理工結合專業實踐能力培養環節探索與思考

陳志峰 劉翠紅 張冰志 鄧榮標

摘 要：具有理工結合特點的專業對人才培養有著更高的要求，其中創新性的實踐能力培養至關重要。我們結合自身教學實踐的體會，提出理工結合專業實踐能力培養應包含四個重要環節：注重實踐體會的專業引導、模塊化及注重綜合設計性的專業實驗、高質量的課內綜合實踐鍛煉以及貫穿大學各階段的課外科技創新訓練，并討論了其中一些要素和方法。

關鍵詞：實踐能力培養 理工結合 創新性實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0201-02

隨著現今社會經濟和科學技術的迅猛發展，新興產業的不斷涌現，社會對人才的需求有了很大的改變。許多行業由原來對單純理科或工科人才的需求轉變為對兼具理、工兩方面能力的復合型人才的需求。同時，一些領域的理學與工學之間的界限也漸趨模糊，隨之出現了一些結合理學和工學特點的新興學科和專業[1]。此類專業可以授予理學或工學學位，不同高校的培養可以有所側重。這給予了人才培養一定的靈活性，同時也對大學專業教育提出了新的要求[1，2]。

傳統理學和工學的主要區別，在于理學基本屬于科學的范疇，而工學基本屬于工程技術的范疇。理學重在培養探索未知、認識客觀世界的人才，而工學重在培養掌握技術方法以改造客觀世界的人才。在培養模式上，理科專業更注重掌握厚實的基礎理論，其基礎課和專業基礎課所占學分較多，學生在基礎研究上更具潛力；工科更注重培養學生的工程應用能力和動手能力，其實踐環節所占課時更多。而對于具有理工結合特點的專業，并非理科與工科的簡單相加，而應是有機的結合。光電信息科學與工程就是具有此特點的一個典型專業。由于其涵蓋多個前沿科技領域以及行業發展迅猛的特點，對專業人才也具有更高的要求。對本科院校而言，要辦好此專業，便需要培養同時具備較厚實的專業理論基礎和較強的實踐應用能力，能適應行業發展和實現自我發展的創新應用型人才。畢業生既可參與基礎科學研究，也可從事工程上的系統設計和器件研發，以及勝任管理、技術咨詢等相關工作。設計培養方案時，應通過合理的知識結構設計，使學生在擴充知識的同時體會其中所包含的方法論，在一定程度上對科學方法論和工程方法論的要旨兼而得之[1，2]。此外，實踐能力的培養最為重要[3]，其目的并非單純強調和實際工作相關的職業技術式實踐，也并非單純科學規律驗證的教學式實踐，而應是緊跟科技熱點與行業前沿步伐的創新性實踐。下文將結合筆者所在學院開設的光電信息科學與工程專業的教學實踐探索和體會，談談對理工結合專業實踐能力培養的一些思考。

我們認為理工結合專業的實踐能力培養應包含以下四個重要環節，如下所述。

1 第一環節：注重實踐體會的專業引導

如今許多高校對新生教育以及專業導論課都逐漸重視[4]。專業導論課雖屬于專業基礎理論課，但對后續的專業教學具有深遠的影響，這其中就包括對實踐能力培養的影響，因此我們不妨將之作為實踐能力培養體系的第一個重要環節。專業導論課肩負著引導大學新生了解所學專業是什么、學什么、能干什么等問題，激發學生未來的學習興趣，幫助學生規劃大學生涯的重任[4]。其中關于所學專業能干什么這一實踐性的問題通常最受學生關注。而對于具有上述培養要求的理工結合專業，專業導論課的重要性更為突出。我們認為一門到位的專業導論課應該注重利用實踐體會進行專業引導，并提出如下建議。

首先，導論課的第一講通常是對專業建立和發展背景、培養計劃與目標、本專業發展方向，課程設置等問題的介紹，但枯燥的講述通常效果不好。我們的做法是適當穿插本專業的行業應用例子進行講述。其中數學、物理等基礎課與后續專業知識和技能的關系是新生最易感到迷惑的問題，應予重點解釋。這一講以專業負責人講述為主，結合高年級或已畢業學生的講述更為有效。

其次，邀請企業工程師以講座的形式介紹相關行業結構以及專業人才需求，與學生交流職業發展規劃經驗。企業的一線人員擁有不同于高校教師的行業視野，所介紹的內容更具實踐性和說服力，更易引起學生的興趣，引發學生的主動思考。此外若條件允許還可組織學生參觀相關企業和產業展會，以加深對專業及行業的認識。例如每年秋季的深圳光電技術博覽會就是我們光電信息專業很好的實踐學堂。

最后，應注重引導學生盡早參與課外科技活動，有助于訓練專業技能，鍛煉創新實踐能力，同時也為下文討論的實踐環節做好引導和鋪墊。

2 第二環節：模塊化、注重綜合設計性的專業實驗

專業實驗課程是培養學生專業實踐能力的常規化且必不可少的一環。但在知識快速更新的背景下，高校希望開設的專業實驗項目越來越多，在有限的實驗課學時內如何使學生的實踐能力得到更有效的鍛煉，這本身就是各專業需要研究的課題。我們的做法是在專業知識能力結構模塊劃分的基礎上，將所有實驗任務，特別是理論課中附帶的較為零散的實驗項目進行統籌整合，使實驗學時和實驗教學資源都得到更有效的利用。例如將光電信息專業的基礎光學實驗、幾何光學課內實驗與物理光學課內實驗整合為工程光學綜合實驗，將激光技術實驗與光信息處理技術課內實驗整合為激光技術與應用實驗。整合后總實驗學時不變甚至更少，但因同類實驗可以連續進行，也避免了不同課程間的實驗項目交叉重復（如原來基礎光學與物理光學實驗都含邁克爾遜干涉儀的實驗內容），實驗鍛煉可以取得更好的效果。

