子領域寬厚的專業(yè)知識和較強的實踐技能與工程實踐能力及一定的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，能勝任光電子材料與器件以及光電子系統的研究、設計、集成、開發(fā)及系統維護與調試的高級工程技術人才。光電課程設計是該專業(yè)重要的一門實踐課程，用來專業(yè)人才培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展服務。 目前專業(yè)的光電課程設計分為兩部分課程，“光電課程設計1” 的教學為光學實驗模擬，“光電課程設計2”的教學內容為LED 封裝實驗，兩個部分的課程無法涵蓋專業(yè)的大量基礎電路課程，與基礎電路課程產生脫鉤情況，如比較重要的電路分析基礎、模擬電路、數字邏輯電路、信號與系統等課程， 是專業(yè)要求中光電子系統部分內容的缺失，因此探索一種新模式的光電課程設計課程教學方式對本專業(yè)的發(fā)展有重要的意義。

光電產業(yè)是21 世紀最具魅力的產業(yè)之一， 是未來國家建設強大國力的基石。 截至2019 年12 月31日，福州地區(qū)共有200 多家光電企業(yè)，涵蓋光電組件、光電顯示、光通信、激光器及激光應用四大行業(yè)領域，主要集聚在鼓樓福州軟件園、 福清融僑經濟開發(fā)區(qū)、倉山金山工業(yè)區(qū)、馬尾經濟技術開發(fā)區(qū)、福州高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)、閩侯鐵嶺工業(yè)區(qū)、晉安福興投資區(qū)。 目前光電產業(yè)人才稀缺，各類光電類設計工程師都有很大需求。福州的光電產業(yè)是發(fā)展的重心，對相關光電人才需求量大。然而，目前的光電課程設計以實驗仿真和LED 制備為主，未能鍛煉學生的光電綜合系統設計與電路硬件設計能力。通過課程改革，讓學生具備相關系統的綜合設計能力，提高競爭力，強化學生的專業(yè)自信心，為步入社會實現人生價值做好充足準備。

本文在光電課程設計的課程改革中，采用了多元化、立體化、彈性化的新教學方法，結合光電子競賽、全國電子競賽、工程訓練大賽等比賽項目，大大的豐富了課程的內容，對接各類比賽，提高課程的目的性，激發(fā)學生的學習興趣和欲望，化被動為主動，主動的去獲取學習資料，獲得積極的教學成果。

2 教學改革內容和方案

2.1 緊扣培養(yǎng)方案的目標，修改課程設計教學內容，突出實踐性、綜合性

針對培養(yǎng)方案中光電課程設計實踐性與綜合性不強的現狀，從圖1 可以看出，當前的光電課程設計僅僅圍繞專業(yè)課程群中的某一些課程來開展，無法涵蓋大部分專業(yè)基礎課。 圖1（a）顯示了目前培養(yǎng)方案中，光電課程設計所處的位置，該門課無法培養(yǎng)學生利用所學知識進行光電系統設計的能力。 經過改革，筆者的目標是將該課程變成一個綜合的光電設計系統， 與專業(yè)基礎課和專業(yè)課形成一個相互支撐的閉環(huán)，如圖1（b）所示。這樣的光電課程設計內容，糅合了專業(yè)基礎課和專業(yè)課兩方面的知識，進一步加強了專業(yè)基礎課中對電子系統設計的要求，彌補了以前課程內容的短板。

圖1 專業(yè)課與光電課程設計關系對比圖

綜合分析了近幾屆的各類大學生比賽項目，篩選出智能小車和無人飛行器兩大類實踐項目，比賽項目在光電競賽、電子競賽和工程訓練大賽中都有相關項目，這兩個項目設計性和綜合性強，能有助于學生實踐水平的提高。 項目可以簡單又可以復雜化，簡單的要求只要能實現基本功能即可，可以移動，能執(zhí)行簡單的指令；復雜的要求是執(zhí)行特定的功能，實現智能化。 還可以進一步的研究，與畢業(yè)設計掛鉤，對算法和特定的功能實現設計和優(yōu)化，能有創(chuàng)造性的實現特定的功能。

項目又可細分為電源類、電機驅動類、傳感器使用、攝像機機器視覺類四個小類功能，不同的功能對學生的要求不同，可以分組完成，也可統一完成，對四類功能的多元化組合， 可形成各類不同設計思路，可以充分調動學生的自主能動性， 發(fā)揮自己的特長，使課程更具有趣味性和研究性， 更能調動學生的主動性，最后可以評選最佳的設計作品，完成升華。

2.2 改變課程的教學方式和方法，搭建學習平臺

在實踐課中要充分發(fā)揮學生的主體作用， 實現“規(guī)定”和“自選”并舉，體現“以人為本、因材施教”，使學生能積極的參加實踐項目選擇，教師把實踐項目分解，形成不同的功能模塊形式，而模塊存在獨立的可應用的獨立功能，通過學生的不同分組要求，實現各自的實驗目的，最終檢驗功能的完成情況，滿足課程的驗收要求。 經過一段時間的積累，保留學生的實驗成果，教師組織搭建課內的實踐平臺，完善平臺的實驗條件，打造光電課程設計的完備環(huán)境，為學生的課程設計和發(fā)明創(chuàng)造提供良好的平臺條件，以吸納更多的優(yōu)質資源。

