電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理體系探索

鄧開連， 燕 帥， 劉 浩， 李 楠， 劉曉潔

(東華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 上海 201620)

0 引言

實(shí)驗(yàn)室是大學(xué)創(chuàng)新體系的重要組成部分，是進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)的重要基地，特別在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著非常重要的作用。

我院以信息與控制實(shí)驗(yàn)中心為依托，針對(duì)相關(guān)專業(yè)，為本科生的課內(nèi)外科技創(chuàng)新活動(dòng)的開展建立了電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。本文就該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)建設(shè)、實(shí)踐體系、管理體系等作一具體介紹。

1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

1.1 團(tuán)隊(duì)建設(shè)

在學(xué)校教務(wù)處的統(tǒng)一指導(dǎo)下，建立了由教務(wù)處統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、學(xué)院具體負(fù)責(zé)、指導(dǎo)教師具體指導(dǎo)、學(xué)生廣泛參與實(shí)踐的一體化團(tuán)隊(duì)建設(shè)系統(tǒng)：教務(wù)處負(fù)責(zé)教學(xué)與實(shí)踐的處長(zhǎng)擔(dān)負(fù)總體協(xié)調(diào)，教務(wù)處指定一名專職教師指導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開展科技創(chuàng)新活動(dòng)等事宜，我院負(fù)責(zé)教學(xué)與實(shí)踐的院長(zhǎng)為具體實(shí)施總負(fù)責(zé)人，指定的2名教師作為大學(xué)生實(shí)驗(yàn)室的長(zhǎng)期指導(dǎo)、多名教師作為不定期指導(dǎo)和培訓(xùn)教師，我院分配了一間約120平方米的實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)室由2到3名高年級(jí)學(xué)生負(fù)責(zé)日常的電子設(shè)計(jì)活動(dòng)事宜，比如，元器件的集中采購(gòu)和管理、財(cái)務(wù)的初步審核和規(guī)劃、組織學(xué)習(xí)有困難學(xué)生的指導(dǎo)和部分技能的集中培訓(xùn)、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)活動(dòng)的宣傳等。

1.2 制度建設(shè)

在我院和信息與控制實(shí)驗(yàn)中心的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)下，撰寫并編制了一系列的規(guī)章制度：電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室入駐協(xié)議；電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入細(xì)則；電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室值班登記簿；電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開放登記冊(cè)；電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室組織框架等。

1.3 平臺(tái)建設(shè)

在中央高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃的引領(lǐng)下，我校電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室在經(jīng)歷了近3年的發(fā)展之后，逐步建成了具有一定功能的開放型創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)室：其中，除了設(shè)計(jì)配置多功能復(fù)合的高級(jí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)之外，儀器的配置是重中之重。在原有儀器設(shè)備基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入更高性能儀器，落實(shí)學(xué)校發(fā)展規(guī)劃中對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)施的改進(jìn)要求。在本科生的課內(nèi)外動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)中，上述實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與使用在提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力上發(fā)揮著重要的作用。

平臺(tái)建設(shè)使創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室成為一個(gè)多功能復(fù)用型開放型實(shí)驗(yàn)室，作為信息與控制實(shí)驗(yàn)中心未來(lái)的重要發(fā)展實(shí)驗(yàn)室之一。儀器設(shè)備的全面性和性能優(yōu)劣是直接影響該實(shí)驗(yàn)室的使用效能的。目前電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室擁有低端示波器、信號(hào)發(fā)生器各15套，中端示波器、信號(hào)發(fā)生器各3套，高端示波器、信號(hào)發(fā)生器各2套，高精度數(shù)字萬(wàn)用表1套，射頻信號(hào)源1套，電子負(fù)載1套，數(shù)字功率計(jì)1套，多用表1套，高頻DDS合成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器1套，高頻交流毫伏表1套，掃頻儀2套，單相電參數(shù)測(cè)量?jī)x1套，頻率計(jì)1套，穩(wěn)壓源20套，總計(jì)71套低中高組合式測(cè)試儀器，這些設(shè)備能夠保證我院學(xué)生參與全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽(一般12組到15組)、“恩智浦”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽(6組)、英特爾杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽嵌入式系統(tǒng)專題邀請(qǐng)賽(2組)、全國(guó)大學(xué)生模擬電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)專題邀請(qǐng)賽(2組)等相關(guān)賽事的正常進(jìn)行，同時(shí)也為學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、電類卓越班的綜合實(shí)驗(yàn)等各類與大學(xué)生電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新活動(dòng)相關(guān)的項(xiàng)目開展提供保障。

