創(chuàng)新實驗室建設(shè)與實踐的探究

張顯飛 華柏興

杭州電子科技大學(xué) 浙江杭州 310018

創(chuàng)新實驗室建設(shè)與實踐的探究

張顯飛 華柏興

杭州電子科技大學(xué) 浙江杭州 310018

以杭州電子科技大學(xué)國家級電工電子實驗教學(xué)示范中心創(chuàng)新實驗室建設(shè)為例，系統(tǒng)地介紹了創(chuàng)新實驗室—電子系統(tǒng)設(shè)計實驗室的建設(shè)理念、規(guī)劃、建設(shè)過程、使用效果。

創(chuàng)新；建設(shè)；利用；定位

Abstract: This thesis takes the building of the innovation laboratory of Hangzhou dianzi university’s national electronic science and technology experimental teaching demonstration center as an example, the article systematically introduced innovation laboratory the construction idea of electronic system design lab, planning, building process, using effect.

Key words: innovation; building; utilizing; orientation

2007年,教育部、財政部出臺了《關(guān)于實施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》,加強了對建設(shè)高校實驗室的支持力度,著力在高校打造以實驗教學(xué)示范中心為主的實驗基地,努力解決學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問題,一批有特色的實驗基地得以建設(shè)。為進一步加強學(xué)校的實力和鞏固學(xué)校的電子信息特色,學(xué)校和相關(guān)部門加快了實驗室的規(guī)劃和建設(shè)工作。

杭州電子科技大學(xué)是一所以電子信息為特色的綜合性地方高校,目標是培養(yǎng)以電子信息類為主的研究工程類人才。國家級電工電子實驗教學(xué)示范中心作為培養(yǎng)環(huán)節(jié)的重要教學(xué)單元,做好實踐教學(xué)工作的重要性不言而喻。中心的目標是根據(jù)學(xué)校的發(fā)展規(guī)劃,為學(xué)校提供對外服務(wù)和展示的窗口,為理論教學(xué)和實踐教學(xué)銜接提供實踐平臺,為學(xué)生進行科研和創(chuàng)新提供指導(dǎo)和基地,為國家和地方培養(yǎng)和輸送電子信息類的優(yōu)秀專業(yè)人才。

在成為國家級實驗教學(xué)示范中心以前就明確了學(xué)生三級培養(yǎng)目標體系。一級主要完成學(xué)生的基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)以及基本動手能力的培養(yǎng)。二級主要完成學(xué)生新技術(shù)和新知識的培養(yǎng)。目前,這兩級實驗室的建設(shè)已初具規(guī)模。規(guī)劃中三級主要完成學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和電子系統(tǒng)設(shè)計人才培養(yǎng),為學(xué)生提供類似企業(yè)環(huán)境甚至更為優(yōu)越的實踐環(huán)境。三級培養(yǎng)場所由于建設(shè)的難度和經(jīng)費問題,建設(shè)進度緩慢,但在國家及浙江省政府資金支持下,中心實驗室建設(shè)取得了較好的成績,目前建設(shè)較好的實驗室包括電子系統(tǒng)設(shè)計室、電子綜合設(shè)計實驗室、電子產(chǎn)品工藝與測試實驗室。

