張 進， 陳 蘋， 凌 翔， 樊 華， 何 翔

(電子科技大學a.信息與通信工程學院;b.英才實驗學院;c.教務(wù)處;d.電子科學與工程學院，成都611731)

0 引言

實驗室是進行科學研究和實驗教學的重要陣地，在建設(shè)一流學科、一流大學和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、實踐能力等方面發(fā)揮著重要作用。然而目前國內(nèi)大多數(shù)高校的教學過程中，仍然存在著“重知識傳授，輕能力培養(yǎng)”“重理論、輕實踐”的現(xiàn)象，實驗教學在高校課程體系中一直處于從屬地位［1］。因此，對于“實驗室的重要性，再強調(diào)也不過分”［2］的認識還需進一步加強。

21世紀是信息化高速發(fā)展的時代，利用信息化提高我國教育質(zhì)量已成為重要抓手，經(jīng)過近年來的努力實踐，我國已建成一大批卓有成效的實驗教學示范中心、虛擬仿真實驗教學中心［3］。作為國家級實驗教學示范中心建設(shè)和發(fā)展的延續(xù)，虛擬仿真中心進一步完善了高校實驗教學體系，優(yōu)化資源配置，促進資源整合共享。電子科技大學智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗教學中心以“信息與通信工程”“光學工程”兩個一級學科為支撐，依托國家實驗示范中心、國家和教育部重點實驗室成立。通過搭建虛擬仿真實驗教學平臺，中心將理論教學與實踐教學、真實實驗教學與虛擬仿真實驗教學有機結(jié)合，有效解決了我校實驗教學資源短缺與學生需求日益增長的矛盾，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量［4］。

1 智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)的基本原則

(1)虛實結(jié)合［5］。傳統(tǒng)真實實驗教學與虛擬仿真實驗教學各有優(yōu)點，學生對真實器件、真實設(shè)備、真實網(wǎng)絡(luò)的操作，可以獲得直觀的認知。而在此基礎(chǔ)上，實施虛擬仿真實驗教學，則對難以進行的極端、復雜、綜合實驗進行深入學習，有助于學生透徹地掌握相關(guān)知識。實驗教師將兩種教學方式有效結(jié)合，方能發(fā)揮出真正的教學水平。虛擬仿真實驗教學中心是實驗教學示范中心的重要組成部分，也是實驗教學示范中心建設(shè)的延伸，這將為實驗教學示范中心建設(shè)注入新的活力和新的內(nèi)容［6］。

(2)科教融合。實驗室是發(fā)現(xiàn)知識和傳播知識的重要平臺，科研成果是發(fā)現(xiàn)知識的充分體現(xiàn)，實驗教學則扮演著傳播知識的角色。學院開展科研團隊“三個一工程”，促進科研成果轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)實驗教學資源，實現(xiàn)科研與教學的互動和對接，積極開展基于科研項目的學習，有助于推動實驗教學內(nèi)容和教學方法的改革，有針對性地培養(yǎng)學生科學研究、自主學習和創(chuàng)新性思維的學習能力［7］。與此同時，寓教于學，教師教學水平的提高也進一步促進了其科研能力的提升。

(3)開放共享性?！敖逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)”［8］中明確了實施優(yōu)質(zhì)教育資源建設(shè)與共享是推進教育信息化的基礎(chǔ)工程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過加大公共資源平臺建設(shè)的力度，集中財力建設(shè)相對集中、資源共享的大型儀器設(shè)備中心，將促進不同學科、學校以及地區(qū)之間通用資源的共享，滿足科研與教學需要［9］。從時間、空間上加大智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗教學中心的開放力度，進一步營造了科技創(chuàng)新、實踐創(chuàng)業(yè)的良好氛圍。

(4)以人為本。學生作為高校的重要主體之一，教學應(yīng)堅持以學生為中心的基本思想，持續(xù)培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力、實踐創(chuàng)新能力等。以人為本不僅體現(xiàn)在學生層面，對于高校教師的管理、服務(wù)亦如此，為實驗室人員提供開展工作和可持續(xù)發(fā)展的必要條件［10］，充分調(diào)動積極性，可以有效提高教師的教學質(zhì)量和水平。

2 智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)的主要內(nèi)容

2.1 強化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

作為學?！巴ㄐ排c信息系統(tǒng)”國家級實驗教學示范中心的重要組成部分，通過依托相關(guān)資源，智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗中心目前共有設(shè)備(實驗設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)保障設(shè)備)近1 200臺(套)，儀器設(shè)備總值超過千萬元，同時作為教育網(wǎng)西南大區(qū)節(jié)點，學校的無線接入信號覆蓋整個校園區(qū)域。

