电子设计创新实验室的建设与管理体系探索

邓开连， 燕 帅， 刘 浩， 李 楠， 刘晓洁

(东华大学 信息科学与技术学院， 上海 201620)

0 引言

实验室是大学创新体系的重要组成部分，是进行教学实践、科学研究和社会服务的重要基地，特别在培养学生理论联系实际能力和创新能力方面发挥着非常重要的作用。

我院以信息与控制实验中心为依托，针对相关专业，为本科生的课内外科技创新活动的开展建立了电子设计创新实验室。本文就该创新实验室各项建设、实践体系、管理体系等作一具体介绍。

1 创新实验室建设

1.1 团队建设

在学校教务处的统一指导下，建立了由教务处统筹协调、学院具体负责、指导教师具体指导、学生广泛参与实践的一体化团队建设系统：教务处负责教学与实践的处长担负总体协调，教务处指定一名专职教师指导创新实验室开展科技创新活动等事宜，我院负责教学与实践的院长为具体实施总负责人，指定的2名教师作为大学生实验室的长期指导、多名教师作为不定期指导和培训教师，我院分配了一间约120平方米的实验室活动场所。实验室由2到3名高年级学生负责日常的电子设计活动事宜，比如，元器件的集中采购和管理、财务的初步审核和规划、组织学习有困难学生的指导和部分技能的集中培训、大学生电子设计活动的宣传等。

1.2 制度建设

在我院和信息与控制实验中心的统筹协调下，撰写并编制了一系列的规章制度：电子设计创新实验室入驻协议；电子设计创新实验室准入细则；电子设计创新实验室值班登记簿；电子设计创新实验室开放登记册；电子设计创新实验室组织框架等。

1.3 平台建设

在中央高校实验室建设规划的引领下，我校电子设计创新实验室在经历了近3年的发展之后，逐步建成了具有一定功能的开放型创新型综合实验室：其中，除了设计配置多功能复合的高级实验台之外，仪器的配置是重中之重。在原有仪器设备基础上，进一步引入更高性能仪器，落实学校发展规划中对实验设施的改进要求。在本科生的课内外动手实践环节中，上述实验室的建设与使用在提高学生的综合实践能力上发挥着重要的作用。

平台建设使创新实验室成为一个多功能复用型开放型实验室，作为信息与控制实验中心未来的重要发展实验室之一。仪器设备的全面性和性能优劣是直接影响该实验室的使用效能的。目前电子设计创新实验室拥有低端示波器、信号发生器各15套，中端示波器、信号发生器各3套，高端示波器、信号发生器各2套，高精度数字万用表1套，射频信号源1套，电子负载1套，数字功率计1套，多用表1套，高频DDS合成标准信号发生器1套，高频交流毫伏表1套，扫频仪2套，单相电参数测量仪1套，频率计1套，稳压源20套，总计71套低中高组合式测试仪器，这些设备能够保证我院学生参与全国大学生电子设计竞赛(一般12组到15组)、“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛(6组)、英特尔杯大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛(2组)、全国大学生模拟电子系统设计专题邀请赛(2组)等相关赛事的正常进行，同时也为学生创新项目、电类卓越班的综合实验等各类与大学生电子设计创新活动相关的项目开展提供保障。

1.4 实验体系设计

学生在学习“认识实习”、“电子制作”、“电路实验”、“电子技术实验”等基本课程后，通过电子设计创新实验室考核的学生需要继续完成与一般实验不同的系列实践环节：焊接训练、软件仿真训练、PCB制作训练、单片机实践、小型电路设计(多功能陷波器、射频宽带放大器、数控电源)、系统级电路设计(示波器、频率计、信号源)。学生经过上述课外实践后，我院会根据学生的兴趣爱好分组进入电子设计创新实验室培训基地、无人机培训基地、“恩智浦”杯智能车基地。其中，入驻电子设计创新实验室的学生除了完成电子设计基础工作外，还需备战电子设计竞赛、电子设计创新项目等。学生经历了电子设计创新实践培养后，指导教师进一步指导学生将各组的创新设计进行深化和整理形成专利或论文，奠定学生的科研能力和学术能力，为他们的研究生生涯或未来工作奠定了良好的电子设计能力。

1.5 实验条件保障

为保障学生能完成电子设计创新实验，我院为学生提供了充足的软硬件条件：中高端示波器和信号源，高端射频源，专业级防火、防静电、防滑实验台；有线和无线网络双重保障；重要的还要一定的活动经费保障，包括有校级电子设计专项基金、院级课外科技活动经费、基于电子设计申报的各类国家级、市级和院级创新项目、基于电子设计申报的各类与教育部合作的企业创新项目、基于电子设计创新申报的教学改革项目经费，企业的各类资金赞助等。

