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摘要：文章基于人才需求分析，以大连海事大学为例，首先阐述了人才需求视角下“微流控芯片技术及应用” 研究生课程教学现状，然后提出了人才需求视角下“微流控芯片技术及应用”研究生课程教学优化策略。
关键词：微流控芯片技术及应用研究生课程,教学设计,人才需求
在创新驱动发展战略的正确引导下，“十三五”期 间我国多个领域涌现大批前沿性重大创新成果，标志 着国家科技发展路线从“模仿、跟踪”逐步迈入“原创、 引领”的新阶段 。在这一背景下，《国家创新驱动发展 战略纲要》明确指出，加快工业化和信息化深度融合， 加强微电子与光电子等技术研究是以技术群体性突 破支撑引领新兴产业集群发展，推进产业质量升级的 关键[1]。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四 个五年规划和 2035 年远景目标纲要》进一步提出，应 坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科 技自立自强作为国家发展的战略支撑。创新是第一动 力，人才是第一资源[2]。而为国家高水平科技自立自强 提供人才支撑，推动新一代信息技术、智能绿色高端 制造业发展，则是新形势下我国创新型、研究型高校 人才培养的重要工作内容。
大连海事大学(以下简称“我校”)信息科学技术 学院包含信息与通信工程、计算机科学与技术、软件 工程等一级学科硕士授权点 。其中，信息与通信工程 硕士授权点设置了信息与通信工程学术学位和电子 信息专业学位研究生学位点，包含光电信息检测与处 理、信号与图像处理理论与技术等研究方向，并面向 信息与通信工程学士学位、电子信息专业学位开设了 光电技术专业类课程，即“微流控芯片技术及应用”研 究生课程。微流控作为使用微通道处理或操纵微小流 体系统的交叉领域科学技术，涉及化学、流体物理、微电子等多个学科知识，是微流控芯片制造的重要理论 和实践基础[3] 。 同时，因为微流控芯片具有微型化、集 成化等特征，能够实现微量样品消耗前提下的快速分子级生物检测，所以其在海洋环境检测和船体附着微 生物探测方面具有重要的实践与应用价值。而为了满 足光电技术企业人才需求，使学生熟悉微流控芯片的 工作原理、加工工艺、制作方法和微粒操控等基础知 识，掌握微流控芯片设计、制作、微颗粒光电检测前沿 技术，最终实现从传感、检测到系统开发的全链条检 测设备开发，“微流控芯片技术及应用”研究生课程安 排了“微流控芯片的设计和制作”“微流控芯片颗粒操 控技术及应用”“微颗粒光电检测技术及应用”“微流 控芯片成像技术及应用”四大模块的教学内容，并采 用启发式、研讨式、案例式授课方法进行知识讲授，以 增强师生互动，使学生深入掌握知识内容，进而培养 其独立思考、知识探索及问题解决的能力 。下面本文 拟在分析人才需求的基础上，以我校为例，通过阐述 “微流控芯片技术及应用”研究生课程教学现状，从而 对人才需求视角下“微流控芯片技术及应用”研究生 课程教学的优化策略加以论述，即对比国家重点发展 的电子通信先进制造产业人才需求，分析当前课程教 学设计和模式中存在的不足，并在此基础上，结合学 校科研型人才培养的特色与学科领域优势及“十四 五”期间海洋生物监测工作的统筹目标[4]，探索并提出 人才需求视角下的信息与通信工程学术学位、电子信 息专业学位研究生课程教学的优化策略。
一、人才需求分析
(一)数据集与描述性统计
本文以智联招聘 2021 年全平台发布的招聘信息 为统计对象，该数据集共包含 39 461 家企业发布的 1 551 810 条有效招聘信息 。其中，“计算机软件”“互联网/电子商务”“电子技术/半导体/集成电路”类型企 业发布的招聘信息数量最多，占到了统计总量的 81.44% 以上;其次是“通信/网络设备”“仪器仪表”“机械/设 备/重工”类型企业，主要分布在广东、上海、江苏、浙江 等沿海省份。在教育背景方面，要求具有大专、本科和 研究生学历的信息分别占到了信息总量的 47.04% 、 41.37%和 1.29% 。而在以研究生学历为主的招聘岗位 中，主要职位包括算法、研发、软件等各类工程师及研 究所的专职研究员。鉴于本文的研究成果为向光电技 术类专业研究生课程教学提供思路，为推动国家创新 驱动发展战略提供光电技术人才支持，因此选择当前 重点发展的“仪器仪表/工业自动化”“通信/电信运 营、增值服务”“通信/电信/网络设备”“计算机硬件” “电子技术/半导体/集成电路”5 类光电技术企业中的 技术岗位进行人才需求分析，并将教育背景限制在研究生学历，以保证统计结果的针对性和可靠性。
