立足指技融合的電子信息創新實驗室建設實踐

李利 謝樹升 紀凱 郭誼

摘 ?要：為了滿足軍隊院校指技融合人才培養的需求，建設了電子信息創新實驗室，明確了建設功能定位和培養層級，實驗室進行了開放性、層次化運作實踐，完善了激勵機制和制度化管理，提高了實驗室的利用率，培養了學員的創新實踐能力。

關鍵詞：軍隊院校;指技融合;電子信息;創新實驗室

中圖分類號：TN0-4 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）18-0031-03

Abstract： In order to meet the needs of personnel training of finger technology integration in military colleges and universities， the electronic information innovation laboratory has been built， the construction function orientation and training level have been defined， and the laboratory has carried out open and hierarchical operation practice. The incentive mechanism and institutionalized management have been improved， the utilization rate of the laboratory has been improved， and the innovative and practical ability of the students has been cultivated.

Keywords： military academy; finger technology integration; electronic information; innovation laboratory

隨著作戰樣式、信息化裝備的快速發展，指揮與技術的融合化趨勢愈加明顯，具有指技融合、一專多能，掌握指揮能力并擁有信息技術、電子技術和裝備技術是新型軍事人才的必備素質。為了適應新時期對艦艇指揮軍官能力素質的新需求，打通指揮與技術之間的壁壘，造就一批指技融合的新型艦艇指揮軍官日益成為任職教育的一項重要課題。為此，學院“2110”三期建設工程立項建設了電子信息創新實驗室，目前該實驗室已建設完成并投入使用[1-3]。本文就電子信息創新實驗室的建設和實踐進行探索和總結。

1 電子信息創新實驗室建設

1.1 建設功能和定位

結合軍事指揮院校人才培養的需求，電子信息創新實驗室應具備如下建設功能和定位：

（1）承擔電子信息相關創新課程拓展性實驗教學

承擔學院本科專業學員電子信息類創新培訓課程和相關綜合性、設計性、自主性實驗教學任務，為學員提供實際利用EDA、DSP、ARM、FPGA等多種電子信息類二次開發工具箱設計開發相關硬件的創新實踐平臺，培養學員的動手能力和進行硬件獨立設計開發的能力。

（2）面向全院學員的電子創新基礎能力培養

通過建設較為完善的電子創新軟硬件基礎環境，開設面向全院學員的電子創新基礎培訓課程，學員可自主報名參加，以此培養學員的電子創新基礎能力，激發學員電子創新的興趣，為學員從事硬件類畢業設計、電子創新設計及今后工作開展艦員級維修打下基礎，同時為今后成為一名合格的指揮與技術相融合的艦艇初級指揮軍官打下技術基礎。

（3）面向電子信息類學員的綜合創新實踐平臺

為學員提供多種專業仿真軟件和多種硬件開發平臺，學員可自主性的進行軟件編程與硬件設計開發的綜合創新實踐活動，提高學員軟件編程與硬件設計的綜合應用能力，養成良好的工程思維習慣，為學員本科畢業設計、參加各類相關競賽等創新實踐活動，打下“軟硬皆固”的良好基礎。

（4）為各類電子創新類競賽活動提供實踐平臺

依托電子信息創新實驗室的軟硬件條件，為參加各類大學員電子設計競賽的學員、指導教員和其他興趣小組學員提供學習和實踐平臺。通過選拔電子創新優秀學員，參加省大學員電子設計大賽及全國大學員電子設計大賽，積累經驗，鍛煉隊伍，促進電子信息創新實驗室教員團隊和學員團隊的成長。

1.2 創新能力培養層級設計

如圖1所示，電子信息創新實驗室對學員的創新能力培養分為基礎層、進階層和提高層三個層次，包括：

（1）基礎層，主要完成電子創新基礎能力培養。具體包括：

a.電路圖設計

學習電路設計的基礎知識，使用Altium Designer軟件進行電路原理圖設計。

b.印刷電路板（PCB）設計

學習印刷電路板設計制作的基礎知識，使用Altium Designer軟件進行PCB設計。

c.PCB焊接與電路調試

學習PCB加工制作的相關知識。使用焊接工具將電子元器件正確地焊接裝配到印刷電路板上，利用儀器儀表進行電路的測試和調試。

（2）進階層，利用開發板進行軟硬件開發設計進而完成復雜電子系統的設計開發。主要包括：

a.單片機開發

由于單片機價格低廉，應用廣泛，入門門檻低，實驗室為每一個學員臺配備單片機實驗箱一臺。由教員為學員開設基于實驗箱的培訓課程，加快學員的入門進程。

b.DSP開發

為整個實驗室配備三套DSP開發套件，面向基礎較好、興趣較高的學員，以學員自主學習為主，教員指導為輔。

c.FPGA開發

為整個實驗室配備三套FPGA開發套件，面向基礎較好、興趣較高的學員，以學員自主學習為主，教員指導為輔。

d.ARM開發

為整個實驗室配備三套ARM開發套件，面向基礎較好、興趣較高的學員，以學員自主學習為主，教員指導為輔。

e.傳感器應用開發

為整個實驗室配備三套傳感器應用開發套件，面向基礎較好、興趣較高的學員，以學員自主學習為主，教員指導為輔。

f.復雜電子系統設計開發

經過基礎創新能力培養和基于開發板的軟硬件開發設計學習，學員已經具備了電路設計、PCB設計制作、電路調試、電子系統的軟硬綜合開發能力，可以針對具體的應用要求設計開發較為復雜的電子系統，并進行調試測試工作。

