电工电子实验教学示范中心的建设与实践

来源:用户上传      作者: 石光明等

　　摘要：本文介绍了西安电子科技大学国家级电工电子实验教学示范中心的建设情况，对示范中心的实验教学体系、教学内容和教学手段、开放运行模式、网络信息化管理平台和师资队伍建设作了较详细论述。
　　关键词：实验室建设；实验教学；示范中心；电工电子
　　
　　一、实验中心建设的理念、思路、定位和目标
　　
　　以高等工程教育、创新人才社会需求、电子信息科学发展的趋势为依据，在“科学人文环境”熏陶下，以开放实验教学为基础，培养学生的“两个基本”(基本的自主学习能力和基本的工程素质)和“三创”(创新的思维、创业的精神、创造的能力)。为了将学生培养成为“厚基础、宽口径、创新性、复合型”的高层次人才，实验中心提出从“重视基础、强化能力”出发，以“发展个性、因材施教”为基本原则，实行“分层培养、启发创新”的教育教学思路。
　　将实验中心建设成实验教学研究和改革的试验田，创新人才的训练场，建设成果的示范辐射源。构建国内一流，与国际接轨，集基础性、先进性、开放性为一体的，培养学生创新精神和工程实践能力的实践中心。
　　
　　二、实验教学体系和内容的建设
　　
　　1．构架塔式结构的实验教学新体系
　　为了有效地解决传统实验实践教学模式下学生知识面较窄、综合设计能力较弱等问题，我们构筑了一种实践教学新体系。该体系呈塔式结构，分为四个层次，即：基础实验层、提高设计层、综合应用开发层、科技活动层。四个层次均贯穿着研究设计型实验。实验中心为四个层次的实验教学确定了教学目标。
　　基础实验层培养学生的基本工程素质，基本实验技能，基本分析和处理问题的能力。提高设计层培养学生知识更新、独立分析处理问题的能力以及创新的思维。综合应用开发层培养学生自主学习、系统分析、应用、综合、设计与创新的能力。科技活动层培养学生的创新精神，增强学生的工程设计与综合应用素质。以上四个层次的实验教学有利于“保证大面积成才，强化优秀生培养，促进拔尖生脱颖而出”的分层次培养。
　　
　　2．培养学生主动学习和创新意识，加强创新性、综合性、研究型的实验内容和项目
　　为了培养学生的主动学习意识，增强他们的知识获取、知识发现和创新能力，提高学生的综合素质，进一步引导学生深入学习，实验中心针对实验体系中不同层次，设计了一系列创新性、综合性、研究型的实验内容，其比例达到40％。
　　在基础实验层实行基本命题与扩展命题相结合。基本命题以单元电路为主；扩展命题是在其基础上，对单元电路的功能和性能要求进行扩展。在提高设计层设计了EDA、DSP、单片机、ASIC等领域的若干个专题项目，由学生自己选择。在综合应用开发层设计了涉及多个电子技术领域的若干个综合项目。到目前为止，已有3000名学生完成了近1000个自选题目。科技活动层中的实践题目有些来源于教师承担的科研项目，有些来自社会需求，还有一些来自各类科技竞赛和学生的兴趣及创新要求。我校每届本科生中，有10％学生参加教师的科研活动，20％左右的学生参加省、国家级的各种科技竞赛，80％左右的学生参与校级科技活动，使学生受到了不同层次、不同类别的锻炼。在以上各层次中，实验中心总共开设了23门电工电子类实验课程，供学生选修。
　　
　　3．瞄准国际水平，组建了新技术实验平台作为提高设计层、综合应用层和科技活动层的支撑平台，实验中心分期组建了11个新技术实验室。这些实验室涵盖了当前电子信息技术的新领域，做到了实验内容及采用的实验技术与当前新技术同步更新。新技术实验室采取集中规划、集中投资、集中建设、集中管理的方式组建，实验室的负责人来自各学院，不脱离所依托的学科，不脱离理论教学和科研，具有比较高的学术水平和工程实践能力，保证了高层次实践教学人员的稳定，有效地实现了理论课程与实践课程的互通和结合。新技术实验室技术先进，创新氛围浓厚，与技术进步合拍，因而深受学生的欢迎，也引起了国内外许多著名企业的兴趣，目前已成为学校本科教学对外联系和展示的窗口。实验中心已经与十多家国际著名公司进行了多项合作，保证了技术和设备的先进性。新技术实验平台使学生不仅有长久的后劲， 而且具有一定的工程素质，能比较快地进入到研究和设计角色中。
