電子信息實驗中心建設與實踐教學研究

晏 勇

(阿壩師范高等專科學校 電子信息工程系，四川 汶川 623002)

一 引言

2008年5月12日汶川特大地震使地處汶川縣城的阿壩師范高等專科學校遭受了毀滅性的災難，學校所有辦學硬件資源幾乎全部損失殆盡。在社會各界幫助下，各級政府領導下，學校經歷了千里大轉移，災后異地復課，災后異地重建，2011年經歷三年異地復課和異地重建的阿壩師范高等專科學校，按計劃整體搬入四川汶川水磨鎮新校區，一所嶄新的現代高校竣工并投入使用。

2008年底學校啟動災后重建規劃，電子信息實驗中心正式立項重建。實踐教學是高等學校教學的重要組成部分，實驗室是高校應用型、創新型人才培養的基地，實驗室重建規劃必須符合教育部《高等學校專業實驗室評估標準》，與本科實踐教學接軌(為學校迎接升本評估以及升本后順利過渡到本科教學避免重復建設)；突破傳統文科師范院校大環境的限制，揚長避短，突破傳統思維，將新思想、新方法、新技術融入電子信息技術實踐教學；立足實際，實現實驗室建設高標準、嚴要求、現代化、實用化、人性化、低投入高產出，實驗室以培養學生工程實踐和創新能力為目標，減小畢業生與社會用人單位差距，實實在在提高畢業生的就業率和就業質量。

二 電子信息實驗中心建設

1．實驗室規劃。

電子信息實驗中心全盤統籌、整體梳理學科與學科、學科與專業、專業與專業間的關系以及未來發展，按輕重緩急合理分配重點建設的原則，按優先投入優先實施的原則將規劃分為一期和二期；建成后逐步實現實驗室全天開放，提高實驗室和實驗設備利用率；實驗室建設緊扣電子信息行業發展，符合電子類專業人才培養目標，改革原有實驗室建設體系和模式，加強理實一體化教學，增加綜合性、設計性和創新性實驗；實驗室為學生提供自由寬松舒適人性的環境，提高學生學習積極性。

電子信息實驗中心災后重建結構復雜，涉及汶川威州校區震后搶運設備恢復、郫縣古城異地復課新建實驗室恢復、汶川水磨新建實驗室。實驗中心災后重建打破原有格局，實驗室整體統籌規劃合理布局，科學配套儀器設備，避免盲目追求實驗設備品牌和高配，通過參觀考察的方式務必落實每一種設備，提高設備性價比，設備選型盡量偏向測試類儀器儀表、綜合性設計性開發平臺和開發工具。實驗員和任課教師具體承擔實驗室重建工作，負責擔任課程實驗室規劃建設，實驗室建設工作細致繁瑣，從實驗室使用、功能、容量、規模、環境、水、電、網絡、布線、實驗桌椅、實驗設備、實驗室升級改造、實驗室安全等方面逐一考慮和考察，實驗中心和教學單位共同討論實驗室建設疑難問題以及新技術、新方法，[1]歷經一年半時間，實驗中心和教學單位經15次集體討論修改規劃方案，完成了實驗室規劃論證和實驗設備的選型工作。

電子信息實驗中心實驗室重建分為兩大部分三大類：兩大部分即電子信息實驗室和物理實驗室；三大類即基礎實驗室、綜合設計實驗室和創新實驗室。電子信息實驗室一期規劃10個，二期規劃6個；物理實驗室一期規劃5個，二期規劃2個，一期規劃實驗室中包含部分已有實驗室和實驗設備，電子信息實驗中心實驗室規劃如表1。

2．實驗室建設。

實驗室布線關系實驗室安全正常高效運行，利用三相火線與零線間相電壓220V，保證實驗室負載平衡，強電布線采用三相五線制即電源線+零線+地線，實驗室分三組分別用相線、零線、地線構成交流220V，三相總功率最大20KW；三相電出口到單相空開前火線、零線、地線用截面10m2銅芯線，單相空開到每組用截面6m2銅芯線，每組到實驗桌用截面4m2銅芯線，每組到每桌電源線接頭用烙鐵焊接減小接觸電阻減小觸點發熱；實驗室配三相交流穩壓器一臺確保輸出電壓穩定，穩壓器前三相空開可關斷穩壓器電流保護穩壓器，穩壓器后單相空開可關斷每組電流，實驗室布線如圖1。在不影響儀器精度和正常使用前提下，實驗室采用防靜電地板提高安全防護能力，防靜電地板必須保證良好接地。實驗室建設還須考慮部分細節問題例如實驗室實驗桌抽屜用通鎖，實驗桌布線，實驗室靜電墊，實驗設備除濕防銹等。

