依托電子設(shè)計與創(chuàng)新實踐基地開展大學(xué)生科技創(chuàng)新

袁小平，金 鵬，陳 燁

（1. 中國礦業(yè)大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院，江蘇 徐州 221008；2. 湖北科技學(xué)院 工程技術(shù)研究院，湖北 咸寧 437100）

1 基地簡介

大學(xué)生電子設(shè)計與創(chuàng)新實踐創(chuàng)新基地（以下簡稱基地）是我校2008 年建設(shè)的首批5 個實踐創(chuàng)新教育與建設(shè)基地之一，是吸引和激勵廣大優(yōu)秀學(xué)生踴躍參加科技創(chuàng)新實踐活動和各種科技競賽活動，提高本科生綜合素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型優(yōu)秀人才而搭建的重要平臺。該基地依托信息與電氣工程學(xué)院電氣信息類各專業(yè)和國家級實驗教學(xué)示范中心，為學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動提供一流的實踐創(chuàng)新環(huán)境和高水平的指導(dǎo)教師隊伍。

基地依托國家級電工電子實驗教學(xué)示范中心，特別是依托電子設(shè)計與創(chuàng)新實驗室、EDA 實驗室、電子工藝學(xué)實驗室、PCB 實踐[1]等開展科技活動。基地主要有7 大職能：

（1）承擔(dān)“電子技術(shù)綜合設(shè)計”“電子設(shè)計與創(chuàng)新”課程的實踐教學(xué)工作；

（2）組織、指導(dǎo)或舉辦校級、省級和國家級電子設(shè)計類學(xué)科競賽；

（3）組織和指導(dǎo)校級、省級和國家級各類創(chuàng)新項目的申報、實施等訓(xùn)練；

（4）組織和指導(dǎo)大學(xué)生申請各項專利；

（5）組織、指導(dǎo)和實施大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐；

（6）組織、指導(dǎo)中國礦業(yè)大學(xué)電子協(xié)會開展校級電子競賽的培訓(xùn)、評審及協(xié)會的各種活動；

（7）組織、指導(dǎo)中國礦業(yè)大學(xué)研究生參加全國研究生電子設(shè)計競賽；

（8）與知名企業(yè)開展校企“產(chǎn)學(xué)研”合作。

基地擁有良好的現(xiàn)代化管理設(shè)備，配置了門禁管理系統(tǒng)，目前面向全校各專業(yè)大學(xué)生實現(xiàn)全天候開放。基地依托國家級電工電子教學(xué)實驗示范中心、國家級特色專業(yè)、國家級重點學(xué)科，形成在省內(nèi)具有一定影響力的開放式的創(chuàng)新教育實踐平臺，進一步加大校企合作，深化現(xiàn)有的教育模式和學(xué)習(xí)模式，加強管理體制，營造一個學(xué)生自我管理、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才脫穎而出的環(huán)境，通過開展豐富多彩的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動，促進學(xué)生創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力、實踐能力與綜合素質(zhì)的提升，進一步吸引、培養(yǎng)和造就更多更優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。基地的組織結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 基地的組織結(jié)構(gòu)

2 基地建設(shè)思路與培養(yǎng)體系

2.1 建設(shè)思路

根據(jù)多年來從事電子技術(shù)的教學(xué)與科學(xué)研究[1-3]，根據(jù)指導(dǎo)多種層次的電子設(shè)計學(xué)科競賽的經(jīng)驗，根據(jù)目前社會發(fā)展對電子技術(shù)人才的需求，凝練出“以學(xué)生為本，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為核心，促進學(xué)生知識、能力、思維和素質(zhì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展”的教學(xué)理念，形成教與學(xué)為一體、課內(nèi)與課外教學(xué)為一體、理論與實踐教學(xué)為一體、傳統(tǒng)與創(chuàng)新教學(xué)為一體的教學(xué)體系，構(gòu)建了多層次綜合素質(zhì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)體系和實踐平臺。

2.2 基地實踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

自2008 年以來，依托國家級電工電子教學(xué)實驗示范中心，建立了以導(dǎo)師指導(dǎo)、培訓(xùn)研討、創(chuàng)新實踐、過程管理4 大平臺為依托的大學(xué)生電子設(shè)計與創(chuàng)新實踐基地，積極組織學(xué)生參加校級、省級和國家級大學(xué)生電子設(shè)計競賽，從而提升學(xué)生課外科技創(chuàng)新能力。

（1）導(dǎo)師指導(dǎo)平臺。基地建設(shè)了一支業(yè)務(wù)精湛的指導(dǎo)教師團隊。由理論課教師、實踐教學(xué)人員以及研究生助教等組成創(chuàng)新實踐教學(xué)指導(dǎo)團隊，年齡、學(xué)歷和職稱結(jié)構(gòu)合理，以專為主、專兼職相結(jié)合。指導(dǎo)教師業(yè)務(wù)精湛，具有連續(xù)多年來指導(dǎo)全國電子設(shè)計競賽、機器人和智能車競賽、大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃項目、電子設(shè)計與制作等科技創(chuàng)新活動的豐富經(jīng)驗，從而保證了指導(dǎo)質(zhì)量。