　　
　　三、实验教学方法与手段的改革
　　
　　1．基本原则
　　实验中心确立了“保证大面积成才，强化优秀生培养，促进拔尖生脱颖而出”三个层次的分类培养目标，大力提倡教学方式由知识传授型向知识发现和知识创造型的转变；重视设计方法学变革，引入EDA技术，着力培养学生运用现代化设计工具的能力；加强数字化、综合化、系统化实验，对实验教学进行一系列的改革，注重提高学生的实践能力，培养学生的创新、创造精神。在实践教学过程中实现了“四个结合”，即：理论与实践相结合；观察型、验证型实验与综合型、研究型实验相结合：软件仿真与硬件实验相结合；课内与课外相结合。
　　
　　2．实验教学的模式与方法
　　实验中心针对不同层次的实验采用了三种不同的实验教学模式：基础层实验――采用“独立设课”的模式；提高设计层实验――采用“理论课与实验课融合”的模式；综合应用开发层和科技活动层――采用“学生自主组队、自选或自定题目，完全开放，以研究创新为主线”的模式。这三种不同的教学模式体现了实验的三性，即观察认知性、设计综合性和研究创新性。
　　实验教学方法采用多种形式示教与学生实验验证相结合的方式，以夯实基础；大力提倡项目方式，提供一批创新性、综合性、研究型题目，让学生带着问题、带着任务并为解决问题而实验；系统引进了EDA技术，淡化软件和硬件设计的界限，让学生体会和掌握设计方法学的革命所带来的变化――科学化和高效率；各实验室全面实行多媒体教学；建立实验中心网站，设有网上选课系统。新技术实验室已经实现了时间和实验内容的全面开放，基础实验室也正在逐步实现开放。实验中心采取以任务带实验、多媒体教学方法、实验室开放等措施，充分体现了以教师为主导、以学生为主体的原则，调动了学生的主动性和创新性，取得了很好的效果。
　　基础层实验是塔式结构的底座，主要采用独立设课、必修的方式来实施。在完成仪器设备全面更新、规模扩大后，基础实验的改革重点转向实验内涵，主要表现在实验内容和实验方法的改革与创新。对于一部分实验以任务书取代实验指导书。学生要根据任务书自行设计电路和测试方案，以培养学生分析问题和解决问题的能力。增加设计和综合性实验，将实验题目分为“基本命题”和“扩展命题”两部分。“基本命题”部分是观察认知性质的；“扩展命题”部分则是带有一定探索性的，给学生发展个性、开拓思维留有一定的空间。将计算机仿真技术引入基础实验，引导学生以虚拟仿真与硬件实验相结合的方式进行实验，先做虚拟仿真，后做硬件实验。拓

展实验的时间和空间，实验中心为学生提供了移动式实验箱，该实验箱内装有万用表、烙铁、工具和常用元器件，学生可以带回宿舍、教室做实验，同时也为学生课外实验和科技活动提供了条件。
　　提高设计层采用“理论课与实验课融合”的模式，引导对比分析，边学边练。
　　综合应用层和科技活动层采用“学生自主组队、自选或自定题目，完全开放，以研究创新为主线”的模式。实验中心建立了综合实验题库，供学生选择，题库中的项目多数来源于科研和各类科技竞赛。学生也可以自主命题，但需经教师审核。
　　
　　3．实验考试制度的改革
　　实验考试制度是保证实验质量的重要环节。针对实验体系中各层次的特点，实验中心制定了相应的实验考试制度，并建立了实验试题库。基础层实验采取平时实验与期终考试相结合。平时占30％，期终考试占70％。笔试和实际操作相结合。在期终考试中，笔试一小时，内容是基本测试原理和测试方法；实际操作一小时，题目由学生抽签而定，并当场搭建电路、演示效果。笔试占40％，实际操作占60％。如果实验成绩不及格，必须重修。提高设计层和综合应用层采取考试与项目作品、报告、论文以及竞赛结果相结合。凡获奖者可免相应实验课程考试。按参加不同级别的科技活动获奖等级确定成绩。获省级三等奖以上，成绩评为85分以上；获校二等奖以上，成绩评为80分以上；其他按项目评定方法给出成绩。项目作品的成绩评定方法：题目合理性，10分；题目难度，20分；设计完整性，20分；作品完成质量，30分；作品工艺界面及可操作性，10分；作品设计与测试报告，10分。
　　
　　四、实验教材建设
　　
