通信工程省級實驗教學示范中心建設的探索與實踐

邸敬　鄭玉甫　蔣占軍

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

關鍵詞 實驗教學示范中心；通信工程；實驗教學改革

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

蘭州交通大學通信與信息系統(tǒng)學科一直是甘肅省和鐵道部的重點學科，多年來為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和軌道交通建設培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的工程技術人才。“通信工程實驗教學中心”是該學科的本科學生工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要基地。蘭州交通大學在建設省級通信實驗教學示范中心進程中進行了有益的探索與實踐，中心在實驗教學理念、實驗課程體系、實驗教學模式、開放式實驗教學、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示范中心基礎平臺的支持下，結合本中心的專業(yè)實踐教學平臺，形成了通信信息類專業(yè)完整的層次化實踐教學課程體系，形成了一個集實驗教學、校內實習、學科建設與科學研究于一體的實驗教學平臺。通過幾年來的建設，實現(xiàn)了理論教學與實驗教學統(tǒng)籌協(xié)調的發(fā)展氛圍。

2 實驗教學定位

實驗教學是高等學校整個教學過程的重要組成部分，改變實驗教學依附于理論教學的傳統(tǒng)觀念，形成理論教學與實驗教學統(tǒng)籌協(xié)調的理念和氛圍，是高等學校實驗教學改革的方向[1]。圍繞全面推進素質教育、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實踐能力的教學目標，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。中心實驗教學的根本任務是：傳授通信系統(tǒng)與信息處理的基本方法與專業(yè)技能，加強基本實驗能力、專業(yè)實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。通過實驗教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、實事求是、嚴謹務實的科學態(tài)度；培養(yǎng)學生解決問題的實際能力和創(chuàng)新意識。

3 實驗教學改革

通信工程實驗教學中心的基礎性、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)學生的培養(yǎng)質量。據(jù)此，中心提出“以本科教育為主，以培養(yǎng)知識、能力、素質協(xié)調發(fā)展的創(chuàng)新性人才為目標，構建一個基礎、綜合、創(chuàng)新實驗教學層次分明的、課堂教學與實驗教學相互促進”的實驗教學中心的總體建設思路，圍繞該思路廣泛深入地開展實驗教學體系、實驗教學內容、實驗教學模式和實驗教學方法的改革，主要進行了以下幾方面的建設工作。

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

2）構建具有學院辦學特色的實驗教學新體系。根據(jù)不同專業(yè)、不同類別的學生，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、注重層次、突出特色、加強能力”的指導思想，構建具有學院辦學特色的基礎性、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)相結合的實驗教學新體系，并建立與之相適應的實驗教學平臺。在實驗教學體系設置上體現(xiàn)基礎性、綜合性、工程性和創(chuàng)新性，實現(xiàn)實驗教學與理論教學相結合、實驗內容與通信工程、電子信息工程相結合、基本能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結合。實驗教學形式體現(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，建立適應培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實踐教學體系。與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才，聯(lián)合建立大學生科技創(chuàng)新平臺，建設不同實習內容和層次的特色專業(yè)實踐基地；緊緊圍繞知識、素質、能力的協(xié)調，與簽約單位共同進行實踐教學課程體系與教學內容改革研究，建立校內和校外實踐教學有機結合、相得益彰的實踐教學新體系。

4）完善實驗教學管理。改變以“教”為主導地位的管理方式，構建“以學生為主體、以能力培養(yǎng)為核心、以發(fā)掘學生潛力為宗旨的學生自主學習和實驗”的開放實驗教學管理運行機制。根據(jù)中心的實驗資源量、實驗內容的特點，實施集中實驗教學和開放實驗教學相結合的管理模式。堅持開展學生課外科技活動，培養(yǎng)工程應用型、創(chuàng)新型人才。

5）培養(yǎng)實驗教學師資隊伍。繼續(xù)鼓勵承擔實驗教學的教師積極申報實驗教學改革項目立項，專心于實驗教學方法研究，專心于實驗操作技術的改進；制定鼓勵教師從事實驗教學的措施，通過政策鼓勵吸引一大批工作在教學科研第一線的教師到實驗中心指導實驗，承擔實驗教學任務，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水平，保證了理論教學與實驗教學、科學研究成果與實驗內容更新的有機結合、相互促進。進一步加強實驗教學隊伍建設，建立職稱結構、學歷結構、年齡結構合理的實驗教師隊伍。

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

4 實驗教學體系建設

通信工程實驗教學中心以蘭州交通大學電工電子和計算機科學與技術兩個國家級實驗教學示范中心為支撐，不斷完善專業(yè)實驗室和企業(yè)實訓基地建設，為學校信息類本科生打造先進的專業(yè)技術實踐教學體系。理論教學課程體系構架如圖1所示，實踐教學課程體系架構如圖2所示。