（2）培訓(xùn)研討平臺。在2008 版、2012 版和2016版本科教學(xué)大綱修訂過程中，充分考慮學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與專業(yè)教學(xué)改革和課程建設(shè)的銜接，相繼增加或修改了“電子工藝學(xué)”“模擬電子技術(shù)實驗”“數(shù)字電子技術(shù)實驗”“電子技術(shù)綜合設(shè)計”“電子設(shè)計與創(chuàng)新”等一系列開放性創(chuàng)新實驗課程[4]。基地依托這些相關(guān)課程，實施教育創(chuàng)新，建立實踐技能及技術(shù)普及、電子設(shè)計競賽和各類專題講座的課外培訓(xùn)研討平臺[5]。在此平臺上，學(xué)生將創(chuàng)新思路和方法與專家、教師和學(xué)生進行互動交流與研討。

（3）創(chuàng)新實踐平臺。為整合學(xué)院創(chuàng)新教育資源，經(jīng)過充分調(diào)研和論證后，成立了院級大學(xué)生創(chuàng)新教育中心。中心建設(shè)了大學(xué)生電子設(shè)計與創(chuàng)新實踐基地和中國礦業(yè)大學(xué)大學(xué)生實踐創(chuàng)新基地，統(tǒng)一管理電子創(chuàng)新設(shè)計實驗室、電子工藝實驗室、PCB 制作實驗室等；建設(shè)了基于國外知名公司的Proteus、LabView、Quartus的“虛實結(jié)合”“軟硬兼施”的創(chuàng)新實踐資源。組織舉辦各類競賽培訓(xùn)，組織學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計、機器人、智能車、嵌入式、數(shù)學(xué)建模、過程控制等科技競賽；統(tǒng)一組織開展國家級、省級、校級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目、學(xué)生專利的申報和管理等[6-8]。在此平臺上，學(xué)生將創(chuàng)新想法通過實踐變成現(xiàn)實。

（4）過程管理平臺。要保證大學(xué)生電子設(shè)計與創(chuàng)新實踐基地的正常運轉(zhuǎn)，必須有一套相關(guān)的制度進行管理。自2008 年基地成立以來，先后制定相關(guān)制度等文件。主要包括《大學(xué)生創(chuàng)新基地章程》《創(chuàng)新實驗室開放管理規(guī)定》《安全衛(wèi)生制度》《低值耐用品管理制度》《儀器設(shè)備出借及損壞賠償制度》等。為此，建立由指導(dǎo)教師、研究生和本科生組成的課外科技創(chuàng)新活動管理與執(zhí)行團隊，對課外創(chuàng)新活動實現(xiàn)全程監(jiān)控、學(xué)生自我管理。學(xué)生通過這個平臺進行學(xué)科競賽、作品展示、答辯交流、自我管理等[9-11]。

3 基地開展活動情況

3.1 校級、省級和國家級大學(xué)生電子設(shè)計競賽的各項活動

（1）基地承擔(dān)了中國礦業(yè)大學(xué)電子設(shè)計競賽的命題、講座與評審活動，推動全校學(xué)生積極參與電子設(shè)計競賽。多年來基地為校級電子協(xié)會提供有力的技術(shù)支持，負責(zé)競賽的出題、講座、評審等各項工作。袁小平教授多年來一直是學(xué)校電子協(xié)會的指導(dǎo)教師，電子協(xié)會承擔(dān)的校級電子競賽命題，多次開展以“電子設(shè)計的基礎(chǔ)知識及如何備戰(zhàn)電子設(shè)計競賽”為主題的講座，動員和鼓勵大一、大二學(xué)生積極主動參與學(xué)校的電子設(shè)計與競賽活動。在校級競賽的評審階段，基地成立了評審小組，公平公正公開地對學(xué)生作品進行評審。

