电子信息类专业虚拟仿真实验教学中心的建设与探索

(安徽新华学院 电子通信工程学院，安徽 合肥 230088)

传统的电子信息类本科专业教育教学模式是以理论为主，老师讲，学生听，在实验箱或实验板上完成为数不多的验证性或仿真实验，毕业前完成实习和毕业设计，课题绝大部分以理论为主，这种模式的弊端是理论脱离实践，学生难以学以致用，显然不能满足当今社会对人才的需求，学生毕业后即使找到工作，用人单位也必须经过较长时间的业务培训才能胜任本职工作。

1 虚拟仿真实验教学中心建设必要性

随着信息技术的飞速发展，电子通信仪器设备不断更新换代，如果以市场需求来制定理论联系实际、切实可行的人才培养方案，那么势必要将当今市场最先进的科学技术、实验实训手段以及最好的科技装备引进学校。然而，部分电子通信设备体型庞大且价格昂贵、辐射大，在教学中很难满足多人同时实验实训操作的需求，因此，电子信息类专业建设虚拟仿真实验教学中心是十分必要的。虚拟仿真实验教学中心采取虚实结合的教学方式，将知识传授、素质教育和能力培养融为一体，形成强化创新精神和实践能力培养的综合性实践教学体系。

安徽新华学院电子信息类专业有两个省级虚拟仿真实验教学中心，“现代通信虚拟仿真实验教学中心”于2015年获批安徽省质量工程项目，2018年建设完成。同年，“移动通信虚拟仿真实验教学中心”获批安徽省质量工程项目。虚拟仿真实验教学中心结合学院电子信息类专业的应用型人才培养办学定位，在实验教学方法、教师队伍建设等方面进行了改革与创新，积极开展校企合作、共建特色实验室，使学生在校期间完成“理论+实践”的学习，真正做到学以致用，毕业后无需经过培训即可上岗，大大缩短了人才培养周期，在人才培养质量上得到了进一步的提高，从而满足当前市场急需人才的需要。

2 虚拟仿真实验中心的组成与配置

以安徽新华学院现代通信虚拟仿真实验教学中心为例，该虚拟仿真实验教学中心由现代通信实验室、电子技术仿真实验室、EDA实验室、通信原理实验室四大实验室组成。

2.1 现代通信实验室

作为实验与理论之间的桥梁，仪器是实验室中不可或缺的因素，正是仪器所产生的数据证实了科学理论[1]。为适应现代通信技术飞速发展，现代通信实验室将当今市场最为流行的商用通信仪器设备(程控交换、宽带接入、光纤传输等)引入学校实验室，现代通信实验室建设拓扑图如图1所示。学生在商用机上实践，既学习了理论又学会操作使用，真正达到了理论联系实际的目的。毕业后一旦走上工作岗位，用人单位无需再进行培训，即能胜任专业的工作岗位。这样大大增强了学生就业的信心，毕业生也大受用人单位的欢迎。多人同时使用设备实验时，不可避免会有通信冲突或是排队情况出现，为了解决这个问题，引入配套虚拟e-bridge软件，采用虚实结合的教学方式，给教师教学和学生实验带来了极大的方便。e-Bridge实验软件拓扑图如图2所示。

图1 现代通信实验室建设拓扑图

图2 e-Bridge实验软件拓扑图

现代通信实验室包括三个平台：程控交换、宽带、光纤通信。实验室所有设备均接入网络，可以进行程控交换、光纤通信、移动通信、宽带接入等实验实训，并且可以作为学生毕业实习及实训的场所，对提高学生动手能力、培养学生科技创新能力有很大作用，使学生真正做到理论联系实际、学以致用，为学生就业开辟了捷径，能够实现“教学—实践—就业”零距离人才培养。程控交换可以通过软硬件结合，实现模拟固定电话通话的整个过程。宽带设备可以实现ADSL即电话线上网不对称数字业务，实现语音和数据信号分离。光纤通信通过光电信号的转换，加快数据传输速率，而且通过光纤、1台OSN2000和2台Metro1000将其它两个平台连接在一起组成环网络。平台间采用e-Bridge软件连接，解决了通信实验平台单人单次上机实验的不便，为每位学生提供良好的上机环境和多人同时实验的实验方式[2]。

