創新實驗室建設與實踐的探究

張顯飛 華柏興

杭州電子科技大學 浙江杭州 310018

創新實驗室建設與實踐的探究

張顯飛 華柏興

杭州電子科技大學 浙江杭州 310018

以杭州電子科技大學國家級電工電子實驗教學示范中心創新實驗室建設為例，系統地介紹了創新實驗室—電子系統設計實驗室的建設理念、規劃、建設過程、使用效果。

創新；建設；利用；定位

Abstract: This thesis takes the building of the innovation laboratory of Hangzhou dianzi university’s national electronic science and technology experimental teaching demonstration center as an example, the article systematically introduced innovation laboratory the construction idea of electronic system design lab, planning, building process, using effect.

Key words: innovation; building; utilizing; orientation

2007年,教育部、財政部出臺了《關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》,加強了對建設高校實驗室的支持力度,著力在高校打造以實驗教學示范中心為主的實驗基地,努力解決學生的動手能力和創新能力的培養問題,一批有特色的實驗基地得以建設。為進一步加強學校的實力和鞏固學校的電子信息特色,學校和相關部門加快了實驗室的規劃和建設工作。

杭州電子科技大學是一所以電子信息為特色的綜合性地方高校,目標是培養以電子信息類為主的研究工程類人才。國家級電工電子實驗教學示范中心作為培養環節的重要教學單元,做好實踐教學工作的重要性不言而喻。中心的目標是根據學校的發展規劃,為學校提供對外服務和展示的窗口,為理論教學和實踐教學銜接提供實踐平臺,為學生進行科研和創新提供指導和基地,為國家和地方培養和輸送電子信息類的優秀專業人才。

在成為國家級實驗教學示范中心以前就明確了學生三級培養目標體系。一級主要完成學生的基礎課程實踐教學以及基本動手能力的培養。二級主要完成學生新技術和新知識的培養。目前,這兩級實驗室的建設已初具規模。規劃中三級主要完成學生創新能力培養和電子系統設計人才培養,為學生提供類似企業環境甚至更為優越的實踐環境。三級培養場所由于建設的難度和經費問題,建設進度緩慢,但在國家及浙江省政府資金支持下,中心實驗室建設取得了較好的成績,目前建設較好的實驗室包括電子系統設計室、電子綜合設計實驗室、電子產品工藝與測試實驗室。

建設此類實驗室,首先應該做好規劃、調研和定位。規劃應從國家、地方、學校和學院、中心系統考慮,充分做好國內外同類實驗室的調研工作,方案需經過相關領域專家和權威多次論證,著眼于未來5～15年的發展要求,做好實驗室的定位工作。以中心實驗室建設為例,經過多次調研和論證,學校決定建立三級實驗室—電子系統設計實驗室,為國家和地方培養更多的電子專業人才。培養體系中的電子系統設計實驗室定位于專業類創新綜合實驗室,向全體學生、相關教師、兄弟院校及相關社會人士開放,開設的課程為創新實驗探索,DSP,ARM嵌入式系統原理,SOPC和電子系統設計等課程,并計劃把學院的優勢專業和特長轉化為實驗課題,制定了9類實驗項目：電子產品創意、基于FPGA及SOPC技術的設計、基于DSP技術及嵌入式系統的設計、混沌技術應用、集成電路應用技術、汽車電子及海洋電子應用技術探討、微波技術、電磁兼容技術應用、電子產品設計成功案例分析等。做好準備工作后,需把握機會,爭取中央財政和省級財政專項資金支持,電子系統設計實驗室最后成功申請到省級財政專項建設資金并立項建設。

1 建設好創新實驗室,需要理解創新的內涵,創新應包括觀念的創新、制度的創新、教學的創新、內容的創新

1.1 觀念的創新是創新的前提

在我國建立創新型國家和地方經濟積極轉型以及教育部、財政部實施“本科教學質量工程”的背景下,需要積極改變觀念,提前部署,做到未雨綢繆。過去的實驗教學大多是理論教學的陪襯,是理論教學的一部分,而大多數高校的理論課程更新較慢,沒有做出及時調整,從而影響了實驗教學；而經費嚴重投入不足,也掣肘了實驗教學的發展,隨著國家地方經濟的好轉和對教育事業投入的逐漸增加,使實驗教學的發展有可能跳出原有發展的框架,有機會走在理論教學的前面；目前,我?；I劃實驗教學積極轉型,脫離實驗束縛于理論的教育模式,從理論教學系統中脫離出來,自成體系。中心為此制定了“以學生為本”的三級培養理念。理論課程的教學無法滿足學生的需求,只有腳踏實地地學習和創新才能有所突破,這也走出了實驗教學是為理論教學服務的體系,符合國家教育質量工程的精神,極大地促進了學生科研和工程能力的培養。除了配合理論教學的實驗教學部分外,增加了很多新技術及新知識,理論課程中無法接觸到的新東西,如,最新的矢量網絡分析儀、Labview軟件、OMAP開發實驗箱等較為先進的設備和開發平臺。

