物理与电子类人才三融合培养模式构建与实践

唐海波，刘 琼，刘明伟

（湖南科技大学 物理与电子科学学院，湖南 湘潭 411201）

一、问题的提出

当今社会智能化信息技术驱动新一轮科技革命和产业变革加剧，以新技术、新产业为特点的新经济蓬勃发展，综合国力竞争愈加激烈。我国于2015年开始实施“双创”战略，要把“大众创业、万众创新”打造成推动我国经济继续前行的“双引擎”，需要大批拥有更强创新能力、变化能力、适应能力的新兴产业科技人才和科技基础教育物理师范人才；2018年9月，国务院印发《关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版的意见》（国发〔2018〕32号）（以下简称《意见》），要求深入实施创新驱动发展战略，进一步激发社会创造力，这对直面智能化信息技术硬件研发和教育的物理学和电子信息类人才培养提出了更高要求。同时，在地方高校物理学和电子信息类专业同设的教学院系，学科与专业的建设经费通常有限，随着高考大类招生改革，专业如何协同发展并培养适应信息社会知识、技术和产品高速发展的特色人才，进一步提升毕业生竞争力和招生吸引力，面临着严峻的挑战。

二、研究和改革的必要性和可行性

（一）研究和改革的必要性

1.“双创”教育是适应国家战略新举措的必然要求。《意见》指出，创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。近年来，“大众创业、万众创新”持续向更大范围、更高层次和更深程度推进。当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，对推动大众创业万众创新提出了新的更高要求。为深入实施创新驱动发展战略，进一步激发市场活力和社会创造力，在全国高校推广创业导师制，把创新创业教育和实践课程纳入高校必修课体系，支持高校深化产教融合。

2.物理学和电子信息类人才融合培养是提升“双创”能力和专业协同发展的优势举措。信息时代物理学和传统电子科学的交叉融合，孕育了电子信息科学与技术、光电信息科学与工程等电子信息类新兴专业，也为创新应用物理甚至是物理教育方向的人才培养模式提供了机遇。学院同时开设物理学和电子信息类专业，在课程、平台和团队等方面进行融合，可以充分利用学科和专业建设经费，实现专业间优势互补和协同发展。

（二）研究和改革的可行性

1.提高学生的“双创”能力是人才培养方案的本质内涵，物理学和电子信息类专业知识结构同源且互补，调整优化课程体系可以使专业教育与“双创”教育更紧密结合。

2.智能化信息技术的快速发展为建设综合实践平台，融合科研实验、实验教学和“双创”教育等多重功能，提供便利条件，也为专业协同发展打下硬件基础。

3.物理学和电子信息类学生组建跨专业团队，共同参加创新创业项目和学科竞赛，不仅知识、技能可以优势互补，而且不同思维方式的聚集更容易碰撞出创新“火花”，促进专业人才培养特色和专业协同发展。

三、研究和改革所亟待解决的核心问题

1.如何夯实学生基础知识，增强“双创”能力培养的知识前提。电子信息类学生数理基础相对薄弱，而物理学学生电路电子知识相对欠缺，加强数学、物理、电路等学科基础是两类专业学生培养“双创”能力、适应信息时代知识快速更新的必然要求。夯实基础知识要从课程上给出有效途径。

2.如何拓展学生实践技能，提升“双创”能力的技能支撑。传统教学实验仪器功能局限，科研实验仪器价格昂贵，“双创”教育平台功能片面化，地方高校一般年度平台建设经费有限，没有充分的实践教育平台，学生实践技能训练难以有效开展。

3.如何增强学生创新思维，提升“双创”能力的核心要素。“双创”教育定位模糊，缺乏有效的评价机制，特别是与专业教育结合不够完善，在认识上存在较大差异，如简单理解为创业活动或跨越知识基础拿导师科研成果参加竞赛，难以有效地增强学生的创新思维。

四、“双创引领、双力提升”人才三融合培养模式研究和改革实践

（一）研究方法和研究过程

从国家“双创”战略和高考大类招生背景出发，以提高创新创业能力为引领、提升毕业生竞争力和招生吸引力为目标，结合专业特点进行“课程融合、平台融合、队伍融合”协同发展，构建了“双创引领、双力提升”物理学与电子信息类人才三融合培养模式。三融合模式包含一个内涵过程和两个反馈环（如图1所示）：（1）内涵过程。通过课程融合、平台融合、队伍融合对不同专业学生分别强化拓展能力和夯实基础，从基础知识、实践技能、创新思维三个维度提升学生的“双创”能力。（2）能力反馈环。通过“双创”引领作用优化培养模式，扩大学生覆盖率，提升“双创”人才培养效率。（3）效果反馈环。根据毕业生竞争力和招生吸引力进一步优化培养模式，提升“双创”人才培养的社会适应性。

图1 “双创引领、双力提升”物理学与电子信息类人才三融合培养模式

（二）教育教学方案

1.基于“物理+电子信息类专业课程融合”，通过重构体系、建设课群和优选教材，夯实学生基础知识。重构体系：按理工科最高要求开设电子信息类专业数理基础课程，物理学专业加重电路电子课程课时，按专业应用数学重新开设“数学物理方法”课程，并把“电路电子技术”课程学期前移。建设课群：设置数理基础和电子技术等课程群，现有“热力学统计物理学”“模拟电子技术”“大学物理（力学、热学）”等省级一流课程，以及“工程光学”“半导体物理”等校级一流课程。充分利用现代信息技术，进一步建设好专业网络教学平台，扩大学生视野，增加对物理学和电子信息前沿领域的了解。优选教材：完成编写了《大学物理》（上、下册）、《大学物理实验》（2册）、《计算机与嵌入式系统构架》、《微机原理与接口技术》教材，并优先使用规划教材和教指委推荐教材。