1.6 师资力量建设

为保障电子设计创新实验室建设、实验体系建设和管理体系建设，我院形成了如下的专业教师指导团队：总指导(教学院长)；评审专家(4名副教授和1名理学院副教授)；技术指导(2名高级实验师)；技术指导及实施(5名中级实验师)；技术实施(1名工程师，同时是企业级高级技术顾问)；技术实施(1名专业技师)。此外，我院还定期邀请不同专业教师或企业工程师给学生做课外培训辅导。

2 阶梯式专题实践环节

2.1 初级实践

面向对象为一、二年级的学生，面向专业为自动化、通信工程、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械工程、计算机等专业；主要实践内容为：贴片元器件焊接，小模具制作，音响制作，数字钟制作，电路小模块制作等基础实践，拓展实践内容为：单电源运算放大器设计、增益可控线性放大电路设计；主要实践目的：提高学生自主学习能力、硬件认识能力、实践能力、设计能力。

2.2 中级实践

面向对象为二、三年级的学生，面向专业为自动化、通信工程、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械工程、计算机等专业；主要实践内容为：掌握MSP430系列和STM32系列单片机的基本原理、设计制作基于MSP430系列或STM32系列单片机的应用模块，掌握基于FPGA的数字系统设计原理及实践模块，掌握PCB设计制作、设计基于PCB的电路板，拓展实践内容为：低噪声宽带放大器、LC谐振放大器、程控滤波器等仪表类题型；主要实践目的：提高学生硬件设计与软件设计能力、电子系统综合设计能力、电子系统联调能力、团队合作能力。

2.3 高级实践

面向对象为二、三年级的学生，面向专业为自动化、通信工程、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械工程、计算机等专业；主要实践内容为：各类赛事的真题解析、真题实践，大学生创新项目的实践；主要实践目的：提高大学生创新实践能力、工程能力。大学生电子设计创新实验室初级、中级、高级等阶梯式的专题实践内容见表1。

3 管理体系的建设与探索

3.1 日常管理的建设与探索

电子设计创新实验室教师实行值班制度。制定严格的学生实验守则，特别规定“严禁在实验室留宿过夜”。在实验室管理工作中，以人为本，注重开发实验技术人员的潜能和整体素质，给他们更大的发展空间。尊重学生的主体性，要给学生提供最大的选择教育机会，坚持学生个性化发展，对学生进行引导性的管理，为学生的发展创造相应的环境和条件。实验室成立学生管理委员会，以学生作为管理者主体，将自我管理作为培养学生综合素质的重要组成部分，要求进入创新实验室培训的学生，既需要在创新实践中提高能力，又应当在与他人协同工作中学会自我管理。实验室在开放时间内，指导教师会不定期地检查学生的管理情况，及时修正不合理的管理。由研究生助管负责出入人员的登记、实验室设备和仪器的使用管理。此外，需要建立并完善创新实验室网络体系，增加实验室预约管理系统，从而进一步提高服务效率。学生使用多功能卡便可进入实验室，由于门禁系统记录的可追溯性，在一定程度上起到了监管作用。

表1 大学生电子设计创新实验室实践表

3.2 激励机制的探索

为了调动广大学生投入科技创新和学术实践活动的积极性，我院对指导创新开放实验项目的教师和实验技术人员实施工作量考核和津贴补助制度，设置与实验相关的奖项，鼓励实验技术人员积极开展科研活动，开发和扩展仪器设备的功能，开展与研究机构和企业的合作，为科研、社会、企业提供服务，并且合理收取费用。

3.3 实践环节的探索

由于我院电子类专业的现状是专业数目多，各专业规模不大，学生少、实验设备少、专业师资不强，实际能够开设的课程极少，尤其是实践创新类课程与电子技术前沿技术课程大多无法开出。依托我院信息与控制实验中心的硬件和实践教学师资资源开设全校实践类及专业方向公共选修课，以及建立电子设计创新实验室就很容易解决这个瓶颈，此举在提高教学内涵水平的同时，又能够充分提高设备资源利用率[1～3]。

4 结语

根据对许多高校电子设计创新实验室的调查研究、参阅大量相关文献、我院结合自身具备的信息与控制实验中心的平台资源、考虑到学生的特点等实际情况，建立符合大学生电子设计、创新、实践等实际需求的创新基地，构建了电子设计创新实验室培训体系和管理体系，为学生的实践能力和创新能力的提高提供了可行的平台。融合电子设计创新实验室、电子设计竞赛、电子设计实验、企业项目等为一体的多功能型创新实验室还有待进一步开展。