嵌入式系統實驗室開放管理研究

【摘要】根據嵌入式系統實驗室的實驗教學情況，分析了嵌入式系統實驗室進行開放管理的必要性，探討了嵌入式系統實驗室的開放內容、開放方式，并在江蘇科技大學張家港校區嵌入式系統實驗室進行了實踐，取得了一定的成效。

【關鍵詞】嵌入式系統;實驗室開放;實驗室管理

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097(2010)09—0149—03

引言

“實驗室是高等院校人才培養的標志性基地，不僅能集中體現出學校的辦學指導思想，還能反映出學校整體的教學質量、師資結構狀態以及綜合管理水平”[1]。實驗室開放不僅能加強學生的動手能力、實踐能力，對培養學生的創新思想和創新能力也具有重要的推動作用，所以“實驗室對學生特別是本科生的全面開放已為大多數高校所認知”[2]。但不同類型的實驗室其管理模式、開放形式也不一致，根據高校自身的特點和實驗室的使用情況，探索出有效的實驗室開放管理辦法成為實驗工作人員的重要任務。

作者根據嵌入式系統實驗室的實驗教學情況，對該實驗室的開放管理內容、開放管理形式進行了探索，建立了符合本校實際情況的嵌入式系統實驗室開放管理模式，以供借鑒。

一 嵌入式系統實驗室開放的必要性

1 實驗教學改革的需要

傳統的嵌入式系統課程實驗教學一般是由教師制定實驗目的、實驗內容和實驗步驟，學生在規定的時間內根據要求進行演示或驗證性的操作。這種實驗教學模式下很多同學只是機械的按照實驗指導書的步驟完成實驗，幾乎沒有留給自己過多的思考時間，甚至有的同學在規定的時間內不能完成實驗任務，有的同學即使能按照步驟得到實驗結果但是不明白實驗原理和實驗操作細節。據我們對一個班級40人進行的統計，一個學期共做10次實驗，平均實驗執行情況如表1所示。

由表1可見，傳統的實驗教學中占45%的學生雖然能完成實驗但不理解實驗原理，有25%的同學不能在規定的時間內完成實驗項目。這種教學模式不利于學生的學習，同時也限制了學生獨立思考、獨立完成任務的能力，不利于學生創新思維能力的培養。針對傳統實驗教學的不足，需要對實驗教學進行改革，實驗室的全面開放勢在必行。實驗室全面開放后，學生可以有更多的實驗時間，學生可以根據實驗目的，自行設計實驗步驟和實驗方法來開展實驗活動。實驗室開放管理將為實驗教學帶來更好的效果。

2 減少實驗設備投入的需要

實驗設備的投入是很大的，為了減少投入，學校會盡量對實驗設備進行共享。以我校嵌入式系統實驗室為例，我校購置嵌入式系統實驗設備加上配套實驗模塊20套，花費16萬左右，而嵌入式系統方向的學生有40人，如果考慮實驗時每人占用一套設備，學校還要投資16萬，總共要32萬，另外，隨著學生規模的擴大，可能還需要更多的投入。為了減少設備投入，學校只購置20套實驗設備，要求學生2個人或多個人一套設備進行實驗。

如果按照傳統的實驗教學模式，多個學生共用一套設備進行實驗會導致很多學生沒有充分的動手操作機會。實驗室開放管理后學生可以自己合理安排時間進行實驗，并且實驗過程中可以獨自占用實驗設備，保證自己有足夠的實驗操作機會。實驗室開放管理使實驗設備得到共享，讓更多的學生進入實驗室參與實驗活動，為學生提供更多的使用機會，提高了實驗設備的利用率，更好地發揮了儀器設備的效能，“有效地避免儀器設備的重復購置”[3]，使學校以少的實驗建設經費得到大的投資效益。

二 實驗室的開放內容及形式

1 實驗室的開放內容

嵌入式系統實驗室開放后，承擔的實驗任務要“多元化”。實驗內容不僅僅局限于教學內容，還要承擔科研、培訓、第二課堂指導等任務，根據實際情況，我校對嵌入式系統實驗室的開放內容主要設置了如下四種類型。

