通信工程省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的探索與實踐

邸敬　鄭玉甫　蔣占軍

摘 要 蘭州交通大學(xué)通信工程實驗教學(xué)中心在建設(shè)省級實驗教學(xué)示范中心進程中進行了有益的探索與實踐。結(jié)合實驗中心建設(shè)和改革的具體案例，從實驗的教學(xué)定位、實驗教學(xué)改革、實驗教學(xué)體系建設(shè)、實驗教學(xué)方法與手段改革等方面進行詳細闡述。

關(guān)鍵詞 實驗教學(xué)示范中心；通信工程；實驗教學(xué)改革

中圖分類號：G482 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2014）04-0021-03

1 引言

蘭州交通大學(xué)通信與信息系統(tǒng)學(xué)科一直是甘肅省和鐵道部的重點學(xué)科，多年來為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和軌道交通建設(shè)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的工程技術(shù)人才。“通信工程實驗教學(xué)中心”是該學(xué)科的本科學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要基地。蘭州交通大學(xué)在建設(shè)省級通信實驗教學(xué)示范中心進程中進行了有益的探索與實踐，中心在實驗教學(xué)理念、實驗課程體系、實驗教學(xué)模式、開放式實驗教學(xué)、實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)等方面進一步進行了一系列的改革和探索，在電工電子和計算機兩個國家級實驗教學(xué)示范中心基礎(chǔ)平臺的支持下，結(jié)合本中心的專業(yè)實踐教學(xué)平臺，形成了通信信息類專業(yè)完整的層次化實踐教學(xué)課程體系，形成了一個集實驗教學(xué)、校內(nèi)實習(xí)、學(xué)科建設(shè)與科學(xué)研究于一體的實驗教學(xué)平臺。通過幾年來的建設(shè)，實現(xiàn)了理論教學(xué)與實驗教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的發(fā)展氛圍。

2 實驗教學(xué)定位

實驗教學(xué)是高等學(xué)校整個教學(xué)過程的重要組成部分，改變實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念，形成理論教學(xué)與實驗教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的理念和氛圍，是高等學(xué)校實驗教學(xué)改革的方向[1]。圍繞全面推進素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的教學(xué)目標，中心以人才培養(yǎng)為根本，以能力培養(yǎng)為主線，樹立“以人為本，因材施教，求實創(chuàng)新，綜合培養(yǎng)”的教育理念，建立全方位、多層次、模塊化創(chuàng)新能力培養(yǎng)新體系。中心實驗教學(xué)的根本任務(wù)是：傳授通信系統(tǒng)與信息處理的基本方法與專業(yè)技能，加強基本實驗?zāi)芰ΑI(yè)實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、實事求是、嚴謹務(wù)實的科學(xué)態(tài)度；培養(yǎng)學(xué)生解決問題的實際能力和創(chuàng)新意識。

3 實驗教學(xué)改革

通信工程實驗教學(xué)中心的基礎(chǔ)性、實用性直接決定了通信工程專業(yè)、電子信息專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)等專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。據(jù)此，中心提出“以本科教育為主，以培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新性人才為目標，構(gòu)建一個基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新實驗教學(xué)層次分明的、課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相互促進”的實驗教學(xué)中心的總體建設(shè)思路，圍繞該思路廣泛深入地開展實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)模式和實驗教學(xué)方法的改革，主要進行了以下幾方面的建設(shè)工作。

1）進一步更新實驗教學(xué)觀念，確立實驗教學(xué)環(huán)節(jié)在知識傳承和能力培養(yǎng)中的重要地位。實驗教學(xué)雖然離不開理論知識的支持，但是實驗教學(xué)有其自身的特點和規(guī)律。中心將一些課程的實驗教學(xué)從理論教學(xué)中分離出來，對實驗教學(xué)進行統(tǒng)籌規(guī)劃，按照人才成材規(guī)律，合理安排實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

