張國云，丁躍澆，李宏民，李　武，榮　軍

(湖南理工學(xué)院　信息與通信工程學(xué)院，湖南　岳陽　414006)

?

地方院校電子信息工程實驗教學(xué)改革與探索

張國云，丁躍澆，李宏民，李武，榮軍

(湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院，湖南岳陽414006)

摘要為了給地方發(fā)展培養(yǎng)更多的工程應(yīng)用型人才，湖南理工學(xué)院對電子信息工程專業(yè)的實驗教學(xué)進行了綜合改革，主要從實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)模式和實驗師資隊伍等方面進行了改革。實踐證明電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)改革在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面取得了豐碩的成果，值得其他高校借鑒。

關(guān)鍵詞電子信息工程；實驗教學(xué)；課程體系；教學(xué)模式；師資隊伍

目前國內(nèi)高等教育對學(xué)生動手能力和工程實踐能力的培養(yǎng)與歐美發(fā)達國家的差距很大，這跟我國大部分高等院校重視課堂理論教學(xué)，輕視實踐教學(xué)有關(guān)，從而導(dǎo)致高校培養(yǎng)的學(xué)生人才與企業(yè)急需的工程應(yīng)用型人才存在很大的差距[1-3]。目前地方高等學(xué)校都在進行人才培養(yǎng)模式的探索，在人才培養(yǎng)方面都取得了一些成績，但是培養(yǎng)出來的學(xué)生人才還是與一些企業(yè)的要求有一定的距離。針對此現(xiàn)象，湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院加大了人才培養(yǎng)的力度，特別是在電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)方面做了大量的工作，主要針對實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)方法和實驗師資隊伍建設(shè)等方面進行了改革和探索，經(jīng)過多年實踐，為地方經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)了大量的動手能力強并具有一定創(chuàng)新能力的大學(xué)生人才。

1電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)體系的建立

圍繞電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的目標規(guī)劃，充分利用國家級“電子信息工程”專業(yè)綜合改革試點專業(yè)建設(shè)這個平臺貫徹 “增素養(yǎng)、拓思維、育專長、促創(chuàng)新”的實驗教學(xué)理念，提出以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力和工程創(chuàng)新能力為主線，構(gòu)建了“課程實驗”“基于項目的綜合實踐”和“工程訓(xùn)練與科技創(chuàng)新”3個實驗教學(xué)平臺，采用“研究性實驗教學(xué)”“項目驅(qū)動式實踐”和“工程實戰(zhàn)式體驗”的實驗教學(xué)方法，與產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合，與行業(yè)企業(yè)緊密結(jié)合，在電子技術(shù)應(yīng)用、信息處理和圖像處理等方向上對學(xué)生開展多元化實驗訓(xùn)練，最終構(gòu)建實現(xiàn)功能完善和開放有序的電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)體系，進一步擴展和優(yōu)化現(xiàn)有的實驗室資源，推進教學(xué)科研的有機結(jié)合，為培養(yǎng)企業(yè)急需的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)造更為有利的條件[4-6]。

1.1升級實驗室硬件資源

圍繞國家中長期資源發(fā)展戰(zhàn)略目標，在已有國家級“電子信息工程”專業(yè)綜合改革試點專業(yè)的基礎(chǔ)上，通過進一步整合資源，結(jié)合為地方經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的特點，以強化學(xué)生實驗動手能力為重點，通過對硬件資源、軟件資源和師資力量的有效整合，建成集電子技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)等于一體的功能齊全和完全共享的實驗教學(xué)平臺，為全院廣大師生的教學(xué)和科研創(chuàng)造了便利條件。

第一，加強硬件建設(shè)，通過省部共建以及學(xué)校多方籌集資金，使電子信息工程專業(yè)實驗設(shè)備位居省內(nèi)同類院校的前列。根據(jù)最新實驗教學(xué)大綱，不斷充實更新實驗儀器設(shè)備、添置實驗器材，提高現(xiàn)有實驗室資源使用效益；根據(jù)信息學(xué)院的發(fā)展，從2009年開始，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，補充了大量新開實驗項目所需的儀器，可以為學(xué)生提供國內(nèi)比較先進的實驗教學(xué)平臺。

