浅析电子设计创新开放实验室建设探索论文
浅析电子设计创新开放实验室建设探索论文
论文摘要：以海南师范大学物理与电子工程学院电子设计创新开放实验室建设为例，探索创新开放实验室的建设、创新开放实验室的运行与管理、创新人才的培养方法和体系，以培养大学生的电子设计创新实践能力和创新精神。
论文关键词：创新实验室；实践能力；自主学习和管理
高校实验室在培养学生实验、实践能力，提高大学生的创新能力和创新意识方面具有重要的不可替代的作用，因此，在高等教育教学改革中，创新实验室的建设以及如何发挥其应有的作用，是当前高校普遍探索的问题。另外，为了推动大学生创新实践活动的广泛开展，教育部每年都会举办各类设计竞赛实践活动，如大学生挑战杯竞赛、数学建模竞赛、大学生电子设计竞赛、大学生智能汽车设计竞赛等。此外，各地区部门也会举办各种竞赛活动，如计算机应用设计竞赛等。海南师范大学从2000年起一直参加全国大学生电子设计竞赛，2006年起参加全国大学生智能汽车设计竞赛。在参加竞赛的过程中，建设了创新实验室。学院不断总结实践活动经验，积极开展电子课程体系实验教学内容的改革，学生不但可以利用创新实验室进行电子设计竞赛、智能汽车设计竞赛的准备工作，还可以进行电子类单独开设的课程设计，进行国家大学生创新计划项目的研究，进行教师科研课题的研究。实践证明，创新实验室建设有效推动了海南师范大学电子设计竞赛活动的开展，建立了学生自主学习和自主管理的模式，营造了学生独立思考、自由探索、勇于创新的良好学习环境，创新实验室已成为学生自主向往的地方。
一、电子设计创新实验室的建设
在传统实验室进行的实验项目基本上是验证性的实验项目，是基础性的实验。而要系统地培养创新型人才，必须建立起良好的实验环境，为此，学院投入100多万元，建设了电子创新开放实验室，实验室里有新的实验仪器设备，如通用的直流电源、信号发生器、数字存储示波器、万用表、电脑、打印机、小型电钻机、电烙铁、制板机、电子设计实验箱等。此外，实验室里的木柜还放置了多年来电子设计竞赛和智能汽车设计竞赛中学生制作的实物，以提供给低年级学生参观学习。创新实验室实行的是开放的教学模式和管理模式，学生在传统的实验室完成了教学大纲规定的实验项目后，如果学有余力，还可利用开放实验室的仪器和设备，进行更深一步的实验研究或电路设计，而且实验研究不受时间限制。
二、电子设计创新实验室完善了创新人才培养体系
1.促进校内实践基地的建设
在海南，由于电子工业基础较薄弱，电子及相关工厂企业较少，因此，电子信息专业学生要找到对口的工厂、企业进行实习较困难。为此，电子设计创新实验室也成为学院重要的校内实践基地。学生在校外实习之前，已在实验室经过了2～3年的技能和工程训练，学生的实践动手能力、分析和解决问题的能力都已有所提高，同时学生也养成了严格、细致、实事求是的科学作风以及爱护公物的品质，养成了讲究科学实验方法、遵守操作规则、注意安全的良好习惯，为到校外顺利实习提供了保证。
2.促进电子专业学科建设
创新实验室建设目的在于培养学生的实践动手能力、分析和解决问题的能力，培养学生的信息收集和处理能力、团结协作和创新思维能力。为此，实验室的仪器设备不但要满足单一性质的实验，更重要的是满足电子综合实验、设计性实验。由此，学院在硬件建设方面，投入100多万元，用于购买电子仪器设备，如电源、信号源、示波器、万用表、逻辑分析仪、电路仿真设备、单片机、PCB板制作工具等。学生在实验室可进行电路设计、仿真实验、制板、焊接、编程、调试，最后制作出电子器件。另外，学生利用实验室的仪器设备直接参与科研活动，完成国家大学生创新计划项目、完成教师课题的子课题、完成企业的攻关项目，促进了电子专业学科的发展。
3.促进学生学科竞赛活动的开展
创新实验室促进了学生学科竞赛活动的开展，学科竞赛活动培养了学生的实践能力和创新思维。多年来，学院积极利用创新实验室开展校级电子设计竞赛和智能汽车设计竞赛活动，通过选拔成绩好的学生参加全国大学生电子竞赛海南赛区的比赛，以及全国智能汽车竞赛华南赛区的比赛，学生利用创新实验室的优越条件，在竞赛中，均设计出性能优良的电子实物，曾获得海南赛区的一、二、三等奖和智能汽车设计竞赛华南赛区的二、三等奖。对于在电子设计竞赛中获奖的学生，可以让其免修电子课程设计，期末成绩直接定为优秀。
4.促进教学特色形成
在创新实验室的实践教学活动中，要求大一新生可随时进入实验室，由高年级的学生对一年级的学生传授技术和知识，以对一年级学生在做人、团队合作等方面进行言身传教。一年级的学生在高年级学生和教师的传授下，辩识各种类型电子元器件，购买、焊接、设计和制作简单功能电路。在这种互相帮助、互相带动的良好氛围中，培养了学生的综合素质，培养了同学之间的感情，提高了学生的实践能力，为今后的一年级学生参加电子竞赛、毕业论文设计或参加教师的研究课题等打下了坚实的基础。
5.促进实践课程培养体系的建设