1.4 實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)

學(xué)生在學(xué)習(xí)“認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)”、“電子制作”、“電路實(shí)驗(yàn)”、“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”等基本課程后，通過電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室考核的學(xué)生需要繼續(xù)完成與一般實(shí)驗(yàn)不同的系列實(shí)踐環(huán)節(jié)：焊接訓(xùn)練、軟件仿真訓(xùn)練、PCB制作訓(xùn)練、單片機(jī)實(shí)踐、小型電路設(shè)計(jì)(多功能陷波器、射頻寬帶放大器、數(shù)控電源)、系統(tǒng)級(jí)電路設(shè)計(jì)(示波器、頻率計(jì)、信號(hào)源)。學(xué)生經(jīng)過上述課外實(shí)踐后，我院會(huì)根據(jù)學(xué)生的興趣愛好分組進(jìn)入電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)基地、無(wú)人機(jī)培訓(xùn)基地、“恩智浦”杯智能車基地。其中，入駐電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生除了完成電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工作外，還需備戰(zhàn)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新項(xiàng)目等。學(xué)生經(jīng)歷了電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐培養(yǎng)后，指導(dǎo)教師進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生將各組的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行深化和整理形成專利或論文，奠定學(xué)生的科研能力和學(xué)術(shù)能力，為他們的研究生生涯或未來(lái)工作奠定了良好的電子設(shè)計(jì)能力。

1.5 實(shí)驗(yàn)條件保障

為保障學(xué)生能完成電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，我院為學(xué)生提供了充足的軟硬件條件：中高端示波器和信號(hào)源，高端射頻源，專業(yè)級(jí)防火、防靜電、防滑實(shí)驗(yàn)臺(tái)；有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)雙重保障；重要的還要一定的活動(dòng)經(jīng)費(fèi)保障，包括有校級(jí)電子設(shè)計(jì)專項(xiàng)基金、院級(jí)課外科技活動(dòng)經(jīng)費(fèi)、基于電子設(shè)計(jì)申報(bào)的各類國(guó)家級(jí)、市級(jí)和院級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目、基于電子設(shè)計(jì)申報(bào)的各類與教育部合作的企業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目、基于電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新申報(bào)的教學(xué)改革項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，企業(yè)的各類資金贊助等。

1.6 師資力量建設(shè)

為保障電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)和管理體系建設(shè)，我院形成了如下的專業(yè)教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)：總指導(dǎo)(教學(xué)院長(zhǎng))；評(píng)審專家(4名副教授和1名理學(xué)院副教授)；技術(shù)指導(dǎo)(2名高級(jí)實(shí)驗(yàn)師)；技術(shù)指導(dǎo)及實(shí)施(5名中級(jí)實(shí)驗(yàn)師)；技術(shù)實(shí)施(1名工程師，同時(shí)是企業(yè)級(jí)高級(jí)技術(shù)顧問)；技術(shù)實(shí)施(1名專業(yè)技師)。此外，我院還定期邀請(qǐng)不同專業(yè)教師或企業(yè)工程師給學(xué)生做課外培訓(xùn)輔導(dǎo)。

2 階梯式專題實(shí)踐環(huán)節(jié)

2.1 初級(jí)實(shí)踐

面向?qū)ο鬄橐弧⒍昙?jí)的學(xué)生，面向?qū)I(yè)為自動(dòng)化、通信工程、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)；主要實(shí)踐內(nèi)容為：貼片元器件焊接，小模具制作，音響制作，數(shù)字鐘制作，電路小模塊制作等基礎(chǔ)實(shí)踐，拓展實(shí)踐內(nèi)容為：?jiǎn)坞娫催\(yùn)算放大器設(shè)計(jì)、增益可控線性放大電路設(shè)計(jì)；主要實(shí)踐目的：提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、硬件認(rèn)識(shí)能力、實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力。

2.2 中級(jí)實(shí)踐

面向?qū)ο鬄槎?、三年?jí)的學(xué)生，面向?qū)I(yè)為自動(dòng)化、通信工程、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)；主要實(shí)踐內(nèi)容為：掌握MSP430系列和STM32系列單片機(jī)的基本原理、設(shè)計(jì)制作基于MSP430系列或STM32系列單片機(jī)的應(yīng)用模塊，掌握基于FPGA的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及實(shí)踐模塊，掌握PCB設(shè)計(jì)制作、設(shè)計(jì)基于PCB的電路板，拓展實(shí)踐內(nèi)容為：低噪聲寬帶放大器、LC諧振放大器、程控濾波器等儀表類題型；主要實(shí)踐目的：提高學(xué)生硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)能力、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力、電子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.3 高級(jí)實(shí)踐