（2）基地組織、培訓(xùn)了全校學(xué)生參加全國/江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽及 TI 杯模擬電子系統(tǒng)設(shè)計邀請賽。自2001 年以來，基地負責(zé)人一直承擔(dān)組織、培訓(xùn)全校大學(xué)生參加江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽活動（偶數(shù)年）和全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽活動（奇數(shù)年）。全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽分為3 個階段，先舉行江蘇省電子設(shè)計競賽，然后再參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽。第一階段是本校半封閉競賽：先在中國礦業(yè)大學(xué)進行為期4 天3 夜的半封閉式比賽，賽題在第一天上午8點現(xiàn)場公布，通過學(xué)生4 天3 夜的方案設(shè)計、購買元件、現(xiàn)場調(diào)試、實物制作等環(huán)節(jié)，完成一件滿足賽題要求的電子作品。然后由專人、專車將電子競賽作品送到江蘇某高校進行作品測試。第二階段是江蘇高校現(xiàn)場測試評比：需要參賽學(xué)生到江蘇某高校進行電子競賽作品現(xiàn)場參數(shù)測試和現(xiàn)場回答評委專家的提問。第三階段是全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽現(xiàn)場抽測：全國競賽組委會根據(jù)各省級賽區(qū)推薦作品的測試情況抽出全國競賽的作品測試名單，并進行作品測試，然后根據(jù)全國競賽評審規(guī)則評出一等獎和二等獎名單。

比賽選手的選拔需要先通過校級電子競賽、電子技術(shù)綜合設(shè)計課程的作品制作、教師推薦、學(xué)生自薦、導(dǎo)師面試等選拔與考察，挑選 90～120 人參加培訓(xùn)，然后通過實驗室1～2 次作品設(shè)計與制作，選拔正式參賽隊員。然后在暑假階段，確定60 人左右進行暑假電子設(shè)計訓(xùn)練，通過2～3 件電子作品的設(shè)計提高學(xué)生的參賽水平。

3.2 校級、省級和國家級大學(xué)生科研訓(xùn)練項目

基地指導(dǎo)教師大都承擔(dān)信息與控制工程學(xué)院電類專業(yè)基礎(chǔ)課程或?qū)I(yè)課程教學(xué)，在講授課程的同時，積極鼓勵、動員學(xué)生申報本校、江蘇省和國家級大學(xué)生科研創(chuàng)新項目。此外，基地積極為承擔(dān)“三級”科研創(chuàng)新項目的學(xué)生提供科研活動的儀器設(shè)備、調(diào)試場所、技術(shù)指導(dǎo)等。

3.3 基地承擔(dān)的課程教學(xué)活動

以電類專業(yè)的“電子技術(shù)綜合設(shè)計”課程為基礎(chǔ)，通過該課程的作品制作、答辯等環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子設(shè)計的熱情；學(xué)生經(jīng)過教師推薦、學(xué)生自薦、導(dǎo)師面試等環(huán)節(jié)進行二次選拔與考察，之后參加培訓(xùn)。培訓(xùn)課程結(jié)合“電子設(shè)計與創(chuàng)新”課程對決定參賽學(xué)生進行提高與訓(xùn)練[12]。實踐表明，該系列課程能夠提高學(xué)生的參賽實際水平。

3.4 基地承擔(dān)第二課堂教學(xué)與實踐活動

基地教師積極開展實驗室開放基金項目，主要面向全校學(xué)生，為參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的學(xué)生培養(yǎng)基本操作技能。此外，基地教師指導(dǎo)學(xué)生參與電子競賽的“四旋翼飛機的控制”“無線傳輸能量”的研究與設(shè)計。

4 基地實踐環(huán)境與建設(shè)保障

4.1 活動場地

基地目前擁有5 間電子設(shè)計與創(chuàng)新實踐實驗室，其中電子設(shè)計創(chuàng)新實踐實驗室3 間、EDA 仿真與制作實驗室2 間，儀器設(shè)備基本齊全、實踐環(huán)境優(yōu)良，總面積達400 m2以上，能很好滿足學(xué)生科技創(chuàng)新活動需求。但是，隨著參加基地活動人數(shù)的增加，加上大部分創(chuàng)新實驗室與正常的其他課程實驗教學(xué)共用，從目前來看，只能滿足部分學(xué)生的創(chuàng)新實踐要求，實踐場地有待進一步擴充。

4.2 實驗儀器設(shè)備配備

（1）基地經(jīng)費由學(xué)校和學(xué)院劃撥，專款專用。自2008 年以來，學(xué)院配套了相應(yīng)資金，為創(chuàng)新基地購置了創(chuàng)新實踐的計算機，并更新了基地內(nèi)的所有桌椅板凳等硬件設(shè)施，滿足了科技創(chuàng)新實踐環(huán)境的基本要求。

（2）通過每年教育部修購專項，逐步購置了單片機編程器、在線調(diào)試器、DSP 仿真器、SOPC 等相關(guān)硬件設(shè)備。

（3）購置了創(chuàng)新研究性實驗所需的數(shù)字示波器、數(shù)字函數(shù)發(fā)生器以及數(shù)字萬用表等相關(guān)的儀器設(shè)備等。

（4）購置了創(chuàng)新研究性實驗及電子設(shè)計與創(chuàng)新實踐所需的元器件、開發(fā)板等若干。

（5）構(gòu)建基于國外知名公司的Proteus、LabView、Quartus 的“虛實結(jié)合”“軟硬兼施”的高新技術(shù)創(chuàng)新實驗室和PCB 制作與焊接實驗室。