2.基于三融合，通过学分设置、创新实验室建设模式和“双创”教育实践环境，拓展学生实践技能。“双创”学分：通过课程融合设置专业共性创新创业课程和不低于1.5学分的“双创”实践要求，鼓励学生参加“双创”项目、科研训练和学科竞赛。创新建设：以平台融合方式建设科研和教学实验，以及“双创”教育综合性实践平台，并建立实验仪器设备信息跟踪表，提高完好率，挖掘仪器功能，优化实践教学内容，充分利用实验室实践训练条件。创新环境：组建融合不同专业学生的“双创”队伍，技能互学，并利用实验室种类繁多、数量庞大的仪器维修条件创新“双创”教育实践环境。一是每学期举办两期、每期120人的基础培训班，锻炼学生实践动手能力；二是让学生以“实际事务+虚拟财务”公司化管理培训部，培养学生的创业能力。

3.基于三融合，通过构筑实践教学新平台、建设学科竞赛新基地和创建形成创新人才的全链条模式，增强学生创新思维。课程融合：课程融合改革后，学生在思考问题时，容易突破头脑中以往物理学或电子信息类所形成的思维程序和模式的束缚，易于形成思维上的突破性、思路上的新颖性、视角上的灵活性和知识的综合性。根据对象和条件的不同，善于灵活运用各种思维，更新知识和理念，发现新原理、新规律。平台功能融合：（1）建立“实验+‘双创’融合”创新思维。学生在实践中应用所学理论在不断解决实际问题的同时，还能通过“项目+竞赛”模式有机会全面具体地体验课程知识、拓宽知识面，并培养创新思维。例如，从现有实验出发，利用物理学和电子信息类交叉知识的关联性、对应性、组合性和综合性，去发现新的规律和新的创意。（2）构筑“实验+‘双创’融合”实践教学新平台。建设了物理与光电技术创新创业教育中心、国防特色学科“电子元器件”、智能传感器与新型传感材料湖南省重点实验室、物理学专业校企合作创新创业教育基地等“双创”教育平台。（3）建设“项目+竞赛培训指导融合”学科竞赛新基地。学科竞赛是学生开展创新训练的重要手段，是创新创业教育的重要内容。组织学生积极参加全国大学生电子设计竞赛、全国大学生光电设计竞赛、湖南省大学生物理竞赛等，学院设置学科竞赛专用场地。基地采用“学生主体+教师引导”自主式、“学科交叉+专业互补”合作式、“项目驱动+竞赛搭台”任务式的三项平推的运行模式。全链条模式：融合理工不同专业学生的“双创”队伍，利用跨界思维、联想思维和其他创造性思维，从不同角度思考问题，更容易碰撞出创新“火花”，并贯穿“双创”教育全链条：（1）开展“物电杯”等普及性竞赛活动，激发学生的创新思维能力。（2）通过竞赛活动，推行基于项目、案例、问题等方式的实践教学，学生受益广。（3）鼓励学生参加“互联网+”等创新项目与市场结合，促进项目转化。

4.基于能力和效果的双环反馈体系，持续改进，不断提高人才培养质量。首先是能力反馈环，通过“双创”引领作用优化培养模式并扩大学生覆盖率，提升“双创”人才培养效率；其次是效果反馈环，根据毕业生竞争力和招生吸引力进一步优化培养模式，提升“双创”人才培养的社会适应性。

五、“双创引领、双力提升”人才三融合培养模式建设成效

三融合培养模式建设实施四年以来，专业融合协同发展迅速，优质资源有效共享，教学资源配置效果全面优化。

（一）成果受益面大，人才培养质量高

实施四年来，培养了约5000名物理学和电子信息类学生，全校大学物理学教学直接受益学生约3万人。物理学院学生学习和理论研究蔚然成风，科技创新成果产出常态化。近四年，在湖南省大学物理竞赛、全国大学生光电创新设计大赛、节能减排、大学生电子设计竞赛等各类学科竞赛中，学生荣获国家级奖项12个，省部级奖项41个；荣获省级创新项目6项；授权国家专利5项；发表SCI、核心期刊和国家级论文17篇。

（二）促进就业和提高招生吸引力效果明显

毕业生就业质量高，一大批学生进入一流高校深造或成功创业；物理学毕业生进入知名中学任教；电子信息类专业毕业生进入上市企业工作。一大批优秀毕业生成为业界英才或教学名师，受到用人单位高度评价。物电学院近五年招生人数不断提高，从2017年的289人上升到2021年的369人，招生率提高约28%。

结语

在国家“双创”战略和高考大类招生背景下进行四年探索和实践，提出了“以提高创新创业能力为引领、提升毕业生竞争力和招生吸引力为目标”的人才培养理念，以及结合专业特点进行“课程融合、平台融合、队伍融合”的协同发展理念，构建了“双创引领、双力提升”物理学与电子信息类人才三融合培养模式。该模式取得了丰硕成果。实施四年来，专业融合协同发展迅速，电子信息科学与技术、物理学分别获得国家级和省级“一流专业”建设点，光电信息科学与工程专业从招生就业黄牌警告发展到全国为数不多的每年招生4个班，且就业深造紧俏，新获批省级大学生双创教育中心和省重点实验室。“双创”学生比例达70%，近400人次在国家级或省部级竞赛获奖，3个专业的毕业生进入中科院等单位深造的平均读研率达25%，就业学生主要服务大型企业和重点中学，形成了良好的社会声誉。