(二)数据处理与分析
首先，提取数据中包含详细任职要求的光电技术 企业中的技术岗位，即“仪器仪表/工业自动化”“通 信/电信运营、增值服务”“通信/电信/网络设备”“计 算机硬件”“电子技术/半导体/集成电路”，共计 2 734 个 。其次，使用文本挖掘方法对筛选到的岗位信息进 行预处理 。 即采用百度 自然语言处理部门发布的 Lexical Analysis of Chinese(LAC) 中文自然语言处理 工具对文本数据进行分句 、分词、停用词剔除、词性 标注等预处理操作，使用词频-逆文档率(TF-IDF) 关 键词排序指标计算词语权重并进行关键信息提取 。 最后，采用 Latent Dirichlet Allocation(LDA) 模型生成 描绘光电技术企业人才需求的 8 个主题，结果如图 1 所示。
深入分析主题内容后可以发现，光电技术企业人 才需求的关键词可进一步划分为三个维度，即岗位职 责、专业技能和个人特质。在岗位职责方面，多数光电 技术企业可为具有硕士及以上教育背景的人才提供 研发、集成电路、仿真、图像与信号处理相关的工程师 岗位，以及面向工业机器人、芯片制造、建模仿真等高 新技术产业的产品设计、测试、优化、检验与维修工 作。在专业技能方面，图 1(a) 和(g) 所示的图像与信号 处理类岗位要求任职者能够熟悉产品视觉模块中的 信号识别和图像处理 、模式识别算法， 需要其熟悉 MATLAB 中的 Simulink 可视化仿真工具、LabView 可 视化图形编程语言和 RTK 实时动态测量技术。以图 1 (c) 、(f) 和(h) 为代表的芯片设计与制造类岗位则要求 任职者能够处理 Serdes 相关的高速信号处理问题，且 具有扎实的电路设计、电路模拟、应用数学、物理光 学、材料学等专业理论知识。图 1(b) 和(e) 所示的算法 岗位则要求任职者应熟悉图像处理和自然语言处理 领域中的深度神经网络、强化学习、迁移学习等深度学习框架，加之算法主要部署在以 Apollo 为代表的自 动驾驶与智能交通解决方案系统中，还需具有优秀的 编程技能，以满足算法运行优化的需要，即具有优秀 的实践技能 。在个人特质方面，多数岗位明确了任职 者应具有创新思维和自主学习能力，以积极面对研发 工作中的各种挑战及追踪相关领域的技术前沿 。此 外，“团队协作”“思维缜密”“踏实稳重”则表明任职 者应具有良好的合作意识和流畅的表达能力，以此保 证项目的顺利推进及融洽的团队氛围。
二、人才需求视角下“微流控芯片技术及应用”研 究生课程教学现状
教育部于 2014 年印发的《关于改进和加强研究 生课程建设的意见》明确提出：“课程学习是我国学位 和研究生教育制度的重要特征，是保障研究生培养质 量的必备环节。”[5]为了实现国家高水平科技的自立自 强及相关领域创新型人才的持续输送，我校“微流控 芯片技术及应用”研究生课程设置了基础理论、研究 前沿、实验实践三个方面的教学目标及教学内容。在教学内容方面，我校安排了“微流控芯片的设计和制作” “微流控芯片颗粒操控技术及应用”“微颗粒光电检测 技术及应用”“微流控芯片成像技术及应用”四大模块 内容的知识点讲解，并采用多种方式进行授课。其中， 微流控芯片的材料、制作工艺及原理章节采用了教师 主导的传统讲授法，以保证学生正确掌握微流控相关 的理论和研究方法; 在前沿性的技术发展与应用方 面，采用学生研讨为主、教师辅助的启发式问答方式 进行， 以培养学生的文献阅读和探究式学习能力，并 通过师生间的课堂互动，引导学生正确提炼科学研究 中的关键问题及进行领域知识构建[6]。另外，为了提高 学生的实验动手能力，“微流控芯片技术及应用”研究 生课程教师结合学科在海洋环境监测方面的平台资 源和研究课题，以海洋环境中的分子级微生物检测为 研究对象，带领学生进行微流控芯片设计、测试、优化 探索，从而通过丰富的科学实验激发学生对科学研究 的兴趣，进而提升学生专业技能。
