1. 引言
光电技术涉及光学系统、光电传感器、电路设计、信号处理等众多领域，是一门应用性较强的课程，教学环节中必须强调学以致用。光电技术课程不仅要使学生了解光电领域新技术的发展和应用，更侧重于培养学生的综合实践能力和创新能力 [1] [2] 。为达到这一教学目标及适应我校应用型人才培养定位，在课程设置中，我们为光电技术课程配套开设了光电技术实验和光电技术课程设计。光电技术课程设计是综合性的实践教学环节，对挖掘学生的创新潜力、激发学生的主动思考能力和提高学生的实际操作能力有着重要作用，因此我们在教学过程中，不断总结经验，并对这一教学环节存在的问题进行改革探索，为适应新形势下新工科建设对课程教学模式的新要求，提出了以项目驱动的教学方法，使教师的教学质量和学生的学习效果双提升，构建应用型人才培养新模式。
2. 以往教学中存在的问题
我校的光电技术课程设计以往都是集中在两个星期内进行，通常安排在第六学期的最后两周，由指导教师给出3至5个设计题目，配发相应的课程设计指导讲义，学生四人一组，选择一个题目来做。学生通常都是被动地接受一个现成的设计方案，然后进行模拟仿真，再在面包板上进行安装调试，验证实验现象。这种方式虽然训练了学生的基本设计能力，掌握了一些设计软件的运用和测试仪器的使用，但对于学生工程实践能力和创新能力的培养却不太有利，固定的方案限制了学生的创新思维和发挥空间，导致学生缺乏创新能力和解决问题的能力。另外，由于是四人一组，因此同一组内有的学生做的工作多些，有的学生做的工作少些甚至不做工作的现象也有发生，同时一个课题多组学生都在做，经常出现这样的现象，或者是很长时间没有人做出来，或者是一组学生设计完成了，其他组的学生跟着也做出来了，设计方案、电路原理图参数基本上差不多，给考核和评分带来了困难，学生在毕业座谈时也反映学习效果不理想。为了改变这些现象，提升教学效果，我们对课程设计的教学方式进行了多次探索改革。这些改革探索，也是适应新形势下新工科建设对课程教学模式的新要求，强调学科交叉，丰富自身学科内涵，扩宽专业知识广度 [3] 。
3. 课程设计改革的做法
3.1. 课程项目的设计
为了引入项目驱动的教学方法，需要精心设计符合光电技术特点和学生能力的课题项目。同时课题项目应具有明确的目标和任务要求，能够激发学生的兴趣和动力。以往的项目化教学很多是以教学科目为中心，通过对教学科目的总体把握，从中提取出相关的项目，交给学生完成，这种模式往往过于形式化 [4] 。因此在设计课程项目时我们充分调动各科老师的积极性，发挥各科老师的特长，从教师的科研项目、学科竞赛和企业需求等方面来凝练课程设计的题目。
教师的科研项目通常是针对某一特定研究方向的深入研究，具有较高的学术性和专业性。设计基于教师科研项目的课程设计课题时，在充分考虑学生的知识基础上，教师将科研项目中的子课题进行提炼，设计出有针对性的项目，将科研项目与教材内容有机结合起来，让学生通过课程设计接触到科研课题的研究，增强学生对所学知识的运用，使科研服务于教学，培养学生的科研能力和创新能力。如光电精密测量团队，设计了微小角度的测量项目，该项目是光机电一体化的题目，涉及到光路设计、电机控制、传感器采集电路设计等，不仅包含了《光电技术》的课程内容，也涉及到《应用光学》、《单片机技术》、《模电、数电》等课程的相关内容。在课程设计中，教师通过向学生介绍科研课题的情况，使学生更明确地认识所要设计的对象，增强学生对课程设计的兴趣。
学科竞赛通常是针对某一学科领域的综合性应用，具有较高的实践性和创新性。学科竞赛对学生的培养是全方位的，需要学生综合运用各科的知识，在竞赛中要克服自身压力，提高决策能力。在参赛过程中，能够提升学生的实践能力、沟通能力以及思维能力，对其未来发展具有重要作用。而通过总结竞赛经验，学生可以获得心理上的进一步成长 [5] 。在设计基于学科竞赛的课程设计课题时，教师将全国大学生光电设计竞赛题目转化为课程设计题目，如光电垃圾分类小车，迷宫图像光电识别，透明液体浓度测量等，以赛促学、以学竞赛、赛教融合，让学生在完成课程设计的同时也为参赛做准备。学生在做课程设计时目标明确，能够激发学生学习的动力，让学生在完成课程设计的过程中充分应用所学知识，提高学生的动手能力以及对理论知识的学习和应用，锻炼学生的综合素质和创新能力。
部分教师在与企业合作时，将企业实际生产过程中的问题或需求转化为课程设计题目，设计了基于企业需求的课程设计课题，如管材圆度的非接触测量，让学生通过解决实际问题培养其工程实践能力和解决问题的能力。企业需求通常针对实际生产过程中的问题，具有较高的实用性和针对性。将企业需求与课程设计相关联，需要分析企业需求中涉及到的知识点和技能要求，充分考虑学生的实际情况和能力水平，结合学科特点和教学资源，设计课程设计的课题，鼓励学生发挥创新精神和实践能力。
Figure 1. Project driven curriculum design topic relationship
图1. 项目驱动的课程设计课题关系