第二，加強信息化建設(shè)，投入大量人力和物力重點建設(shè)實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)共享資源，比如建立網(wǎng)絡(luò)自選系統(tǒng)以及實驗教學(xué)資源共享平臺等，大力加強虛擬實驗平臺的建設(shè)和應(yīng)用，在目前幾門主干課程，比如模擬電路、數(shù)字電路、信號與系統(tǒng)以及單片機等課程，基本實現(xiàn)遠程虛擬實驗的基礎(chǔ)上，增加其他實驗課程的虛擬實驗系統(tǒng)開發(fā)，使學(xué)生隨時隨地都可以進行實驗；開發(fā)建設(shè)工程實踐和實習(xí)管理系統(tǒng)，對學(xué)生的實驗和實習(xí)進行全程監(jiān)控，保證各項工作的有序進展，務(wù)實完成。

1.2構(gòu)建層次化遞進的實驗平臺，突出實驗平臺的建設(shè)特色

在現(xiàn)有實驗室資源有效整合的基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗教學(xué)改革的目標，構(gòu)建好3個層次化的實驗教學(xué)平臺，突出實驗平臺的建設(shè)特色。

1.2.1課程實驗平臺

課程實驗平臺主要針對電子信息工程專業(yè)課程所對應(yīng)的配套實驗課，在現(xiàn)有的實驗設(shè)備基礎(chǔ)上整合和部分擴建而成。通過優(yōu)化整合，將所有的課程實驗集中到若干個分室進行，由專人進行管理，在課程實驗時間內(nèi)有實驗課老師進行實驗指導(dǎo)，非實驗時間則對學(xué)生全天候開放，提高實驗設(shè)備的利用率，加強學(xué)生對基礎(chǔ)實驗設(shè)備的使用操作能力，為后面的實驗打下基礎(chǔ)。經(jīng)過整合后的課程實驗分室主要有：電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗分室，主要開出“電路分析”和“高頻電子線路”等模擬類課程所對應(yīng)的實驗課程；數(shù)字技術(shù)實驗分室，主要開出“數(shù)字電路”“單片機原理與接口技術(shù)”等數(shù)字類課程所對應(yīng)的實驗課程；信號與信息處理實驗分室，主要開出“信號與系統(tǒng)”“數(shù)字信號處理”“DSP原理與應(yīng)用”“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)”和“數(shù)字圖像處理”等信號與信息處理類課程所對應(yīng)的實驗課程；通過這些課程實驗平臺，可以開出電子信息工程專業(yè)全部的課程所對應(yīng)的實驗課，完成基礎(chǔ)實驗課程的教學(xué)工作。

1.2.2基于項目的綜合實踐平臺

根據(jù)基礎(chǔ)實驗課程開出的情況，電子信息工程專業(yè)分階段開出兩門左右的綜合實踐課程。綜合實踐課程不同于普通的實驗，而是采用項目的形式開展。根據(jù)學(xué)生課程學(xué)習(xí)和知識掌握的程度，指派兩名經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)老師，挑選2～3個綜合設(shè)計項目，按5個左右學(xué)生一組，完成一個項目的全部設(shè)計內(nèi)容?；陧椖康木C合設(shè)計不同于普通的課程設(shè)計，要求學(xué)生完成某幾門相關(guān)聯(lián)的課程，然后根據(jù)所學(xué)的內(nèi)容和后續(xù)培養(yǎng)的要求，有目的性和針對性地對學(xué)生開展項目設(shè)計訓(xùn)練，每組學(xué)生分工協(xié)作，在老師的指導(dǎo)下獨立完成所選的項目設(shè)計內(nèi)容，并達到預(yù)期設(shè)計要求。部分綜合實踐項目如表1所示。

