邸敬　鄭玉甫　蔣占軍

摘 要 蘭州交通大學(xué)通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在建設(shè)省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心進(jìn)程中進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐。結(jié)合實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)和改革的具體案例，從實(shí)驗(yàn)的教學(xué)定位、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段改革等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；通信工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2014）04-0021-03

1 引言

蘭州交通大學(xué)通信與信息系統(tǒng)學(xué)科一直是甘肅省和鐵道部的重點(diǎn)學(xué)科，多年來為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軌道交通建設(shè)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的工程技術(shù)人才。“通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”是該學(xué)科的本科學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要基地。蘭州交通大學(xué)在建設(shè)省級(jí)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心進(jìn)程中進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐，中心在實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)等方面進(jìn)一步進(jìn)行了一系列的改革和探索，在電工電子和計(jì)算機(jī)兩個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心基礎(chǔ)平臺(tái)的支持下，結(jié)合本中心的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，形成了通信信息類專業(yè)完整的層次化實(shí)踐教學(xué)課程體系，形成了一個(gè)集實(shí)驗(yàn)教學(xué)、校內(nèi)實(shí)習(xí)、學(xué)科建設(shè)與科學(xué)研究于一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。通過幾年來的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的發(fā)展氛圍。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)定位

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校整個(gè)教學(xué)過程的重要組成部分，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念，形成理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的理念和氛圍，是高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向[1]。圍繞全面推進(jìn)素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的教學(xué)目標(biāo)，中心以人才培養(yǎng)為根本，以能力培養(yǎng)為主線，樹立“以人為本，因材施教，求實(shí)創(chuàng)新，綜合培養(yǎng)”的教育理念，建立全方位、多層次、模塊化創(chuàng)新能力培養(yǎng)新體系。中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本任務(wù)是：傳授通信系統(tǒng)與信息處理的基本方法與專業(yè)技能，加強(qiáng)基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑI(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度；培養(yǎng)學(xué)生解決問題的實(shí)際能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的基礎(chǔ)性、實(shí)用性直接決定了通信工程專業(yè)、電子信息專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)等專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。據(jù)此，中心提出“以本科教育為主，以培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新性人才為目標(biāo)，構(gòu)建一個(gè)基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次分明的、課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互促進(jìn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的總體建設(shè)思路，圍繞該思路廣泛深入地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革，主要進(jìn)行了以下幾方面的建設(shè)工作。

1）進(jìn)一步更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，確立實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)在知識(shí)傳承和能力培養(yǎng)中的重要地位。實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然離不開理論知識(shí)的支持，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)有其自身的特點(diǎn)和規(guī)律。中心將一些課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)從理論教學(xué)中分離出來，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，按照人才成材規(guī)律，合理安排實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

2）構(gòu)建具有學(xué)院辦學(xué)特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。根據(jù)不同專業(yè)、不同類別的學(xué)生，本中心以“基本能力培養(yǎng)→綜合能力提高→探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為主線，貫徹“立足基礎(chǔ)、注重層次、突出特色、加強(qiáng)能力”的指導(dǎo)思想，構(gòu)建具有學(xué)院辦學(xué)特色的基礎(chǔ)性、綜合性、工程性、創(chuàng)新性，層次化、開放化、行業(yè)化、個(gè)性化培養(yǎng)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，并建立與之相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)置上體現(xiàn)基礎(chǔ)性、綜合性、工程性和創(chuàng)新性，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與通信工程、電子信息工程相結(jié)合、基本能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式體現(xiàn)層次化、開放化、行業(yè)化和個(gè)性化的特點(diǎn)。

3）加大實(shí)驗(yàn)室開放力度。通過實(shí)驗(yàn)室的全面開放，提高實(shí)驗(yàn)室的實(shí)效性，建立適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實(shí)踐教學(xué)體系。與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才，聯(lián)合建立大學(xué)生科技創(chuàng)新平臺(tái)，建設(shè)不同實(shí)習(xí)內(nèi)容和層次的特色專業(yè)實(shí)踐基地；緊緊圍繞知識(shí)、素質(zhì)、能力的協(xié)調(diào)，與簽約單位共同進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)課程體系與教學(xué)內(nèi)容改革研究，建立校內(nèi)和校外實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合、相得益彰的實(shí)踐教學(xué)新體系。

