新工科背景下電子類綜合性實驗設計的思考

劉航 許亮 李玉麗

【摘要】本文以實驗室在滿足專業課程實驗教學的基礎上，開設以任務形式的基礎課程設計性實驗和專業課程設計性實驗，達到培養符合產業需求的創新性人才的目的。同時加大開放性課程設計實驗內容，通過科研實習或畢業設計階段開設與科研創新實際項目相結合的研究項目形式的綜合性實驗。進一步提高教學效果。

【關鍵詞】實驗任務形式科研創新綜合性

1前言

高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位。深化工程教育改革、建設工程教育強國，對服務和支撐我國經濟轉型升級意義重大。我國已經制定了高等工程教育改革的發展目標，到2020年，探索形成新工科建設模式，主動適應新技術、新產業、新經濟發展；到2030年，形成中國特色、世界一流工程教育體系，有力支撐國家創新發展；到2050年，形成領跑全球工程教育的中國模式，建成工程教育強國，成為世界工程創新中心和人才高地，為實現中華民族偉大復興的中國夢奠定堅實基礎。

以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創新。當前，我國已經建成世界最大規模的高等工程教育體系，將產業和技術的最新發展、行業對人才培養的最新要求引入教學過程，更新教學內容和課程體系，建成滿足行業發展需要的課程和教材資源，打通“最后一學里”，推動教師將研究成果及時轉化為教學內容，向學生介紹學科研究新進展、實踐發展新經驗，積極探索綜合性課程、問題導向課程、交叉學科研討課程，提高課程興趣度、學業挑戰度。

以電子信息工程、電子信息科學與技術、計算機科學與技術及網絡工程等為代表的電子信息類專業中，信息與信號處理類課程一直是專業核心課程，信息與信號處理技術作為當今發展最快的科技領域之一，對傳統教學內容、授課方式、實驗手段等環節都提出了新的挑戰。為適應信息技術高速發展和培養與之相適應的高層次專業人才的需要，急需在原有的教學體系的基礎上，改革及建立結構合理、互相融合的信息類實驗課程教學體系。本文主要從以下幾個方面給出電子信息綜合實驗的設計。

2應用四輪智能小車開設的綜合性實驗

四輪智能小車可針對高等院校電子類專業課程設計環節研發的一套集機械、電子、通信、計算機等技術與一體的工程實踐創新平臺，可針對高校電子、通信、計算機專業開設各種課程設計課題。

通過構建四輪智能小車，可以培養學生設計并實現從“硬件—驅動—軟件”的完整系統。學生可以了解以單片機和各種算法為核心的信號處理過程、以各種傳感器為核心的信號采集過程、以各種通信模塊為核心的信號傳輸過程等，實現包括循跡、避障、數據回傳等功能，達到理論學習與實踐的統一。如圖1所示.

四輪智能小車由驅動單元、傳感器單元、信號傳輸單元、信息處理單元4個部分組成。信號處理單元采用STM32F407ARM模塊。驅動單元采用大功率4輪獨立電機的進行驅動，內置大容量鋰電池，并配備了無線充電模塊。傳感單元包括紅外傳感模塊、溫濕度傳感模塊、循跡模塊等。信號傳輸單元包括wifi模塊、ZIGBEE模塊、藍牙模塊等。可設置如下實驗：智能小車循跡實驗，超聲波避障實驗，超聲波跟隨實驗，手勢藍牙控制實驗，智能小車走八字實驗，WiFi控制的智能小車設計，手機控制的智能小車設計，智能小車過ETC實驗，智能小車無線充電實驗。

3利用便攜式移動終端開發實驗盒子

便攜式移動終端開發口袋實驗盒子實驗平臺采用全新的實驗教學理念，能夠讓學生最大限度地利用實驗室資源，能進一步給學生以最大的自由空間，是真正意義的全開放實驗室。口袋實驗盒子拓寬實驗的時空概念，既滿足學生的學習需求又給他們自主安排學習時間留有余地，較好的解決實驗內容增加與規定學時在時間上的矛盾，有助于學生個性化發展，有利于創新實踐能力強的高素質人才培養，為科技精英型的拔尖人才培養提供條件和空間，使實驗教學在開放式的基礎上向研究性過渡。實驗平臺通過各種口袋實驗套件，來完成課程學習、創新活動、畢業設計等相關內容。帶著這些實驗套件，學生可以在寢室、圖書館、食堂甚至任何一個可以工作和學習的地方，隨時進行實驗，一個真正意義上的全開放、全共享、課內外一體化的自主學習實踐平臺正式建立。

4總結

本實驗項目設計應體現應用背景，并且以實際系統的形式呈現最終完成結果，使學生通過完成實驗項目可獲得一定的成就感，從而增強其繼續深入探索鉆研的興趣。與此同時，還應針對不同學生的情況因材施教，為學生制定切實可行、行之有效的實驗計劃，鍛煉學生動手能力，培養學生創新能力，最終達到理論與實踐相結合，提高學生專業理論知識學習效果的目的。

課題來源：吉林省教育科學“十三五”規劃一般課題“后MOOC時代SPOC線上線下混合教學模式的電子技術課程教改探索與實踐”；吉林省高等教育教學改革研究課題“基于項目實踐的學訓研賽新工科培養模式研究”

參考文獻：

[1]唐強，潘玲玲.新工科復合型創新人才培養的思考與建議[J].教育觀察，2017（23）：55-56

[2]龔曉嘉.綜合性高校在實踐教學中培養新工科創新型人才的探索[J].高教學刊，2017（12）：141-142