建設(shè)此類實驗室,首先應(yīng)該做好規(guī)劃、調(diào)研和定位。規(guī)劃應(yīng)從國家、地方、學(xué)校和學(xué)院、中心系統(tǒng)考慮,充分做好國內(nèi)外同類實驗室的調(diào)研工作,方案需經(jīng)過相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液蜋?quán)威多次論證,著眼于未來5～15年的發(fā)展要求,做好實驗室的定位工作。以中心實驗室建設(shè)為例,經(jīng)過多次調(diào)研和論證,學(xué)校決定建立三級實驗室—電子系統(tǒng)設(shè)計實驗室,為國家和地方培養(yǎng)更多的電子專業(yè)人才。培養(yǎng)體系中的電子系統(tǒng)設(shè)計實驗室定位于專業(yè)類創(chuàng)新綜合實驗室,向全體學(xué)生、相關(guān)教師、兄弟院校及相關(guān)社會人士開放,開設(shè)的課程為創(chuàng)新實驗探索,DSP,ARM嵌入式系統(tǒng)原理,SOPC和電子系統(tǒng)設(shè)計等課程,并計劃把學(xué)院的優(yōu)勢專業(yè)和特長轉(zhuǎn)化為實驗課題,制定了9類實驗項目：電子產(chǎn)品創(chuàng)意、基于FPGA及SOPC技術(shù)的設(shè)計、基于DSP技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、混沌技術(shù)應(yīng)用、集成電路應(yīng)用技術(shù)、汽車電子及海洋電子應(yīng)用技術(shù)探討、微波技術(shù)、電磁兼容技術(shù)應(yīng)用、電子產(chǎn)品設(shè)計成功案例分析等。做好準備工作后,需把握機會,爭取中央財政和省級財政專項資金支持,電子系統(tǒng)設(shè)計實驗室最后成功申請到省級財政專項建設(shè)資金并立項建設(shè)。

1 建設(shè)好創(chuàng)新實驗室,需要理解創(chuàng)新的內(nèi)涵,創(chuàng)新應(yīng)包括觀念的創(chuàng)新、制度的創(chuàng)新、教學(xué)的創(chuàng)新、內(nèi)容的創(chuàng)新

1.1 觀念的創(chuàng)新是創(chuàng)新的前提

在我國建立創(chuàng)新型國家和地方經(jīng)濟積極轉(zhuǎn)型以及教育部、財政部實施“本科教學(xué)質(zhì)量工程”的背景下,需要積極改變觀念,提前部署,做到未雨綢繆。過去的實驗教學(xué)大多是理論教學(xué)的陪襯,是理論教學(xué)的一部分,而大多數(shù)高校的理論課程更新較慢,沒有做出及時調(diào)整,從而影響了實驗教學(xué)；而經(jīng)費嚴重投入不足,也掣肘了實驗教學(xué)的發(fā)展,隨著國家地方經(jīng)濟的好轉(zhuǎn)和對教育事業(yè)投入的逐漸增加,使實驗教學(xué)的發(fā)展有可能跳出原有發(fā)展的框架,有機會走在理論教學(xué)的前面；目前,我?；I劃實驗教學(xué)積極轉(zhuǎn)型,脫離實驗束縛于理論的教育模式,從理論教學(xué)系統(tǒng)中脫離出來,自成體系。中心為此制定了“以學(xué)生為本”的三級培養(yǎng)理念。理論課程的教學(xué)無法滿足學(xué)生的需求,只有腳踏實地地學(xué)習(xí)和創(chuàng)新才能有所突破,這也走出了實驗教學(xué)是為理論教學(xué)服務(wù)的體系,符合國家教育質(zhì)量工程的精神,極大地促進了學(xué)生科研和工程能力的培養(yǎng)。除了配合理論教學(xué)的實驗教學(xué)部分外,增加了很多新技術(shù)及新知識,理論課程中無法接觸到的新東西,如,最新的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、Labview軟件、OMAP開發(fā)實驗箱等較為先進的設(shè)備和開發(fā)平臺。

1.2 制度的創(chuàng)新是創(chuàng)新的保障

應(yīng)包括教師管理制度、學(xué)生管理制度、實驗室管理制度。好的制度,可以事半功倍。制度的建設(shè)應(yīng)該具有前瞻性,基于電子技術(shù)發(fā)展的速度,建成后的實驗室需要保持一定的前瞻性,不能建成就遭到淘汰；制度的建設(shè)應(yīng)該具有總結(jié)性,即總結(jié)各種制度的優(yōu)越性和本校多年實驗室運作經(jīng)驗相結(jié)合,制定出本校的制度。制度的建設(shè)應(yīng)該具有科學(xué)性和高效性。制度的建設(shè)應(yīng)以人為本,具有良好的操作性和科學(xué)性,如教師管理制度中需要有人才的引進和退出機制；各類開放實驗室的管理制度應(yīng)有學(xué)生守則,應(yīng)有學(xué)生參與的管理機制,既可優(yōu)化管理結(jié)構(gòu),促進學(xué)生科研和學(xué)習(xí)積極性,同時也提高了實驗室和設(shè)備的利用率,增加產(chǎn)出比。