表1 電子信息實驗中心實驗室規劃

圖1 實驗室布線圖

3．人才隊伍建設與制度建設。

實驗室人才隊伍建設是實驗室工作重點，實驗中心依托災后重建和升本評估重新規劃了實驗室人才隊伍，因為只有一支優秀的、有戰斗力的隊伍才能凸顯實驗室作用。電子信息實驗中心由學校電教實驗中心改擴建，承擔全校電子信息類實驗課和理工科物理實驗課的工作任務，現有專兼職教師15人，教授1人，副教授2人，講師10人，在讀博士1人，碩士9人。受師范文科大環境限制，實驗中心人才隊伍建設問題比較突出，實驗室工作難度較大效果難以體現，付出與回報不成正比，同時實驗室工作對個人素質能力和責任心要求較高，高學歷高職稱的教師不愿意到實驗室，有工程實踐經驗的工程師不愿意到實驗室，實驗室人才隊伍建設相對滯后。學校應加大對實驗室人才隊伍政策傾斜，合理定編定崗，加強實驗室雙師型隊伍的建設，重視實踐指導教師待遇適當增加實驗指導教師年終工作量，增加實驗指導教師參觀培訓提高業務水平和管理水平，保證實驗室良性、穩定和可持續發展。[2]

實驗室制度是實驗室內人員行為準則，是實驗室安全、高效運行的保障。電子信息實驗中心建立了一套完整的制度體系，包含《學生實驗守則》《實驗員守則》《實驗室開放制度》《儀器設備管理制度》《實驗室衛生制度》《實驗室安全制度》《耗材管理制度》《實驗室應急預案》《實驗室文檔管理制度》等，基本實現了實驗室規范化管理，由人管人逐步過渡到制度管人。

三 實踐課程與實踐教學

1．實踐課程。

根據學校發展總體規劃和人才培養目標，結合電子信息技術發展趨勢和實踐課程的結構特點，提出了分層次分階段教學模型，對實踐課程體系、教學大綱、教學計劃、教學方法、教學模式等方面進行系統改革，分層次即“四性加四型”的實踐教學模式，[3]四性指實踐課程必須融入基礎性、系統性、應用性、前沿性實驗內容，四型指實踐課程必須融入基礎驗證性、綜合性、設計性、創新性實驗項目，實驗課程中應包含新概念、新技術、新器件、新思路，拓寬學生思路和思維。[4]分階段指將學生分為興趣感知與專業探索、綜合應用與設計、研究與創新三個階段，第一階段針對低年級同學，要學好各門基礎課提高學生基礎技能和儀器設備使用，培養學生對專業實踐課程的興趣，積極引導激發學生利用課余時間利用所學知識開展多種形式的實踐探索；第二階段針對中年級學生，要能利用專業知識、開發平臺、開發工具、測試儀器進行工程實踐訓練，自己動手完成設計、調試、測試、報告整個過程，題目不一定難，關鍵是學生能通過自己努力得出正確結果，進一步激發學生興趣和求知欲；第三階段針對高年級學生，要能以單片機、可編程邏輯器件、數字信號處理器為核心完成應用系統開發，提高學生創新能力和研究能力。應用系統開發內容綜合復雜涉及知識面廣，設計制作周期長，應充分估計設計過程中可能出現的問題及時引導學生解決。實驗室制作室開放，鼓勵學生利用課余時間到實驗室設計制作，實驗中心克服資金不足、人員不足等各種困難，為到實驗室自主設計開發的同學提供場地、耗材、指導老師在內的各種支持和便利，讓有興趣愿意學習的同學能進一步提高設計制作能力，激發學生的探索研究和創新意識。培養學生的實踐能力是一項長時間的系統工程，必須遵守教學規律循序漸進，避免出現空中樓閣拔苗助長，提出不切實際的要求和口號，應著眼基礎從模仿開始，模仿、調試、修改經典電路并實現創新，逐步提高設計能力。

實驗中心采取校內外實踐相結合的模式來提高學生的實踐能力，低年級同學安排到工廠參觀見習，提高學生學習興趣，調動學生回校積極性和自覺性，解決學生學習無目的性和盲目性；高年級學生直接進入公司參與生產開發，零距離接觸實際生產，體驗實際生產開發過程，通過校外實習方式彌補校內實驗室不足和弊端。聯系校外實踐基地困難很多，有的企業不愿意接受學生實習或見習，因為涉及學生吃穿住行以及安全等問題，同時還可能打亂企業正常生產。為保證實習質量避免給實習單位帶來各種麻煩，實習或參觀前應向學生詳細介紹本次實習的內容和方式方法，強調組織紀律，自愿報名寧缺毋濫。