中心以學生為本，以高素質的人才培養(yǎng)為目標，不斷促進學生知識、能力、素質協(xié)調發(fā)展，掌握基本實驗知識，加強基本實驗技能訓練。提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，由此構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)學生具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的基礎通信與信息處理實驗教學體系，實現(xiàn)了由單純實驗技能訓練轉化到綜合能力培養(yǎng)的實驗改革過程。

1）基本型實驗建設。中心重視基本型實驗建設，強化“三基”（基本操作、基本技能、基本素質）訓練，實驗項目的設置充分體現(xiàn)了因材施教的教學理念。實驗室和實驗設備統(tǒng)一調配使用，實現(xiàn)資源共享，提高了實驗室和實驗設備的利用率。課程內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，基礎實驗內容涵蓋通信與信息處理方面的基礎課程如通信原理、信息論基礎、數(shù)字信號處理等課程的內容。每門實驗課程的基礎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，主要設置驗證型和基本技能型實驗項目，為理論課教學和更高層次的實驗教學建立良好的基礎；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生自主選擇完成，難度和學生的自主性加大。

根據(jù)不同專業(yè)的要求，學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）綜合設計性實驗建設。對于此類實驗，各個實驗內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)了電子信息基礎和可編程芯片以及EDA方面的綜合設計，從而培養(yǎng)了學生綜合應用多學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計的，由教師設計實驗目標或大致的技術路線，學生須自行設計實驗方案完成實驗工作。通過綜合性設計性實驗，使學生學會提出問題、分析問題和解決問題的科學方法。這類實驗著重培養(yǎng)學生對各種基本技能的綜合應用能力，提高綜合素質。

3）研究創(chuàng)新型實驗建設。在培養(yǎng)學生扎實的“三基”能力的基礎上，優(yōu)化實驗內容，減少內容重疊，盡量減少驗證性實驗，不僅注重綜合設計型實驗建設，在此基礎上又進一步加強研究創(chuàng)新型實驗的建設，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。

一是基礎實驗的延伸，讓學生在原有實驗的基礎上，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研究成果和技術轉化為實驗內容。另外，將科研課題帶進實驗課堂，提高了實驗的層次與質量，亦大大開闊了學生視野，挖掘了學生的潛能，使其將所學的相關學科知識綜合運用到實驗中，做到學以致用。

三是深入的研究內容，教師提出研究課題，學生獨立完成實驗方案設計、實驗裝置安裝調試、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生2～5人一組，主要目的是讓學生通過查閱文獻，相互討論，設計方案，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，實驗導師給予必要的方法及方案指導[4]。

5 實驗教學方法和手段改革

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

1）開放教學模式的打造。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、師資隊伍、創(chuàng)新實踐等功能，為校內外、省內外高校的學生與同行提供了交流的平臺。

2）采用啟發(fā)式教學方法。在實驗教學中根據(jù)教學目的、內容、學生的知識水平和知識規(guī)律，運用各種教學手段，采用啟發(fā)誘導辦法傳授知識、培養(yǎng)能力，使學生積極主動地學習，以促進身心發(fā)展。

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

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。學校出臺獎勵辦法：對于在各級競賽中獲獎的學生給予800～4000元不等的物質獎勵，優(yōu)先考慮評選“三好學生”，優(yōu)先向用人單位推薦；對指導教師在晉升職稱時給予政策傾斜，物質上給予一定獎勵。學校與學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 結束語

中心自成立以來，在學校及各級部門的大力支持下，經(jīng)過長時間的積累和建設，以強大的師資隊伍和創(chuàng)新團隊為后盾，以提高學生綜合素質和實驗創(chuàng)新能力為主線，以培養(yǎng)學生適合多樣化的發(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質量的提高，為中心的進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎；充分利用現(xiàn)代化教學手段、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效果，培養(yǎng)了大批高素質創(chuàng)新人才；樹立以學生為中心的教學理念，通過開設綜合性、設計性實驗，有效地加強了學生創(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質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

[1]鄧曉莉，何強，柴宏祥，等.城市建設與環(huán)境工程實驗教學改革思路與方案[J].高等建筑教育，2011（10）：31-34.

[2]王崇文，丁剛毅，閆達遠，等.數(shù)字媒體技術實驗教學示范中心建設的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：140-144.

[3]張洪奎，朱亞先，夏海平，等.國家級實驗教學示范中心建設的探索與實踐[J].高等理科教育，2009（1）：22-26.

[4]鄭春龍，胡惠君，蔣聯(lián)海.省級實驗教學示范中心建設實踐與思考[J].實驗室研究與探索，2007，26（5）：73-76.