让创新精英教育不再是“奢侈品”

——走近国家教学成果一等奖光电信息学院“一课三化”教改成果

■ 记者 粟晓丽 高翔

一个二维码上，居中写着“地球公转模型”6个字。拿起手机，对着二维码一扫，就显示出“华中科技大学光电学院数理基础课程”字样。接着呈现的，是一个蓝色的小球以一个红色的大球为中心，围绕一道黑色的轨道不停运转的模型。画面右边，“太阳转速”“地球转速”等数据也随之更新着。地球公转原理就以这样生动、直观、有趣的方式“跃然屏上”了！

“像这样的动画作品，目前我们累计有1000多个，都是学生的课程作业。”华中科技大学光学与电子信息学院（简称华中大光电学院）副院长杨晓非教授微笑着说。“这是我们教学改革‘数字化’方面的一种有益尝试。”其实“数字化”只是该院“一课三化”教学改革中的一个环节。经过6年多的摸索尝试下，该院“融合产业学科优势，基于‘一课三化’举措，推进光电专业创新人才的群体培养”教学成果荣获第八届高等教育国家级教学成果奖一等奖。

“我们的想法很简单，就是要引导多元资源转化为教学资源，让全体本科生都能够受益，使创新精英教育不再是少数人的‘奢侈品’。”项目主持人、光电学院原院长、现任华中大副校长张新亮如是说。

为了留住学子眼中那束可贵的光

2010年以来，以“武汉·中国光谷”为代表的光电信息产业和以武汉光电国家研究中心为代表的光电信息学科得以快速发展。为了满足光电子信息产业和国家级科研平台对人才的旺盛需求，该院光电信息科学与工程专业每年招收了400名以上本科生。

“随着招生规模的扩大，学院面临的研究型综合性大学工科类专业较大规模学生培养共性问题越发明显。”谈起改革的初衷，杨晓非感慨颇深。“学生入校时，都是优中选优的尖子生。我们一定要保护好他们眼中那束渴望知识的可贵的光，不能仅面向一两个实验班的三四十人开展小范围的创新人才培养，而是要面向全体本科生开展普遍的创新能力培养。”

找准问题，才能对症下药。为此，学院深入研究思考这些“共性问题”。

优质教师资源、创新实践资源等相对欠缺，创新教育受益面窄；课程体系的实践训练环节不足，理论和实践脱节；培养目标和教学过程同质化严重，个性发展得不到满足；学生对基础理论课程缺乏深度学习，原始创新能力受到限制；学校教育与社会资源缺乏有效融通，科研和产业资源没有有效转化为优质教学资源……

找出了问题，更要找到出路。学生人数多、规模大，怎样才能达到这样的效果呢？经过多次研究，学院决定以面向全体学生的课程教学质量提升为突破口，依托国内排名并列第一的光学工程学科资源和“武汉·中国光谷”产业优势，开始创新人才培养教学改革。

改革遵行“群体培养与多元发展相统一、工程实践与科学思维相统一”的人才培养理念，建立基于“一课三化”举措的综合育人体系，实现创新教育从部分学生受益到全体学生受益的转变，从而提升学生的科学思维能力、自主学习能力、工程实践能力和合作交流能力，促进学生个性化、多元化发展。其中，“一课”是强基固本的核心课程群，“三化”包括自主研究式学习的“数字化”、理论和实践互动融合的“一体化”、多方优质资源协同的育人环境“社区化”。

“我是2013年入校，正好赶上了这次教学改革。刚开始时没觉得自己接受的教学模式有什么不同，后来和其他学校的同学聊天时才发现，相比较他们的‘放养’，学院在我们身上投入的心力真的很大，我觉得自己特别幸运。”已经成功申请到耶鲁大学直博的陈雄超说道。

为了学子既懂菜谱又能炒出佳肴

“教学改革必须要牵住课改这个‘牛鼻子’，强基固本的‘一课’建设首当其冲。”这是全院改革实施以来，学院将主要精力都放在了优化课程体系上。

为此，学院构建以核心课程群为主干的课程体系，在核心课程教学中全面推行基于项目训练的研究式学习，实行了《职称晋升教师教学工作总体评价实施方案》，启动“教书育人质量点”考评机制，引导教师‘乐教’‘向教’。项目训练、学业导师等18项指标均列入年度聘期考核，小小的质量点成为撬动教师不断贴近学生需求的有力杠杆，让科研做得好的高水平师资积极参与到人才培养之中。

“老师，我的‘车’终于能动啦！”“老师，我的无人机能飞了！”曹丹华教授和吴裕斌教授经常在半夜收到学生发来的“喜报”。而这些“车”和无人机等小产品，充分体现了“光电系统课程设计”课程实施基于项目训练研究式学习取得的显著成效。

“一名优秀的厨师，不仅能看得懂菜谱，更能炒出佳肴。一名优秀的学生也是如此，不仅能熟背原理，更能在实践中制出产品。”作为核心课程 “单片机原理及应用”课题组的责任教授，曹丹华深知动手能力才是检验学生理论学习的“试金石”。为此，课题组总结20多年来的教学经验，对课程体系进行了精心规划。

