光电信息科学与工程本科专业人才培养方案

一、专业介绍

光电信息科学与工程专业设立于2017年，现有专职教师16人，其中教授2人，副教授7人，占比56.25%，博士7人，占比43.75%。本专业依托信息工程学院和光电技术研究所两个教学科研单位，以及河北省光电信息与地球探测技术重点实验室和智能传感物联网技术河北省工程研究中心两个省级研发平台，通过专业课程教学、科研技能训练、工程实验实践、创新创业教育和校企协同育人，着力开展多元协同人才培养。专业结合京津冀光电信息产业发展需求，突出专业教学科研团队的研究方向和特色，设立了光纤传感技术和智能仪器开发两个主要专业方向。

二、培养目标

（一）培养目标

以立德树人为本，培养适应社会经济发展和国家战略需求，德、智、体、美、劳全面发展，具备人与自然和谐共生理念，具有较强的社会责任感和良好的工程职业道德，富有山水情怀，具有扎实的光电信息科学与工程专业知识和较强的工程实践能力，具有创新和进取精神，能在光纤传感技术、智能仪器开发及相关应用领域，成为有情怀、强专业、懂管理、勇创新的复合型工程技术人才。

（二）培养要求

预期毕业五年后能够达到以下目标：

培养目标1：能熟练应用工程数理知识和光电信息科学与工程专业知识，完成光电子设备的测试和运维，能够胜任产品测试工程师及技术支持工程师的工作。

培养目标2：具有跟踪、学习光电信息科学与工程及相关领域的前沿技术的能力，能将新思想、新技术应用于工程实践，能够对复杂光电信息科学与工程问题进行综合分析并提供可行的系统性解决方案，能够胜任产品设计工程师、产品研发工程师的工作。

培养目标3：能够灵活应用工程管理的基本原理与经济决策方法，具备沟通表达、协调组织、团队合作、项目管理和服务社会的能力，能够胜任项目经理及企业的中层管理者的工作。

培养目标4：具备良好的人文和科学素养，具有社会责任感和职业道德，富有山水情怀，在光电信息科学与工程实践中能够综合考虑法律、环境与可持续性发展等因素的影响，坚持公众利益优先的原则。

培养目标5：具有一定的创新意识和国际视野，能主动适应国家经济社会对外开放的需求，具有职业可持续发展的潜能。

三、毕业要求

毕业要求1：工程知识。能够将数学、自然科学、光电信息科学与工程基础和专业知识用于解决光纤传感技术、智能仪器开发复杂工程问题。

1.1 能够运用数学、自然科学、光电信息科学与工程基础和专业知识正确表述光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题。

1.2能够运用数学、自然科学、光电信息科学与工程基础和专业知识对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题进行分析、建模并求解。

1.3在光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题的求解过程中，能够运用数学、自然科学、工程基础和专业知识对解决方案进行评价。

1.4 针对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题的解决方案，能够运用光电信息科学与工程基础和专业知识进行优化和改进。

毕业要求2：问题分析。能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，进行抽象、识别、建模、表达，并通过文献研究分析光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题，以获得有效结论。

2.1能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，分析和识别光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题的关键环节和参数。

2.2具备逻辑分析能力，能够清晰地表达和描述光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题，并建立合适的数学模型。

2.3 能够认识到解决问题有多种方案可以选择，并通过相关文献研究分析方案优劣，确定问题的解决方案。

2.4 能够证实解决方案的合理性，获得有效结论。

毕业要求3：设计/开发。能够设计针对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定功能、性能和用户体验等需求的光电感知模块、硬件电路、智能算法流程及控制软件，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

3.1 针对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题，能综合考虑需求、信号特征、UI及开发平台等因素，确定设计目标和可行性解决方案。

3.2 具备系统级的认知和实践能力，能够按照设计方案要求开发满足特定功能、性能和用户体验等需求的光电感知模块、硬件电路、智能算法流程及控制功能软件。

3.3 能够在设计和开发过程中具有创新态度和意识。

3.4 能够在设计和开发过程中综合考虑经济、社会、健康、安全、法律、文化、环境等因素的影响。

毕业要求4：研究。能够基于科学原理，针对光电子产品的功能、性能和用户体验等要求，采用科学方法对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题进行研究，包括设计与实施实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。

4.1 能够基于光电信息科学与工程基本原理并运用科学方法，针对光电子产品的功能、性能和用户体验等要求选择研究路线、设计实验方案。

4.2能够根据实验方案，选用安全合理的实验方法和手段开展实验，正确记录和分析实验数据，规范清晰地表述实验结果。

4.3 能够利用合理的数据分析方法和工具，针对实验结果进行定性或定量分析、给予合理解释和综合，得出有效可靠的结论。

毕业要求5：使用现代工具。能够针对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题，使用、选择恰当的实验平台、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的模拟与仿真，优化设计方案。

5.1针对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题的分析、设计和实现需求，具备使用、选择恰当的平台环境和现代工具的能力。