在培养计划的修订中，在总课时不变的情况下，要增加创新实验及其所占课时的比例，增加课程设计的门数及选修实验的项目。选修实验是设计性实验、综合性实验，通过选修实验可以让学生有更多的机会参加实践活动。如电子专业在新的培养计划中，增加了“单片机原理与应用”课程设计、“传感器技术”课程设计、“PLC原理与应用”课程设计等。在课程设计的教学中，让学生自己选择题目，独立思考、独立设计电路、独立完成实验、独立解决碰到的实际问题，教师只起着引导作用。这种自主学习模式，调动了学生的学习主动性、积极性，提高了实践教学效率以及学生独立分析和解决问题的能力。[8-12]而对于学生毕业论文（设计）实践教学，也可由校外相关企业出题，校外工程师也可作为学生的论文指导教师，与校内教师共同指导学生。学生利用创新实验室的优越条件完成毕业论文。通过对实践教学培养方式的改革，培养学生的专业技能、动手能力和创新开发能力。
6.促进教师队伍的建设
学生在参加创新实践活动或智能汽车设计竞赛活动时，学院都安排相关的教师定期给参赛学生进行辅导，而辅导学生实践活动的教师，要求具有较高的工程实践能力和创新实践能力。为此，为了提高这部分教师的理论水平和工程实践能力，学院定期安排相关教师在省内参加电子或相关学科的学术交流活动，或到国内名校参加工程实践的培训等。
7.提高毕业论文（设计）的水平
毕业论文（设计）是高等学校培养学生把知识与实际应用相结合，检验学生实践能力的一个重要的实践环节，是学生综合运用所学知识进行科学研究和工程设计、解决实际问题的重要环节。往年的论文题目由教师出题，学生根据自己的能力水平选择题目，学生可选择指导教师，指导教师也可以根据学生的实际能力，以及能否完成毕业论文任务而选择学生，但学生用于做毕业论文（设计）的时间较少，论文的质量难以提高。而利用创新实验室，学生或参加教师的科研，或参加大学生创新计划项目，或参与校外企业的科研项目，或参加各种竞赛活动，实际上也相当于为毕业论文（设计）工作进行了较早的准备。学生的论文可以是其参加教师科研项目的一部分研究工作，也可以是参加竞赛活动时设计制作研究的部分工作，这样，学生用于毕业论文的`研究时间较充足，可以做出更高质量的毕业论文。
三、电子设计创新开放实验室的管理方法
1.制订规章制度
制订创新实验室管理各项规章制度，以保障创新实验室的正常运行，管理制度有日常卫生管理制度、安全管理制度、仪器设备使用管理制度、图书资料使用管理制度和电子元器件使用申请制度等。
2.以学生自主管理为主、教师管理为辅的管理模式
创新实验室建立了教师与学生共同管理的模式，以学生自主管理为主，教师管理为辅，教师为专职实验管理人员，主要负责实验室的日常管理，而学生主要开展自主管理。实验室的卫生和安全由学生负责，实验室建立值日生制度，值日生负责当日实验室的卫生。最后离开实验室的学生要关好门窗、电源、水龙头，以避免出现安全事故。
3.对实验室实行监控
创新实验室内有各种仪器设备，如实验箱、万用表、示波器、信号源、电脑、打印机等，还配有手电钻、台钻、小砂轮机等，且实验室实行24小时开放，由学生自己掌握钥匙，学生自由进入实验室，进行各种电路的设计与制作。因此，实验室内应安装监控视频设备，对实验室内的电子设备进行全面的监控。
4.创新实验室的电子元器件使用管理
学院在创新开放实验室内建立了一个电子元器件仓库，存放各种常用的电阻、二极管、三极管、集成块等，学院每年均从教学维持费中拿出近十万元，用于购进各种电子元件，供给学生进行各种实践活动。另外，器件仓库存放的都是在海口市难以买到的，而在本地易于买到且价格便宜的电子器件，由学生自己去选择购买，然后拿回发票，集中在学院报帐。为了规范学生使用仓库中的电子元器件，以避免出现浪费器件的现象，学院开设了电子元器件选用申请网上管理系统，网上管理主要由学生自主管理，管理员为学生。进行课程设计、竞赛活动或课题研究等实践活动所需要的电子元器件，如二极管、三极管、各种型号的集成电路等，学生先上电子元器件管理库网进行查询，申请登记所需的电子元器件的种类、型号、数量等，而后经过指导教师确认同意，由元器件使用管理小组到仓库进行领取，并进行登记。这种元器件使用网上管理的目的是在统计各种电子元器件使用的频率，同时也避免学生随意使用电子元器件，出现浪费器件的现象。
四、结束语
创新实验室建设以来，学院成功地申报了1项省级教学改革项目，5项大学生创新计划项目，1项校级教学成果奖。学生利用创新实验室，开展电子实践设计活动，发表学术论文20篇，实验室浓厚的学习氛围和良好的条件，使得学院每年举办的电子设计竞赛和智能汽车设计竞赛，吸引了大批的电子和自动化专业的学生参加。越来越多的学生通过创新实践活动，得到了创新能力的培养，在各种学科竞赛中获得了优异的成绩，如在全国大学生电子设计竞赛中，学院电子和自动化专业学生连续十年获得海南省赛区的一、二、三等奖，在全国大学生智能汽车设计竞赛中，学院学生连续三年获得华南赛区的二等奖。学生经过创新实践活动，综合能力得到了明显的提高，多数学生毕业后，进入国内知名企业工作。另外，通过创新实践活动的自主学习和自主管理模式，不仅培养了学生的创新实践能力，也推动了学院的学风建设和发展。