2．實踐教學。

理論教學和實踐教學不是主從關系，是統一辯證的關系，用理論指導實踐，用實踐驗證理論。實驗中心采取理實一體化教學模式，將理論和實踐融為一體，有利于教師對重難點把握和講解，有利于學生掌握重點難點知識，學生工程素質和實踐能力得到進一步提高。[5]實驗室開放時間長、人數多，教師工作量大，實驗中心采取學生管學生，學生教學生的方式全面培養學生綜合素質。實驗教師有意識培養一些責任心強、自主學習能力強、興趣濃厚的學生作為老師幫手，幫助老師準備實驗，管理實驗室和一些常見耗材；這樣，既鍛煉了學生綜合素質，又使學生自身思維得到了擴展和拓寬，專業技術水平得到較大的提高。[6]鼓勵實驗指導教師根據實際情況編寫講義，基本做到每門實驗課有一本實驗自編講義，運行一段時間后發現電子信息技術發展太快自編講義部分內容很快滯后，目前采取實驗指導老師及時更新實驗講義章節內容，每次實驗課程講義提前上傳網上，學生自行下載學習，不提供紙質版實驗指導教材的方式。[7]

實驗中心利用仿真設計和實際制作相結合的實踐教學方式，仿真設計可以縮短實際開發時間[8]，提高學習效率，但仿真設計畢竟不是實際開發，不能代替實際環境，使用不當反而適得其反，有些情況仿真設計永遠不可能出現，例如電阻功率過小發熱，三極管電流過小發熱等情況。低年級學生處于認知階段不建議大規模使用仿真設計軟件，實際開發環境使學生對硬件體會更加深刻透徹；高年級學生有一定硬件基礎建議先仿真實現系統功能，在此基礎上自行設計印制電路板實際制作。仿真教學和實際制作各有優缺點要根據實際情況確定，同一門課程不同的對象采用教學方法可能不同，不同課程采用教學方法也不同，不能一概而論。

實驗中心利用大學生電子設計大賽改革和提高實踐教學。大學生電子設計大賽是教育部提倡的賽事之一，它可以全面檢測學生水平和能力，涉及范圍廣，綜合考察學生素質和能力，檢驗學校辦學水平，指導學校辦學方向。全國大學生電子設計大賽和四川省大學生電子設計大賽隔年舉行，我們依托這兩大賽事系統培養學生工程項目實踐能力。賽前學生培訓采用學生為主教師為輔的教學方法，強調學生自主開發設計，經過電子競賽培訓和參加過電子競賽的學生無論是否獲獎實踐能力明顯強于其他同學，就業率和就業質量也較高。

四 考核方式

期末成績考察和考核是實踐課程的重要組成，是教師進行教學和對學生進行學習檢查的重要手段，實踐課程考核方式方法應能客觀反映培養目標，是實踐教學的一種導向。實踐考核應注重過程兼顧結果，統一評分標準，保證實驗成績公平公正公開。不同實踐課程考核側重不同，基礎驗證型側重考核結果、測試參數等，綜合型設計實驗側重設計過程、調試過程、制作過程、測試過程、實驗報告等；課程不同實驗報告內容要求不同，根據實際情況確定，實驗報告基本格式應相同，與畢業設計和畢業論文接軌[9]，詳細的實驗報告有利于學生搞清楚疑難問題或將疑難問題描述得更清楚簡練，有利于培養學生嚴謹科學的思維。實驗成績評定應綜合考慮實驗儀器、耗材等客觀因素，指導教師應明確實驗不成功的原因，不能將所有問題都歸結為實驗儀器設備有問題或該耗材目前實驗室短缺，避免負面影響。

五 結束語

電子信息實驗中心通過災后重建和升本評估科學規范合理建設，改革當前實踐教學體系，汶川水磨新校區運行三年成果顯著，學生實踐能力穩步提升，多次取得各類競賽各種獎項，就業率和就業質量明顯提升；主編出版嵌入式系統教材1本，建成精品課程2門，發表各類科研文章數十篇，基本建成了符合當前科學技術發展，符合實踐教學規律，符合高校本科實驗室評估指標，先進性與應用性并重的高等學校電子信息實驗室。

[1]方文敏，姜錫權，孟艷，等.中日美三所高校實驗室管理與建設的比較[J].實驗室研究與探索，2011,30(3)：331-333.

[2]李萍.試論高校實驗室儀器設備管理隊伍建設[J].實驗室研究與探索，2008,27(10):151-154.

[3]馬濤,劉恒.師范院校電子信息類實驗改革研究與實踐[J].高師理科學刊，2010,30(3)109-113.

[4]張新安.應用型本科電子信息工程專業實踐教學體系改革的研究與實踐[J].湖南科技學院學報，2009,30(4):174-177.

[5]王志軍.電子信息實驗教學中培養學生的研究能力[J].實驗室研究與探索，2009,28(3):95-98.

[6]武林,汪金山,潘日敏,楊曉雨.電子信息類專業實驗教學體系建設與教學方法實踐[J].實驗室科學，2012,15(4):54-56.

[7]張俊杰,杜鵑,催建華.高師院校電子信息類本科生實踐能力培養初探[J].中國教育技術裝備，2011，27(9):16-20.

[8]何新華,金國柱,王瓊.仿真試驗中的虛擬化技術應用[J].四川兵工學報.2011,32(8):71-74.

[9]路正蓮,倪建軍,朱昌平.基于五環過程管理的電子類實驗成績評定辦法[J].實驗技術與管理，2008，25(6):118-120.