创新实验室建设与实践的探究

1、创新实验室建设与实践的探究张显飞 华柏兴杭州电子科技大学 浙江杭州 310018摘 要：以杭州电子科技大学国家级电工电子实验教学示范中心创新实验室建设为例，系统地介绍了创新实验室电子系统设计实验室的建设理念、规划、建设过程、使用效果。关键词：创新；建设；利用；定位2007年,教育部、财政部出台了关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见,加强了对建设高校实验室的支持力度,着力在高校打造以实验教学示范中心为主的实验基地,努力解决学生的动手能力和创新能力的培养问题,一批有特色的实验基地得以建设。为进一步加强学校的实力和巩固学校的电子信息特色,学校和相关部门加快了实验室的规划和建设工作。杭州电

2、子科技大学是一所以电子信息为特色的综合性地方高校,目标是培养以电子信息类为主的研究工程类人才。国家级电工电子实验教学示范中心作为培养环节的重要教学单元,做好实践教学工作的重要性不言而喻。中心的目标是根据学校的发展规划,为学校提供对外服务和展示的窗口,为理论教学和实践教学衔接提供实践平台,为学生进行科研和创新提供指导和基地,为国家和地方培养和输送电子信息类的优秀专业人才。在成为国家级实验教学示范中心以前就明确了学生三级培养目标体系。一级主要完成学生的基础课程实践教学以及基本动手能力的培养。二级主要完成学生新技术和新知识的培养。目前,这两级实验室的建设已初具规模。规划中三级主要完成学生创新能力培养

3、和电子系统设计人才培养,为学生提供类似企业环境甚至更为优越的实践环境。三级培养场所由于建设的难度和经费问题,建设进度缓慢,但在国家及浙江省政府资金支持下,中心实验室建设取得了较好的成绩,目前建设较好的实验室包括电子系统设计室、电子综合设计实验室、电子产品工艺与测试实验室。建设此类实验室,首先应该做好规划、调研和定位。规划应从国家、地方、学校和学院、中心系统考虑,充分做好国内外同类实验室的调研工作,方案需经过相关领域专家和权威多次论证,着眼于未来515年的发展要求,做好实验室的定位工作。以中心实验室建设为例,经过多次调研和论证,学校决定建立三级实验室电子系统设计实验室,为国家和地方培养更多的电子

4、专业人才。培养体系中的电子系统设计实验室定位于专业类创新综合实验室,向全体学生、相关教师、兄弟院校及相关社会人士开放,开设的课程为创新实验探索,DSP,ARM嵌入式系统原理,SOPC和电子系统设计等课程,并计划把学院的优势专业和特长转化为实验课题,制定了9类实验项目：电子产品创意、基于FPGA及SOPC技术的设计、基于DSP技术及嵌入式系统的设计、混沌技术应用、集成电路应用技术、汽车电子及海洋电子应用技术探讨、微波技术、电磁兼容技术应用、电子产品设计成功案例分析等。做好准备工作后,需把握机会,争取中央财政和省级财政专项资金支持,电子系统设计实验室最后成功申请到省级财政专项建设资金并立项建设。1

5、 建设好创新实验室,需要理解创新的内涵,创新应包括观念的创新、制度的创新、教学的创新、内容的创新1.1 观念的创新是创新的前提在我国建立创新型国家和地方经济积极转型以及教育部、财政部实施“本科教学质量工程”的背景下,需要积极改变观念,提前部署,做到未雨绸缪。过去的实验教学大多是理论教学的陪衬,是理论教学的一部分,而大多数高校的理论课程更新较慢,没有做出及时调整,从而影响了实验教学；而经费严重投入不足,也掣肘了实验教学的发展,随着国家地方经济的好转和对教育事业投入的逐渐增加,使实验教学的发展有可能跳出原有发展的框架,有机会走在理论教学的前面；目前,我校筹划实验教学积极转型,脱离实验束缚于理论的教