經(jīng)費投入是虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)與運行的最基本保障。通過財政專項、國際合作、校企合作、校友捐贈以及行業(yè)共建等方式，中心經(jīng)費得到多方支持，通過校企合作共建的實驗平臺有:無線識別感知、光電傳感與網(wǎng)絡(luò)仿真實驗平臺、泛在接入系統(tǒng)真實實驗平臺、無線傳輸系統(tǒng)仿真實驗平臺等。近年來，隨著學校加大對實驗室建設(shè)力度的傾斜，對中心的建設(shè)工作非常重視，無論是從實驗用房還是配套資金，都給予了強有力的支持和配套。為進一步提升虛擬仿真實驗中心的教學水平及軟硬件條件，并促進開放與共享，未來3年還將持續(xù)投入，包括支持新添設(shè)備購置、自主開發(fā)實驗課程、科技創(chuàng)新培訓、實驗中心教學改革等方面。

2.2 構(gòu)建信息化教學平臺

21世紀是信息化時代，2012年我國頒布“教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)”［8］，進一步落實了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》［11］關(guān)于教育信息化的總體部署。規(guī)劃明確指出，高等教育信息化是促進高等教育改革創(chuàng)新和提高質(zhì)量的有效途徑，是教育信息化發(fā)展的創(chuàng)新前沿。通過推進信息技術(shù)與高等教育深度融合，可以有效促進教育內(nèi)容、教學手段和教學方法的現(xiàn)代化。在規(guī)劃指導下，實驗中心基于優(yōu)質(zhì)的校園網(wǎng)覆蓋，利用先進網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，構(gòu)建了高效的教學信息化平臺。

在進行實驗教學任務(wù)時，任課老師和平臺負責管理老師于學期初商定開放時間，為任課班級集體申請整個實驗室在某個時段的使用權(quán)，開放時間根據(jù)課程要求決定。任課老師負責義務(wù)指導并督促學生在申請時間段內(nèi)登錄遠程實驗臺進行實驗。如若學生在開放時間內(nèi)沒有充分利用實驗臺，平臺負責管理的實驗室老師有權(quán)中止集體開放，并將時段分配給其他有需要的人使用。

為實現(xiàn)資源共享，中心在課程教學計劃外還面向全校相關(guān)專業(yè)的所有學生開放。參加科技競賽或創(chuàng)新基金的學生，在研究過程中需要使用仿真平臺的，均可登錄網(wǎng)站通過在線申請方式提交給實驗平臺管理人員。實驗平臺還可采取學生自由組合，以小組形式通過遠程實驗平臺申請實驗的運行方式。申請學生可以登錄本中心網(wǎng)站的遠程實驗申請模塊提交申請，由平臺負責管理的實驗老師審批后即可。申請通過后，平臺管理人員將指定相關(guān)的實驗指導老師實行“一對一”或“一對多”的遠程及本地實驗輔導，協(xié)助學生完成整個實驗過程，進一步激發(fā)學生的科技創(chuàng)新熱情;實驗教學信息化結(jié)構(gòu)體系具體如圖1所示。

圖1 實驗教學信息化結(jié)構(gòu)體系

為了保證中心的正常運行，學院采用多重措施防護網(wǎng)絡(luò)安全，在網(wǎng)絡(luò)核心位置上部署防火墻、IPS、VPN、防火墻進行邊界檢查，建立安全區(qū)域，控制數(shù)據(jù)包的進出;VPN用于用戶遠程接入校園網(wǎng);IPS入侵防護用于防范各種惡意攻擊。中心網(wǎng)站采用用戶身份注冊驗證、網(wǎng)絡(luò)防火墻以及本中心主平臺與各分實驗平臺分離的模式實現(xiàn)安全保障。同時，學校保安系統(tǒng)對樓道、房間實行24 h不間斷監(jiān)控，實行物品出入登記制度。

2.3 更新實驗教學內(nèi)容

實驗教學項目是中心建設(shè)的重要內(nèi)容，決定了實驗設(shè)備的類型、投入以及人才培養(yǎng)的質(zhì)量。中心按照教學大綱相關(guān)要求，對實驗教學進行總體設(shè)計，將本科4年的實驗教學課程作為整體，并依托通信與信息系統(tǒng)國家級實驗教學示范中心相關(guān)實物平臺，建立了以“信息獲取、信息傳輸、信息服務(wù)”為主線，內(nèi)容涵蓋光電效應(yīng)、電磁輻射等物理本質(zhì)，數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)協(xié)議解析等處理技術(shù)，以及環(huán)境監(jiān)測、車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用服務(wù)包括6個虛擬仿真實驗平臺的課程體系［4］。

與此同時，中心適時對實驗內(nèi)容和項目進行調(diào)整和更新，其更新依據(jù):①實驗項目的實施效果。如對實驗教學環(huán)節(jié)的評估數(shù)據(jù)，學生學習反饋、課程組長、主講教授、骨干教師意見，工程教育專業(yè)認證、審核評估等各類評估結(jié)果等;②專業(yè)領(lǐng)域行業(yè)發(fā)展需要。通過行業(yè)調(diào)研、專業(yè)指導委員會專家建議、往屆校友反饋意見等;③學科與工程技術(shù)發(fā)展趨勢。通過學術(shù)研究、國內(nèi)外高校相關(guān)專業(yè)發(fā)展調(diào)研等;④學校與專業(yè)定位。根據(jù)學校、學院目標定位制定發(fā)展規(guī)劃與安排;⑤專業(yè)特色要求。綜合專業(yè)辦學優(yōu)勢、教學資源與自身實力，根據(jù)學術(shù)研究團隊、主講教授、骨干教師的研討，由學院教學指導委員會提出專業(yè)建設(shè)發(fā)展框架。