2.2 电子技术仿真实验室

电子技术仿真实验室配备高性能电脑若干台及各专业教学仿真软件，可进行计算机软件方面实验、多媒体教学和仿真教学。面向电子、通信和自动化等专业的学生，为“计算机绘图”“计算机辅助设计”“接口技术”“单片机原理及应用”“MATLAB仿真技术”等相关课程提供实验教学场所。

2.3 EDA技术实验室

EDA技术实验室设备配备了EDA实验教学系统、smartsopc+多功能教学实验开发系统、微型计算机等。主要承担“EDA技术及应用”“电子线路CAD”等课程实验，以及课程设计、实习和毕业设计等教学任务，同时为相关专业学生选做实验、电子设计大赛培训、兴趣制作、小发明创造等提供仪器设备和实验场所。

2.4 通信原理实验室

通信原理实验室配备了先进的通信原理实验箱、频谱仪、高性能数字示波器及微型计算机。面向电子和通信专业的学生，为“通信原理”“现代通信技术”“电子测量”等相关课程提供实验和教学场所。

3 虚拟仿真实验教学中心的教学与建设

虚拟仿真实验教学中心是综合性的实践教学基地，通过引进先进技术教育软件，将一流设备引入课堂，学院电子信息类专业开创了“教学—实践—就业”零距离的人才培养模式。虚拟仿真实验教学心的建设还需加大改革力度，以全面提高学生创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，以建设信息化实验教学资源为重点，在注重培养学生探索精神、科学思维、创新能力等方面下功夫[3],为学生就业创业创造良好条件。

3.1 实验教学改革

虚拟仿真实验教学中心采取以能力培养为主线，建立课程实验、课程设计、装配实习、顶岗实习、毕业设计(实习)分层次、多模块、相互衔接的科学系统的实验实训教学体系。不断调整实验教学内容、引进先进教学手段、有计划、分步骤地更新实验设备，从而建立完善的现代教育管理模式，使该中心能在同类院校中起到示范作用。一是鼓励教师进行教学改革，将课堂延伸到实验室，利用虚拟仿真实验教学中心的有利条件，实现现场教学。“单片机原理及应用”等课程都已经进行教学改革，边操作边教学，取得良好的教学效果；“光纤通信”“程控交换”“宽带通信”三门课程结合e-Bridge虚拟软件采用华为设备现场操作实验设备进行教学。二是在传统实验技术基础上，逐渐减少验证性实验，增加学生自拟实验内容和引入新的实验方法和内容。三是利用现有的实验设备和仪器，进行二次开发，开发出新的实验内容。“DSP技术及应用”和“EDA技术”利用实验室现有资源，发挥优势，开出大量设计性和综合性的实验，并对学生开放，为毕业设计和学科竞赛提供良好条件，得到学生一致好评。四是虚拟仿真实验教学中心的实验室对学生全面开放，为学生自主创新搭建良好的硬件平台，为学生提高实践动手能力创造机会。鼓励学生在虚拟仿真实验教学中心学习、设计和研究，增强学生创新能力的培养；鼓励教师在虚拟仿真实验教学中心进行课题的研究，利用实验平台开展教科研目，带领学生参加各类学科竞赛。

3.2 实验实训教学队伍的建设

以省级虚拟仿真实验教学中心为依托，逐步培养一支具有较高业务素质的专职实验实训教师队伍是非常重要的。安徽新华学院电子信息类专业制定了相应的政策，采取有效的措施，鼓励高水平教师投入实验实训教学工作。通过自身培养和“走出去，请进来”的模式，把定期进实验室参与实验实训教学、科研和新技术开发作为一项制度来要求教师。电子信息类专业与知名企业建立合作关系，如华为讯方、大唐移动、阳光电源等企业；开展形式多样的教学活动，如邀请专业工程师深入学校开展讲座、部分老师利用暑期走进企业深入锻炼、参与企业的专业培训课程等方式，大大提高了教师的专业实践能力。在日常教学管理中，要求每一位青年教师参与实验室管理或实验教学，即理论课教师能上实验实训课程，实验实训教师能上理论课，使实验实训不脱离理论指导，理论教师讲课有的放矢，将理论实践有机结合。学校十分注重“双能型”教师队伍的培养，为青年教师提供学习进修机会，教师在完成教学任务同时重视自身专业素质的增强、科研能力的提高。