當(dāng)前，白酒行業(yè)仍然處于供大于求、產(chǎn)能過剩的狀態(tài)，各酒企之間都在進行消費者的陣地爭奪戰(zhàn)，白酒行業(yè)競爭加劇。但對于有著“優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品+稀缺資源”的茅臺醬香系列酒來說，卻正在開辟一片屬于自己的市場藍海。

1.3 教學(xué)的創(chuàng)新是創(chuàng)新的根本

創(chuàng)新需要加以貫徹,要加以實施,更需要落實到教學(xué)一線教師身上。中心以學(xué)生為本,提倡教育是對學(xué)生“授人以漁”,而不僅是對其“授人以魚”,更加注重對學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的引導(dǎo),對學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)和對學(xué)生學(xué)習(xí)方向的引導(dǎo)。這要求教師不僅要有淵博的知識,還需要有更好的觀察能力和因材施教的耐心。具體是教學(xué)方法的創(chuàng)新、教學(xué)形式的創(chuàng)新、教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新。教學(xué)形式的改革和創(chuàng)新是圍繞學(xué)生是否能夠接受“授人以漁”這一教育方案作為成功與否的標志；教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新就是圍繞學(xué)生能否接受學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)；教學(xué)內(nèi)容的改革和創(chuàng)新就是能否貫徹給學(xué)生一定的方向性選擇,讓學(xué)生主動思考前途問題。內(nèi)容的創(chuàng)新,是創(chuàng)新的落實。

2 好的實驗室需要做好軟件建設(shè)和硬件建設(shè)相結(jié)合,做到協(xié)調(diào)發(fā)展,最大限度地優(yōu)化資源,滿足當(dāng)前和今后一段時間的需求

做好軟環(huán)境的規(guī)劃和建設(shè)工作,包括人力資源的建設(shè)、校園文化和實驗文化的宣傳和建設(shè),制度的建設(shè),教學(xué)和科研團隊的建設(shè),科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)課題的機制建設(shè)。中心注重人力資源的培養(yǎng)和建設(shè),教師是實驗教學(xué)發(fā)展的靈魂,是直接推動實驗教學(xué)發(fā)展的決定力量,只有不懈地推動人才的培養(yǎng)和引進,才能使中心的發(fā)展更加順暢。自2006年起,中心引進了3名博士,培養(yǎng)了4名在職博士,還引進了4名碩士,使中心具有博士學(xué)位或副高以上職稱的教師比例達到了65%,實驗室中教師全部具有中級以上職稱。引進的教師平均年齡30歲。中心的實驗教學(xué)教師團隊2009年被教育部評為國家級實驗教學(xué)團隊。

重視校園和實驗文化的宣傳和建設(shè)工作,尤其是實驗室文化的宣傳和建設(shè)工作。中心的教學(xué)以學(xué)生為本,因材施教,把學(xué)生納入實驗室的主體。中心積極推動電子設(shè)計競賽、智能汽車等競賽項目的開展工作,積極推動創(chuàng)新實驗探索等創(chuàng)新實驗課程的開設(shè)工作,積極推動以學(xué)生為主的孵化器基地建設(shè)工作,積極推動學(xué)生加入科研團隊,積極推動學(xué)生加入實驗室的管理工作,積極推動學(xué)生加入各個實驗室管理的科研工作興趣小組。通過這些強有力的措施,積極營造中心的學(xué)習(xí)和創(chuàng)作氛圍。經(jīng)過多年的精心建設(shè),中心現(xiàn)在的學(xué)習(xí)和創(chuàng)作氛圍有了明顯的進步,幾個創(chuàng)新實驗室利用率始終很高,學(xué)生創(chuàng)作的作品數(shù)不勝數(shù)。通過有力的措施和中心的積極宣傳、推動和后續(xù)的努力,把中心建設(shè)成了一個學(xué)生創(chuàng)新中心。而這些成就和努力,也可以潛移默化影響所有的學(xué)生,使中心的工作更上一層樓。

