电子信息工程实验教学理念与改革方案

实验教学理念与改革方案

1．实验教学理念与改革方案

我系在人才培养方面坚持以培养学生成才为本的教育理念，充分体现“强基础、重能力、抓创新”的教育教学改革思路，采取多项有效措施，提高学生创新精神与实践能力。一是计划实施开放式实验教学，强化实验的综合性和设计性。二是建立稳定的实习基地。三是积极鼓励和支持学生参加教师的科研项目和科技创新活动。我系以实验教学改革为核心，以人才培养为主线，确立以人为本，以学生为主体、教师为主导，知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念和能力培养为核心的实验教学理念，创建有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系。

为贯彻实验教学理念，电工电子实验教学中心按照学科建设与人才培养相结合、教学与科研相结合、理论教学与实验教学统筹协调的“三结合”原则，以培养学生实践能力、创新能力为核心，构建“基础层、提高设计层、综合应用层、科技创新活动层”多层次、多模块的实验教学体系，优化资源配置，重组实践教学内容，合理安排不同类型实验的比例，优化基础层实验，加强提高设计层、综合应用层、科技创新层实验，适时推出前沿性实验，及时将教师的科研成果转化为教学内容。为不同专业的学生，提供较大的弹性选择空间，形成由基础实践训练—计算机辅助设计与仿真—电子工艺实习—电子技术综合设计、电子系统设计等设计性和综合应用型实践训练---科技创新实践等实践训练环节，创建电工电子实践教学的立体化培养模式。实现实验中心的全方位开放，形成“理论教学与实验教学并重、基本技能培养与创新能力培养并重、课内教学与课外教学并重”的教学模式，培养电工电子实践技能扎实、动手能力强的创新型、高素质的复合型人才。采取的改革实施方案如下：

(1)将学科建设与中心建设紧密结合。依托国家重点学科“电力电子与电力传动”、江苏省重点学科“控制理论与控制工程”和博士点学科“通信与信息系统”，提高教师的业务水平，以学科队伍建设改善教师的组成结构，以学科内涵建设稳定教师的研究方向，构建年龄和职称结构合理、团结协作精神强的优秀教学团队。

(2)建设适应开放式、研究型教学需求的课内外相结合的实践教学体系。精心设计并建设课内外相结合的实践教学体系，以开放式自主实践为主要教学形式，以形式多样、课内外相结合的多层次、模块化电工电子实践教学体系为基础，以优良实验室硬件条件和优质教学资源为支撑，以制度化教学管理、教学质量监控体系为保障，构建为全校提供实践教学服务，培养和选拔优秀创新人才的综合实践平台，为不同专业、不同学科的学生提供基础型、提高设计型、综合应用型和研究创新型等多层次的实验内容。

①在培养方式上体现层次化、个性化，倡导学生自主性的实践学习和实践研究，如将实验内容划分成基础性必做实验和提高性选做实验，开设电子技术综合设计、电子系统设计等必修实践课程。

②在教学内容上突出多元化、系统化，既有基础层实验又有提高设计层、综合应用层实验，又有面向单门课程的课程设计又有面向多门课程的综合性系统设计等。

③在教学手段上注重现代化，多样化地构建以网络为载体的多媒体辅助教学系统。

(3)以高水平教改项目为先导，以精品实验课程建设为动力，加强实验教材建设和实验室数字化、网络资源建设，向学生提供开放式自主实践教学服务。

(4)紧密联系理论教学，及时跟踪现代电子技术发展的成果，于1999年将EDA技术引入电子技术课程教学，先后成功举办3次全国EDA技术研讨会，教学水平及其应用等方面在国内高校处于先进水平。

(5)建立教学质量保证体系，提高教学管理和仪器设备管理水平，提高教学资源的使用效率。

(6)更新实验内容，精选实验项目和课外创新活动内容，以电子技术、计算机和网络技术、EDA技术为主要工具，突出设计性、创新性，提高实验水平和高科技含量。从学生实践创新能力培养的实际出发，制定了独立于理论课程之外、源于科研的实验选修课制度和政策，制定相关开放式实验教学政策，将学生科技竞赛活动纳入正常实验教学计划。

2.实验教学体系

电工电子教学实验中心设有基础实验中心、专业实验中心，并建有大学生创新教育基地。在实验教学改革与建设中，构建了“四层面”(即基础实验层、提高设计层、综合应用开发层、科技创新活动层)和“三结合”(即理论与实验相结合、课内与课外相结合、科研与教学相结合)的多层次、模块化的实践教学体系。每个教学模块中都包含基础型、提高型和研究创新型等一系列不同类型的实验项目。通过开放实验室，为学生提供科学研究、创新实践的环境，拓展学生课外自主实践空间，促进学生创新能力的培养。

基础实验层。包括电路理论实验、电工技术与电子技术实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、通信电子电路实验、信号与系统实验、检测技术实验、电机与拖动实验、电力电子技术实验、电磁场实验和微机原理实验等必修实验课程。该层面教学目标主要是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。内容含必做实验和选做实验，在每个实验项目中又有基本要求和提高要求，供学生选择。

