應用型本科IT實踐中心的建設

金建設

大連理工大學城市學院 遼寧大連 116600

我院是在我國高等教育進入大眾化階段以后，于2003年經(jīng)教育部批準，由大連理工大學與企業(yè)共同投資建立的獨立學院，目前已經(jīng)發(fā)展成有9 000余名全日制在校本科大學生的學院，其中IT類專業(yè)在讀本科學生為4 500多人，所設置的IT類專業(yè)包括計算機科學與技術、軟件工程、網(wǎng)絡工程、電子信息工程、自動化等。學院的辦學宗旨為：面向學生，服務社會，培養(yǎng)高素質應用型人才。從2004年開始，學院利用自籌資金規(guī)劃和建設IT實踐中心，滿足培養(yǎng)IT類應用型人才的需要。經(jīng)過6年多的努力，完成設備投資1 800余萬元，建成具有36個實驗和實訓室的IT實踐中心，形成了設備先進、門類齊全，能很好地滿足實驗、實訓、科技創(chuàng)新需要的實踐平臺。

1 IT實踐中心的建設目標與構思

隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，需要大量的應用型和創(chuàng)新型人才。獨立學院一般定位在培養(yǎng)高素質的應用型人才[1]，實踐平臺的建設和實踐教學在人才培養(yǎng)工作中占有重要的地位[2]。不同于一些研究型重點大學，獨立學院一般要靠自籌資金建設實驗室，實驗室所占的空間也受到一定的制約。如何在資金和空間有限的情況下，建設滿足培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才的要求，同時又具有特色的高水平實踐平臺，是獨立學院發(fā)展中的重要課題[3]。公辦大學按多層次建設實驗平臺已有一些成功的經(jīng)驗可以借鑒[4]，但是，作為獨立學院，如果完全照搬其經(jīng)驗必然受到資金的困擾并出現(xiàn)一些重復性的建設，同時也不能突出應用人才培養(yǎng)實踐平臺的特色。

經(jīng)過廣泛的調查研究和充分論證，我院IT實踐中心的建設確立了“統(tǒng)一規(guī)劃、節(jié)省資金和空間、兼顧實驗實訓和創(chuàng)新”的思路。根據(jù)學生的培養(yǎng)目標，IT實踐中心的定位是充分滿足學院計算機科學與技術、軟件工程、網(wǎng)絡工程、電子信息工程、自動化專業(yè)培養(yǎng)高素質應用型人才需要，具有支撐上述專業(yè)的課程實驗、專業(yè)實踐與實訓教學、大學生科技創(chuàng)新活動的實踐平臺。

2 公共實驗平臺的建設

公共實驗平臺是指能滿足我院計算機科學與技術、軟件工程、網(wǎng)絡工程、電子信息工程、自動化各專業(yè)實驗實踐共同需要，或者是綜合運用不同專業(yè)技術的實驗平臺。被列入我院公共實踐平臺的實驗室包括：電子技術實驗室、微機系統(tǒng)與接口實驗室、嵌入式系統(tǒng)實驗室。

2.1 電子技術實驗室建設方案

我院電子技術實驗室的功能定位是能夠完成電路、模擬電子電路、數(shù)字電路、EDA的課程實驗，同時又能實現(xiàn)綜合電路設計及電子設計與制作創(chuàng)新的實驗實踐平臺。與一些院校采用針對電路、模擬電子電路、數(shù)字電路、EDA課程分別設置實驗室不同，我院設置了8個相同的電子技術實驗室，同時滿足電路、模擬電子電路、數(shù)字電路的實驗教學要求。

每個電子技術實驗室配備了32套設備，每套設備包括電子技術實驗箱、雙路可調直流穩(wěn)壓電源、雙蹤示波器、多功能信號發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字萬用表。其中電子技術實驗箱是按我院提出的方案，由湖北眾友科技實業(yè)股份有限公司特殊生產(chǎn)制作的產(chǎn)品，它綜合考慮了各門課程實驗的需要，能滿足電路、模擬電子電路、數(shù)字電路實驗的要求，而且還配有EDA板，插到實驗箱上再配上個人計算機可以進行EAD方面的實驗。利用該實驗箱可以任意搭接模擬電子電路、數(shù)字電路及模擬與數(shù)字混合電路，與PCB板制作設備配合可以完成綜合電子設計和電子制作創(chuàng)新設計。

實踐證明，電子技術實驗室的這種建設方案既滿足了實驗室功能定位的要求，又節(jié)省了資金和空間，而且便于管理和排課，為學院電路、模擬電子技術、數(shù)字電路的教學改革提供了有力支撐[5]。