1.2 制度的創新是創新的保障

應包括教師管理制度、學生管理制度、實驗室管理制度。好的制度,可以事半功倍。制度的建設應該具有前瞻性,基于電子技術發展的速度,建成后的實驗室需要保持一定的前瞻性,不能建成就遭到淘汰；制度的建設應該具有總結性,即總結各種制度的優越性和本校多年實驗室運作經驗相結合,制定出本校的制度。制度的建設應該具有科學性和高效性。制度的建設應以人為本,具有良好的操作性和科學性,如教師管理制度中需要有人才的引進和退出機制；各類開放實驗室的管理制度應有學生守則,應有學生參與的管理機制,既可優化管理結構,促進學生科研和學習積極性,同時也提高了實驗室和設備的利用率,增加產出比。

當前，白酒行業仍然處于供大于求、產能過剩的狀態，各酒企之間都在進行消費者的陣地爭奪戰，白酒行業競爭加劇。但對于有著“優質產品+稀缺資源”的茅臺醬香系列酒來說，卻正在開辟一片屬于自己的市場藍海。

1.3 教學的創新是創新的根本

創新需要加以貫徹,要加以實施,更需要落實到教學一線教師身上。中心以學生為本,提倡教育是對學生“授人以漁”,而不僅是對其“授人以魚”,更加注重對學生學習熱情的引導,對學生學習方法的指導和對學生學習方向的引導。這要求教師不僅要有淵博的知識,還需要有更好的觀察能力和因材施教的耐心。具體是教學方法的創新、教學形式的創新、教學內容的創新。教學形式的改革和創新是圍繞學生是否能夠接受“授人以漁”這一教育方案作為成功與否的標志；教學方法的改革和創新就是圍繞學生能否接受學習方法的指導；教學內容的改革和創新就是能否貫徹給學生一定的方向性選擇,讓學生主動思考前途問題。內容的創新,是創新的落實。

2 好的實驗室需要做好軟件建設和硬件建設相結合,做到協調發展,最大限度地優化資源,滿足當前和今后一段時間的需求

做好軟環境的規劃和建設工作,包括人力資源的建設、校園文化和實驗文化的宣傳和建設,制度的建設,教學和科研團隊的建設,科研成果轉化為實驗教學課題的機制建設。中心注重人力資源的培養和建設,教師是實驗教學發展的靈魂,是直接推動實驗教學發展的決定力量,只有不懈地推動人才的培養和引進,才能使中心的發展更加順暢。自2006年起,中心引進了3名博士,培養了4名在職博士,還引進了4名碩士,使中心具有博士學位或副高以上職稱的教師比例達到了65%,實驗室中教師全部具有中級以上職稱。引進的教師平均年齡30歲。中心的實驗教學教師團隊2009年被教育部評為國家級實驗教學團隊。

重視校園和實驗文化的宣傳和建設工作,尤其是實驗室文化的宣傳和建設工作。中心的教學以學生為本,因材施教,把學生納入實驗室的主體。中心積極推動電子設計競賽、智能汽車等競賽項目的開展工作,積極推動創新實驗探索等創新實驗課程的開設工作,積極推動以學生為主的孵化器基地建設工作,積極推動學生加入科研團隊,積極推動學生加入實驗室的管理工作,積極推動學生加入各個實驗室管理的科研工作興趣小組。通過這些強有力的措施,積極營造中心的學習和創作氛圍。經過多年的精心建設,中心現在的學習和創作氛圍有了明顯的進步,幾個創新實驗室利用率始終很高,學生創作的作品數不勝數。通過有力的措施和中心的積極宣傳、推動和后續的努力,把中心建設成了一個學生創新中心。而這些成就和努力,也可以潛移默化影響所有的學生,使中心的工作更上一層樓。

積極把學院的資源轉化為實驗資源,把科研課題轉化為實驗教學課題。中心結合學院的優勢資源,努力打造一流的實驗教學基地。中心主任(教授、博士)以及管理、科研、教學一線的教師參與實驗室的建設和實驗教學工作；在全國電子設計競賽、大學生科技計劃等項目中獲獎的或有較好成績和經驗的教師直接參與實驗課程的建設以及實驗教學工作；新籌建的電子系統設計實驗室積極利用學院資源規劃實驗項目,其中9類實驗項目都與學院教師從事的科研相關,例如汽車電子、混沌通信等。中心積極利用這些資源,更好地辦好實驗室,建設好實驗室。