2.4 加強師資隊伍建設(shè)

師資隊伍作為實驗教學和科研創(chuàng)新的主力軍，是中心建設(shè)的核心，更是實現(xiàn)一流實驗室建設(shè)的根本保證［12］。中心歷來重視實驗教學隊伍建設(shè)，通過吸引一批實驗技術(shù)過硬、熱心教學的專職實驗教師，培養(yǎng)一批實驗首席教授和骨干教師，全力參與實驗室建設(shè)與管理。此外，每年選派實驗技術(shù)骨干到國內(nèi)外一流大學進修，不斷提高實驗隊伍的綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平。

經(jīng)過較長期建設(shè)，中心已形成了一支以中青年教學、學術(shù)骨干組成，學歷和年齡結(jié)構(gòu)合理的實驗教學隊伍，擁有豐碩的科研、教學成果。目前，共有專、兼職教師39人，82%以上為中青年教師。其中專職教師7人，兼職教師32人。教師中高級職稱占比82%，博士學位占比62%，碩士學位占比38%。形成了老中青相結(jié)合、以中青年為主體的隊伍結(jié)構(gòu)，實驗技術(shù)人員隊伍也都具有多年的實驗工作經(jīng)驗，并長期參加科研工作，具有豐富的研究經(jīng)歷。

2.5 完善績效評估

中心充分發(fā)揮績效評估作用，利用多種方式對實驗教學隊伍展開師德師風、科研教學等多方面的評估考核，依據(jù)“電子科技大學專職實驗教學隊伍管理辦法”“電子科技大學實驗室工作人員考核辦法”等條例考評，同時將實驗中心教師統(tǒng)一納入學院考核管理機制，進行教學質(zhì)量評估和工作量考評。

評估注重柔性化，在制度制定和執(zhí)行上具有人文關(guān)懷，給予實驗教學隊伍更多的自由空間去實現(xiàn)工作價值，著重培養(yǎng)他們的歸屬感和認同感［13］;同時基于專業(yè)特色實驗課程與全校公共實驗課程等差異，將量化評估與定性評估，過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合，通過建立實驗教學過程考核機制、實驗教學研討機制、實驗教學質(zhì)量與水平監(jiān)督機制等，進一步科學評估與規(guī)范本科教學管理，確保教學工作的正常運行?？傮w而言，中心通過績效評估，進行持續(xù)改進，實現(xiàn)了教學質(zhì)量的提升:①實現(xiàn)以評促建。即建立健全我院實驗中心的質(zhì)量保障體系，不斷完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、教學管理、科研成果研究與轉(zhuǎn)化等。②實現(xiàn)以評促改。評估最重要是關(guān)注質(zhì)量建設(shè)，持續(xù)改進［14］。中心非常重視內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控與外部評估反饋相結(jié)合，真正做到以評促改。③實現(xiàn)以評促管。通過評估促進中心的教學管理，包括課程、隊伍、文化管理等。

3 智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)的成效

智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗教學中心面向物聯(lián)網(wǎng)工程、通信工程、網(wǎng)絡(luò)工程等12個本科專業(yè)的學生，通過構(gòu)建多層次、全方位的實驗課程體系，年均3 000余名學生受益，覆蓋課程近20門。此外，學生積極利用中心資源開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練、科技競賽活動，近5年來，依托中心平臺資源，學生在機器人大賽、全國大學生電子設(shè)計競賽、挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等國際、國家級、省級比賽中獲獎100余項，學生創(chuàng)新能力得到顯著提高。經(jīng)過多年的建設(shè)與積累，中心取得諸多教學成果:物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)先后建設(shè)成為省級特色專業(yè)、教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計劃專業(yè)，獲得國家教學成果二等獎1項，省部級教學成果獎10余項，參與省級、校級教改項目55項，發(fā)表教改論文47篇。中心建設(shè)所取得的成就是學校、學院以及師生共同努力的結(jié)果，對進一步實現(xiàn)我國教育信息化，培養(yǎng)高素質(zhì)人才具有重要意義。

4 結(jié)語

智慧物聯(lián)虛擬仿真實驗教學中心是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是信息技術(shù)與專業(yè)建設(shè)高度融合發(fā)展的產(chǎn)物［15］，更是實驗教學的發(fā)展方向，其建設(shè)工作是一項長期而又艱巨的復雜系統(tǒng)工程［16］。中心在前期建設(shè)成果基礎(chǔ)上，將繼續(xù)加大人力、財力、物力投入，保證實驗室環(huán)境和硬件設(shè)施正常運行;同時，積極培養(yǎng)一支強素質(zhì)、高水平、結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)精湛且具有創(chuàng)新能力的實驗教學和管理隊伍，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量百年大計，教育為本，中心每一位教育工作者都將為實現(xiàn)我國第一個百年奮斗目標而努力。