　　教材是教学内容的载体，是教学水平、教学质量的基本保证，也是课程体系和教学内容改革成果的核心体现。为提高学生的综合设计与工程实践能力，引入新型实践教学理念和模式，实验中心专门组织编写出版了两本实验教材：《现代电子线路与技术实验简明教程》和《电子设计指南》。这两部实验教材均被列入国家级“十五”规划教材，由高等教育出版社出版。近年来，实验中心还由高等教育出版社和西安电子科技大学出版社出版了5本新技术类和2本基础实验类教材。另外，实验中心还编写了10本实验讲义。除了上述教材外，每门实验专题都有相应的多媒体课件，学生可在网上下载。
　　
　　五、师资队伍建设
　　
　　培养一支高素质的实验教学队伍是实验室建设的关键。多年来，学校十分重视实验教学队伍的建设，在人才引进、进修、培训、晋升和业绩考核等方面，出台了一系列政策，提升了实验教学教师的地位，极大地调动了实验教学教师的工作能动性和积极性。
　　实验中心采取以专为主，专兼结合，一人多职。以专为主就是通过学校的政策引导，稳定专职实验教学队伍；专兼结合就是要聘用一部分理论课教师和专业技术人员为实验教学服务；一职多用就是要充分发挥实验教学教师工作的积极性和能动性，使其能够承担几门相关课程的实验教学工作。
　　目前实验中心教师承担教学研究项目共25项近5年在国内外刊物和会议上发表教学研究论文共100余篇，其中正式刊物上发表教学研究论文85篇；担任主讲的国家级精品课程(实验部分)有4门，省级精品课程有8门：有6人次在英、美、日等国家留学进修，10人次出国参加国际会议。实验中心教师近5年主持和主要参与的科研项目共30项，共获得6项省部级奖励，所完成的项目多数达到了国内先进水平。在核心刊物上发表学术论文200余篇。
　　
　　六、网络信息化管理平台建设
　　
　　在实验中心的建设初期，就制定了网络信息化管理的目标，逐步建立了以数字化校园网络为基础的开放实验室综合管理信息平台，服务于实验中心的诸多环节。开放实验综合管理系统的主要特点是：良好的开放性；学生的自主性；提高了实验管理的效率；提高了实验设备的利用率。
　　
　　七、开放管理运行模式建设
　　
　　为了激励学生的创新意识，实验中心采用开放运行管理模式，开放的形式表现为六方面：
　　教学内容的开放。围绕所建立的实验教学新体系，设计了具有“创新性、综合性、研究型”特点的实验内容，开设“工程设计”和“系统综合”的必修实验课。各实验小组(1－3名学生组成)根据教学大纲要求，可以在实验题库中自主选题或自定题目。管理形式开放。实验室的资源在网络上公布，每一个实验只规定最后完成的时间，学生可根据资源空闲状况和自身的条件安排实验时间。通过采取开通中心网站、建立电子教学资源、网络选课、网上预约/申请、身份确认、智能监控、师生交流和设备管理等网络信息技术手段，实现了开放式实验教学管理。实验器材开放。对于基础实验，为每一个学生免费发放一个实验箱，内备有基本的仪表、工具、实验用多功能PCB板或面包插件板、元器件和材料等。对于提高类、系统综合类等实验，实验中心建立了元器件库，实验小组可根据需要申领或经批准后到电子市场购买。实验场地的开放。实验中心的新技术实验室全天开放，基础实验室在完成必需的基本实验后、部分开放。对创新型科技活动开放。学生可利用中心的新技术实验室进行科技创新活动，每年学校进行选拔。对校内外交流培训的开放。实验中心与国际著名电子信息技术的公司企业合作，开设新技术培训，对校内外交流与开放教学。
　　
　　八、示范中心建设促进学生校园科技活动氛围的形成
　　
　　示范中心提供的跨院系、全开放、研究型的实践教学平台，有力地促进了浓郁的校园科技活动氛围的形成，培育了一批具有扎实的理论功底和工程基础的优秀人才，学生的实践能力和创新意识得到充分发挥。我校学生在全国性学生科技活动中屡创佳绩。如2001年、2003年、2005年连续三届在全国大学生电子设计竞赛中获国家一等奖数分别为5个队、4个队、6个队，位居全国第一、第五、第四。
　　
　　[责任编辑：杨裕南]
　　
　　石光明，西安电子科技大学电工电子实验教学示范中心主任，教授；王松林，西安电子科技大学电工电子实验教学示范中心副主任，教授。

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