5.2在选择和利用恰当的工具对复杂工程问题进行模拟与仿真时，能对模拟与仿真获得的数据进行分析，理解工具的局限性。

5.3针对复杂性工程问题，根据模拟与仿真结果，验证系统设计方案的合理性并提出改进措施。

毕业要求6：工程与社会。利用光电信息科学与工程相关背景知识，合理分析和评价专业工程实践和复杂工程问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。

6.1具备光电信息科学与工程相关的技术标准、知识产权、产业政策及法律法规等相关知识，能够前瞻性地分析和推测光纤传感、智能仪器相关技术领域工程实践对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。

6.2 能够客观评价复杂工程问题解决方案的实施对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。

毕业要求7：环境与可持续发展。能正确理解和评价针对光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题的工程实践对环境和社会可持续发展的影响。

7.1 具有人与环境资源和谐发展的意识，正确理解并能在光电信息科学与工程实践中践行环境保护和可持续发展的理念。

7.2 能够分析和评价光电信息科学与工程实践对环境保护和社会可持续发展造成的影响。

毕业要求8：职业规范。具有人文社会科学素养、社会责任感，富有山水情怀，能够在光电信息科学与工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。

8.1 具备良好的人文社会科学素养，能够树立正确的世界观、人生观、价值观。

8.2 富有山水情怀，具有推动民族复兴和社会进步的责任感，践行社会主义核心价值观。

8.3 理解光纤传感、智能仪器技术领域相关的方针政策和法律法规，并能够在工程实践中遵守职业道德和规范，履行责任。

毕业要求9：个人和团队。能够在多学科背景下的光电子产品项目团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色，拥有良好的团队协作精神。

9.1在光电信息科学与工程实践中具有合作意识，能够与其它学科的成员进行有效沟通，合作共事。

9.2 能够胜任团队成员角色，具有一定的沟通、交流与表达能力，在团队中独立或合作完成相应的任务。

9.3具备在项目团队中担当负责人的能力，能够对团队活动进行组织、协调和管理。

毕业要求10：沟通。能够就光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

10.1 能够就光纤传感、智能仪器技术领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达，正确表达自己的观点和工作成果。

10.2 具备一定的国际视野，对光电信息科学与工程专业当前国际研究前沿与产业状况有基本的了解，能针对当前热点问题形成并表述自己的见解。

10.3具有至少一门外语的应用能力，对全球化和文化多元化有基本的理解，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

毕业要求11：项目管理。理解并掌握光电信息科学与工程项目管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用，具有一定的工程项目管理能力。

11.1 能够理解和掌握光电信息科学与工程项目管理原理和经济决策方法。

11.2能够在多学科环境中根据光电信息科学与工程项目特征选择恰当的项目管理方法和经济决策方法。

11.3 能够选择恰当的工程项目管理工具、工程模型，对光电子产品开发等工程项目进行管理。

毕业要求12：终身学习。具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

12.1理解技术环境的多样化以及应用发展和技术进步对于知识和能力的影响和要求，具有自主学习和终身学习的意识。

12.2具有技术理解力，能够从工程实践中凝练问题，具有归纳和重现的能力。能够掌握自主学习和终身学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。

12.3可以区分“知”与“识”，克服固有的“思维定势”，具有不断学习和适应发展的能力。

四、毕业要求对培养目标支撑关系表

表1 毕业要求对培养目标支撑关系表

五、毕业和学位授予条件

（一）毕业条件

学生在规定年限内，修完培养方案规定内容，修满第一课堂学分 170 、第二课堂学分 8 ，成绩合格，方可准予毕业。

（二）学位授予条件

1.必修课程（不包括信息技术基础、军事理论、军事技能课程）为学位课程。

2.学位课程（ 139 学分）、核心课程（ 36 学分）成绩及其他条件等达到学校授予学位要求，方可授予学位。

六、学制、学历与学位

基本学制：4年，学习年限：3-6年

学历：本科

授予学位：工学学士

七、课程设置

课程设置见课程和实践教学结构与学分要求表和教学进程计划表。
课程和实践教学结构与学分要求（表2）

教学进程计划表（表3）

核心课程

电路分析基础，模拟电子技术基础，数字电子技术基础，信号与系统，工程光学，光电子技术，光电检测技术及系统，单片机及接口技术，光纤传感技术。

电路分析基础

课程代码：   学时：56+16    学分：4.5

课程主要内容：电路模型和电路定律、电阻电路的等效变换、电阻电路的一般分析、电路定律、储能元件、一阶电路的时域分析、相量法、正弦稳态电路的分析、电路的频率响应、三相电路。

实验主要内容：元件的伏安特性测试、叠加原理和基尔霍夫定律测试、戴维南定理测试、受控源特性研究、典型电信号测量、一阶动态电路特性测试、RLC元件性能研究、RLC串联电路特性测试。

模拟电子技术基础

课程代码：   学时：56+16   学分：4.5

课程主要内容：常用半导体器件、基本放大电路、多级放大电路、集成运算放大器、放大电路的频率响应、放大电路中的反馈、信号的运算和处理、波形的发生和信号的转换、功率放大电路、直流电源、模拟电子线路读图。