3 做好硬件環境的規劃、調研和建設工作,包括場地的配置、設備的購置

3.1 硬件環境的規劃是實驗室整體規劃的一部分

做好規劃和定位后,根據當前和今后一段時間實驗項目的需求,通過實地調研,就可以布置實驗室和購置實驗室硬件設施。結合實驗項目本身,采購的設備需要考慮前瞻性、實用性和經濟性。前瞻性指的是,由于實驗室和學校自身發展的特點,采購的設備需要具有一定的遠見能力；盡可能考慮到今后5～10年的發展趨勢,避免建好就要淘汰的結局；設備有一定的用戶群,因此采購的設備要好用、好維護、可靠,突出實用；設備采購要注重性價比,用僅有的建設經費購置最為實用、優惠的實驗設備。

3.2 利用好實驗室

建設好的實驗室,能夠結出豐碩的果實。如何利用好實驗室,也是一個重大的課題。縱觀20世紀最為偉大的發明和發現,尤其是在理工科領域,大多是在著名的高校實驗室中取得的,我國歷屆國家自然科學獎、國家發明獎以及國家科技進步獎的國家級三大獎中半數以上是在高校實驗室和開放實驗室中完成的。高校實驗室給從事科技研究、工程研究的專家、教師甚至學生提供了安靜的環境、良好的氛圍、專業的技術設備和優秀的科研團隊。高校實驗室是出科研成果的重要場所,也是國家培養高級人才的最佳場所,對此進行投入是國家的職責。如何打造出能培養高級人才的實驗室,也就成了各所高校的重要課題。

美國麻省理工大學推行的精英教育,在40年中培養的8萬名學生,每年創造出的GDP價值達到了2萬億美元。我國每年進入社會工作的畢業生人數近千萬,如果各高校在每個學生身上都用心教育、因材施教,據此類推,他們畢業后為社會創造的財富將是天文數字。國內高校包括杭州電子科技大學的硬件設備已經達到甚至有的超過了世界一流大學實驗室先進水準,因此利用好實驗室,就是擺在高校工作者面前的重大課題。

3.3 做好學校的窗口工作

作為國家級電工電子實驗教學中心,功能之一就是向外展示建設成果,起到同類實驗教學示范和窗口的作用。中心每年接待同行參觀、學習和指導工作的團隊幾十批次,有力地向外展示了中心的發展成就；做好向社會人士的開放工作,為地方經濟發展服務,中心每年對外開展培訓工作,如MSP430單片機的培訓、自考實踐基地等。

3.4 利用創新實驗室開設創新實驗課程

對于開出的創新實驗探索實驗課,學生選課的積極性之高超出想象。該課程學生作品也非常豐富,例如MP3、GPS汽車導航、無線電源旋轉LED廣告牌等。從中可以得出結論,學生不缺乏創新的激情,只缺乏創新的平臺和機會,只要給予學生平臺,就能創造出奇跡。另外,充分利用該平臺,挖掘學生的潛力,做到因材施教,并選拔合適的學生進入實驗室。

3.5 最大限度地向學生開放

由于實驗室的資源有限和學生的人數眾多及層次良莠不齊等矛盾,需要做好實驗室開放管理工作。基礎差和缺乏學習動力的學生應該盡量被安排在基礎及新技術實驗室；而創新及綜合實驗室開放對象需要經過選拔。首先,參加選拔的學生需要有強烈的學習愿望和工作熱情、需要有較強的責任心、持之以恒的耐心和干勁及一定的專業知識結構。在管理上,可以采用教師值班和學生勤工助學的方式。實驗室優越的學習和科研氛圍、以人為本的教學管理理念,提高學生的參與度和積極性,這樣可以最大化地提高實驗室的利用率和產出比。

對通過選拔進入實驗室的學生,鼓勵他們加入教師科研團隊,獨立或部分獨立完成科研任務；鼓勵他們加入各個學生科研學習興趣小組,根據教師安排或者自己的興趣愛好,做好學習及科研工作,對學生的作品可以申請國家發明專利或者實用專利,以鼓勵和保護學生的勞動成果。

近年來,中心在積極轉型期間,在國家級教學團隊的帶領下,取得了豐碩的果實。電子設計競賽一等獎等競技類獲獎、十一五規劃教材、自制設備使用、專利等,代表了中心所付出的努力和在成長路上取得的成果。最后,創新實驗室的建設任務繁重,責任重大,意義深遠,作用無窮。創新實驗室建設的成敗是關系到三級實驗教學理念的關鍵環節,因此,需要用心用力做好建設工作。

[1] 王光義.實驗教學理念與創新能力培養[J].實驗室研究與探索,2008,27(8)：76～79

[2] 教育部、財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見[Z].教高[2007]1號

[3] 刁鳴.示范中心創新實驗室的建設[J].實驗室研究與探索,2007,26(1)：74～77

Study of the building and putting into practice about the innovation laboratory

Zhang Xianfei, Hua Boxing
Hangzhou dianzi university, Hangzhou, 310018, China

2010-12-16 稿件編號：1012097

張顯飛，碩士，講師。華柏興，高級實驗師。