西南交大—利茲學院電子信息工程實驗室建設的啟示

趙麗平+馬磊

摘要：我校與英國利茲大學啟動了西南交大-利茲學院的建設，本文介紹電子信息工程專業實驗室的建設，分析了利茲學院實驗室的組成，實驗教學模式和以能力訓練為核心的實驗教學體系。借鑒其實驗教學經驗，從資源建設、師資培養等方面對我國的實踐教學的改革給出了一些建議。

關鍵詞：電子信息專業實驗室；能力訓練；實驗教學體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）34-0262-02

我校與英國利茲大學啟動了西南交大-利茲學院的建設，筆者有幸參與了其中電子信息工程專業的實驗室建設任務。電子信息工程專業在利茲大學名列前茅，實踐教學環節在其中占據了重要地位。為了確保合作專業的培養質量，在實驗室建設中主要依據英方的培養計劃和專業要求來建設和實施。本文就西南交大—利茲學院電子信息工程實驗室的建設和實踐給出了一些經驗，望能對我們的實驗教學改革提供借鑒。

一、利茲大學電子信息工程實驗室

1.實驗室組成。英國利茲大學的電子信息工程專業實驗室由3個實驗室構成：通用實驗室，嵌入式系統實驗室和移動應用實驗室。通用實驗室如圖1所示。該實驗室承擔了本專業5門專業基礎課的實驗教學任務，硬件包括計算機、信號發生器、示波器、數字萬用表等測試儀器，軟件包括Matlab、Multism和Microwind等專業軟件，可以完成該專業一年級涉及到的所有課程的實踐教學任務。

嵌入式系統實驗室的軟件和硬件配置與通用實驗室差不多，最大的不同就是嵌入式模塊的使用。筆者也曾認為該實驗室可與通用實驗室共用，得到的答復是不可以，因為該專業有兩門重要的專業課Embedded system project和 Embedded system在該實驗室完成，這兩門課分屬于第二和第三學年，并且第三學年的Embedded system課完全是實驗課，課程全部在實驗室完成。學生的嵌入式項目從硬件設計制作到軟件編程，都是自己在實驗室獨立完成的。移動應用實驗室是本專業的特色優勢項目，采用的是Apple Mac系統，在該系統下學生可開發完成各項移動服務。

2.實驗教學模式。利茲大學實驗教學的核心是立足于“能力教育”，推行的是“基于行動的學習”。即倡導學生獨立學習和能力培養，倡導自主性、探索式學習，培養適應環境和從事實際工作的綜合能力。從教學方法上來講，教師講授最基本、最核心的內容后，給學生以足夠的空間和環境，“在做中學”，即在實踐的過程中學習，通過實際動手“做”來達到“學”的目的。他們采用的教學模式是一種突出能力培養，真正實現融知識、能力和素質培養為一體的教學模式。

3.實驗教學體系。利茲大學采用的是以能力訓練為特色的實驗教學體系。他們強調自行查閱文獻、自行擬定實驗方案、獨立解決問題，而不是由老師灌輸現成的知識；他們強調學生適應環境、交流協作的綜合能力，而不是局限于課程內容的學習。他們的實驗具有以下幾個特性：①研究性，課程大都沒有指定教材，以嵌入式系統為例，課程由幾個模塊組成，只有參考資料，沒有指定教材。學生也不可能在參考資料上直接找到現成的解決方案，他們需要閱讀大量的文獻，設計實驗方案，然后上機編程實現才能完成，有些實驗項目的規模相當于國內高校的課程設計難度，需要幾周甚至1個月才能完成。②過程性，學生在完成實驗項目的過程中，需要以專業水準隨時記錄反映實驗進展的實驗日志，包括準備工作、設計思路、流程說明、測試方法以及實驗中的數據記錄、現象分析、故障處理等。記錄的完整性、真實性和科學性是成績評定的重要依據。任何其他行為都是不允許的。特別是網絡發達的今天，一旦發現程序copy，會受到嚴厲的懲罰。③自主性，“Learning by doing”的理論在英國得到了充分實踐。實驗項目和內容都是提前布置給學生，鼓勵學生獨立思考、自主設計解決問題。

4.開放性。每個實驗模塊會有規定的時間，但如果學生在限定時間內未完成，周末和課余時間會免費開放給學生，學生只要刷卡就可以進入實驗室，直到完成實驗項目即可。

5.綜合性。對于規模較大的實驗項目，學生可以自由組合，從方案設計，分割任務，項目實現，都由學生自行組織完成，既鍛煉了解決純技術問題的能力，又訓練了團隊協作的綜合能力。

二、對我國實驗教學改革的建議

1.加大實驗室資源投入和建設。從本實驗室的建設可以看出，英國教育能夠真正做到“Learning by doing”最重要的是學校提供了足夠的資源，要鍛煉學生的實踐能力，必須有實驗設備和實驗場所保障。按照雙方協議，目前該專業在國內每年招生計劃70人，實驗可分兩組，因此建設的3個實驗室可確保學生的實踐場所和項目。而以我院該專業微機原理實驗課程為例，教學大綱規定完成8個實驗項目，每學期共完成400多人的實驗教學任務，而一般實驗課要在理論課學習完的相應的內容才開始，即第三周后開始實施，所以有時中午和周末都會安排實驗，老師和學生經常是為了完成任務而做，能力的培養大打折扣。加大實驗教學資源的投入和建設，是培養學生實踐能力和創新能力的基礎。

2.師資隊伍的培養。在利茲學院，由課程老師負責整個課程的理論和實踐環節，是沒有理論老師和實驗室老師之分的，當然僅靠課程老師是不可能完成所有教學任務的，所以他們采用的是設立教學助手，而教學助手會由博士生或碩士生擔任。實驗室的設備會由專業人士負責維護和維修。國內高校有理論教師和實驗室教師之分，理論老師負責理論教學，實驗室老師負責實驗環節的教學和實驗設備的維護維修。在這種設置下，理論和實踐難免會有脫節，特別是對于專業課教學顯得更為突出，因此讓理論課老師參與實驗室的建設和教學，是培養學生實踐能力和創新能力的保障。

3.實驗課時和實驗教學內容的改革。利茲學院實驗課的定位是鞏固和完善教學內容并提供學生動手實踐的機會，以能力訓練為目的，所以實驗課的課時數所占比例遠遠高于國內高校。教學內容也與實際緊密結合，如移動應用實驗室的項目可由教師給出，也可由學生自己提出想做的題目。而國內的實驗課多是對一些難點知識的驗證，實驗之間的關聯度不大，理論和實踐之間有脫節的問題。因此可以提高實驗教學的課時數，并將知識點的鞏固和完善放在實驗教學中。改變傳統的，以驗證性實驗為主的實驗教學模式，開放實驗室，增設研究型實驗內容。如建議專業課的實驗教學圍繞1—2個實際的應用組織教學，所有的實驗課為一個最終的實際應用服務，引導學生自主設計實驗方案，為學生創造更多的實踐機會，激發學生的主觀能動性。

4.實驗考核。利茲學院實驗課的考察方式為綜合評分，即不僅要考察個人單次實驗課成績，還會考察小組的任務完成度。建議在專業實驗課中引入類似機制，培養學生的團隊協作和溝通能力。

實踐教學是培養學生實踐能力和創新精神的關鍵環節，我們應該不斷借鑒國外大學的成功經驗，努力探索適合我國國情的實踐教學模式，為創新型人才的培養質量的提升提供堅實保障。

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