提高设计层。包括计算机硬件技术，接口技术及控制技术、计算机网络实验、计算机仿真及虚拟实验、DSP技术及应用实验等。内容为多知识点、多教学模块内容、多门课程知识的综合应用。该层面教学目标主要是培养学生知识更新、独立分析处理问题的能力以及创新的思维。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，如信息工程专业开设的“专业综合实验”，又称为“六个一”工程。即在信息工程常用的六项基本技能中，要求学生通过专业综合实验至少比较熟练地掌握其中的一门技能。这六项基本技能为：Windows编程技术、网络及其编程技术、单片机技术、CPLD技术、DSP技术、通信技术及现场总线。要求学生自选课题，自己设计实验方案，自己安排实验时间和进度，一学期内完成以上六项技能的实验，增强学生的实践应用能力和创新能力。

综合应用开发层。包括电子技术综合设计实验、电子系统设计实验、ASIC设计实验、嵌入式系统实验、SOPC技术实验、电子工艺实习、课程设计等。该层面教学目标主要是培养学生自主学习、系统分析、综合应用、设计与创新的能力。综合应用开发层中设计了涉及多个电子技术领域的若干个综合项目供学生选择，并综合运用所学的专业知识和工程技能，面对较大规模的电子系统，经过需求分析、资料查询、方案论证、调试测试、分析总结等过程，在开放式的综合实验系统上完成课题。

科技创新活动层。主要面向“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生电子设计竞赛、大学生机器人竞赛以及大学生创新研究性实验等科技创新与科技竞赛活动。该层面实践题目有些来源于教师的科研课题以及“大学生科研训练”课题等，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。每年有近500名学生在中心大学生创新教育基地参加各类科技竞赛培训、完成大学生科研训练项目，参加电子设计竞赛和机器人开发研制等科技创新活动。

通过四个层次的实验教学，形成从低到高、从基础到前沿、从接受知识型到培养综合能力型逐层提高的实验课程新体系。该体系充分发挥学生的个性，突出培养学生对所学知识的融汇贯通，让学生提出问题、分析问题、独立地设计与解决问题，逐步培养学生的创新精神和实践能力，全面提高学生的综合素质。

3.中心开设的实验项目名称

(1)中心面向全校开设实验课程数76门，实验项目数385个。

开设的主要实验课程有：电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电工技术与电子技术、数字电路与逻辑设计、微机原理、单片机原理、电磁场、信号与系统、检测技术、电力电子技术、电机与拖动、自动控制系统、自动控制原理、通信电子电路、通信原理、嵌入式技术、数字信号处理、DSP技术、ASIC技术、SOPC技术、虚拟仪器原理与应用等课程。其中通信电子电路为国家精品课程，电工技术与电子技术、电路原理、微机原理与应用为江苏省一类优秀课程，模拟电子技术、数字电子技术为江苏省二类优秀课程。

(2)综合性、设计性、创新性实验所占比例

根据我校本科人才培养目标，按照培养学生创新精神和实践能力的要求，中心结合各专业课程教学大纲的修订，对实验教学大纲进行了调整：改革传统实验教学内容，强化综合性、设计性和研究性实验，把工程实践训练和创新精神的培养放到更加突出的位置上。近年来，中心实验开出率达100％，开出实验课程总数76门，其中有综合性、设计性实验的课程69门，占实验课程总数的90.8％。

(3)实验教学与科研、工程和社会应用实践结合情况

作为提高设计层、综合应用层和科技创新活动层的支撑平台，实验中心分期组建了嵌入式系统实验室、DSP技术与应用实验室、PIC系列单片机应用开发实验室、电子设计自动化（EDA）实验室、电子系统设计综合应用开发实验室、创新与实践实验室、机器人创新实验室、中国矿业大学—ALTERAEDA/SOPC联合实验室等一批新技术实验室。这些实验室涵盖了当前电子信息技术的新领域，做到实验内容及其实验技术与当前新技术同步更新。