2）構(gòu)建具有學(xué)院辦學(xué)特色的實驗教學(xué)新體系。根據(jù)不同專業(yè)、不同類別的學(xué)生，本中心以“基本能力培養(yǎng)→綜合能力提高→探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為主線，貫徹“立足基礎(chǔ)、注重層次、突出特色、加強能力”的指導(dǎo)思想，構(gòu)建具有學(xué)院辦學(xué)特色的基礎(chǔ)性、綜合性、工程性、創(chuàng)新性，層次化、開放化、行業(yè)化、個性化培養(yǎng)相結(jié)合的實驗教學(xué)新體系，并建立與之相適應(yīng)的實驗教學(xué)平臺。在實驗教學(xué)體系設(shè)置上體現(xiàn)基礎(chǔ)性、綜合性、工程性和創(chuàng)新性，實現(xiàn)實驗教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合、實驗內(nèi)容與通信工程、電子信息工程相結(jié)合、基本能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合。實驗教學(xué)形式體現(xiàn)層次化、開放化、行業(yè)化和個性化的特點。

3）加大實驗室開放力度。通過實驗室的全面開放，提高實驗室的實效性，建立適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實踐教學(xué)體系。與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才，聯(lián)合建立大學(xué)生科技創(chuàng)新平臺，建設(shè)不同實習(xí)內(nèi)容和層次的特色專業(yè)實踐基地；緊緊圍繞知識、素質(zhì)、能力的協(xié)調(diào)，與簽約單位共同進行實踐教學(xué)課程體系與教學(xué)內(nèi)容改革研究，建立校內(nèi)和校外實踐教學(xué)有機結(jié)合、相得益彰的實踐教學(xué)新體系。

4）完善實驗教學(xué)管理。改變以“教”為主導(dǎo)地位的管理方式，構(gòu)建“以學(xué)生為主體、以能力培養(yǎng)為核心、以發(fā)掘?qū)W生潛力為宗旨的學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實驗”的開放實驗教學(xué)管理運行機制。根據(jù)中心的實驗資源量、實驗內(nèi)容的特點，實施集中實驗教學(xué)和開放實驗教學(xué)相結(jié)合的管理模式。堅持開展學(xué)生課外科技活動，培養(yǎng)工程應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。

5）培養(yǎng)實驗教學(xué)師資隊伍。繼續(xù)鼓勵承擔(dān)實驗教學(xué)的教師積極申報實驗教學(xué)改革項目立項，專心于實驗教學(xué)方法研究，專心于實驗操作技術(shù)的改進；制定鼓勵教師從事實驗教學(xué)的措施，通過政策鼓勵吸引一大批工作在教學(xué)科研第一線的教師到實驗中心指導(dǎo)實驗，承擔(dān)實驗教學(xué)任務(wù)，既帶動了實驗中心專職教師水平的提高，又提高了整個實驗中心的實驗教學(xué)水平，保證了理論教學(xué)與實驗教學(xué)、科學(xué)研究成果與實驗內(nèi)容更新的有機結(jié)合、相互促進。進一步加強實驗教學(xué)隊伍建設(shè)，建立職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)合理的實驗教師隊伍。

6）加強教學(xué)過程的改革創(chuàng)新。根據(jù)人才培養(yǎng)目標和體系特點，按平臺設(shè)置實驗教學(xué)課程，編寫系列教材。不斷進行實驗實踐教學(xué)的系統(tǒng)改革與發(fā)展，更新實驗內(nèi)容，增加創(chuàng)新性實驗，提高實驗教學(xué)水平，將學(xué)生培養(yǎng)成基礎(chǔ)厚、素質(zhì)高、有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型和應(yīng)用研究型專業(yè)人才。

4 實驗教學(xué)體系建設(shè)

通信工程實驗教學(xué)中心以蘭州交通大學(xué)電工電子和計算機科學(xué)與技術(shù)兩個國家級實驗教學(xué)示范中心為支撐，不斷完善專業(yè)實驗室和企業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)，為學(xué)校信息類本科生打造先進的專業(yè)技術(shù)實踐教學(xué)體系。理論教學(xué)課程體系構(gòu)架如圖1所示，實踐教學(xué)課程體系架構(gòu)如圖2所示。