積極把學(xué)院的資源轉(zhuǎn)化為實驗資源,把科研課題轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)課題。中心結(jié)合學(xué)院的優(yōu)勢資源,努力打造一流的實驗教學(xué)基地。中心主任(教授、博士)以及管理、科研、教學(xué)一線的教師參與實驗室的建設(shè)和實驗教學(xué)工作；在全國電子設(shè)計競賽、大學(xué)生科技計劃等項目中獲獎的或有較好成績和經(jīng)驗的教師直接參與實驗課程的建設(shè)以及實驗教學(xué)工作；新籌建的電子系統(tǒng)設(shè)計實驗室積極利用學(xué)院資源規(guī)劃實驗項目,其中9類實驗項目都與學(xué)院教師從事的科研相關(guān),例如汽車電子、混沌通信等。中心積極利用這些資源,更好地辦好實驗室,建設(shè)好實驗室。

3 做好硬件環(huán)境的規(guī)劃、調(diào)研和建設(shè)工作,包括場地的配置、設(shè)備的購置

3.1 硬件環(huán)境的規(guī)劃是實驗室整體規(guī)劃的一部分

做好規(guī)劃和定位后,根據(jù)當(dāng)前和今后一段時間實驗項目的需求,通過實地調(diào)研,就可以布置實驗室和購置實驗室硬件設(shè)施。結(jié)合實驗項目本身,采購的設(shè)備需要考慮前瞻性、實用性和經(jīng)濟性。前瞻性指的是,由于實驗室和學(xué)校自身發(fā)展的特點,采購的設(shè)備需要具有一定的遠見能力；盡可能考慮到今后5～10年的發(fā)展趨勢,避免建好就要淘汰的結(jié)局；設(shè)備有一定的用戶群,因此采購的設(shè)備要好用、好維護、可靠,突出實用；設(shè)備采購要注重性價比,用僅有的建設(shè)經(jīng)費購置最為實用、優(yōu)惠的實驗設(shè)備。

3.2 利用好實驗室

建設(shè)好的實驗室,能夠結(jié)出豐碩的果實。如何利用好實驗室,也是一個重大的課題?？v觀20世紀最為偉大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn),尤其是在理工科領(lǐng)域,大多是在著名的高校實驗室中取得的,我國歷屆國家自然科學(xué)獎、國家發(fā)明獎以及國家科技進步獎的國家級三大獎中半數(shù)以上是在高校實驗室和開放實驗室中完成的。高校實驗室給從事科技研究、工程研究的專家、教師甚至學(xué)生提供了安靜的環(huán)境、良好的氛圍、專業(yè)的技術(shù)設(shè)備和優(yōu)秀的科研團隊。高校實驗室是出科研成果的重要場所,也是國家培養(yǎng)高級人才的最佳場所,對此進行投入是國家的職責(zé)。如何打造出能培養(yǎng)高級人才的實驗室,也就成了各所高校的重要課題。

美國麻省理工大學(xué)推行的精英教育,在40年中培養(yǎng)的8萬名學(xué)生,每年創(chuàng)造出的GDP價值達到了2萬億美元。我國每年進入社會工作的畢業(yè)生人數(shù)近千萬,如果各高校在每個學(xué)生身上都用心教育、因材施教,據(jù)此類推,他們畢業(yè)后為社會創(chuàng)造的財富將是天文數(shù)字。國內(nèi)高校包括杭州電子科技大學(xué)的硬件設(shè)備已經(jīng)達到甚至有的超過了世界一流大學(xué)實驗室先進水準,因此利用好實驗室,就是擺在高校工作者面前的重大課題。

