依托电子设计与创新实践基地开展大学生科技创新

袁小平，金 鹏，陈 烨

（1. 中国矿业大学 信息与控制工程学院，江苏 徐州 221008；2. 湖北科技学院 工程技术研究院，湖北 咸宁 437100）

1 基地简介

大学生电子设计与创新实践创新基地（以下简称基地）是我校2008 年建设的首批5 个实践创新教育与建设基地之一，是吸引和激励广大优秀学生踊跃参加科技创新实践活动和各种科技竞赛活动，提高本科生综合素质和实践创新能力，培养创新型优秀人才而搭建的重要平台。该基地依托信息与电气工程学院电气信息类各专业和国家级实验教学示范中心，为学生课外科技创新活动提供一流的实践创新环境和高水平的指导教师队伍。

基地依托国家级电工电子实验教学示范中心，特别是依托电子设计与创新实验室、EDA 实验室、电子工艺学实验室、PCB 实践[1]等开展科技活动。基地主要有7 大职能：

（1）承担“电子技术综合设计”“电子设计与创新”课程的实践教学工作；

（2）组织、指导或举办校级、省级和国家级电子设计类学科竞赛；

（3）组织和指导校级、省级和国家级各类创新项目的申报、实施等训练；

（4）组织和指导大学生申请各项专利；

（5）组织、指导和实施大学生创新创业实践；

（6）组织、指导中国矿业大学电子协会开展校级电子竞赛的培训、评审及协会的各种活动；

（7）组织、指导中国矿业大学研究生参加全国研究生电子设计竞赛；

（8）与知名企业开展校企“产学研”合作。

基地拥有良好的现代化管理设备，配置了门禁管理系统，目前面向全校各专业大学生实现全天候开放。基地依托国家级电工电子教学实验示范中心、国家级特色专业、国家级重点学科，形成在省内具有一定影响力的开放式的创新教育实践平台，进一步加大校企合作，深化现有的教育模式和学习模式，加强管理体制，营造一个学生自我管理、创新创业人才脱颖而出的环境，通过开展丰富多彩的创新创业实践活动，促进学生创新能力、创业能力、实践能力与综合素质的提升，进一步吸引、培养和造就更多更优秀的创新创业人才。基地的组织结构如图1 所示。

图1 基地的组织结构

2 基地建设思路与培养体系

2.1 建设思路

根据多年来从事电子技术的教学与科学研究[1-3]，根据指导多种层次的电子设计学科竞赛的经验，根据目前社会发展对电子技术人才的需求，凝练出“以学生为本，以创新人才培养为核心，促进学生知识、能力、思维和素质的全面协调发展”的教学理念，形成教与学为一体、课内与课外教学为一体、理论与实践教学为一体、传统与创新教学为一体的教学体系，构建了多层次综合素质创新能力培养的教学体系和实践平台。

2.2 基地实践创新人才培养体系

自2008 年以来，依托国家级电工电子教学实验示范中心，建立了以导师指导、培训研讨、创新实践、过程管理4 大平台为依托的大学生电子设计与创新实践基地，积极组织学生参加校级、省级和国家级大学生电子设计竞赛，从而提升学生课外科技创新能力。

（1）导师指导平台。基地建设了一支业务精湛的指导教师团队。由理论课教师、实践教学人员以及研究生助教等组成创新实践教学指导团队，年龄、学历和职称结构合理，以专为主、专兼职相结合。指导教师业务精湛，具有连续多年来指导全国电子设计竞赛、机器人和智能车竞赛、大学生科研训练计划项目、电子设计与制作等科技创新活动的丰富经验，从而保证了指导质量。

（2）培训研讨平台。在2008 版、2012 版和2016版本科教学大纲修订过程中，充分考虑学生创新能力培养与专业教学改革和课程建设的衔接，相继增加或修改了“电子工艺学”“模拟电子技术实验”“数字电子技术实验”“电子技术综合设计”“电子设计与创新”等一系列开放性创新实验课程[4]。基地依托这些相关课程，实施教育创新，建立实践技能及技术普及、电子设计竞赛和各类专题讲座的课外培训研讨平台[5]。在此平台上，学生将创新思路和方法与专家、教师和学生进行互动交流与研讨。

（3）创新实践平台。为整合学院创新教育资源，经过充分调研和论证后，成立了院级大学生创新教育中心。中心建设了大学生电子设计与创新实践基地和中国矿业大学大学生实践创新基地，统一管理电子创新设计实验室、电子工艺实验室、PCB 制作实验室等；建设了基于国外知名公司的Proteus、LabView、Quartus的“虚实结合”“软硬兼施”的创新实践资源。组织举办各类竞赛培训，组织学生参加挑战杯、电子设计、机器人、智能车、嵌入式、数学建模、过程控制等科技竞赛；统一组织开展国家级、省级、校级大学生创新性实验项目、学生专利的申报和管理等[6-8]。在此平台上，学生将创新想法通过实践变成现实。