表1部分綜合實踐項目

1.2.3工程實訓(xùn)與科技創(chuàng)新平臺

在現(xiàn)有平臺的基礎(chǔ)上，整合建立“電子技術(shù)應(yīng)用”“信息技術(shù)”和“圖像處理”等方向的實訓(xùn)平臺，這些平臺是最高層次的實踐訓(xùn)練平臺。經(jīng)過這些平臺的訓(xùn)練后，學(xué)生具備了相關(guān)的專業(yè)知識和實踐操作能力，并且對項目設(shè)計也有了一定程度的了解。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)社會和行業(yè)企業(yè)對人才的需求目標，引導(dǎo)學(xué)生做出符合自己職業(yè)規(guī)劃的選擇，對學(xué)生進行不同內(nèi)容和需求的高層次、有目的性和針對性的實踐訓(xùn)練。工程實訓(xùn)由具備工程經(jīng)歷的教師擔任指導(dǎo)老師，5～8個學(xué)生一組，在校內(nèi)工程訓(xùn)練基地或者校外行業(yè)企業(yè)中按照工程項目的開發(fā)流程完成設(shè)計、生產(chǎn)、制作和測試，最終形成功能完整的樣機，并完成產(chǎn)品功能說明書、產(chǎn)品設(shè)計說明書等配套工程文檔；科技創(chuàng)新小組由學(xué)生申請，按每組5人左右進行組織，每個小組由一名工程經(jīng)驗豐富的老師擔任指導(dǎo)教師，按照一定的社會需求完成某些產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計；同時根據(jù)學(xué)生的興趣愛好選拔一部分學(xué)生進入老師的科研小組開展科學(xué)研究，爭取公開發(fā)表研究論文，為今后的研究生階段學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。依托實訓(xùn)平臺，實驗教學(xué)曾經(jīng)開出和今后擬開出的部分工程實訓(xùn)項目如表2所示。

表2部分工程實訓(xùn)項目

2實驗教學(xué)方法的改革

從電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)的特點出發(fā)，突出科學(xué)研究方法與實驗教學(xué)特點，建成并完善科學(xué)研究帶動實驗教學(xué)、實驗教學(xué)推動科研工作的科教實驗新方法，建立適合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)方法。

2.1項目研究型實驗教學(xué)法

科學(xué)研究是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑，通過課堂教學(xué)改革激發(fā)學(xué)生從事科研的興趣，讓學(xué)生有目的地參加教師的科研項目和各類產(chǎn)學(xué)研、科技創(chuàng)新等平臺項目，鼓勵學(xué)生申報各類大學(xué)生創(chuàng)新性實驗與研究性學(xué)習(xí)項目和實驗中心的開放基金項目，鼓勵教師和學(xué)生在項目研究中開展有針對性的實驗教學(xué)。通過研究型實驗教學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生參加實驗教學(xué)的積極性，實現(xiàn)向研究型教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、創(chuàng)造能力以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。具體做法就是實驗教學(xué)改革激勵學(xué)生參加教師的科研課題和與行業(yè)企業(yè)的各類產(chǎn)學(xué)研合作項目；鼓勵學(xué)生申報各類大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目、開放平臺基金項目和學(xué)生自立科研項目。積極創(chuàng)造條件，多方位全天候開放專業(yè)實驗室，讓更多的學(xué)生加入到研究型學(xué)習(xí)中來，充分發(fā)揮實驗室的使用效益，近4年電子信息工程專業(yè)學(xué)生參與教師各類科研項目總計有12項，比如省自然科學(xué)基金項目利用機器視覺的運動參數(shù)測試方法的研究，省科技計劃項目鉆孔電視成像儀的開發(fā)和基于ARM和GPRS的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，以及產(chǎn)學(xué)研合作項目焦爐機車全自動控制智能圖像處理系統(tǒng)研制和煤餅測量儀器的開發(fā)，等等。通過教師的這些科研項目培養(yǎng)了學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力，取得了明顯的效果。

2.2項目驅(qū)動式實驗教學(xué)方法

該實驗教學(xué)法是目前電工電子實踐教學(xué)示范中心和創(chuàng)新基地已經(jīng)在采用的一種重要教學(xué)方法，采用項目的形式，學(xué)生以團隊模式在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成。根據(jù)學(xué)生的層次，采用不同等級的訓(xùn)練項目有層次地開展。近4年電子信息工程專業(yè)學(xué)生主持省級大學(xué)生研究性與創(chuàng)新型項目5項，如正弦信號失真度數(shù)字化測量系統(tǒng)的設(shè)計，基于FPGA和USB接口的高速高精度通用數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計，基于ARM的手持數(shù)字存儲示波表的設(shè)計與實現(xiàn)，便攜式多通道移動語音教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，以及基于便攜式信號與系統(tǒng)·控制理論與計算機控制技術(shù)試驗箱的設(shè)計與制作；校級大學(xué)生研究性與創(chuàng)新型項目39項，校級課外科技創(chuàng)新項目15項。