中心以學(xué)生為本，以高素質(zhì)的人才培養(yǎng)為目標，不斷促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，掌握基本實驗知識，加強基本實驗技能訓(xùn)練。提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，由此構(gòu)建了三個不同層次的由淺入深、由易到難、由簡單到綜合，逐步培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)通信與信息處理實驗教學(xué)體系，實現(xiàn)了由單純實驗技能訓(xùn)練轉(zhuǎn)化到綜合能力培養(yǎng)的實驗改革過程。

1）基本型實驗建設(shè)。中心重視基本型實驗建設(shè)，強化“三基”（基本操作、基本技能、基本素質(zhì)）訓(xùn)練，實驗項目的設(shè)置充分體現(xiàn)了因材施教的教學(xué)理念。實驗室和實驗設(shè)備統(tǒng)一調(diào)配使用，實現(xiàn)資源共享，提高了實驗室和實驗設(shè)備的利用率。課程內(nèi)容以通信與信息處理實驗基本操作和基本技能培養(yǎng)為主，基礎(chǔ)實驗內(nèi)容涵蓋通信與信息處理方面的基礎(chǔ)課程如通信原理、信息論基礎(chǔ)、數(shù)字信號處理等課程的內(nèi)容。每門實驗課程的基礎(chǔ)實驗均由基本技能型實驗和提高型實驗組成，面向不同類學(xué)生，這兩類實驗又含有必做和選做兩個層次：第一層次為必做項目，共計30余項，主要設(shè)置驗證型和基本技能型實驗項目，為理論課教學(xué)和更高層次的實驗教學(xué)建立良好的基礎(chǔ)；第二層次主要是技能拓展類實驗項目，共計40余項，在開放性實驗中由學(xué)生自主選擇完成，難度和學(xué)生的自主性加大。

根據(jù)不同專業(yè)的要求，學(xué)生必須完成第一層次的實驗，還可根據(jù)個人興趣和能力選做第二層次的實驗。

2）綜合設(shè)計性實驗建設(shè)。對于此類實驗，各個實驗內(nèi)容都具有一定的綜合性。例如：在電子信息綜合實驗平臺上實現(xiàn)了軟硬件的綜合開發(fā)，在硬件方面又實現(xiàn)了電子信息基礎(chǔ)和可編程芯片以及EDA方面的綜合設(shè)計，從而培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用多學(xué)科知識的能力以及解決實際問題的能力。還有些是根據(jù)本中心科研成果提煉設(shè)計的，由教師設(shè)計實驗?zāi)繕嘶虼笾碌募夹g(shù)路線，學(xué)生須自行設(shè)計實驗方案完成實驗工作。通過綜合性設(shè)計性實驗，使學(xué)生學(xué)會提出問題、分析問題和解決問題的科學(xué)方法。這類實驗著重培養(yǎng)學(xué)生對各種基本技能的綜合應(yīng)用能力，提高綜合素質(zhì)。

3）研究創(chuàng)新型實驗建設(shè)。在培養(yǎng)學(xué)生扎實的“三基”能力的基礎(chǔ)上，優(yōu)化實驗內(nèi)容，減少內(nèi)容重疊，盡量減少驗證性實驗，不僅注重綜合設(shè)計型實驗建設(shè)，在此基礎(chǔ)上又進一步加強研究創(chuàng)新型實驗的建設(shè)，從而使實驗課程不斷邁上新臺階。

研究創(chuàng)新型實驗大致有三種形式。

一是基礎(chǔ)實驗的延伸，讓學(xué)生在原有實驗的基礎(chǔ)上，運用新方法和方案完成實驗解決問題。

二是從科研課題抽出研究性實驗，中心鼓勵教師將最新的科學(xué)研究成果和技術(shù)轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容。另外，將科研課題帶進實驗課堂，提高了實驗的層次與質(zhì)量，亦大大開闊了學(xué)生視野，挖掘了學(xué)生的潛能，使其將所學(xué)的相關(guān)學(xué)科知識綜合運用到實驗中，做到學(xué)以致用。