實驗課中應合理地增加綜合性、設計性實驗的比例，如傳統利用成套的邁克爾遜干涉儀進行條紋測量的實驗可以改為利用光學元件自主搭建干涉儀并進行測量。這種改變有利于使培養綜合工程素養和能力的目的得到實質性的體現。此外，主干實驗課的項目應在經費允許的基礎上緊隨科技熱點與行業前沿步伐適時進行調整，這需要與一線企業保持一定的學術交流和溝通。

3 第三環節：高質量的課內綜合實踐鍛煉

這一環節主要包含三個方面：階段性的課程設計、專業實習（見習）以及畢業設計（論文）。

對于理工結合的專業，要求扎實的理論基礎與較強的實踐應用能力兼而有之，而兩者間的又有著密切的聯系，因此階段性的課程設計便顯得尤其重要。它通過實踐應用使學生對前一階段所學知識，特別是系列專業課程形成的知識線索得以融會貫通，并促使知識向技能轉化。我們在光電信息專業設有光電子課程設計，便是對工程光學、激光原理與技術、光電子技術、單片機原理與應用等專業課程的一次階段性實踐鍛煉。在課程設計中，指導老師應注重設計題目的綜合性，使階段所學的知識和技能盡可能全面地得到應用。設計過程檢查和答辯驗收也需把好關，以保證實踐鍛煉的質量。

專業實習（見習）通常被認為是最直接的專業實踐環節，但前提是實習基地與專業對口，并能提供學生充分的參與機會。高校實習基地的質量與數量受很多客觀因素影響，此處不作討論。

畢業設計（論文）可認為是對大學所學的一次最終檢驗，對于理工結合專業，畢業設計（論文）的完成質量更是專業理論基礎和實踐應用能力水平的綜合體現。因此我們認為，畢業設計（論文）的選題應首先考慮運用了基礎理論或原理的綜合設計性課題。當然，對于偏重理論研究或偏重應用實踐的學生應該因才出題，還應鼓勵合理的學生自擬題目，鼓勵創新思想。此外，檢驗并不是最終目的，應做到通過檢驗促進提高，促使學生盡早進入課題準備工作，及時通過學習彌補知識和技能的不足。

4 第四環節：貫穿大學各階段的課外科技創新訓練

從開始時間來看本環節并非最后，但因它貫穿了整個本科專業教育，我們便將之放在最末。同時筆者認為它是鍛煉創新實踐能力最行之有效的辦法，也是最重要的一環。無論是筆者所在學校還是所了解的其他普通高校的情況，畢業生整體素質優秀的理工專業都有著的開展課外科技活動的良好氛圍。課外科技創新訓練讓學生真正在興趣與所學知識的基礎上凝練出自己的想法，形成自己的創新思維，找到適合自己的發展方向，更能促進其對專業課程學習的積極性。大多數學生都有著發揮所學之長的愿望，但通常因缺乏平臺和引導而產生懈怠。我們提出構建一個包含以下因素的課外科技創新訓練平臺，并提倡鼓勵學生盡早參與到其中。

首先是拓展性實驗和實訓。這方面可以結合教師的科研課題，特別是對研究生源不足或沒有研究生招生的地方高校，這是一個使學生課外科技與教師科研相互促進的行之有效的辦法。另外如條件允許，應積極聯系相關企業或研究單位，通過合建實驗室的方式使實驗和實訓平臺向產學研結合的方向發展。

其次是充分的發揮和展示空間。這方面包括眾多立項和競賽平臺，如大學生創新創業立項、“挑戰杯”課外學術科技作品競賽等跨專業的平臺，各類小專業范圍的科技競賽，以及高校間或高校企業聯合組織的交流競賽。學院應建立鼓勵機制，充分調動學生和教師的積極性，逐漸形成良好的參與氛圍。

最后是學生間的交流學習平臺。有些學生因為還未學習應用性的專業課程便不參與課外科技，實際上這并非充分理由，實踐中所需知識和技能通常需要長期自主的鉆研。而合適的交流學習平臺有利于促進自主學習鉆研的氛圍。筆者所在學院便因應所設三個專業建立了物理協會、電子協會與光信息協會，提供實驗室和常規設備資源，實行日常值班制，并定期組織內部交流報告。這些措施對促進課外科技氛圍，提高積極性和參與度起到較大作用。

5 結語

我們結合自身教學實踐的探索和體會提出并討論了理工結合專業實踐能力培養的四個重要環節。當然這些環節并非分立的，而是一個有機的整體，只有始終重視學生實踐能力的鍛煉并貫穿于教學培養的全部階段，才能取得最大的成效。實踐能力培養的探索研究是大學教育的長期課題，本文只對其中的重要環節進行了歸納，可能有其他一些環節和過程未包含其中。雖然是基于理工結合專業特點的探索思考，但我們的觀點和方法可能對傳統理科或工科專業的實踐能力培養改革也有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 王葵如，劉春惠，劉杰.亦理亦工專業試點改革的研究與實踐[J].北京郵電大學學報：社會科學版，2004（1）：65-67.

[2] 何立善.面向21世紀優化本科人才培養計劃之我見[J].中山大學學報論叢， 2001（1）：89-95.

[3] 鄭春龍，邵紅艷.以創新實踐能力培養為目標的高校實踐教學體系的構建與實施[J].中國高教研究，2007（4）：85-86.

[4] 張冰志，鄭艷華，陳志峰.地方院校工科專業《專業導論》課程教學與實踐改革[J].中國科教創新導刊，2013（19）：189-190.