2.2 微機系統(tǒng)與接口實驗室建設方案

微機系統(tǒng)與接口實驗室的功能定位是能滿足基于X86的微機原理課程實驗、MCS-51單片機原理及應用課程實驗、單片機設計與開發(fā)的創(chuàng)新實踐的平臺。

我院設置了3個微機系統(tǒng)與接口實驗室，每個實驗室裝備了32套實驗箱和個人計算機。為了滿足基于X86的微機原理和MCS-51單片機系統(tǒng)的兩類實驗教學需要，實驗箱選擇了啟東計算機廠有限公司生產(chǎn)的DVCC-5286NJH單片機微機仿真實驗系統(tǒng)，該實驗箱配備有8086和89C51雙CPU板，在做微機原理實驗時插上8086 CPU板，而在做單片機實驗室時使用89C51 CPU板。此外，為了適應單片機應用設計與創(chuàng)新實踐的需要，實驗室還配備了單片機開發(fā)板，學生可以設計和開發(fā)各種單片機應用系統(tǒng)。

2.3 嵌入式系統(tǒng)實驗室建設方案

嵌入式系統(tǒng)是近年來計算機應用的熱點，也是大學生科技創(chuàng)新最活躍的領域，我院把嵌入式系統(tǒng)實驗室作為重點實驗室進行建設。從培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)實用型和應用創(chuàng)新型人才的角度出發(fā)，實驗室的功能定位于滿足嵌入式系統(tǒng)課程實驗、實訓教學以及科技創(chuàng)新項目的開發(fā)需要。實驗室的硬件平臺由“嵌入式系統(tǒng)實驗箱+個人計算機+擴展模塊+控制對象模型”構成。

嵌入式系統(tǒng)實驗箱作為基本平臺，可以完成嵌入式系統(tǒng)課程的各種基本實驗，經(jīng)過不同的接口連接擴展模塊，來支持各種單元模塊的運行。實驗箱選用北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的UP-NETARM2410-S實驗教學平臺。該實驗箱采用ARM9內核，支持μCOSII，LINUX，WINCE 操作系統(tǒng)，配備豐富的資源和接口，并具有擴展插槽，能滿足連接擴展模塊和模型的要求。

擴展模塊是在嵌入式系統(tǒng)應用中經(jīng)常用到的功能模塊。目前實驗室配備了GPRS模塊、GPS模塊、ZIGBEE模塊、藍牙模塊、無線網(wǎng)卡、攝像頭模塊、開關量輸入輸出模塊。它們通過串口、USB接口、網(wǎng)絡接口、實驗箱的擴展插槽與實驗箱連接，可以構成GSM/GPRS遠程監(jiān)控系統(tǒng)、GPS地理定位系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)開關量的隔離輸入輸出。

許多實際的嵌入式系統(tǒng)都具有監(jiān)測和控制對象。如果不提供嵌入式系統(tǒng)實際作用的對象，很難實現(xiàn)嵌入式應用系統(tǒng)的測試，也很難達到對系統(tǒng)的全面認識以及對學生項目開發(fā)實踐能力全面訓練的效果，為此實驗室配備了典型的模型和套件。這些模型和套件與嵌入式系統(tǒng)實驗箱和擴展模塊一起可以構成完整的實際應用系統(tǒng)。例如，利用自制的智能家居模型，學生可以看到實際智能家居的縮影，設計不同的控制方案，進行系統(tǒng)測試，對嵌入式系統(tǒng)的應用有更深刻的理解。同時，也對啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識發(fā)揮了作用[6]。目前我們已經(jīng)自制和購置了智能家居模型、汽車模型、溫度控制模型、醫(yī)學傳感器套件，以后還將進一步擴充。

3 專業(yè)實驗平臺的建設

專業(yè)實驗平臺是指能滿足我院計算機科學與技術、軟件工程、網(wǎng)絡工程、電子信息工程、自動化不同專業(yè)課、專業(yè)課課程設計、工程實訓及創(chuàng)新實踐需要的實驗實踐平臺。我院的專業(yè)實驗實踐平臺具體包括：自動化裝置與系統(tǒng)實驗室、樓宇自動化實驗室、電機與拖動實驗室、可編程控制器實驗室、計算機控制實驗室、傳感器技術實驗室、高頻電子線路實驗室、通信實驗室、數(shù)字信號處理實驗室、電子產(chǎn)品設計實驗室、計算機組成實驗室、計算機網(wǎng)絡實驗室、軟件實訓室等。由于篇幅限制，僅介紹部分實驗室建設方案。