(1)承擔教學任務

實驗室首先要為教學服務。實驗室開放后不僅局限于承擔課內實驗教學的任務，根據學生的情況，實驗室可設置多種形式的實驗教學內容。開放實驗室承擔的實驗教學內容主要包括:#61569;嵌入式系統課程的課內實驗。嵌入式系統相關課程實踐環節很強，每門課程都設置了多個實驗。有些學生可能在規定的實驗時間內無法完成實驗任務，在課外時間允許學生進入開放實驗室，繼續完成課內實驗要求或進行進一步的深入。#61570;嵌入式系統課程的選修實驗。學生的學習能力參差不齊，為了讓基礎較好的學生或者對嵌入式系統有濃厚興趣的同學進一步的進行學習，在他們完成課內實驗之后，允許其進入開放實驗室選做選修性實驗。#61571;自主設計的創新性實驗。學生可以自己命題，獨立設計實驗步驟，經過教師論證其可行性并得到允許后，可以進入嵌入式系統開放實驗室，利用提供的實驗條件，完成自己的創新性實驗。

(2)承擔科研任務

實驗室在保證不影響課內實驗的基礎上，還承擔一定的科研任務。嵌入式系統開放實驗室承擔的科研內容主要包括:#61569;教師承擔的嵌入式系統方面的科研課題。“結合教師的課題，引入一部分學生進行相關的實驗或者直接參與課題的研究”[4]，最終完成某一成果。#61570;教師指導的大學生創新計劃項目。該類項目由學生自主命題，由教師進行指導，命題應充分體現創新性，好的成果可參加全國大學生創新計劃大賽。#61571;學生興趣小組的研究課題。學生可以自發的組成學習小組，共同承擔一個研究課題，該課題可以是實驗性的研究課題，也可以是承擔的企業中的課題，課題在經過實驗教師的審核后，允許進入嵌入式系統實驗室進行。

(3)承擔培訓任務

為了更好的培養嵌入式人才，實驗室還承擔嵌入式系統培訓的任務，為培訓者提供軟硬件資源和實際的培訓項目。目前我校嵌入式系統實驗室承擔的培訓項目主要是Linux助理工程師認證培訓。

(4)承擔參加競賽任務

把有余力而且對嵌入式系統有濃厚興趣的同學組織起來，由教師進行指導，參加國家或其它單位組織的嵌入式系統設計競賽，鍛煉學生的動手能力、獨立設計和獨立解決問題的能力。目前我校嵌入式系統實驗室承擔的全國競賽包括:全國大學生“挑戰杯”大賽，全國電子設計大賽，由中國電子學會舉辦的“博創杯”全國大學生嵌入式設計大賽等。

2 實驗室的開放時間

實驗室的開放時間主要根據開放內容進行安排。開放時間有如下幾種形式:

(1)預約開放:實驗室開放以嵌入式系統課程課內實驗的實驗時間為主，課內實驗時間通過學生事先進行預約，實驗教師根據實驗室使用情況雙方共同確定。預約有網上預約和直接找實驗室老師預約兩種形式。

(2)全天候開放:實驗室全天候對學生進行開放，開放時間為8:00-18:00，學生可以在實驗室沒有課內實驗的任何時間進入實驗室進行實驗或其它學習活動。

為了讓學生了解實驗室的使用情況，由實驗室管理人員每周把實驗室的使用時間和使用內容在網站和公告欄內公布，學生可以及時了解實驗室占用情況，從而安排自己的實驗任務。

3 實驗室開放管理模式

“設備管理是實驗室開放的重要支撐條件”[5]。實驗室開放后，學生不按規范操作的情況時有發生，學生在實驗室使用實驗儀器時，隨意進行更換、調換，導致實驗設備損耗、損壞較以前嚴重，而且一些低值的實驗設備，如串口線、網線、電源線等經常丟失，影響了課內實驗的正常進行。

為了更好的對開放實驗室進行管理，我們制定了實驗室管理制度，除了一些常規的實驗室管理制度外，根據實驗室使用情況制定了相關的策略。

(1)實驗儀器包干到人。對實驗室的大型儀器進行編號，做到“專人管理、責權清晰”[6]。進入實驗室使用儀器的人員在實驗老師處進行登記并由實驗老師分配一臺實驗儀器，這樣儀器與使用人員就形成了一一對應的關系，無論進行課內實驗還是其它類型的實驗，使用人員使用的儀器都是先前分配的儀器，不能隨意調換。使用人員在使用期間負責儀器的維護、管理和保存，儀器在該期間出現的人為故障由使用人員負責維修。同一個實驗室可能承擔多個年級學生的實驗教學任務，使用儀器的方法都是一致的，學生與儀器進行對應，這樣可能出現一臺儀器對應多個年級的多個學生，由此這一臺儀器由多個人共同使用、維護和管理。

