科學(xué)管理開放實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

張望先，周立青 （武漢大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 武漢430079）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校人才培養(yǎng)體系的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的重要環(huán)節(jié)。2006年以來，教育部相繼啟動(dòng)了 “質(zhì)量工程”等一系列加強(qiáng)本科教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量的措施，明確提出學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)和提高是 “質(zhì)量工程”建設(shè)的主要目標(biāo)［1］。為貫徹落實(shí)教育部的相關(guān)政策精神，武漢大學(xué)電子信息學(xué)院開放實(shí)驗(yàn)室針對(duì)電子信息類人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，根據(jù) “創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系，進(jìn)行了一系列改革和探索。

1 合理定位開放實(shí)驗(yàn)室

培養(yǎng)高素質(zhì)人才是當(dāng)今高等教育的重要任務(wù)，通過貫徹、落實(shí) “理工滲透”的辦學(xué)理念，努力培養(yǎng)一大批知識(shí)面寬、動(dòng)手能力強(qiáng)、有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的復(fù)合型人才，是開展創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的目的。依托電工電子工科基礎(chǔ)課程基地，建設(shè)一個(gè)面向全校的電子信息開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性教學(xué)的基本前提。在開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)中，開放實(shí)驗(yàn)室是開展創(chuàng)新教學(xué)的核心陣地，其功能定位將決定整個(gè)開放平臺(tái)的開放程度、覆蓋范圍、基本開放形式等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施情況、師資力量等教學(xué)資源配備情況，既要盡量擴(kuò)大受益面，又要從實(shí)際資源出發(fā)量力而行，選擇適合實(shí)際的開放程度和開放模式，確定開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)對(duì)象和教學(xué)目標(biāo)［2］。因此，對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行準(zhǔn)確定位是開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理和運(yùn)行的首要任務(wù)，也是開放實(shí)驗(yàn)室最終發(fā)揮功效的前提條件。

2 豐富創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

由于教學(xué)形式和教學(xué)目的的特殊性，開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與普通實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容存在很大差異。因此，確立豐富、創(chuàng)新、綜合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為教學(xué)內(nèi)容是開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首要工作。首先，確立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)十分豐富。在確立實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)應(yīng)充分考慮不同領(lǐng)域、不同專業(yè)、不同難度和不同設(shè)計(jì)思想，這樣建設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)才具有豐富性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的豐富性是由開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的性質(zhì)決定的。因?yàn)樽鳛槠胀ū究粕裕嬲鶕?jù)自己的愛好來獨(dú)立進(jìn)行某一方面研究的學(xué)生是很少的，大部分學(xué)生需要老師提供一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目培訓(xùn)，先引導(dǎo)其進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，然后才能根據(jù)其興趣選擇一些實(shí)驗(yàn)方向。因此，給學(xué)生提供的供選項(xiàng)目一定要數(shù)量充足、形式多樣。其次，確立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)具有創(chuàng)新性。在普通實(shí)驗(yàn)課程中，各種專業(yè)學(xué)生所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)一般處于驗(yàn)證和簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的層次。因此在開放實(shí)驗(yàn)室階段，首要任務(wù)是促使學(xué)生擺脫按照課本或者實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書開展實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣，鼓勵(lì)學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)，通過收集資料展開深入研究，獨(dú)立提出設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案，最終完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容。此外，確立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)具有綜合性。由于課程劃分不合理及課程開設(shè)時(shí)間不足等原因，很多學(xué)生在學(xué)完所有專業(yè)課程后，在應(yīng)用各類知識(shí)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)來解決具體問題方面存在嚴(yán)重不足。如學(xué)習(xí)了 《數(shù)字電路》的AD轉(zhuǎn)換內(nèi)容，不知如何將AD轉(zhuǎn)換與 《微處理器》課程中的微處理器知識(shí)相結(jié)合；學(xué)習(xí)了 《模擬電路》中的放大、濾波等知識(shí)，不知道如何將相關(guān)內(nèi)容使用到傳感器信號(hào)的處理中。因此，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中應(yīng)以綜合型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)各門課程知識(shí)應(yīng)用到相關(guān)的功能單元設(shè)計(jì)中，并逐漸組合為系統(tǒng)來完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而全面培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力。

基于以上考慮，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行由淺入深的編排。首先安排基于FPGA的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上開展基于MCU＋FPGA架構(gòu)的綜合實(shí)驗(yàn)（見表1），最后根據(jù)學(xué)生興趣進(jìn)行自選題目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

表1 基于MCU＋FPGA架構(gòu)的綜合實(shí)驗(yàn)

3 完善教學(xué)制度

要使開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠順利進(jìn)行，必須完善相關(guān)教學(xué)制度。針對(duì)豐富的開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，安排什么時(shí)間、針對(duì)哪些條件的學(xué)生、如何選擇開放實(shí)驗(yàn)課程、以何種新式展開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、如何考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果、如何申請(qǐng)繼續(xù)展開深入研究等都是教學(xué)制度中需要明確的內(nèi)容，這也是開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)。由于受到本科教學(xué)計(jì)劃的限制，開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往在課程形式、考核方法等方面存在較大爭(zhēng)議，正是由于這些爭(zhēng)議的存在，使得開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加需要明確地將上述內(nèi)容清楚地規(guī)定下來，以便教師和學(xué)生共同遵守執(zhí)行。

4 制定切實(shí)可行的管理制度

對(duì)于普通實(shí)驗(yàn)課程而言，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)形式、耗材等方面都比較一致，因此實(shí)驗(yàn)室的管理相對(duì)比較輕松。但是對(duì)于開放實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不同、需要的儀器設(shè)備不同、實(shí)驗(yàn)的時(shí)間也不一致，對(duì)各種實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的整理、維護(hù)、檢驗(yàn)等需要花費(fèi)大量時(shí)間，因而實(shí)驗(yàn)室管理工作非常繁復(fù)?；谏鲜銮闆r，必須建立嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室管理制度，這是維持實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期穩(wěn)定開放的必要保證。為此，可建立如下管理制度，即 《開放實(shí)驗(yàn)室入室管理制度》、《開放實(shí)驗(yàn)室使用申請(qǐng)制度》、《開放實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理制度》等，通過上述制度來規(guī)范教師和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保證學(xué)生自己順利完成實(shí)驗(yàn)。

5 效 果

武漢大學(xué)電子信息學(xué)院開放實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)模式上采用以理論教學(xué)為引導(dǎo)、以學(xué)生自主實(shí)踐為主體來展開開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到很大提高，使其在考研或就業(yè)招聘中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外，該實(shí)驗(yàn)室將開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的培訓(xùn)結(jié)合起來，在培養(yǎng)學(xué)生訓(xùn)練能力與綜合應(yīng)用能力方面取得了顯著效果，在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得優(yōu)異成績(jī)。分別于2003年、2005年和2007年獲得國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)3個(gè)、9個(gè)和6個(gè)，尤其是2009年獲得國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)8個(gè)，在全國(guó)高校中排名第一。

［1］馬忠麗，董宇艷，董國(guó)強(qiáng)，等 ．高校開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討 ［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，22（7）：112-115．

［2］時(shí)連君，萬殿茂，王芳，等 ．實(shí)驗(yàn)室開放與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索 ［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009（5）：168-170．