（6）編寫了國家級“十一五”規(guī)劃教材《電子技術(shù)綜合設(shè)計》等作為科技創(chuàng)新培訓(xùn)教材。

（7）國家級實驗教學(xué)示范中心的優(yōu)良實驗設(shè)備配置和實踐環(huán)境，為學(xué)生科技創(chuàng)新實踐活動提供了堅實的基礎(chǔ)。

但是，隨著目前電子技術(shù)的發(fā)展，在信號處理頻率逐漸增加的情況下，尚需要高頻信號的函數(shù)發(fā)生器、示波器等高檔次設(shè)備。

4.3 經(jīng)費配備

根據(jù)學(xué)校有關(guān)規(guī)定，學(xué)院按照1∶1 進行足額配備基地建設(shè)經(jīng)費，并給予指導(dǎo)教師及大賽期間服務(wù)人員經(jīng)費補貼，對獲獎隊指導(dǎo)教師給予表彰獎勵。

4.4 經(jīng)費管理

基地經(jīng)費由學(xué)院統(tǒng)一管理，基地實戰(zhàn)培訓(xùn)及大賽所需器件耗材等統(tǒng)一購買、統(tǒng)一管理，經(jīng)設(shè)備管理員驗收，負責(zé)人簽字，學(xué)院主管院長審核簽字后方可報賬，經(jīng)費支出符合學(xué)校要求，經(jīng)費報銷程序嚴(yán)謹。

5 基地建設(shè)成效

5.1 基地建設(shè)效果總體情況

基地在校、院的正確領(lǐng)導(dǎo)下，明確了建設(shè)思路，確立了創(chuàng)新的人才培養(yǎng)理念。在基地指導(dǎo)教師及學(xué)生的共同努力下，經(jīng)過多年的建設(shè)，基地在學(xué)科競賽、創(chuàng)新實踐、基地自身建設(shè)等方面取得了較為可喜的成績，達到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。

基地依托國家級電工電子教學(xué)實驗示范中心，加強電子設(shè)計與創(chuàng)新實驗室、電子工藝實驗室、EDA 技術(shù)等實驗室建設(shè)，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的校內(nèi)實踐教學(xué)平臺，保障學(xué)生受到系統(tǒng)的技術(shù)訓(xùn)練。通過電子設(shè)計競賽等課外科技活動方式，讓學(xué)生參與到電子設(shè)計與創(chuàng)新活動中，檢驗學(xué)生的實踐效果，提高學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

此外，基地還通過基礎(chǔ)實踐“開放—自主”、科研訓(xùn)練“項目—團隊”、企業(yè)實戰(zhàn)“任務(wù)—成果”的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式研究，有力地支撐了電氣信息類學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

基地通過“電子技術(shù)綜合設(shè)計”“電子設(shè)計與創(chuàng)新”等課程，把電子設(shè)計競賽活動所需知識作為電氣信息類學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)，從而培養(yǎng)學(xué)生積極參與電子設(shè)計競賽活動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)的熱情，并形成一種常規(guī)活動。

基地依托國家級電工電子實驗教學(xué)示范中心，通過與國際著名企業(yè)Microchip、TI 等建立聯(lián)合實驗室，及時跟蹤現(xiàn)代電子技術(shù)的最新成果，讓學(xué)生掌握這些新器件、新技術(shù)，參與到電子設(shè)計與創(chuàng)新活動中，提高學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

5.2 科技創(chuàng)新成果

2008 年以來，學(xué)院學(xué)生課外科技活動取得了優(yōu)異成績。指導(dǎo)學(xué)生獲授權(quán)專利53 項，參加大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃和大學(xué)生實踐創(chuàng)新計劃項目69 項，發(fā)表研究論文106 篇，在全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、全國“挑戰(zhàn)杯”競賽、中國機器人大賽中獲省市級以上獎勵 85項，其中“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽三等獎1 項，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎6 項、二等獎6 項、三等獎2 項，省級獎16 項。每年有大批學(xué)生被“211 工程”“985 工程”高校錄取攻讀碩士、博士學(xué)位，大批學(xué)生進入國內(nèi)知名企業(yè)從事技術(shù)工作。

6 結(jié)語

經(jīng)過10 多年的教學(xué)實踐和理論探索，構(gòu)建了具有信息與控制工程學(xué)院特色的實驗實踐創(chuàng)新課程體系，培養(yǎng)了一批具有電子設(shè)計與創(chuàng)新能力、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才，提升了學(xué)生在就業(yè)、考研、未來職業(yè)發(fā)展等方面的空間，形成了廣泛的社會效應(yīng)和豐碩的成果。同時為湖北科技學(xué)院、空軍后勤學(xué)院等兄弟院校提供有益的借鑒。