6、育模式,从理论教学系统中脱离出来,自成体系。中心为此制定了“以学生为本”的三级培养理念。理论课程的教学无法满足学生的需求,只有脚踏实地地学习和创新才能有所突破,这也走出了实验教学是为理论教学服务的体系,符合国家教育质量工程的精神,极大地促进了学生科研和工程能力的培养。除了配合理论教学的实验教学部分外,增加了很多新技术及新知识,理论课程中无法接触到的新东西,如,最新的矢量网络分析仪、Labview软件、OMAP开发实验箱等较为先进的设备和开发平台。1.2 制度的创新是创新的保障应包括教师管理制度、学生管理制度、实验室管理制度。好的制度,可以事半功倍。制度的建设应该具有前瞻性,基于电子技术发展的速

7、度,建成后的实验室需要保持一定的前瞻性,不能建成就遭到淘汰；制度的建设应该具有总结性,即总结各种制度的优越性和本校多年实验室运作经验相结合,制定出本校的制度。制度的建设应该具有科学性和高效性。制度的建设应以人为本,具有良好的操作性和科学性,如教师管理制度中需要有人才的引进和退出机制；各类开放实验室的管理制度应有学生守则,应有学生参与的管理机制,既可优化管理结构,促进学生科研和学习积极性,同时也提高了实验室和设备的利用率,增加产出比。1.3 教学的创新是创新的根本创新需要加以贯彻,要加以实施,更需要落实到教学一线教师身上。中心以学生为本,提倡教育是对学生“授人以渔”,而不仅是对其“授人以鱼”,更

8、加注重对学生学习热情的引导,对学生学习方法的指导和对学生学习方向的引导。这要求教师不仅要有渊博的知识,还需要有更好的观察能力和因材施教的耐心。具体是教学方法的创新、教学形式的创新、教学内容的创新。教学形式的改革和创新是围绕学生是否能够接受“授人以渔”这一教育方案作为成功与否的标志；教学方法的改革和创新就是围绕学生能否接受学习方法的指导；教学内容的改革和创新就是能否贯彻给学生一定的方向性选择,让学生主动思考前途问题。内容的创新,是创新的落实。2 好的实验室需要做好软件建设和硬件建设相结合,做到协调发展,最大限度地优化资源,满足当前和今后一段时间的需求做好软环境的规划和建设工作,包括人力资源的建设

9、、校园文化和实验文化的宣传和建设,制度的建设,教学和科研团队的建设,科研成果转化为实验教学课题的机制建设。中心注重人力资源的培养和建设,教师是实验教学发展的灵魂,是直接推动实验教学发展的决定力量,只有不懈地推动人才的培养和引进,才能使中心的发展更加顺畅。自2006年起,中心引进了3名博士,培养了4名在职博士,还引进了4名硕士,使中心具有博士学位或副高以上职称的教师比例达到了65%,实验室中教师全部具有中级以上职称。引进的教师平均年龄30岁。中心的实验教学教师团队2009年被教育部评为国家级实验教学团队。重视校园和实验文化的宣传和建设工作,尤其是实验室文化的宣传和建设工作。中心的教学以学生为本,

10、因材施教,把学生纳入实验室的主体。中心积极推动电子设计竞赛、智能汽车等竞赛项目的开展工作,积极推动创新实验探索等创新实验课程的开设工作,积极推动以学生为主的孵化器基地建设工作,积极推动学生加入科研团队,积极推动学生加入实验室的管理工作,积极推动学生加入各个实验室管理的科研工作兴趣小组。通过这些强有力的措施,积极营造中心的学习和创作氛围。经过多年的精心建设,中心现在的学习和创作氛围有了明显的进步,几个创新实验室利用率始终很高,学生创作的作品数不胜数。通过有力的措施和中心的积极宣传、推动和后续的努力,把中心建设成了一个学生创新中心。而这些成就和努力,也可以潜移默化影响所有的学生,使中心的工作更上一

11、层楼。积极把学院的资源转化为实验资源,把科研课题转化为实验教学课题。中心结合学院的优势资源,努力打造一流的实验教学基地。中心主任(教授、博士)以及管理、科研、教学一线的教师参与实验室的建设和实验教学工作；在全国电子设计竞赛、大学生科技计划等项目中获奖的或有较好成绩和经验的教师直接参与实验课程的建设以及实验教学工作；新筹建的电子系统设计实验室积极利用学院资源规划实验项目,其中9类实验项目都与学院教师从事的科研相关,例如汽车电子、混沌通信等。中心积极利用这些资源,更好地办好实验室,建设好实验室。3 做好硬件环境的规划、调研和建设工作,包括场地的配置、设备的购置3.1 硬件环境的规划是实验室整体规划