3.3 开展校企合作，与企业共建实验室

当前，高校学生普遍对用人企业缺乏了解，实践技能匮乏，政府号召高校深入改革教学体制，与业内著名企业共建工程实验室，引进企业领先的技术理念、实践案例，使院校教育与用人企业需求紧密对接，以解决学生岗位技能匮乏的难题，同时从源头上缓解对应用技能型人才的需求。因而，虚拟仿真实验教学中心建设需进一步加强与相关企业行业的合作，努力开展更大规模、更高水平、更深层次的实习实训项目合作，开展人才的联合培养，积极推进实施 “卓越工程师培养计划”，进行专业综合改革，进一步提高学生的实践实习水平和就业创业能力。安徽新华学院电子信息类专业依托虚拟仿真实验教学中心广泛开展校企合作，拓宽实践教学渠道，使校内实验室同校外实习基地有机结合，开展订单式培养模式，为学生创造就业机会。与企业共建电子信息工程、通信工程等特色专业，引进企业先进设备建设特色实验室；充分利用行业企业资源，校企共建、共管、共享，承担学生实践教学环节，提高应用型人才培养的适应性；结合电子信息类专业课程教学要求，邀请企业工程师为教师提供现场培训、集中培训等多种培训方式来提高专业师资的实践技能。

4 虚拟仿真实验教学中心建设的特色与成效

虚拟仿真实验教学中心推进了“教学与实践零距离，教师与学生零间隙，毕业与上岗零过渡”的应用型人才培养模式。中心平台的配置与项目现场同步的网络设备，让学生在校期间就能掌握企业需要的技能，依托虚拟仿真实验教学平台，由学校和企业双方共同承担教学实践任务，两种师资类型优势互补，实现教育资源的优化配置，为把学生培养成应用型人才提供优质的服务。

虚拟仿真实验教学中心的教学打破了传统以课程为中心的理念，通过多层次、个性化知识模块的按需组合，构造适用于不同行业的多专业协同的虚拟仿真实验教学平台。同时在学科竞赛及教学改革成果的指引下，整合优势资源，构建以岗位能力为导向的模块化教学体系，积极探索并实践按照专业方向、模块化设置课程的改革模式。

经过多年的建设，安徽新华学院电子信息类专业虚拟仿真实验教学中心的建设取得了一系列的成效。一是依托虚拟仿真实验教学中心，鼓励和吸纳大学生参加不同层次的实践活动，充分调动学生学习主动性，逐步培养了学生的动手能力和科技创新能力，毕业生就业率明显提高，并受到用人单位的一致好评。二是优良的实验设备，先进的实验手段和技术保证了电子信息类专业学生的实验实训教学的开展，为培养应用型人才提供了良好的硬件环境；实验中心可在实验、实训、学生动手能力培养、实验教材编写及推广应用等方面在同类院校中起示范作用，并具备一定的社会辐射作用。三是经过多年培养，一支以青年教师为主体的“双能型”队伍已初步形成，他们在教学、科研、教育教学改革中发挥重要作用。各类科研(教研)水平逐年提高，产、学、研影响力得到进一步加强。

5 结束语

虚拟仿真实验教学中心的建设是实验教学的一个发展方向，采用虚拟软件与硬件仪器设备相结合，充分发挥其在实践教学中的作用，注重培养学生的探索精神、科学思维、创新能力。今后虚拟仿真实验教学中心还将不断更新实验设备，引进先进的实验手段和新技术，进一步完善管理机制、创新教学模式，加速教学改革，提高教学质量，实现该中心的社会价值，建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台，高效管理实验教学资源[4]。