从教师的科研项目、学科竞赛和企业需求三个方面入手设计项目驱动的课程设计课题，可以使得课程设计更加贴近实际、更加具有针对性和实用性。同时也可以通过参与教师科研项目、学科竞赛和企业实际生产过程，培养学生的科研能力、实践能力和解决问题的能力。项目驱动的教学设计可以将多门课程有机结合，拓展课程设计课题的来源，学生完成课程设计后也可以进一步深入研究，参加学科竞赛或作为毕业设计课题，如图1所示。
3.2. 课程设计的过程辅导
在课程设计的整个过程中，指导教师应起到组织、引导作用，检查学生的工作进度，把关学生的设计方案，解决学生在设计过程中遇到的疑难问题。为了避免学生消极怠工，造成设计任务无法完成的现象发生，我们将课程设计分成了几个阶段，每个阶段规定一个时间结点和相应的任务，这样学生明确了在各个时间段需要做的事情，同时由于有时间限制，无形中会督促学生抓紧时间工作。
在课程设计开始前，与学生明确设计的主题和目标，确保他们理解课程设计的核心内容和要求，并要根据设计的主题，为学生提供必要的背景知识，有助于学生更好地了解设计的实际背景和意义。在制定设计方案阶段，给学生多做引导，包括问题定义、方案构思、可行性分析等。在这一阶段，相关教师经常提供建议和指导，帮助学生优化和完善设计方案。在设计过程中，学生需要使用特定的软件、硬件或实验设备。指导教师要提供必要的技术支持，确保学生能够顺利进行实验或实践活动。
在课程设计的过程辅导中还要定期检查学生的设计进展，给予及时的反馈和建议，让学生及时纠正错误、调整方向，确保设计过程顺利进行。同时定期组织学生进行小组讨论和汇报，以便他们分享进展、交流经验、解决问题。这些有助于培养学生的团队协作和沟通能力，同时也能让教师更好地了解学生的进展和问题。
在设计过程中还要鼓励学生发挥创新精神，探索新的解决方案和方法。教师可以提供必要的资源和支持，帮助学生实现他们的创新想法。对于一些基础差、困难确实较大的学生要多启发、多关心，可适当给一些参考设计方案，使其经过努力也能完成课程设计任务。
3.3. 课程设计的成绩评定
成绩的评定注重过程性考核，根据学生在课程设计过程中的表现来确定，做到知识、能力、素质并重，并制定了一份明确的评分标准，使学生清楚自己成绩的依据，明白在课程设计中的得失。课程设计的评定从方案设计、调试测试、答辩、课程设计报告等几个方面进行，如表1所示。
Table 1. Curriculum design evaluation criteria
表1. 课程设计评定标准
对于每个评定环节都制定了评定标准，指导教师评分有依据，学生在课程设计过程中也知道该如何做。课程设计中的答辩环节要求每位学生都要进行，答辩重点考查其在小组内分工所做的工作，鼓励学生分工协作，锻炼学生的团队合作能力。答辩时师生围绕设计的实际内容展开，有针对性地提出问题，学生要能进行分析辩解，答错了，指导教师要给学生分析错误的原因及正确的结论，使学生在交流中得到提高。通过答辩，也能反映学生的实际设计水平和能力的高力，锻炼学生的交流能力。
4. 课程设计的实践效果
经过近年来的不断探索与实践，以项目驱动的光电技术课程设计的教学取得了一定的效果。主要表现在以下几个方面：
(1) 增强了学生分析问题和动手解决问题的能力。课程设计要求学生根据设计指标完成一个光电系统的设计，需要综合运用所学知识来解决课题，在经过查资料、分析问题、方案设计、调试测试等环节，学生的独立思考能力和实际动手解决问题的能力得到了很大的提升，有助于应用型人才的培养。
(2) 课程设计有助于学生对所学内容的深入理解，增强了学生学习的积极性和学习兴趣。学生通过分组完成项目，培养了学生的团队协作和沟通能力。通过小组讨论、分工合作、汇报展示等方式，学生可以学会如何与他人合作、沟通、协调，提高其综合素质。课程设计巩固并拓展了学生的理论知识，将以往的多门课程内容融会贯通，学生自主选择课题、制定方案、搜集资料、解决问题，使学生对光电技术有了更大的兴趣，对课外科技创新活动也更加积极。
(3) 从企业需求设计课题，学生可以更好地了解企业的实际需求和应用场景，提高他们的职业素养和就业竞争力。同时，项目经验也可以为学生未来的职业发展打下良好的基础。也可以促进教师与企业的合作和交流，提高教师的实践能力和教学水平，同时也可以为学校的教育教学改革提供有益的参考。
(4) 将课程设计与全国大学生光电设计竞赛有机结合，通过以赛促教，以赛促学，以赛促建，在竞赛中使学生的专业知识、创新能力、合作意识等综合素质得以提升，实现人才培养目标的“高阶性”。目前已建立了一支包括大一到大四学生的光电技术创新兴趣小组，学生在完成学业课程的同时也参加全国大学生光电设计竞赛，取得了国赛一等奖在内的十几项奖项，成效显著。
5. 结束语
光电技术课程设计虽然时间短、规模小，但却让学生有了一次实际动手操作的机会，得到了多方面的锻炼。课程设计培养了学生的自学能力，增强了他们对专业知识的掌握，提高了动手能力，有助于应用型人才的培养。通过实践，大多数学生对基于项目驱动的课程设计表示认可和满意；学生的实践能力和创新能力得到了显著提升；学生的团队协作能力和自主学习能力也得到了锻炼和提升。
基金项目
湖北汽车工业学院2023年度教学改革项目(JY2023035)。