人才需求分析结果表明，科学研究和工程实践并 重是光电技术企业对光电技术类专业研究生的基本 要求 。因此，光电技术类专业研究生除了应具备扎实 的理论基础，还需拥有优秀的实践技能，这一点与学 科本身的综合性和实践性特征基本一致，也反映了高 层次应用型人才培养的现实需求[7]。我校“微流控芯片 技术及应用”研究生课程教学虽然体现了光电技术类 专业研究生培养应结合社会经济发展的现实需求，但 在教学中仍存在以下不足。第一，常规教学、多媒体教 学和网络教学等教学模式难以支撑研究生实践能力 的培养。虽然“微流控芯片技术及应用”研究生课程教 学模式中也融入了启发式、研讨式、案例式教学方法， 旨在增进教师与学生间的双向信息互动，但对于具有 较高动手能力要求的光电技术类专业研究生而言，上 述教学模式降低了学生对专业知识的学习兴趣，不利 于学生实践能力的培养、锻炼和提高[8] 。第二，缺乏学 生学习过程中的探究情境创设和探究资源支持。当前 的“微流控芯片技术及应用”研究生课程教学设计已 明确前面提及的四个模块教学内容采用的教学方法， 但对于教学环节中探究环境的选择及特定环境中提 供的教学资源类型并未明确，特别是对于小组研讨环 境下的座位编排，以及实验室环境下的设备操作、常 见问题、安全指南等比较混淆 。第三，课堂学习、实验 研究、领域实践的混合式教学模式融合不充分。“混 合”是“微流控芯片技术及应用”研究生课程教学的重 要方向[9]，且课程中的教学方式和教学活动安排旨在推进微流控芯片技术的学习、研究和实践融合，但当 前的教学内容除了过分强调学术前沿性和国际化，在 本土化方面也略显不足，同时固化的理论学习和科研 训练还脱离了灵活的产业实践需求。
三、人才需求视角下“微流控芯片技术及应用”研 究生课程教学优化策略
“探究型—混合式”教学模式是在信息技术支持 下，促进研究生课程深度探究的学习活动与教学设计 框架，其由探究主体、探究客体、探究环境及方式、混 合维度四个关键要素构成。“探究型—混合式”教学模 式通过整合优质学习资源，融合优势教学方式方法， 统合学生课程学习、科研训练、领域实践等途径，对提 升研究生课程教学质量具有重要的现实意义。笔者拟 针对上述现状，在“探究型—混合式”教学模式的指导 下提出我校“微流控芯片技术及应用”研究生课程教 学的优化策略。
(一)完善与细化教学设计
精心的教学设计是开展有效教学实践的前提[10]。 为了进一步培养研究生的学习 、研究和实践能力，我 校“微流控芯片技术及应用”研究生课程教师计划在 结束微流控芯片的材料、制作工艺及原理章节讲授内 容后，通过专业承担的科技部海洋微生物检测项目实 践案例对微流控芯片制造涉及的精细微结构操控、颗 粒探测光电检测、光学成像三个关键技术问题进行教 学内容分解 。 同时，在遵循科学向技术发展的一般规 律的前提下，结合传统教学环境和网络教学环境的优 势与特点，根据实际教学需求，以各章节的关键科学 和工程问题为导向进行教学内容、教学方法、考核方 式的再设计 。其中，充分利用现代信息技术对教学对 象的信息采集、信息传递、信息反馈提供的便利，为不 同的课堂探究主体(如研究生个体、课堂学习小组、课 程教学班级) 提供不同的学习资源与学习支持，并根 据差异性的教学策略与方法，重点进行网络探究环境 的设计。
(二)强化探究活动和实践环节的情景设计
在我校“微流控芯片技术及应用”研究生课程教 学中，教师需明晰学生在课程学习、研究、实践环节中 的特定需求，并结合教学目标与内容，对探究活动和 实践环节的情景进行系统设计。“微流控芯片技术及 应用”研究生课程的探究主体一般分为研究生个体和 课程学习小组，前者是教师主导授课章节的主要探究 主体，即学生根据课堂讲授的内容，结合自身的专业 背景和知识掌握情况对课程涉及的基础性内容进行自主探究和查漏补缺;后者则是在学生主导的授课章 节中，由学生组成小组，通过协商、分工、资源共享等 进行的讨论探究。而课堂教学活动中的探究客体主要 指教学内容中的基本概念 、领域原理和综合任务等， 因而探究活动和实践环节的情景设计还应充分考虑 探究主体和客体的作用过程与行为特点 。基于此，在 “微流控芯片技术及应用”研究生课程教学中，教师可 从水环境污染、细胞生物学、蛋白质分析、基因分析、 仿生研究等领域入手，依托多媒体呈现案例或实验操 作过程，设计出相应的情景，引导学生进行探究或实 践，从而让学生对课程内容有深入的认知。