2.3工程實戰(zhàn)式實驗教學(xué)方法

工程實戰(zhàn)模式是項目驅(qū)動式教學(xué)的一種更高模式，在基于項目的基礎(chǔ)上，采用實際工程項目在校內(nèi)或者企業(yè)對學(xué)生進行訓(xùn)練。學(xué)生通過工程項目管理、實施訓(xùn)練，結(jié)合教師科研項目、大學(xué)生創(chuàng)新型與實驗計劃項目，切實提高學(xué)生動手能力，讓他們形成獨立思考和解決問題的能力，培養(yǎng)他們課本知識以外的一些科技工作者必須具備的基本技能，如查閱文獻資料、懂得如何根據(jù)需要選擇器件和購買器件、團隊分工合作等，并提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過工程實戰(zhàn)模式實驗教學(xué)方法，近四年電子信息工程專業(yè)學(xué)生參與研制儀器設(shè)備與教學(xué)軟件86臺套，自制實驗儀器和軟件名稱為NC-EDA-A2000C-Ⅱ型EDA實驗系統(tǒng)，HNIST-Ⅰ單片機實驗系統(tǒng)，以及DGDZ-GP-Ⅰ型高頻電路實驗系統(tǒng)。此外，學(xué)生以第一作者在中文核心期刊《電子器件》以及國家級期刊《微計算機應(yīng)用》和《電子技術(shù)》等發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇。

2.4競賽培訓(xùn)式實驗教學(xué)方法

組織學(xué)生參加各種專業(yè)競賽，由教師賽前指導(dǎo)，學(xué)生獨立參賽，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力和競爭意識，如大學(xué)生電子設(shè)計競賽、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯科技學(xué)術(shù)作品競賽、大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)競賽、“電腦鼠走迷宮”競賽、程序設(shè)計競賽、電子技術(shù)技能大賽等，通過各類競賽激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，不斷提升學(xué)生動手能力和工程實踐能力。近4年電子信息工程專業(yè)學(xué)生在大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、電子設(shè)計競賽、數(shù)學(xué)建模競賽、程序設(shè)計競賽等賽事中獲國家級一等獎3項、國家二等獎3項，省級獎勵19項，其中在國家舉辦的電子設(shè)計大賽中連續(xù)2年獲得國家一等獎。

3電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)師資隊伍建設(shè)

為了培養(yǎng)具有工程實踐能力的應(yīng)用型人才，實驗教師的教學(xué)水平非常重要，學(xué)院提出建設(shè)“雙能型”實驗教師隊伍的構(gòu)想，即既具備高學(xué)歷的理論教學(xué)基礎(chǔ)，又具備工程師素質(zhì)的工程實踐教學(xué)能力的復(fù)合型教師。學(xué)院將在現(xiàn)有的實驗指導(dǎo)教師隊伍基礎(chǔ)上，通過與學(xué)校層面的協(xié)商，加大實驗室教師引進力度。一方面加大高學(xué)歷的實驗教師引進力度；另一方面通過與相關(guān)企業(yè)合作，讓學(xué)院實驗教師深入企業(yè)車間，通過一年半載的車間實際操作，使他們能夠成為“雙能型”的實驗教學(xué)人才[7-8]。

1)通過“走出去、引進來”的合作師資培養(yǎng)模式，加大“雙能型”教師隊伍的建設(shè)，以滿足學(xué)生的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)。

①通過培養(yǎng)和引進，鼓勵教師多與企業(yè)合作，在職稱評審和工資待遇上給予照顧，積極鼓勵他們積極深入到企業(yè)完成與學(xué)生類似的認識實習(xí)、頂崗實習(xí)和工程實踐。