(2)實驗室開放管理對教師提出更高的要求。實驗教師除了課內實驗教學的指導外，還要參與選修實驗、第二課堂、競賽任務等的指導，同時允許實驗教師參與科研項目。另外，實驗教師要做好實驗室的管理工作，實驗教師負責維護實驗設備，做好學生使用儀器的登記工作，對學生實驗情況進行考核等。

(3)規范開放實驗室的日常管理制度。實驗室日常管理是實驗室開放的重要基礎。實驗室日常管理的內容很多，包括實驗室的環境衛生、實驗儀器的維護、實驗室的安全等方面，這些方面對于實驗室開放管理至關重要。我們將實驗室的每一項管理工作建立起規范的操作流程，對實驗室衛生環境的管理、實驗室設備的管理與維護、實驗室人員的管理等，都建立了詳細的規章制度。學生第一次進入實驗室之前，對學生講授實驗室的規章制度和進行實驗的規范流程，為學生進行實驗建立規范。另外，為了更好的維護實驗設備和實驗室環境，專門挑選一部分有一定實驗儀器維護能力的學生參與實驗室的維護與管理，他們主要協助實驗教師進行衛生管理和實驗儀器的維護，這樣一方面鍛煉了學生的能力，另一方面減輕了實驗教師的負擔。

三 建立合適的考核機制

對實驗教學的考核主要圍繞注重學生的自主創新能力，圍繞激發學生的學習興趣，提高學生的積極性、主動性來設定。考核應全面衡量學生的實驗技能與創新能力，使學生全面發展。主要的策略如下:對于在實驗過程中認真操作、積極思考或提出新的想法的同學給予一個較高的分數，這樣可以調動學生的積極性;對于參加競賽或者參與科研項目的同學，根據完成情況給予一定的學分獎勵，以促進學生的課外學習和培養學生的創新意識。考核機制隨著實踐方式或內容的不同而制定。

四 嵌入式系統實驗室開放的成效

我校于2009年著手研究嵌入式系統實驗室開放工作，2010年進行了全面實施。制定了實驗室開放管理規章制度(試行)、實驗室開放管理辦法(試行)，并取得了很好的效果。在該實驗室的開放管理下，開放實驗項目達到90項，參與人數達到1200人。先后有6位同學通過了由中國電子學會舉辦的“嵌入式Linux助理工程師”認證考試，拿到了嵌入式Linux助理工程師資質證書。有3組同學參加了校大學生創新計劃項目，并取得了較好的成績;有2組同學參加了全國電子設計大賽并取得了較好的成績;有2組同學參加了“博創杯”全國大學生創新設計大賽，并獲得全國三等獎。實驗室的開放管理會給學生帶來更多學習和實踐機會，開放成果將會更加顯著。

五 結束語

通過對嵌入式系統實驗室進行開放式管理，提高了實驗教學效果和嵌入式設備的利用率，同時培養了學生的創新意識，鍛煉了學生的動手能力和團隊協作能力，為學生以后走上社會就業打下了良好的基礎。今后，我們會繼續不斷地對實驗教學進行改革，使得實驗教學能夠跟得上教學改革的步伐，為社會培養更多高素質、創新型人才。

參考文獻

[1] 黃沃才.開放式實驗室建設與管理探究[J].中國現代教育裝備，2008，(3):13-14.

[2] 張家棟，路勇.加強實驗室開放管理，促進創新型人才培養[J].實驗室研究與探索，2009，28(8):167-168.

[3] 潘蕾.實驗室開放管理的研究與實踐[J]，實驗技術與管理，2007，24(9):131-133.

[4] 陳偉文.開放實驗室 培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2007，26(5):130-132.

[5] 王春.北歐國家創新體系對我國高校實驗室建設的啟示[ J ] .實驗室研究與探索， 2007， 26 (11) : 13-14， 71.

[6] 郭恩棉，劉智軍，王鑫等. 新教育形勢下實驗室管理方法初探[ J ] .實驗室研究與探索， 2008， 27 (5) : 147-149， 161.