3.1 自動化裝置與系統(tǒng)實驗室建設方案

自動化裝置與系統(tǒng)實驗室是我院面向自動化專業(yè)的重點實驗室。實驗室裝備有浙江天煌實業(yè)公司的6套THJ-3型高級過程控制系統(tǒng)實驗裝置。每套實驗裝置包括二階水槽、電加熱鍋爐、循環(huán)供水系統(tǒng)實物模型、溫度檢測元件與變送器、壓力變送器、液位變送器、電動調節(jié)閥、智能調節(jié)器、遠程I/O模塊、PC計算機。所用的自動化儀表與裝置均選用工業(yè)中實際使用的典型自動化設備。利用這些實驗裝置可進行溫度、壓力、流量、液位等工業(yè)參數(shù)的自動檢測實驗，可以構成實際儀表控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、PC機控制系統(tǒng)。此外，實驗室還配備1套DCS系統(tǒng)，可實現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)。實驗室還配備豐富的軟件資源，有全中文工控組態(tài)軟件MCGS、北京和利時的DCS組態(tài)軟件等，利用這些組態(tài)軟件可實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)組態(tài)與人機界面設計。該實驗室不僅能完成自動化有關專業(yè)課程的實驗，而且也是進行課程設計與畢業(yè)設計的實踐平臺。

3.2 樓宇自動化實驗室建設方案

樓宇自動化實驗室是針對近年來智能建筑方面人才培養(yǎng)需要而構建的專業(yè)實踐平臺。實驗室裝備有浙江求是科教設備有限公司生產(chǎn)的樓宇自動化實驗裝置，具體包括中央空調暖通系統(tǒng)實驗裝置、電梯系統(tǒng)實驗裝置、可視對講門禁系統(tǒng)實驗裝置、閉路電視監(jiān)控及安全防范系統(tǒng)實驗裝置、火災報警及聯(lián)動控制實驗裝置、綜合布線系統(tǒng)實驗裝置。各個系統(tǒng)都能獨立運行，并且在統(tǒng)一的計算機上進行監(jiān)控管理，形成監(jiān)控網(wǎng)絡。

此外，實驗室還配備有自行設計的智能家居遠程監(jiān)控示范系統(tǒng)，在房間中設置了真實的空調、熱水器、照明系統(tǒng)、電動窗簾、可視對講門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及火災、入侵、漏水檢測傳感器。利用該遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過與Internet網(wǎng)絡連接的計算機或手機對家居進行遠程監(jiān)視和控制。通過該系統(tǒng)，學生可以親身體驗計算機、自動化、通信技術的應用給人類帶來的便利，激發(fā)他們學習科學技術的興趣和創(chuàng)新熱情。

3.3 軟件實訓室建設方案

軟件實訓實驗室是針對人才市場的需求，對學生進行實用軟件技術強化訓練的實踐平臺。軟件實訓實驗室共有3個，共配備64位雙核、1 GB內存、80 GB硬盤、液晶顯示的個人計算機153臺，每個實驗室聯(lián)成局域網(wǎng)絡，能同時容納150多名學生進行程序設計課程的編程練習和軟件技術實訓。目前，已經(jīng)開展了JARA方向與.NET方向、網(wǎng)站開發(fā)、游戲開發(fā)方向的軟件技術實訓教學和軟件項目開發(fā)創(chuàng)新實踐。

4 結束語

經(jīng)過6年多的努力，一個適合應用型本科院校特點，能夠支撐計算機科學與技術、軟件工程、網(wǎng)絡工程、電子信息工程、自動化專業(yè)課程實驗、專業(yè)實踐與實訓教學、大學生科技創(chuàng)新活動的IT實踐平臺已經(jīng)建立。該平臺在應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中發(fā)揮了作用，使學生提高了動手和工程實踐能力，在全國各種大學生科技競賽中多次獲獎，特別是在2011年獲得了“微軟創(chuàng)新杯大學生科技競賽”軟件設計中國冠軍，大大增強了學生的自信心。此外，實踐和創(chuàng)新能力的提高有力地促進了學生就業(yè)，近年來畢業(yè)生就業(yè)率一直在92%以上，一部分學生被微軟、IBM、無錫國家物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)中心等知名企業(yè)錄用，為學校和社會的發(fā)展做出了貢獻。

[1]許為民.獨立學院的三個定位[J].中國高教研究,2006,4:44-46.

[2]陳漢英,侯超.加強實驗室建設是獨立學院發(fā)展的必由之路[J].實驗室研究與探索,2010,29(9):171-172.

[3]王宗善,湯榮生,季晶晶.以科學發(fā)展觀探索獨立學院綜合型實驗教學中心的建設[J].實驗技術與管理,2010,27(7):118-120.

[4]余魅,刁友寶,劉韻.建設國家級實驗教學示范中心 構建創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺[J].實驗技術與管理,2006,23(12):110-112.

[5]金建設,張樹坤,徐偉明,趙帥.電路與電子線路實驗教學改革的實踐[J].實驗技術與管理,2006,23(12):102-103.