②對合作企業(yè)的相關(guān)人員進行理論培訓(xùn)，外聘具有豐富工作經(jīng)歷以及工程實踐能力較強的工程師，讓他們加入到學(xué)院實驗教師隊伍中，給部分有潛力的教師分配產(chǎn)學(xué)研合作項目研究任務(wù)等，讓老師走出校門到企業(yè)進行工程實踐培訓(xùn)，同時讓企業(yè)工程師加入到我們的教學(xué)中來。

2)加強實驗課程教學(xué)團隊建設(shè)，以課程教學(xué)團隊、科研團隊和實踐創(chuàng)新團隊模式開展課程實驗、綜合實踐、工程實訓(xùn)和科技創(chuàng)新課程的建設(shè)。

①對課程配套實驗，成立教授和博士為主，多名老師參與的實驗課程教學(xué)團隊，負責實驗課程的各項建設(shè)和教學(xué)工作。

②對基于項目的綜合實踐課程，成立綜合實踐教學(xué)課程組，每門綜合實踐課程選用具備工程經(jīng)驗、責任心強的老師為組長，在開出實踐課程的同時，打造綜合實踐教師教學(xué)團隊。

③對工程實訓(xùn)和科技創(chuàng)新課程，以項目或科技創(chuàng)新指導(dǎo)老師的導(dǎo)師負責制開展教學(xué)和師資建設(shè)工作，有針對性地選派老師進行工程實訓(xùn)項目的預(yù)研，以項目訓(xùn)練和科技創(chuàng)新開展“雙能型”師資隊伍建設(shè)。

4結(jié)束語

湖南理工學(xué)院電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)經(jīng)過將近四年的改革與探索，在工程應(yīng)用型學(xué)生人才培養(yǎng)方面取得了不錯的成績，為省內(nèi)同類專業(yè)的人才培養(yǎng)提供了一些經(jīng)驗。

參 考 文 獻

[1]梁保恩.電子信息工程實驗教學(xué)改革存在的問題及其對策[J].廣西輕工業(yè)，2009(7):140-142.

史洪宇.高等院校電子信息專業(yè)實驗教學(xué)改革現(xiàn)狀與探索[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2008(32):132-133.

包永強, 王青云, 劉化君.電子信息工程專業(yè)教學(xué)模式改革的探討[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2007(4):65-68.

[4] 林訓(xùn)超.淺談電子信息技術(shù)專業(yè)建設(shè)改革特色[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2007,29(2):102 -106.

[5] 劉剛,黃劍華, 謝芳森,等.電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的探討與實踐[J].實驗室研究與探索, 2010(10):303-304,351.

[6] 劉靜.電子類實驗課程教學(xué)體系改革探討[J].實驗技術(shù)與管理,2005,22(2):25-27.

[7] 施開良,姚天楊,俞慶森.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)規(guī)律和模式的探討[J].實驗室研究與探索,2004，23(3): 1-3.

[8] 張靖方,金向軍.建立實驗教學(xué)質(zhì)量管理體系提高教學(xué)質(zhì)量[J].實驗室科學(xué), 2007(6):24-25.

收稿日期:2014-06-29；修改日期: 2014-08-19

基金項目：國家級“電子信息工程”專業(yè)綜合改革試點專業(yè)，湖南省高校教學(xué)改革研究項目(湘教通[2011]315號、[2013]223號)。

作者簡介：張國云(1971-)，男，博士，教授，主要從事圖像處理方面的教學(xué)和科研工作。

中圖分類號G642.4

文獻標志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.019

Reform and Exploration of Experimental Teaching for Electronic Information Engineering in Local University

ZHANG Guoyun, DING Yuejiao, LI Hongmin, LI Wu, RONG Jun

(Department of Information and Communication Engineering, Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang 414006,China)

AbstractIn order to cultivate more engineering applied talents for local development, Hunan Institute of Science and Technology has conducted a comprehensive reform for the experimental teaching of electronic information engineering specialty, and has made reform mainly from the experimental teaching system, experimental teaching model and experimental teaching staff and other aspects.Practice has proved that the reform of experiment teaching for electronic information engineering specialty has achieved fruitful results in the cultivation of applied talents, and it is worthy of studying for other universities.

Key wordselectronic information engineering;experimental teaching;course system;teaching mode;teaching staff