4）完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理。改變以“教”為主導(dǎo)地位的管理方式，構(gòu)建“以學(xué)生為主體、以能力培養(yǎng)為核心、以發(fā)掘?qū)W生潛力為宗旨的學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)”的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理運(yùn)行機(jī)制。根據(jù)中心的實(shí)驗(yàn)資源量、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的特點(diǎn)，實(shí)施集中實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的管理模式。堅(jiān)持開展學(xué)生課外科技活動(dòng)，培養(yǎng)工程應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。

5）培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍。繼續(xù)鼓勵(lì)承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師積極申報(bào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目立項(xiàng)，專心于實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究，專心于實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)的改進(jìn)；制定鼓勵(lì)教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的措施，通過政策鼓勵(lì)吸引一大批工作在教學(xué)科研第一線的教師到實(shí)驗(yàn)中心指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，既帶動(dòng)了實(shí)驗(yàn)中心專職教師水平的提高，又提高了整個(gè)實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，保證了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究成果與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新的有機(jī)結(jié)合、相互促進(jìn)。進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)，建立職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)合理的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。

6）加強(qiáng)教學(xué)過程的改革創(chuàng)新。根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和體系特點(diǎn)，按平臺(tái)設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，編寫系列教材。不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)改革與發(fā)展，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，將學(xué)生培養(yǎng)成基礎(chǔ)厚、素質(zhì)高、有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型和應(yīng)用研究型專業(yè)人才。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)

通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以蘭州交通大學(xué)電工電子和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)兩個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為支撐，不斷完善專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，為學(xué)校信息類本科生打造先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)體系。理論教學(xué)課程體系構(gòu)架如圖1所示，實(shí)踐教學(xué)課程體系架構(gòu)如圖2所示。

中心以學(xué)生為本，以高素質(zhì)的人才培養(yǎng)為目標(biāo)，不斷促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，掌握基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)，加強(qiáng)基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，由此構(gòu)建了三個(gè)不同層次的由淺入深、由易到難、由簡(jiǎn)單到綜合，逐步培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)通信與信息處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)了由單純實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練轉(zhuǎn)化到綜合能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)改革過程。

1）基本型實(shí)驗(yàn)建設(shè)。中心重視基本型實(shí)驗(yàn)建設(shè)，強(qiáng)化“三基”（基本操作、基本技能、基本素質(zhì)）訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置充分體現(xiàn)了因材施教的教學(xué)理念。實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備統(tǒng)一調(diào)配使用，實(shí)現(xiàn)資源共享，提高了實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。課程內(nèi)容以通信與信息處理實(shí)驗(yàn)基本操作和基本技能培養(yǎng)為主，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋通信與信息處理方面的基礎(chǔ)課程如通信原理、信息論基礎(chǔ)、數(shù)字信號(hào)處理等課程的內(nèi)容。每門實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)均由基本技能型實(shí)驗(yàn)和提高型實(shí)驗(yàn)組成，面向不同類學(xué)生，這兩類實(shí)驗(yàn)又含有必做和選做兩個(gè)層次：第一層次為必做項(xiàng)目，共計(jì)30余項(xiàng)，主要設(shè)置驗(yàn)證型和基本技能型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為理論課教學(xué)和更高層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)建立良好的基礎(chǔ)；第二層次主要是技能拓展類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，共計(jì)40余項(xiàng)，在開放性實(shí)驗(yàn)中由學(xué)生自主選擇完成，難度和學(xué)生的自主性加大。

根據(jù)不同專業(yè)的要求，學(xué)生必須完成第一層次的實(shí)驗(yàn)，還可根據(jù)個(gè)人興趣和能力選做第二層次的實(shí)驗(yàn)。

2）綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)建設(shè)。對(duì)于此類實(shí)驗(yàn)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都具有一定的綜合性。例如：在電子信息綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了軟硬件的綜合開發(fā)，在硬件方面又實(shí)現(xiàn)了電子信息基礎(chǔ)和可編程芯片以及EDA方面的綜合設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)的能力以及解決實(shí)際問題的能力。還有些是根據(jù)本中心科研成果提煉設(shè)計(jì)的，由教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)或大致的技術(shù)路線，學(xué)生須自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)工作。通過綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)提出問題、分析問題和解決問題的科學(xué)方法。這類實(shí)驗(yàn)著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)各種基本技能的綜合應(yīng)用能力，提高綜合素質(zhì)。