现在该课程体系包含“单片机原理及应用”“微机实验”“光电系统课程设计”三门课，贯穿一学年，形成了“设计+加工+装配+调试”的产品诞生完整通路，摆脱了“纸上谈兵”的教学模式。

“刚接触单片机时，我连说明书都看不懂，实验做着做着就想哭。吴老师就耐心地指导我，甚至是用下班时间辅导我。”那段“边哭边学”的经历，对于已经大四的唐世镇来说，更是一段“先苦后甜”的故事。“掌握单片机原理的学习过程让我对一个产品加工的全过程有了完整学习，从而让我从容面对了后来的挑战杯、互联网＋等大赛。”

从课改中受益的，不仅有学生，更有老师。核心课程之一的“物理光学”任课教师杨振宇教授甚至说“刚开始就尝到了甜头”。

原来，在课程实践环节，杨振宇将科研课题中的小问题凝练成学生大作业的题目，放手让学生去“折腾”，得到了意想不到的效果。“学生做出来的大作业正好解决了我们部分科研问题，也给了我们发掘潜在研究生的机会。”

目前，学院已构建起12门核心课程群为主体、个性化多元选择课程为辅的课程体系。这种双赢互动的效果，是课程体系改革的成效，也推动课程体系朝着师生共享共进的良好方向持续深化。

为了学子早日站在巨人的肩膀上

挑战杯国赛一等奖、多项研究专利、第一台样机就被某知名企业一眼相中……谈起大二时就获得的这些荣誉，陈雄超认为主要得益于学院“一体化”教学模式的培养。

与核心课程群密切对应，学院构建起贯穿本科四年的一体化“四级实验实践体系”：即认知型（培养专业兴趣）—基础型（夯实专业基础）—综合型（强化光电系统构建）—能力提升型（分析解决问题能力培养），践行工程实践和科学思维的统一。

为此，学院开设了1.5个学分的科研训练课程。“这个课程没有固定的考试内容，没有固定的班级，只要学生做出了符合要求的成绩，就能拿到学分。”教学实验中心王英老师说：“这是一个个性化的培养过程，选择权在学生手中。”

在公用房非常紧张的情况下，学院还建立了占地800平方米的大学生公共项目实验室，现有2名专职导师、20多名兼职导师和10多名学长导师。“这都是从我们这里产出的作品。”负责实验室运行管理的邓前松老师指着大厅里展示的“宝贝们”，一脸自豪地介绍道：“这里全天候免费开放，支撑课程项目训练、大创项目、学科竞赛、企业深度实习、实验室科研等能力提升计划，已经惠及8200多名学生。”

作为第一批入驻实验室的学生团队，2012级本科生饶楠杰团队获得过3项国家级奖励和多项校级奖励，在“光谷·青桐汇”活动中拿到11张投资邀约函。饶楠杰说：“全天候免费的实验用房、专门的高端仪器设备、老师们的技术指导，对于我们这个本科生创新团队来说，是很强大的支持。”

“一体化”教学模式是光电学子提升工程实践能力的专业锻炼平台，“社区化”管理服务则是光电学子专业素质全面发展的有力保障。

“辅导员、班主任、专业任课老师都追着提醒我们，要完成科研训练课程。”已经研究生二年级的童天昊对本科时被“共同督促”的场景依然记忆犹新，“这种反逼式的管理模式对大一时迷茫的我们而言，其实是特别受用的。”

对此，“光纤通信技术”任课教师崔晟副教授回复说：“我们的良苦用心只有一个目的，就是希望引导学生们早日站在巨人的肩膀上思考问题。”

学院党委副书记李玲介绍说，社区化通过挖掘学科资源、产业优势、社区资源等，将人才培养链由单一的教学区，延伸到“武汉·中国光谷”产业园区、科研实验区、寝室社区、网络虚拟社区等育人环境，着力打造“产学融通、科教结合、师生互动、朋辈互助”的育人共同体。“我们在探索由学院相对孤立封闭的育人模式，向多方协同的育人模式转变。”

经过一番全员育人、全程育人、全方位育人，本科人才培养取得了一系列标志性成果。2011年至2017年期间，学院编写和出版核心课程系列教材8本，发表本科教学改革和研究论文23篇，先后荣获湖北省教学成果一等奖3项；本科生发表学术论文117篇（其中本科生作为第一作者发表88篇），影响因子大于10的论文9篇，获批专利授权39项，累计获得国家和国际级学科竞赛奖190余项；每年近300名本科毕业生进入国内外名牌大学继续深造；6名本科毕业生获全球光子学领域十佳研究生称号，其中2名同时获得IEEE青年马可尼奖（每年全球仅4名获奖者）。

2月28日，学院2019年首场“百场讲座交流计划”开讲，院长唐江教授以“点滴荟萃·领略光电前沿”为题，与300余名学子共享光电学科最新研究动向。他叮嘱同学们：“唯有努力奋进，方能得到长久的充实与幸福。”

为了留住那束渴望的光芒，他们披荆斩棘率先改革；为了让学生烹出佳肴，他们全力以赴潜心向教；为了让学子早日站在巨人肩膀上，他们多方协调共同施教。一件件创新的产品，一篇篇高质量的论文，一座座闪耀的奖杯，一句句暖心的感激，鼓舞着光电学院继续在教改“试验田”上耕耘着、前行着。