(三)加强混合式教学模式下的课程资源建设
“混合”是研究生课程教学改革的方向所在，而网 络技术手段的介入，更是促进不同教学方式、教学活 动、学习研究与实践的统合 。因此，在我校“微流控芯 片技术及应用”研究生课程教学中，除了加强网络探 究环境建设，还应加强混合式教学模式下的课程资源 建设，即在保证课程专业性的前提下，借助丰富的互 联网学习资源，构建多媒体学习资源目录，提高学生 的科研兴趣和学习接受度 。具体包括以下方面：不同 教学策略下面向多元探究主体的学习资源建设，旨在 达成各主体探究行为与探究环境、学习内容、学习目 标上的统一;围绕微流控芯片技术的知识讲授、平台 实验、产业实践课程教学环节中的资源建设，旨在为 不同层次、不同类型教学活动的顺利开展(如实验安 全与指南) 、关联(实验依据) 和支撑(产品转化) 提供 必要的资源支持;面向研究生实践能力培养的资源建 设，旨在根据市场维度下的产业技术人才特质，结合 课程学习成果扩展职业岗位所需的知识与技能 。另 外，课程资源建设可通过学校自主开发这一路径来实 现，即学校成立课程资源建设小组，负责建立学生学 习资源库、教师教学资源库、实践教学资源库，同时要 求学生、教师、合作企业及单位定期将学习指南、电子 教案、案例信息、专业领域的市场信息等录入资源库， 以保证课程资源的专业性、系统性、先进性。
(四)拓展学科知识和科学研究的产业实践
为了给国家高水平科技自立自强提供人才支撑， 向重点发展科技领域持续输送具有自主学习和探索 能力的高素质工程技术人才是新形势下我国创新性、 研究型高校人才培养的重要工作内容[11]。为了推进“微 流控芯片技术及应用”研究生课程教学在船舶、海洋、 环境检测等实践领域的拓展与应用，我校与所在省市的光学仪器制造、船舶制造及海洋环境检测和海关检 验检疫部门开展深度合作，了解微流控芯片在不同行 业应用中的现实困难，以完善“探究型—混合式”教学 模式中的科学和技术问题设计，并通过校企合作的形 式拓展学科知识和科学研究的产业实践。
四、结语
为了满足“十四五”期间我国社会和市场新环境 下的国家科技战略布局要求，面向光电技术产业的研 究生人才需求情况，笔者结合我校，分析了“微流控芯 片技术及应用”研究生课程教学中存在的不足，继而 在“探究型—混合式”教学模式的指导下结合专业的 优势资源和特色，从完善与细化教学设计、强化探究 活动和实践环节的情境设计、加强混合式教学模式下 的课程资源建设、拓展学科知识和科学研究的产业实 践四个方面提出了优化策略，以便为信息与通信工程 学术学位、电子信息专业学位研究生课程教学质量提 升及相关实践提供有益的参考。
参考文献：
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[5] 教育部关于改进和加强研究生课程建设的意见[EB/OL].(2014- 12-05)[2022-05-07].http://www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201412/ t20141205_182992.html.
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其他作者简介：王晓宇(1989 — )，女，讲师，博士，硕士研究生导 师 。研究方向：知识发现与技术创新。
通讯作者：王俊生(1979 — )，男，教授，博士，博士研究生导师 。研 究方向：信号与图像处理技术 。 (E-mail：wangjsh@dlmu.edu.cn) 。
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