光電技術的應用性強， 在生活實踐中經常使用，把光電技術拆分成小型電路， 添加使用的傳感器，非常適合學生的實踐性教學。 學生通過分析項目的要求，驗證方法的可行性，設計電路圖，選擇適當的傳感器模塊，設計和完成整改電路的搭建和調試，綜合了多門學科的專業(yè)知識， 涉及硬件和軟件的多方面知識，綜合培養(yǎng)學生的能力。 課程設計以分組的形式進行，結合采用科研課題的模式，可以更加有效的組織學生，學生每4~6 人為一個小組，由小組組織成員討論共同確定項目的實施方案，采用分工合作的方式來完成，每組選出一個組長，組長負責監(jiān)督組內成員各自進展，定期組織組內問題討論，并歸納總結問題原因和進一步實施方案，教師按照各自的分工安排分配任務，最后撰寫實驗設計報告，參與項目成果的演示和講解，通過教師的評比來確定課程的成績。

3 課內課外聯動，堅持可持續(xù)性培養(yǎng)

3.1 依據大學生電類競賽，探索可持續(xù)發(fā)展新模式

通過搭建新模式的課外光電比賽平臺，提供學生參與實踐的渠道， 增強平臺的影響力， 搭建教學團隊，教師線下繼續(xù)參加學生培養(yǎng)，不定期檢測學生實踐成果，提供一定的設備支持，組織學生報名參加光電學習平臺，對比賽有興趣的，都可進入團隊到相關實驗室進行學習。 根據現有實驗室的儀器設備等基礎條件，在根據需求購置一些傳感器模塊，如紅外線傳感器、超聲波傳感器、激光雷達等，鼓勵學生自己設計模塊，深入了解模塊的原理，在使用模塊的時候能更好的發(fā)揮其功能，為學生的實踐創(chuàng)新能力提供了有利的條件。在此基礎下，成立“光電愛好者團隊”，吸納一定的低年級學生，以老生帶新生的循環(huán)模式，形成一定的規(guī)模效應，提供場地和儀器，鼓勵老生向新生授課，形成良性發(fā)展。 積極組織學生參加全國大學生光電設計競賽、福建省光電設計競賽、全國大學生電子設計競賽等，并鼓勵有能力的學生申請參與“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造訓練計劃項目”，通過學生和教師的合作，使學生的實踐創(chuàng)新能力得到進一步鍛煉和提高。

3.2 加強光電子系統設計和畢業(yè)設計的選題，體現其實踐創(chuàng)新性

電子系統設計不應該只停留在課堂上，對有興趣的學生加強課外的聯系， 加強與畢業(yè)設計的選題關聯，在電子系統設計的基礎上更加深入的研究，結合比賽的要求實現復雜的功能，查找文獻，在程序、硬件上尋求創(chuàng)新點， 用更簡單的方法去實現復雜的功能，更加注重基礎電路的理解， 提高動手設計電路的能力，減少模塊化的商業(yè)樣品的使用，堅持原創(chuàng)性和獨創(chuàng)性， 更能從底層基礎邏輯上去了解電路的結構，從而提高水平和能力， 這也更加符合畢業(yè)設計的要求，進而要求設計的選題，要體現出科學性、實踐性、綜合性和創(chuàng)新性。 鼓勵有能力的學生通過申請，由教師認定提前進入畢業(yè)設計流程，通過討論結合自身的研究方向，撰寫畢業(yè)設計開題報告，通過畢業(yè)小組教師認證，進入設計階段。

4 結語

光電課程設計是電子科學與技術專業(yè)的一門必修課，課程涉及電子、光電、傳感器等學科，是一門綜合類的實踐課程，根據專業(yè)建設的要求，在“新工科”的背景下，綜合考察了光電類產業(yè)的需求，契合大學生光電設計競賽、全國大學生電子設計競賽、工程訓練大賽等比賽內容，課內改革多元化、立體化、彈性化的新教學方式，組建專業(yè)的教師團隊時時跟進，監(jiān)控學生實踐進度，參與項目討論，并建設課內實踐平臺，組織“光電愛好者團隊”，課外聯系課內，可持續(xù)的發(fā)展，為各類大賽輸送優(yōu)秀的學生，提高學生實踐動手能力，分析問題的能力，具備解決實際問題的能力，并與社會光電產業(yè)接軌， 最終目標是培養(yǎng)具備光電子、物理電子領域寬厚的專業(yè)知識和較強的實踐技能與工程實踐能力及一定的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，能勝任光電子材料與器件以及光電子系統的研究、設計、集成、開發(fā)及系統維護與調試的高級工程技術人才。