12、的一部分做好规划和定位后,根据当前和今后一段时间实验项目的需求,通过实地调研,就可以布置实验室和购置实验室硬件设施。结合实验项目本身,采购的设备需要考虑前瞻性、实用性和经济性。前瞻性指的是,由于实验室和学校自身发展的特点,采购的设备需要具有一定的远见能力；尽可能考虑到今后510年的发展趋势,避免建好就要淘汰的结局；设备有一定的用户群,因此采购的设备要好用、好维护、可靠,突出实用；设备采购要注重性价比,用仅有的建设经费购置最为实用、优惠的实验设备。3.2 利用好实验室建设好的实验室,能够结出丰硕的果实。如何利用好实验室,也是一个重大的课题。纵观20世纪最为伟大的发明和发现,尤其是在理工科领域,大

13、多是在著名的高校实验室中取得的,我国历届国家自然科学奖、国家发明奖以及国家科技进步奖的国家级三大奖中半数以上是在高校实验室和开放实验室中完成的。高校实验室给从事科技研究、工程研究的专家、教师甚至学生提供了安静的环境、良好的氛围、专业的技术设备和优秀的科研团队。高校实验室是出科研成果的重要场所,也是国家培养高级人才的最佳场所,对此进行投入是国家的职责。如何打造出能培养高级人才的实验室,也就成了各所高校的重要课题。美国麻省理工大学推行的精英教育,在40年中培养的8万名学生,每年创造出的GDP价值达到了2万亿美元。我国每年进入社会工作的毕业生人数近千万,如果各高校在每个学生身上都用心教育、因材施教,

14、据此类推,他们毕业后为社会创造的财富将是天文数字。国内高校包括杭州电子科技大学的硬件设备已经达到甚至有的超过了世界一流大学实验室先进水准,因此利用好实验室,就是摆在高校工作者面前的重大课题。3.3 做好学校的窗口工作作为国家级电工电子实验教学中心,功能之一就是向外展示建设成果,起到同类实验教学示范和窗口的作用。中心每年接待同行参观、学习和指导工作的团队几十批次,有力地向外展示了中心的发展成就；做好向社会人士的开放工作,为地方经济发展服务,中心每年对外开展培训工作,如MSP430单片机的培训、自考实践基地等。3.4 利用创新实验室开设创新实验课程对于开出的创新实验探索实验课,学生选课的积极性之高

15、超出想象。该课程学生作品也非常丰富,例如MP3、GPS汽车导航、无线电源旋转LED广告牌等。从中可以得出结论,学生不缺乏创新的激情,只缺乏创新的平台和机会,只要给予学生平台,就能创造出奇迹。另外,充分利用该平台,挖掘学生的潜力,做到因材施教,并选拔合适的学生进入实验室。3.5 最大限度地向学生开放由于实验室的资源有限和学生的人数众多及层次良莠不齐等矛盾,需要做好实验室开放管理工作。基础差和缺乏学习动力的学生应该尽量被安排在基础及新技术实验室；而创新及综合实验室开放对象需要经过选拔。首先,参加选拔的学生需要有强烈的学习愿望和工作热情、需要有较强的责任心、持之以恒的耐心和干劲及一定的专业知识结构。在管理上,可以采用教师值班和学生勤工助学的方式。实验室优越的学习和科研氛围、以人为本的教学管理理念,提高学生的参与度和积极性,这样可以最大化地提高实验室的利用率和产出比。对通过选拔进入实验室的学生,鼓励他们加入教师科研团队,独立或部分独立完成科研任务；鼓励他们加入各个学生科研学习兴趣小组,根据教师安排或者自己的兴趣爱好,做好学习及科研工作,对学生的作品可以申请国家发明专利或者实用专利,以鼓励和保护学生的劳动成果。近年来,中心在积极转型期间,在国家级教学团队的带领下,取得了丰硕的果实。电子设计竞赛一等奖等竞技类获奖、十一