3.3 做好學(xué)校的窗口工作

作為國家級電工電子實驗教學(xué)中心,功能之一就是向外展示建設(shè)成果,起到同類實驗教學(xué)示范和窗口的作用。中心每年接待同行參觀、學(xué)習(xí)和指導(dǎo)工作的團隊幾十批次,有力地向外展示了中心的發(fā)展成就；做好向社會人士的開放工作,為地方經(jīng)濟發(fā)展服務(wù),中心每年對外開展培訓(xùn)工作,如MSP430單片機的培訓(xùn)、自考實踐基地等。

3.4 利用創(chuàng)新實驗室開設(shè)創(chuàng)新實驗課程

對于開出的創(chuàng)新實驗探索實驗課,學(xué)生選課的積極性之高超出想象。該課程學(xué)生作品也非常豐富,例如MP3、GPS汽車導(dǎo)航、無線電源旋轉(zhuǎn)LED廣告牌等。從中可以得出結(jié)論,學(xué)生不缺乏創(chuàng)新的激情,只缺乏創(chuàng)新的平臺和機會,只要給予學(xué)生平臺,就能創(chuàng)造出奇跡。另外,充分利用該平臺,挖掘?qū)W生的潛力,做到因材施教,并選拔合適的學(xué)生進入實驗室。

3.5 最大限度地向?qū)W生開放

由于實驗室的資源有限和學(xué)生的人數(shù)眾多及層次良莠不齊等矛盾,需要做好實驗室開放管理工作。基礎(chǔ)差和缺乏學(xué)習(xí)動力的學(xué)生應(yīng)該盡量被安排在基礎(chǔ)及新技術(shù)實驗室；而創(chuàng)新及綜合實驗室開放對象需要經(jīng)過選拔。首先,參加選拔的學(xué)生需要有強烈的學(xué)習(xí)愿望和工作熱情、需要有較強的責(zé)任心、持之以恒的耐心和干勁及一定的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)。在管理上,可以采用教師值班和學(xué)生勤工助學(xué)的方式。實驗室優(yōu)越的學(xué)習(xí)和科研氛圍、以人為本的教學(xué)管理理念,提高學(xué)生的參與度和積極性,這樣可以最大化地提高實驗室的利用率和產(chǎn)出比。

對通過選拔進入實驗室的學(xué)生,鼓勵他們加入教師科研團隊,獨立或部分獨立完成科研任務(wù)；鼓勵他們加入各個學(xué)生科研學(xué)習(xí)興趣小組,根據(jù)教師安排或者自己的興趣愛好,做好學(xué)習(xí)及科研工作,對學(xué)生的作品可以申請國家發(fā)明專利或者實用專利,以鼓勵和保護學(xué)生的勞動成果。

近年來,中心在積極轉(zhuǎn)型期間,在國家級教學(xué)團隊的帶領(lǐng)下,取得了豐碩的果實。電子設(shè)計競賽一等獎等競技類獲獎、十一五規(guī)劃教材、自制設(shè)備使用、專利等,代表了中心所付出的努力和在成長路上取得的成果。最后,創(chuàng)新實驗室的建設(shè)任務(wù)繁重,責(zé)任重大,意義深遠,作用無窮。創(chuàng)新實驗室建設(shè)的成敗是關(guān)系到三級實驗教學(xué)理念的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此,需要用心用力做好建設(shè)工作。

[1] 王光義.實驗教學(xué)理念與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索,2008,27(8)：76～79

[2] 教育部、財政部關(guān)于實施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見[Z].教高[2007]1號

[3] 刁鳴.示范中心創(chuàng)新實驗室的建設(shè)[J].實驗室研究與探索,2007,26(1)：74～77

Study of the building and putting into practice about the innovation laboratory

Zhang Xianfei, Hua Boxing
Hangzhou dianzi university, Hangzhou, 310018, China

2010-12-16 稿件編號：1012097

張顯飛，碩士，講師。華柏興，高級實驗師。