科學管理開放實驗室，構建創新性實驗平臺

張望先，周立青 （武漢大學電子信息學院，湖北 武漢430079）

實驗教學是高等學校人才培養體系的重要組成部分，是培養學生創新意識和創造能力的重要環節。2006年以來，教育部相繼啟動了 “質量工程”等一系列加強本科教學工作、提高教學質量的措施，明確提出學生創新精神、創新能力和可持續發展能力的培養和提高是 “質量工程”建設的主要目標［1］。為貫徹落實教育部的相關政策精神，武漢大學電子信息學院開放實驗室針對電子信息類人才培養的特點，根據 “創新、創造、創業”人才培養的實踐教學體系，進行了一系列改革和探索。

1 合理定位開放實驗室

培養高素質人才是當今高等教育的重要任務，通過貫徹、落實 “理工滲透”的辦學理念，努力培養一大批知識面寬、動手能力強、有創新意識和創造能力的復合型人才，是開展創新實踐教學的目的。依托電工電子工科基礎課程基地，建設一個面向全校的電子信息開放實驗平臺，是實現創新性教學的基本前提。在開放實驗平臺的建設中，開放實驗室是開展創新教學的核心陣地，其功能定位將決定整個開放平臺的開放程度、覆蓋范圍、基本開放形式等。根據實驗室的設施情況、師資力量等教學資源配備情況，既要盡量擴大受益面，又要從實際資源出發量力而行，選擇適合實際的開放程度和開放模式，確定開放性實驗教學的教學對象和教學目標［2］。因此，對開放實驗室進行準確定位是開放實驗室建設、管理和運行的首要任務，也是開放實驗室最終發揮功效的前提條件。

2 豐富創新實驗項目

由于教學形式和教學目的的特殊性，開放性實驗教學內容與普通實驗課程教學內容存在很大差異。因此，確立豐富、創新、綜合的實驗項目作為教學內容是開放性實驗教學的首要工作。首先，確立的實驗項目應十分豐富。在確立實驗項目時應充分考慮不同領域、不同專業、不同難度和不同設計思想，這樣建設的實驗項目庫才具有豐富性。同時，實驗項目的豐富性是由開放性實驗教學的性質決定的。因為作為普通本科生而言，真正根據自己的愛好來獨立進行某一方面研究的學生是很少的，大部分學生需要老師提供一些實驗項目培訓，先引導其進入設計領域，然后才能根據其興趣選擇一些實驗方向。因此，給學生提供的供選項目一定要數量充足、形式多樣。其次，確立的實驗項目應具有創新性。在普通實驗課程中，各種專業學生所進行的實驗一般處于驗證和簡單設計的層次。因此在開放實驗室階段，首要任務是促使學生擺脫按照課本或者實驗指導書開展實驗的習慣，鼓勵學生利用已學知識，通過收集資料展開深入研究，獨立提出設計思路和設計方案，最終完成項目設計內容。此外，確立的實驗項目應具有綜合性。由于課程劃分不合理及課程開設時間不足等原因，很多學生在學完所有專業課程后，在應用各類知識進行綜合設計來解決具體問題方面存在嚴重不足。如學習了 《數字電路》的AD轉換內容，不知如何將AD轉換與 《微處理器》課程中的微處理器知識相結合；學習了 《模擬電路》中的放大、濾波等知識，不知道如何將相關內容使用到傳感器信號的處理中。因此，在實驗項目的設計中應以綜合型的系統設計來引導學生將所學各門課程知識應用到相關的功能單元設計中，并逐漸組合為系統來完成系統設計，從而全面培養學生綜合設計能力。

基于以上考慮，可以對實驗項目進行由淺入深的編排。首先安排基于FPGA的基礎實驗，在此基礎上開展基于MCU＋FPGA架構的綜合實驗（見表1），最后根據學生興趣進行自選題目的設計與實現。

表1 基于MCU＋FPGA架構的綜合實驗

3 完善教學制度

要使開放性實驗教學能夠順利進行，必須完善相關教學制度。針對豐富的開放性實驗教學內容，安排什么時間、針對哪些條件的學生、如何選擇開放實驗課程、以何種新式展開實驗項目、如何考核學生的實驗效果、如何申請繼續展開深入研究等都是教學制度中需要明確的內容，這也是開放性實驗教學的難點。由于受到本科教學計劃的限制，開放性實驗教學往往在課程形式、考核方法等方面存在較大爭議，正是由于這些爭議的存在，使得開放性實驗教學更加需要明確地將上述內容清楚地規定下來，以便教師和學生共同遵守執行。

4 制定切實可行的管理制度

對于普通實驗課程而言，由于實驗內容、實驗形式、耗材等方面都比較一致，因此實驗室的管理相對比較輕松。但是對于開放實驗室，每個學生的實驗項目不同、需要的儀器設備不同、實驗的時間也不一致，對各種實驗儀器、實驗設備的整理、維護、檢驗等需要花費大量時間，因而實驗室管理工作非常繁復。基于上述情況，必須建立嚴謹、規范的實驗室管理制度，這是維持實驗室長期穩定開放的必要保證。為此，可建立如下管理制度，即 《開放實驗室入室管理制度》、《開放實驗室使用申請制度》、《開放實驗室儀器設備管理制度》等，通過上述制度來規范教師和學生的實驗習慣，營造良好的實驗環境，保證學生自己順利完成實驗。

5 效 果

武漢大學電子信息學院開放實驗室在教學模式上采用以理論教學為引導、以學生自主實踐為主體來展開開放式實驗教學，使學生的綜合素質得到很大提高，使其在考研或就業招聘中具有獨特優勢。此外，該實驗室將開放式實驗教學與電子設計競賽的培訓結合起來，在培養學生訓練能力與綜合應用能力方面取得了顯著效果，在全國大學生電子設計競賽中取得優異成績。分別于2003年、2005年和2007年獲得國家級一等獎3個、9個和6個，尤其是2009年獲得國家級一等獎8個，在全國高校中排名第一。

［1］馬忠麗，董宇艷，董國強，等 ．高校開放性實驗室建設探討 ［J］．實驗技術與管理，2005，22（7）：112-115．

［2］時連君，萬殿茂，王芳，等 ．實驗室開放與創新型人才培養的探索 ［J］．實驗室研究與探索，2009（5）：168-170．