電子信息類新工科綜合創(chuàng)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(chǎn)業(yè)新知識新技術的內(nèi)容，突出虛擬仿真與實際系統(tǒng)相互融合，軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)相互補充的特點，打破課程與課程之間的墻壁，從產(chǎn)業(yè)需求的角度對課程體系進行改革，構建一套符合技術發(fā)展方向、適應產(chǎn)業(yè)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(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“網(wǎng)絡強國”“一帶一路”等重大戰(zhàn)略，為響應國家戰(zhàn)略需求，支撐服務以新技術、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，突破核心關鍵技術，構筑先發(fā)優(yōu)勢，在未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)戰(zhàn)略制高點，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才。一方面主動設置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，另一方面推動現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新。新工科建設和發(fā)展以新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)為背景，需要樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統(tǒng)工科相結合的學科專業(yè)“新結構”，探索實施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質(zhì)量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”，實現(xiàn)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(jīng)濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術創(chuàng)新要求，把握行業(yè)人才需求方向，充分利用地方資源，發(fā)揮自身優(yōu)勢，凝練辦學特色，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，增強學生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)大批具有較強行業(yè)背景知識、工程實踐能力、勝任行業(yè)發(fā)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(wǎng)絡工程等為代表的電子信息類專業(yè)中，信息與信號處理類課程一直是專業(yè)核心課程，信息與信號處理技術作為當今發(fā)展最快的科技領域之一，對傳統(tǒng)教學內(nèi)容、授課方式、實驗手段等環(huán)節(jié)都提出了新的挑戰(zhàn)。為適應信息技術高速發(fā)展和培養(yǎng)與之相適應的高層次專業(yè)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(nèi)一流實驗教學平臺和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地。傳統(tǒng)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(nèi)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(tǒng)理解，無法打破傳統(tǒng)教學模式各門課程相對獨立，各自為戰(zhàn)，無法形成系統(tǒng)體系的弊端。本項目將針對傳統(tǒng)實驗教學平臺存在的各種問題，建設覆蓋多學科多專業(yè)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(yè)設計、課外創(chuàng)新和各類設計競賽的環(huán)境，建設一個創(chuàng)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(yè)的綜合創(chuàng)新實驗室，包括電子科學技術和信息科學技術兩項內(nèi)容，內(nèi)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(tǒng)和信號與信息處理等。旨在培養(yǎng)學生能夠掌握現(xiàn)代電子技術、現(xiàn)代通信技術、計算機技術及網(wǎng)絡技術等，能適應電子信息科學飛速發(fā)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(chǎn)業(yè)等相關領域從事設計制造、科研開發(fā)，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(chuàng)新實驗開發(fā)平臺

針對電子信息綜合應用、工程實訓、項目創(chuàng)新為目標的電子信息綜合教學平臺，學生可以根據(jù)自己的想法，利用平臺上提供的各種傳感器模塊、節(jié)點模塊、協(xié)調(diào)器模塊、網(wǎng)關、通信模塊、執(zhí)行機構、人機交互模塊等硬件資源，自主設計，自由拼裝，實現(xiàn)各種物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)。電子信息綜合應用與創(chuàng)新開發(fā)實驗平臺以鋁型材為框架，采用模塊化設計，以網(wǎng)孔板為安裝平臺，各種傳感器、節(jié)點、協(xié)調(diào)器、網(wǎng)關、通信模塊通過PCB模組架固定在網(wǎng)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(jié)點之間改變傳統(tǒng)的固定式設計方式，采用開放式設計，讓學生有更多的創(chuàng)意空間。

電子信息綜合應用與創(chuàng)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(wǎng)關、節(jié)點模塊、協(xié)調(diào)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(wǎng)絡軟件、安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件、設備監(jiān)控系統(tǒng)軟件、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)綜合軟件、智能家居系統(tǒng)綜合軟件、生產(chǎn)情況監(jiān)控系統(tǒng)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(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才為目標，以轉(zhuǎn)變教育思想、更新教育觀念為先導，以課程體系和教學內(nèi)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(nèi)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(nèi)一流的實驗教學環(huán)境和條件，爭創(chuàng)一流開放式基礎課程和專業(yè)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(guī)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(yǎng)模式研究”。