（4）过程管理平台。要保证大学生电子设计与创新实践基地的正常运转，必须有一套相关的制度进行管理。自2008 年基地成立以来，先后制定相关制度等文件。主要包括《大学生创新基地章程》《创新实验室开放管理规定》《安全卫生制度》《低值耐用品管理制度》《仪器设备出借及损坏赔偿制度》等。为此，建立由指导教师、研究生和本科生组成的课外科技创新活动管理与执行团队，对课外创新活动实现全程监控、学生自我管理。学生通过这个平台进行学科竞赛、作品展示、答辩交流、自我管理等[9-11]。

3 基地开展活动情况

3.1 校级、省级和国家级大学生电子设计竞赛的各项活动

（1）基地承担了中国矿业大学电子设计竞赛的命题、讲座与评审活动，推动全校学生积极参与电子设计竞赛。多年来基地为校级电子协会提供有力的技术支持，负责竞赛的出题、讲座、评审等各项工作。袁小平教授多年来一直是学校电子协会的指导教师，电子协会承担的校级电子竞赛命题，多次开展以“电子设计的基础知识及如何备战电子设计竞赛”为主题的讲座，动员和鼓励大一、大二学生积极主动参与学校的电子设计与竞赛活动。在校级竞赛的评审阶段，基地成立了评审小组，公平公正公开地对学生作品进行评审。

（2）基地组织、培训了全校学生参加全国/江苏省大学生电子设计竞赛及 TI 杯模拟电子系统设计邀请赛。自2001 年以来，基地负责人一直承担组织、培训全校大学生参加江苏省大学生电子设计竞赛活动（偶数年）和全国大学生电子设计竞赛活动（奇数年）。全国大学生电子设计竞赛分为3 个阶段，先举行江苏省电子设计竞赛，然后再参加全国大学生电子设计竞赛。第一阶段是本校半封闭竞赛：先在中国矿业大学进行为期4 天3 夜的半封闭式比赛，赛题在第一天上午8点现场公布，通过学生4 天3 夜的方案设计、购买元件、现场调试、实物制作等环节，完成一件满足赛题要求的电子作品。然后由专人、专车将电子竞赛作品送到江苏某高校进行作品测试。第二阶段是江苏高校现场测试评比：需要参赛学生到江苏某高校进行电子竞赛作品现场参数测试和现场回答评委专家的提问。第三阶段是全国大学生电子设计竞赛现场抽测：全国竞赛组委会根据各省级赛区推荐作品的测试情况抽出全国竞赛的作品测试名单，并进行作品测试，然后根据全国竞赛评审规则评出一等奖和二等奖名单。

比赛选手的选拔需要先通过校级电子竞赛、电子技术综合设计课程的作品制作、教师推荐、学生自荐、导师面试等选拔与考察，挑选 90～120 人参加培训，然后通过实验室1～2 次作品设计与制作，选拔正式参赛队员。然后在暑假阶段，确定60 人左右进行暑假电子设计训练，通过2～3 件电子作品的设计提高学生的参赛水平。

3.2 校级、省级和国家级大学生科研训练项目

基地指导教师大都承担信息与控制工程学院电类专业基础课程或专业课程教学，在讲授课程的同时，积极鼓励、动员学生申报本校、江苏省和国家级大学生科研创新项目。此外，基地积极为承担“三级”科研创新项目的学生提供科研活动的仪器设备、调试场所、技术指导等。

3.3 基地承担的课程教学活动

以电类专业的“电子技术综合设计”课程为基础，通过该课程的作品制作、答辩等环节，激发学生学习电子设计的热情；学生经过教师推荐、学生自荐、导师面试等环节进行二次选拔与考察，之后参加培训。培训课程结合“电子设计与创新”课程对决定参赛学生进行提高与训练[12]。实践表明，该系列课程能够提高学生的参赛实际水平。

3.4 基地承担第二课堂教学与实践活动

基地教师积极开展实验室开放基金项目，主要面向全校学生，为参加全国大学生电子设计竞赛的学生培养基本操作技能。此外，基地教师指导学生参与电子竞赛的“四旋翼飞机的控制”“无线传输能量”的研究与设计。

