電子信息類新工科綜合創新實驗室建設的思考

劉航 許亮 李玉麗

【摘要】本項目建設的新實驗教學平臺將在原有教學體系的基礎上進行改革，加大信息產業新知識新技術的內容，突出虛擬仿真與實際系統相互融合，軟件系統與硬件系統相互補充的特點，打破課程與課程之間的墻壁，從產業需求的角度對課程體系進行改革，構建一套符合技術發展方向、適應產業人才需求的信息類實驗教學平臺。

【關鍵詞】虛擬仿真 實驗教學平臺 課程改革

0前言

國家正在實施創新驅動發展、“中國制造2025”“互聯網+”“網絡強國”“一帶一路”等重大戰略，為響應國家戰略需求，支撐服務以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的新經濟蓬勃發展，突破核心關鍵技術，構筑先發優勢，在未來全球創新生態系統中占據戰略制高點，迫切需要培養大批新興工程科技人才。一方面主動設置和發展一批新興工科專業，另一方面推動現有工科專業的改革創新。新工科建設和發展以新經濟、新產業為背景，需要樹立創新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統工科相結合的學科專業“新結構”，探索實施工程教育人才培養的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”，實現我國從工程教育大國走向工程教育強國。

地方高校要主動對接地方經濟社會發展需要和企業技術創新要求，把握行業人才需求方向，充分利用地方資源，發揮自身優勢，凝練辦學特色，深化產教融合、校企合作、協同育人，增強學生的就業創業能力，培養大批具有較強行業背景知識、工程實踐能力、勝任行業發展需求的應用型和技術技能型人才。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。

1 建設目標

項目的建設目標是搭建一個覆蓋面廣、技術先進、實踐性強、開放性高的國內一流實驗教學平臺和創新創業實踐基地。傳統的實驗教學平臺往往針對某一特定課程開展實驗教學，實驗教學的主要內容是針對各個單項的知識點展開，適應面較窄，學生無法從單個的知識點上升到對課程的系統理解，無法打破傳統教學模式各門課程相對獨立，各自為戰，無法形成系統體系的弊端。本項目將針對傳統實驗教學平臺存在的各種問題，建設覆蓋多學科多專業課程的新一代實驗教學平臺。

2 實驗室建設方案

2.1 建設思路。建設一個能夠開設多門課程的實驗，建設一個綜合性的實驗室。技術要與時俱進，立足當下，適度超前，建設一個技術先進的實驗室，起點要高，引入軟件無線電、4C/5G/NB-IOT及微信硬件等新思想和新技術，建設一個在同類高校中起示范作用的實驗室，兼顧教師科研，學生既可以做實驗，老師也可以做科研，建設一個老師學生都受益的實驗室。能夠提供課程設計、畢業設計、課外創新和各類設計競賽的環境，建設一個創新性的實驗室。

2.2涵蓋知識面。該實驗室定位于電子信息大類專業的綜合創新實驗室，包括電子科學技術和信息科學技術兩項內容，內容涉及電子學、信息技術、計算機三大知識板塊，如無線通訊、圖像傳輸與處理、信息電子技術、通信與電子系統和信號與信息處理等。旨在培養學生能夠掌握現代電子技術、現代通信技術、計算機技術及網絡技術等，能適應電子信息科學飛速發展，具有良好的知識結構和適應能力，能在電子技術、電子信息科學及電子信息產業等相關領域從事設計制造、科研開發，應用研究與技術管理等工作的工程技術人才。

3 電子信息綜合應用創新實驗開發平臺

針對電子信息綜合應用、工程實訓、項目創新為目標的電子信息綜合教學平臺，學生可以根據自己的想法，利用平臺上提供的各種傳感器模塊、節點模塊、協調器模塊、網關、通信模塊、執行機構、人機交互模塊等硬件資源，自主設計，自由拼裝，實現各種物聯網應用系統。電子信息綜合應用與創新開發實驗平臺以鋁型材為框架，采用模塊化設計，以網孔板為安裝平臺，各種傳感器、節點、協調器、網關、通信模塊通過PCB模組架固定在網孔板上，正反兩面均可操作，可以任意增加，更換位置，自由組合，同時傳感器與節點之間改變傳統的固定式設計方式，采用開放式設計，讓學生有更多的創意空間。

電子信息綜合應用與創新實驗平臺主要包括傳感器模塊、信號處理單元和電子信息綜合應用軟件三個部分組成。傳感器模塊由各種傳感器組成，其中包括C02、氣壓傳感器、溫濕度傳感器、風速傳感器等，信號處理單元包括嵌入式網關、節點模塊、協調器模塊、傳感器接口板、LED顯示屏和4G無線通信模塊等，主要用于處理傳感器信號的采集和處理，電子信息綜合應用軟件包括無線傳感器網絡軟件、安全監控系統軟件、設備監控系統軟件、環境監控系統綜合軟件、智能家居系統綜合軟件、生產情況監控系統綜合軟件等7個軟件組成構建了多個應用場景。

4 結論

本項目整個平臺的建設將以培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才為目標，以轉變教育思想、更新教育觀念為先導，以課程體系和教學內容改革為核心，依托學科，改革體制，加大投入，以軟帶硬，努力構建理論教學和實踐教學相融合，課內教學與課外指導一體化的基礎實驗教學課程體系，擁有國內一流的實驗教學環境和條件，爭創一流開放式基礎課程和專業課程教學平臺。

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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”。