电子信息类新工科综合创新实验室建设的思考

刘航 许亮 李玉丽

【摘要】本项目建设的新实验教学平台将在原有教学体系的基础上进行改革，加大信息产业新知识新技术的内容，突出虚拟仿真与实际系统相互融合，软件系统与硬件系统相互补充的特点，打破课程与课程之间的墙壁，从产业需求的角度对课程体系进行改革，构建一套符合技术发展方向、适应产业人才需求的信息类实验教学平台。

【关键词】虚拟仿真 实验教学平台 课程改革

0前言

国家正在实施创新驱动发展、“中国制造2025”“互联网+”“网络强国”“一带一路”等重大战略，为响应国家战略需求，支撑服务以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展，突破核心关键技术，构筑先发优势，在未来全球创新生态系统中占据战略制高点，迫切需要培养大批新兴工程科技人才。一方面主动设置和发展一批新兴工科专业，另一方面推动现有工科专业的改革创新。新工科建设和发展以新经济、新产业为背景，需要树立创新型、综合化、全周期工程教育“新理念”，构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”，建立完善中国特色工程教育的“新体系”，实现我国从工程教育大国走向工程教育强国。

地方高校要主动对接地方经济社会发展需要和企业技术创新要求，把握行业人才需求方向，充分利用地方资源，发挥自身优势，凝练办学特色，深化产教融合、校企合作、协同育人，增强学生的就业创业能力，培养大批具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才。以电子信息工程、电子信息科学与技术、计算机科学与技术及网络工程等为代表的电子信息类专业中，信息与信号处理类课程一直是专业核心课程，信息与信号处理技术作为当今发展最快的科技领域之一，对传统教学内容、授课方式、实验手段等环节都提出了新的挑战。为适应信息技术高速发展和培养与之相适应的高层次专业人才的需要，急需在原有的教学体系的基础上，改革及建立结构合理、互相融合的信息类实验课程教学体系。

1 建设目标

项目的建设目标是搭建一个覆盖面广、技术先进、实践性强、开放性高的国内一流实验教学平台和创新创业实践基地。传统的实验教学平台往往针对某一特定课程开展实验教学，实验教学的主要内容是针对各个单项的知识点展开，适应面较窄，学生无法从单个的知识点上升到对课程的系统理解，无法打破传统教学模式各门课程相对独立，各自为战，无法形成系统体系的弊端。本项目将针对传统实验教学平台存在的各种问题，建设覆盖多学科多专业课程的新一代实验教学平台。

2 实验室建设方案

2.1 建设思路。建设一个能够开设多门课程的实验，建设一个综合性的实验室。技术要与时俱进，立足当下，适度超前，建设一个技术先进的实验室，起点要高，引入软件无线电、4C/5G/NB-IOT及微信硬件等新思想和新技术，建设一个在同类高校中起示范作用的实验室，兼顾教师科研，学生既可以做实验，老师也可以做科研，建设一个老师学生都受益的实验室。能够提供课程设计、毕业设计、课外创新和各类设计竞赛的环境，建设一个创新性的实验室。

2.2涵盖知识面。该实验室定位于电子信息大类专业的综合创新实验室，包括电子科学技术和信息科学技术两项内容，内容涉及电子学、信息技术、计算机三大知识板块，如无线通讯、图像传输与处理、信息电子技术、通信与电子系统和信号与信息处理等。旨在培养学生能够掌握现代电子技术、现代通信技术、计算机技术及网络技术等，能适应电子信息科学飞速发展，具有良好的知识结构和适应能力，能在电子技术、电子信息科学及电子信息产业等相关领域从事设计制造、科研开发，应用研究与技术管理等工作的工程技术人才。

3 电子信息综合应用创新实验开发平台

针对电子信息综合应用、工程实训、项目创新为目标的电子信息综合教学平台，学生可以根据自己的想法，利用平台上提供的各种传感器模块、节点模块、协调器模块、网关、通信模块、执行机构、人机交互模块等硬件资源，自主设计，自由拼装，实现各种物联网应用系统。电子信息综合应用与创新开发实验平台以铝型材为框架，采用模块化设计，以网孔板为安装平台，各种传感器、节点、协调器、网关、通信模块通过PCB模组架固定在网孔板上，正反两面均可操作，可以任意增加，更换位置，自由组合，同时传感器与节点之间改变传统的固定式设计方式，采用开放式设计，让学生有更多的创意空间。

电子信息综合应用与创新实验平台主要包括传感器模块、信号处理单元和电子信息综合应用软件三个部分组成。传感器模块由各种传感器组成，其中包括C02、气压传感器、温湿度传感器、风速传感器等，信号处理单元包括嵌入式网关、节点模块、协调器模块、传感器接口板、LED显示屏和4G无线通信模块等，主要用于处理传感器信号的采集和处理，电子信息综合应用软件包括无线传感器网络软件、安全监控系统软件、设备监控系统软件、环境监控系统综合软件、智能家居系统综合软件、生产情况监控系统综合软件等7个软件组成构建了多个应用场景。

4 结论

本项目整个平台的建设将以培养具有创新精神和实践能力的高素质人才为目标，以转变教育思想、更新教育观念为先导，以课程体系和教学内容改革为核心，依托学科，改革体制，加大投入，以软带硬，努力构建理论教学和实践教学相融合，课内教学与课外指导一体化的基础实验教学课程体系，拥有国内一流的实验教学环境和条件，争创一流开放式基础课程和专业课程教学平台。

参考文献：

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[2]龚晓嘉.综合性高校在实践教学中培养新工科创新型人才的探索[J]，高教学刊，2017（12）141-142.

[3]孙英浩，杨威，工科专业培养科技创新创业型人才的实践探索[C]/传承与创新.提升高等教育质量.哈尔滨：黑龙江高等教育学会，2014：507-511.

课题来源：吉林省教育科学“十三五”规划一般课题“后MOOC时代SPOC线上线下混合教学模式的电子技术课程教改探索与实践”：吉林省高等教育教学改革研究课题“基于项目实践的学训研赛新工科培养模式研究”。