4 基地实践环境与建设保障

4.1 活动场地

基地目前拥有5 间电子设计与创新实践实验室，其中电子设计创新实践实验室3 间、EDA 仿真与制作实验室2 间，仪器设备基本齐全、实践环境优良，总面积达400 m2以上，能很好满足学生科技创新活动需求。但是，随着参加基地活动人数的增加，加上大部分创新实验室与正常的其他课程实验教学共用，从目前来看，只能满足部分学生的创新实践要求，实践场地有待进一步扩充。

4.2 实验仪器设备配备

（1）基地经费由学校和学院划拨，专款专用。自2008 年以来，学院配套了相应资金，为创新基地购置了创新实践的计算机，并更新了基地内的所有桌椅板凳等硬件设施，满足了科技创新实践环境的基本要求。

（2）通过每年教育部修购专项，逐步购置了单片机编程器、在线调试器、DSP 仿真器、SOPC 等相关硬件设备。

（3）购置了创新研究性实验所需的数字示波器、数字函数发生器以及数字万用表等相关的仪器设备等。

（4）购置了创新研究性实验及电子设计与创新实践所需的元器件、开发板等若干。

（5）构建基于国外知名公司的Proteus、LabView、Quartus 的“虚实结合”“软硬兼施”的高新技术创新实验室和PCB 制作与焊接实验室。

（6）编写了国家级“十一五”规划教材《电子技术综合设计》等作为科技创新培训教材。

（7）国家级实验教学示范中心的优良实验设备配置和实践环境，为学生科技创新实践活动提供了坚实的基础。

但是，随着目前电子技术的发展，在信号处理频率逐渐增加的情况下，尚需要高频信号的函数发生器、示波器等高档次设备。

4.3 经费配备

根据学校有关规定，学院按照1∶1 进行足额配备基地建设经费，并给予指导教师及大赛期间服务人员经费补贴，对获奖队指导教师给予表彰奖励。

4.4 经费管理

基地经费由学院统一管理，基地实战培训及大赛所需器件耗材等统一购买、统一管理，经设备管理员验收，负责人签字，学院主管院长审核签字后方可报账，经费支出符合学校要求，经费报销程序严谨。

5 基地建设成效

5.1 基地建设效果总体情况

基地在校、院的正确领导下，明确了建设思路，确立了创新的人才培养理念。在基地指导教师及学生的共同努力下，经过多年的建设，基地在学科竞赛、创新实践、基地自身建设等方面取得了较为可喜的成绩，达到了预期的建设目标。

基地依托国家级电工电子教学实验示范中心，加强电子设计与创新实验室、电子工艺实验室、EDA 技术等实验室建设，为学生提供优质的校内实践教学平台，保障学生受到系统的技术训练。通过电子设计竞赛等课外科技活动方式，让学生参与到电子设计与创新活动中，检验学生的实践效果，提高学生的科研素质和创新能力。

此外，基地还通过基础实践“开放—自主”、科研训练“项目—团队”、企业实战“任务—成果”的实践创新能力培养模式研究，有力地支撑了电气信息类学生创新能力的培养。

基地通过“电子技术综合设计”“电子设计与创新”等课程，把电子设计竞赛活动所需知识作为电气信息类学生的实践环节，从而培养学生积极参与电子设计竞赛活动，激发学生学习相关技术的热情，并形成一种常规活动。

基地依托国家级电工电子实验教学示范中心，通过与国际著名企业Microchip、TI 等建立联合实验室，及时跟踪现代电子技术的最新成果，让学生掌握这些新器件、新技术，参与到电子设计与创新活动中，提高学生的科研素质和创新能力。

5.2 科技创新成果

2008 年以来，学院学生课外科技活动取得了优异成绩。指导学生获授权专利53 项，参加大学生科研训练计划和大学生实践创新计划项目69 项，发表研究论文106 篇，在全国大学生电子设计大赛、全国“挑战杯”竞赛、中国机器人大赛中获省市级以上奖励 85项，其中“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖1 项，全国大学生电子设计竞赛一等奖6 项、二等奖6 项、三等奖2 项，省级奖16 项。每年有大批学生被“211 工程”“985 工程”高校录取攻读硕士、博士学位，大批学生进入国内知名企业从事技术工作。

6 结语

经过10 多年的教学实践和理论探索，构建了具有信息与控制工程学院特色的实验实践创新课程体系，培养了一批具有电子设计与创新能力、具有创新精神和实践能力的高素质人才，提升了学生在就业、考研、未来职业发展等方面的空间，形成了广泛的社会效应和丰硕的成果。同时为湖北科技学院、空军后勤学院等兄弟院校提供有益的借鉴。