（3）提高層，利用專業軟件進行系統仿真建模，通過軟件接口驅動硬件開發套件，進行軟硬件混合的系統仿真和設計。主要包括：

a.Matlab仿真建模

利用m語言、simulink、GUI進行程序設計、界面設計和電子系統仿真分析。利用matlab軟件模擬產生較為復雜的測試信號數據，供硬件系統使用，也可將硬件系統產生的數據導入到matlab軟件中通過搭建的仿真系統進行仿真測試工作。

b.Systemvue仿真建模

Systemvue是Agilent出品的專業的電子信息類系統仿真建模軟件。利用Systemvue的基礎庫和通信庫進行電子系統及通信系統的系統級仿真建模分析。

c.Labview虛擬儀器建模

利用Labview進行虛擬儀器儀表設計并可通過計算機進行數據的輸入輸出。

d.軟硬件混合系統仿真建模

利用Matlab和Systemvue可以實現變量和程序的互相調用，實現兩種軟件間的混合電子系統仿真。通過Systemvue和Labview軟件開放接口可以驅動硬件開發套件，進行數據上傳和下載，軟硬件構成一個混合仿真系統，實現較高層次的電子系統混合仿真建模。

以上三個層次涵蓋了電子信息方向較為全面的能力培養模塊，通過上述三個層面的創新能力培養，最終形成電子信息類學員全面的創新能力輸出。

基礎能力培養面向全校電子信息類學員，學員可自主報名參加，由經驗豐富的教員開展電路圖設計、PCB制版、PCB焊接與電路調試專題培訓，為學員從事硬件類畢業設計、電子創新設計及今后工作開展艦員級維修打下基礎。

軟硬件開發設計和系統仿真建模重點面向基礎較好、興趣較高、且有意從事電子創新的學員。教員根據創新能力建設內容制定多個科目的培訓計劃，由經過基礎能力培養的學員選修，達到指定選修人數即可開展該科目的培訓工作。該部分的培養內容對學員電子創新能力培養是一個提升。

電子創新能力培養的過程中，教員不是主導，教員重在引導學員的興趣，對學員進行基礎能力培養[4-5]。學員具備電子創新基礎能力后，可以發揮自己的主觀能動性自主學習自己感興趣的后續內容，通過成立電子創新興趣小組，為每一個小組制定一個電子創新課題，在完成課題的過程中培養學員的能力、興趣、協作精神，在課題實現的過程中讓學員體會到自信和成就感，從而樹立起向更新跟高目標前進的動力，此為對學員創新能力培養的目的所在。

1.3 建設水平

電子信息創新實驗室現已完成建設并面向全院開放，建設面積80平方米，包括實驗區和器件焊接區兩大區域。硬件方面具有較完備的電子創新基礎實驗設施、基礎測試儀器儀表、涵蓋電子信息行業主流的各類硬件開發套件;軟件方面配備了電子信息行業所需的各種設計、開發、仿真軟件，尤其是將電子系統仿真建模軟件Systemvue引入電子信息創新實驗室，為此學院通信裝備教研室專門選派三名教員赴北京安捷倫公司進行Systemvue軟件的雷達和通信模塊庫培訓，取得了培訓合格證書，為該專業軟件的推廣和應用掃清了障礙，因此實驗室在軟件建設方面處于國內同類實驗室領先水平。整體建設處于國內同類實驗室主流水平。

2 運作和管理

（1）開放性運作

開放實驗室要給學員營造一個寬松自由的環境，要給學員的創造性和能動性提供廣闊的空間，使他們有一個充分發揮想象力和自我實現的機會[6]。學院電子信息創新實驗室建開放以來，主要以專職教員監督、學員自行管理的方式進行。實驗室提供了較為完備的基礎儀器儀表、開發套件、常用元器件和焊接臺，最大限度滿足學員電子創新實踐的需求。圖2為學員在電子信息創新實驗室開展活動。

另外，實驗室不僅僅限于時間上的開放，內容上也開放運行，學員可以自主選擇實驗課題，也可選擇教員提供的課題，還可以申請學院的創新課題和自主研究課題。

（2）層次化運作

實驗室建立了層次化的開放性實驗模式，既有面向低年級學員的基礎性實驗內容，也有面向有一定基礎學員的自選實驗內容，還有面向高年級學員及研究生的科研型課題，力求從多角度、多方向培養學員的素質和能力。

（3）激勵機制

建立良好的激勵機制，吸引學員熱情參與電子創新活動。比如：支持學員立項創新課題，給予一定的科研經費支持;制定創新學分獎勵辦法，學員可通過創新實驗室的平臺參加各類競賽、參加科學研究、發表論文、參與課外科研活動、發明創造，取得成績后獲得相應的創新學分，計入畢業分配總分;依托實驗室建立電子信息創新俱樂部，學院提供制度和經費支持，吸引一批志同道合的學員加入，相互幫促，共同提高。

（4）制度化管理

制定適當的管理規章制度，使開放實驗室有制度保障，對創新實驗審批、設備使用、器材申領、資料借閱、原料損耗、問題處理等做出明確規范，保障實驗室健康有序運轉。

3 結束語

作為一所軍事指揮院校，創新實驗室力求將指技融合基因融入人才培養中。通過對電子信息創新實驗室的建設和實踐，已經初步摸索到了一套切實可行的運作和管理方法，下一步工作的重點著力兩個方面，一是加強專職指導教員的配置，二是采用多種方式吸引學員的參與熱情，多出創新成果。

參考文獻：

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