实验主要内容：二极管和三极管的测量、单管共射放大电路、射级输出电路、负反馈放大电路、基本运算电路、正弦波振荡电路、直流稳压电源。

数字电子技术基础

课程代码：   学时：56+8   学分：4

课程主要内容：逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形、半导体存储器、可编程逻辑器件与硬件描述语言、数-模和模-数转换。

实验主要内容：基本门电路逻辑功能测试，MSI组合电路分析与设计，时序逻辑电路分析与设计，555多谐振荡器应用。

信号与系统

课程代码：   学时：56+8   学分：4

课程主要内容：确定性信号经过线性时不变系统传输与处理的基本理论和基本分析方法，包括信号的分析、连续时间信号与系统的时域分析、频域分析、复频域分析和离散时间信号与系统的时域分析、z域分析及系统状态变量分析。

实验主要内容：连续时间信号卷积和连续LTI系统的时域分析、连续时间信号的傅里叶分析与滤波器设计、信号的调制与解调、离散系统时域分析和z域分析。

工程光学

课程代码：   学时：64+16   学分：5

工程光学是高等学校光电信息科学与工程类专业的一门重要专业必修课程，作为开展光学理论和光学技术教育的专业技术基础课面向本科生开设，对于学生学习其它光电专业课程、培养综合能力具有十分重要的意义。该课程分上、下两篇，分别涵盖应用光学和物理光学两大部分内容，涉及基本概念、基本理论和实际解决工程光学问题等诸方面，其综合性、灵活性和实践性都很强，课程具有一定的难度。通过本课程的学习，学生能够对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识，为学习光学设计、光信息理论和从事光学研究打下坚实的基础。

实验主要内容：薄透镜焦距测量、自组典型光学系统、牛顿环、夫朗禾费衍射、迈克尔逊干涉、偏振光分析等。

光电子技术

课程代码：   学时：48   学分：3

本课程主要讲述光电子技术的应用及发展，系统讲述光源，光路，光调制，光接收，光信息存储等知识，主要包括：光辐射探测的理论基础，常用光辐射源，光电探测器、热探测器、图像传感器等光电器件的结构原理及应用技术，光学信号的调制与解调技术，直接探测和相干探测技术，光电检测电路及信号处理技术，典型光电系统的分析与设计。通过课堂教学、综合讨论等教学环节，培养学生具备系统的光电子技术基础知识，为学生今后从事现代信息技术，激光技术，光纤技术，光通信技术等方面的学习与应用打下良好的基础。

光电检测技术及系统

课程代码：   学时： 32+16   学分：3

光电检测技术及系统是一门主要专业方向课程，是一门实用性、实践性很强的光电类专业必修课，是从事光学工程、仪器仪表、测量与控制研究人员所必须具备的专业基础。内容涉及光学、电子学、光与物质的相互作用等领域。本课程主要讲述光电检测理论基础知识以及光电检测的结构组成、设计思路和应用特点等。通过本课程的学习，使学生了解和掌握光电转换的基本原理及光电检测技术所必须的各种知识，了解和掌握常用光电测量方法及常用测量仪器的使用，具备进行各种基本光电测量所需技能和设计光电检测电路的能力。

实验主要内容：光敏电阻光控开关系统设计、 光敏电阻光控灯系统设计、热释电报警系统设计、光电报警系统设计、硅光电池光照度计系统设计、光电测距系统设计、数字温度计系统设计等

单片机及接口技术

课程代码：    学时：48+16   学分：4  

课程主要内容：单片微型计算机的组成原理、MCS—51单片机的硬件结构、存储器结构、并口、时序；汇编指令及程序设计、单片机C软件的基础；定时计数器、中断、串口的结构及应用；地址译码技术的概念及电路的设计、单片机片外的A/D、D/A、键盘、显示等扩展接口技术；Keil C软件环境应用。

实验主要内容：单片机汇编和单片C的程序设计、Keil C软件综合应用和调试方法、I/O口应用、定时器/计数器灵活应用设计、中断系统应用设计、A/D转换、交通灯的设计等等。

光纤传感技术

课程代码：   学时：32+16   学分：3

光纤传感技术是光电信息科学与工程类专业的一门重要专业必修课程。课程采用项目式教学方式，以光纤传感器设计流程为主线，详细讨论了光纤制作方法及选择；光纤传感器的传感机理、材料选择、结构设计、关键问题和应用范例；以及近年来已经在石化、电力、建筑、军事、医疗等多行业规模化应用的光纤传感技术的原理、方法和关键技术；选择性地引入专家讲座及国内外的前沿技术作为延伸与拓展。通过实验与理论相结合的学习方式，使学生对光纤传感器技术有较深入的认识和掌握，并熟悉光学相关仪器、光纤有/无源器件、原材料加工和系统设计等的基本知识技能，为将来的学习和应用打下良好基础。

实验主要内容：光纤熔接、光纤烟雾报警、光纤位移测量、光纤微弯称重、光纤荧光测温、光纤光栅温度测量、光纤光栅应力应变测量等。

八、课程体系配置流程图

图1 光电信息科学与技术本科专业课程体系配置流程图

九、课程支撑毕业要求的对应关系表

表4  课程与毕业要求的对应关系表

说明： H表示支撑度高，M表示支撑度中，L表示支撑度低。