3）研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)建設(shè)。在培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的“三基”能力的基礎(chǔ)上，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，減少內(nèi)容重疊，盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不僅注重綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)建設(shè)，在此基礎(chǔ)上又進(jìn)一步加強(qiáng)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，從而使實(shí)驗(yàn)課程不斷邁上新臺(tái)階。

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)大致有三種形式。

一是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的延伸，讓學(xué)生在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用新方法和方案完成實(shí)驗(yàn)解決問題。

二是從科研課題抽出研究性實(shí)驗(yàn)，中心鼓勵(lì)教師將最新的科學(xué)研究成果和技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。另外，將科研課題帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)課堂，提高了實(shí)驗(yàn)的層次與質(zhì)量，亦大大開闊了學(xué)生視野，挖掘了學(xué)生的潛能，使其將所學(xué)的相關(guān)學(xué)科知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中，做到學(xué)以致用。

三是深入的研究?jī)?nèi)容，教師提出研究課題，學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置安裝調(diào)試、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等工作，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力[3]。

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)通常采取學(xué)生2～5人一組，主要目的是讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，相互討論，設(shè)計(jì)方案，測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等，解決相對(duì)于自己的知識(shí)水平仍屬于“新”的問題，最后撰寫實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)師給予必要的方法及方案指導(dǎo)[4]。

5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段改革

中心教師適應(yīng)信息化社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，自主建立了通信與信息處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站，包括中心介紹、實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像、多媒體課件、開放創(chuàng)新園地、資料下載等功能。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用下列教學(xué)方法和手段。

1）開放教學(xué)模式的打造。自主開發(fā)了通信與信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站，包括中心介紹、課程建設(shè)、師資隊(duì)伍、創(chuàng)新實(shí)踐等功能，為校內(nèi)外、省內(nèi)外高校的學(xué)生與同行提供了交流的平臺(tái)。

2）采用啟發(fā)式教學(xué)方法。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識(shí)水平和知識(shí)規(guī)律，運(yùn)用各種教學(xué)手段，采用啟發(fā)誘導(dǎo)辦法傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力，使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，以促進(jìn)身心發(fā)展。

3）采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)與現(xiàn)代化教學(xué)手段。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，實(shí)驗(yàn)中心在信息化建設(shè)中建立了新技術(shù)發(fā)展平臺(tái)，積極開展多媒體教學(xué)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。“通信基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”“現(xiàn)代交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)”“數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)”均采用多媒體教學(xué)，充分利用學(xué)校資源，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，進(jìn)一步增強(qiáng)教學(xué)效果。

4）完善創(chuàng)新活動(dòng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，增強(qiáng)師生創(chuàng)新活動(dòng)的動(dòng)力。學(xué)校出臺(tái)獎(jiǎng)勵(lì)辦法：對(duì)于在各級(jí)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)的學(xué)生給予800～4000元不等的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，優(yōu)先考慮評(píng)選“三好學(xué)生”，優(yōu)先向用人單位推薦；對(duì)指導(dǎo)教師在晉升職稱時(shí)給予政策傾斜，物質(zhì)上給予一定獎(jiǎng)勵(lì)。學(xué)校與學(xué)院對(duì)獲獎(jiǎng)師生舉行隆重的表彰大會(huì)，鼓勵(lì)師生積極參與競(jìng)賽，增強(qiáng)師生創(chuàng)新活動(dòng)的動(dòng)力。

6 結(jié)束語

中心自成立以來，在學(xué)校及各級(jí)部門的大力支持下，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的積累和建設(shè)，以強(qiáng)大的師資隊(duì)伍和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為后盾，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力為主線，以培養(yǎng)學(xué)生適合多樣化的發(fā)展為原則，打破實(shí)驗(yàn)室各自獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)格局，實(shí)施“一體化、三層次、多平臺(tái)、開放式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；培養(yǎng)和鍛煉了一批既有較高理論水平、又有較強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力的教師和管理人員，有力地促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高，為中心的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段、多媒體課件、網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)方式，有效地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，培養(yǎng)了大批高素質(zhì)創(chuàng)新人才；樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，通過開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有效地加強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的培養(yǎng)力度。幾年來，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室資源的進(jìn)一步整合與改革，中心的實(shí)驗(yàn)條件和教學(xué)質(zhì)量有了更明顯的提高，中心的管理得到更進(jìn)一步規(guī)范。

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