三是深入的研究內(nèi)容，教師提出研究課題，學(xué)生獨立完成實驗方案設(shè)計、實驗裝置安裝調(diào)試、實驗數(shù)據(jù)分析等工作，并撰寫實驗報告，通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力[3]。

研究創(chuàng)新型實驗通常采取學(xué)生2～5人一組，主要目的是讓學(xué)生通過查閱文獻，相互討論，設(shè)計方案，測量數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析等，解決相對于自己的知識水平仍屬于“新”的問題，最后撰寫實驗研究報告，實驗導(dǎo)師給予必要的方法及方案指導(dǎo)[4]。

5 實驗教學(xué)方法和手段改革

中心教師適應(yīng)信息化社會的發(fā)展趨勢，自主建立了通信與信息處理實驗教學(xué)中心網(wǎng)站，包括中心介紹、實驗預(yù)約系統(tǒng)、實驗教學(xué)錄像、多媒體課件、開放創(chuàng)新園地、資料下載等功能。在實驗教學(xué)中采用下列教學(xué)方法和手段。

1）開放教學(xué)模式的打造。自主開發(fā)了通信與信息系統(tǒng)實驗中心網(wǎng)站，包括中心介紹、課程建設(shè)、師資隊伍、創(chuàng)新實踐等功能，為校內(nèi)外、省內(nèi)外高校的學(xué)生與同行提供了交流的平臺。

2）采用啟發(fā)式教學(xué)方法。在實驗教學(xué)中根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識水平和知識規(guī)律，運用各種教學(xué)手段，采用啟發(fā)誘導(dǎo)辦法傳授知識、培養(yǎng)能力，使學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，以促進身心發(fā)展。

3）采用先進的實驗技術(shù)平臺與現(xiàn)代化教學(xué)手段。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，增強學(xué)習(xí)效果，實驗中心在信息化建設(shè)中建立了新技術(shù)發(fā)展平臺，積極開展多媒體教學(xué)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。“通信基礎(chǔ)實驗”“現(xiàn)代交換技術(shù)實驗”“數(shù)字信號處理實驗”均采用多媒體教學(xué)，充分利用學(xué)校資源，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，進一步增強教學(xué)效果。

4）完善創(chuàng)新活動的獎勵機制，增強師生創(chuàng)新活動的動力。學(xué)校出臺獎勵辦法：對于在各級競賽中獲獎的學(xué)生給予800～4000元不等的物質(zhì)獎勵，優(yōu)先考慮評選“三好學(xué)生”，優(yōu)先向用人單位推薦；對指導(dǎo)教師在晉升職稱時給予政策傾斜，物質(zhì)上給予一定獎勵。學(xué)校與學(xué)院對獲獎師生舉行隆重的表彰大會，鼓勵師生積極參與競賽，增強師生創(chuàng)新活動的動力。

6 結(jié)束語

中心自成立以來，在學(xué)校及各級部門的大力支持下，經(jīng)過長時間的積累和建設(shè)，以強大的師資隊伍和創(chuàng)新團隊為后盾，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)和實驗創(chuàng)新能力為主線，以培養(yǎng)學(xué)生適合多樣化的發(fā)展為原則，打破實驗室各自獨立的實驗格局，實施“一體化、三層次、多平臺、開放式”的實驗教學(xué)模式；培養(yǎng)和鍛煉了一批既有較高理論水平、又有較強實踐動手能力的教師和管理人員，有力地促進了實驗教學(xué)質(zhì)量的提高，為中心的進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)；充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段、多媒體課件、網(wǎng)上虛擬實驗等實驗方式，有效地增強了實驗教學(xué)效果，培養(yǎng)了大批高素質(zhì)創(chuàng)新人才；樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，通過開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，有效地加強了學(xué)生創(chuàng)新精神、實踐能力的培養(yǎng)力度。幾年來，經(jīng)過實驗室資源的進一步整合與改革，中心的實驗條件和教學(xué)質(zhì)量有了更明顯的提高，中心的管理得到更進一步規(guī)范。

參考文獻

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