中心获得教育部314万元“创新与实践实验室”修购专项经费的资助，创建了开放式大学生科技创新基地，通过“挑战杯”大学生课外科技作品制作、电子设计竞赛、机器人大赛、嵌入式系统设计竞赛等吸引和引导学生进行各种创新研究，达到创新培养的目的。指导大学生参加科研训练，结合教师科研工作锻炼学生的创新和实践能力。近5年，中心教师指导大学生科研训练项目达91项。先后有多项科研成果被转化为实践教学内容，让学生在实验教学中感受知识产生和发展的过程，享受知识转化为能力的成就感。同时也培养了学生自主学习、自主从事实践研究的能力，整个实践训练过程使学生的创新意识和创新能力得到全面的锻炼与提高。四、实践教学体系建设方案（一）推进实验教学改革。实验教学是巩固理论知识，培养学生工程技术应用能力的重要环节。通过实验，使学生把握各类实验所用设备、仪器、仪表的使用方法，了解其基本性能，学会分析和处理实验数据的方法，培养学生动手能力、思考能力、设计能力。实验类型分为验证性实验、综合性实验和设计性实验等。1、遵循熟悉原理和教育规律，既注重到各门课程的独立性，又要考虑到各门课程之间知识的衔接性及专业的系统性，按照验证性实验、综合性实验、设计性实验三个不同层次设计实验项目，调整实验教学大纲，适当削减不必要的验证性实验，增加综合性、设计性实验，以增强学生的创新意识和对知识的综合应用能力。2、设置必做和选做实验项目，给学有余力的学生创造发挥个性特长的环境。例如《单片机原理与应用》课程是一门实践性较强的课程，一般安排6次实验，占总学时的1/3。对类似的综合课程有许多知识点的实验：如电子时钟设计、电子琴设计、交通灯等实验项目可定为选作项目，学生可以根据其知识把握情况申请选做，提高知识点档次。在设计各课实验项目时，可以按必做和选做设计，做到因材施教。3、发挥学生的主观能动性，鼓励、引导学生提出不同的设计方案和解题途经，从中优选最佳方案和途经，深入思考，激发灵感。4、以强化应用为目的开放实验室。对学有余力的学生开放部分实验室，鼓励学生在实验室做实验、搞小设计、小发明和小制作等。开展第二课堂活动，定期开展各种知识和实验技能竞赛，如：电子设计竞赛、数学建模竞赛等。（二）构建以“四模块”为核心的实践教学体系，突出学生技能培养。实践教学体系的确立是一项系统工程，它包括思想的转变、体制的改变、机制的创新等诸多环节。根据用人单位对人才的需求，在实践教学目标上，以全面推进素质教育为指导，以应用性人才培养为目标，全面培养学生的“学以致用”的能力和创新意识、创业精神。实践教学内容体系核心包括基本技能、专业技能、综合技能以及职业技能四大模块。依据学生不同的学习阶段和学习特点，从低年级到高年级形成一个前后衔接，循序渐进、由单一到综合，贯穿全学程的纵向体系。在各个教育阶段，根据基本技能、专业技能、综合技能、职业技能四大模块构建学生能力结构，开设不同的实验、实习实训、课程设计、毕业设计等，这是实现学生技能培养的有效途径。1、基本技能：基本技能练习是实践的初级阶段，主要培养学生把握本专业的基本操作技能，为理论教学建立感性熟悉，打下良好基础。2、专业技能：是指从事具体职业岗位的专业工作中所具备的能力。3、综合技能：是对学生进行专业综合技术应用能力和素质培养，具体承担基于专业和职业岗位的综合应用实践和毕业实践。4、职业技能：具有从事某一工种的基本理论知识和操作技能。五、创建实践教学平台把实践教学体系硬件系统划分为两类：公共技术基础实践类和专业实践类实践教学平台：（一）电子信息工程平台：包括电工技术、电子技术、测控技术、单片机、继电保护、通信（Ⅰ）、通信（Ⅱ）等9个实验室，电工实习、电子实习（Ⅰ）、电子实习（Ⅱ）、工业控制、电信实习等5个实习基地。（二）加强校内基地的建设：要利用专业实验室的优势，不断总结经验，蓄积力量，在争取学校投入的基础上，采取多种措施吸引外来资金，创造条件大力发展校内实践教学基地。要根据各自的特点制定相应的建设标准目标，努力把实践教学基地建成教学实践园、科学实验园和高新技术示范园。（三）加强校外基地的建设：校外基地在实践教学过程中，有着不可替代的作用，它是学生接触社会、了解社会，服务社会的主渠道，通过校外基地的实习可以提高学生解决生产实际问题的能力。在校外实习基地建设方面。本专业分别与广东风华高科技股份有限公司、七喜电脑股份有限公司、广州周立功单片机有限公司、珠海禾嘉通信设备有限公司、珠海伊万电子有限公司、珠海伟创立、南特等企业协同建立了长期合作协议。目前学院已有11个校外实训基地，并且由学电子工程系和企业共同组织了挂牌仪式。作为学院校外实训基地，让学生接受企业的氛围熏陶，让学生了解专业对口企业的生产过程，了解企业供销、人财物情况及其治理运作的主要程序，尤其重要的是让学生到车间或工厂进行生产技能的培训，有的企业还无偿提供教学熟悉、间隙、生产实习、课程设计及毕业设计场地；提供设计题目，让学生在校期间参与生产设计、开发项目；提供兼职教师，共同参与、联合指导学生的理论、技能学习；无偿或低偿提供教学设备及实训材料等。此外，建立校外实践教学基地不仅可以弥补校内实习设备和场所的不足，而且可以使学生在真实的职业氛围中得到锻炼，培养学生从事某一职业岗位的能力，既学到一定的知识和技能，也可以得到直接参与生产和治理的锻炼，产、教、学结合，丰富了教学方法，提高了教学质量。通过改革，逐步建立教学与社会生产密切结合的产学研结合机制，根据技术领域和岗位的变化，合理进行课程体系和教学内容改革；成立专业指导