面向?qū)ο鬄槎?、三年?jí)的學(xué)生，面向?qū)I(yè)為自動(dòng)化、通信工程、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)；主要實(shí)踐內(nèi)容為：各類賽事的真題解析、真題實(shí)踐，大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)踐；主要實(shí)踐目的：提高大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力、工程能力。大學(xué)生電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)等階梯式的專題實(shí)踐內(nèi)容見表1。

3 管理體系的建設(shè)與探索

3.1 日常管理的建設(shè)與探索

電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室教師實(shí)行值班制度。制定嚴(yán)格的學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則，特別規(guī)定“嚴(yán)禁在實(shí)驗(yàn)室留宿過夜”。在實(shí)驗(yàn)室管理工作中，以人為本，注重開發(fā)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的潛能和整體素質(zhì)，給他們更大的發(fā)展空間。尊重學(xué)生的主體性，要給學(xué)生提供最大的選擇教育機(jī)會(huì)，堅(jiān)持學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)性的管理，為學(xué)生的發(fā)展創(chuàng)造相應(yīng)的環(huán)境和條件。實(shí)驗(yàn)室成立學(xué)生管理委員會(huì)，以學(xué)生作為管理者主體，將自我管理作為培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要組成部分，要求進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)的學(xué)生，既需要在創(chuàng)新實(shí)踐中提高能力，又應(yīng)當(dāng)在與他人協(xié)同工作中學(xué)會(huì)自我管理。實(shí)驗(yàn)室在開放時(shí)間內(nèi)，指導(dǎo)教師會(huì)不定期地檢查學(xué)生的管理情況，及時(shí)修正不合理的管理。由研究生助管負(fù)責(zé)出入人員的登記、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和儀器的使用管理。此外，需要建立并完善創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)體系，增加實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)，從而進(jìn)一步提高服務(wù)效率。學(xué)生使用多功能卡便可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，由于門禁系統(tǒng)記錄的可追溯性，在一定程度上起到了監(jiān)管作用。

表1 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐表

3.2 激勵(lì)機(jī)制的探索

為了調(diào)動(dòng)廣大學(xué)生投入科技創(chuàng)新和學(xué)術(shù)實(shí)踐活動(dòng)的積極性，我院對(duì)指導(dǎo)創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員實(shí)施工作量考核和津貼補(bǔ)助制度，設(shè)置與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的獎(jiǎng)項(xiàng)，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員積極開展科研活動(dòng)，開發(fā)和擴(kuò)展儀器設(shè)備的功能，開展與研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的合作，為科研、社會(huì)、企業(yè)提供服務(wù)，并且合理收取費(fèi)用。

3.3 實(shí)踐環(huán)節(jié)的探索

由于我院電子類專業(yè)的現(xiàn)狀是專業(yè)數(shù)目多，各專業(yè)規(guī)模不大，學(xué)生少、實(shí)驗(yàn)設(shè)備少、專業(yè)師資不強(qiáng)，實(shí)際能夠開設(shè)的課程極少，尤其是實(shí)踐創(chuàng)新類課程與電子技術(shù)前沿技術(shù)課程大多無(wú)法開出。依托我院信息與控制實(shí)驗(yàn)中心的硬件和實(shí)踐教學(xué)師資資源開設(shè)全校實(shí)踐類及專業(yè)方向公共選修課，以及建立電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室就很容易解決這個(gè)瓶頸，此舉在提高教學(xué)內(nèi)涵水平的同時(shí)，又能夠充分提高設(shè)備資源利用率[1～3]。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)許多高校電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的調(diào)查研究、參閱大量相關(guān)文獻(xiàn)、我院結(jié)合自身具備的信息與控制實(shí)驗(yàn)中心的平臺(tái)資源、考慮到學(xué)生的特點(diǎn)等實(shí)際情況，建立符合大學(xué)生電子設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、實(shí)踐等實(shí)際需求的創(chuàng)新基地，構(gòu)建了電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)體系和管理體系，為學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高提供了可行的平臺(tái)。融合電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、企業(yè)項(xiàng)目等為一體的多功能型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室還有待進(jìn)一步開展。