实验教学

      中心参照教育部电子信息与电气类各个专业的《本科教学质量国家标准(草案)》(2014)中有关实验实践环节的规定,并围绕“应用型高级技术人才”这一培养目标,结合海西经济建设发展对人才在专业知识与技能、工程基础素质、综合应用能力和创新能力等方面的要求,制定实验教学质量标准。

      1.实验教学质量标准
      实验中心制定的电子信息与电气类实践课程与学生能力培养的映射矩阵,如表1所示。为了培养学生上述的能力,保证实验教学质量,实验中心建立了实验教学质量标准,从教学条件与过程、教学内容和实验效果三个方面进行教学评价,如表2所示。


表1 实践环节与能力映射矩阵

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表2 实验教学质量标准

     2、实验/实践教学体系
      根据能力培养矩阵对实践环节的需求,实验中心建立了“横向分层—循序渐进、纵向多径—并驾齐驱”的实践教学体系(如图1)。教学体系分三个教学层次,提供六种实践类型+两种培训方式。主要采用“实验、工程训练、科研创新创业”三种途径(模式)培养具备良好的专业知识、专业技能、综合设计能力、研究创新能力和工程素养的应用型高级技术人才。实验中心设立的各个实验/实践室、创新实验室、研究室等可开设或提供不同类型的实践环节,通过这些实践环节来支撑学生的各个层次能力的培养。

图1 实践教学体系结构图

      (1)六种实践类型
      ①课程实验:以理论课程的主要知识点为对象,开设配套实验,与理论课程学习同步。主要目的是通过实验加深对理论知识的理解,学习仪器仪表使用,培养科学实验方法、学会正确处理实验数据的能力。
      ②专业/技能实践:以机、电设备为对象,以专周形式进行。主要目的是认识产品、学习加工工艺流程、掌握操作、安装与调试技能。
      ③课程设计:以课程为对象,以专周形式进行。在课程结束后开设。主要目的是通过让学生运用该课程的理论知识独立设计完成相对完整、具有一定实用价值的成品,培养学生综合运用该课程知识的能力及进行设计总结、撰写技术报告的能力。
      ④工程实践:以工程项目为对象,以专周形式进行。在高年级开设。在合作企业实践基地或者校内实践平台,以实际工程项目或模拟项目为课题,在校外、校内导师的指导下完成项目的设计、实施和总结工作。主要目的是培养学生的综合设计、研究创新能力,培养学生的工程素质:包括人际交往与团队协作精神、职业道德、竞争与合作意识等。
      ⑤课外实践:以竞赛、创业、科研为对象。以集训、零散时间进行。从低年级贯穿至高年级。利用创新实验室、研究室、创业基地,参与学科/技能竞赛及其培训活动,参与科研课题,申报创业项目等课外活动。主要目的是培养学生的毅力、吃苦精神、研究创新能力,培育勇于创新勇于迎接挑战的创业意识。
      ⑥毕业实践:以毕业论文(设计)为对象。在毕业时开设。毕业设计由毕业实习、毕业设计及论文答辩等环节组成。作为本科学习象征性的结束符,具有重要意义,在校内或校外实施。主要目的是培育学生的综合设计、研究创新能力。
      此外,实验中心依托实验、实践、科研创新创业环境,还开展对外技能培训和工程硕士培养两种培训方式。
      (2)三个教学层次
      为了调动学生学习的积极性和主动性,实践教学采用由简单到综合、课内课外结合、循序渐进的方法分层次分阶段进行,上述六种实践类型穿梭其中。
      ①基础实验层:以电路、电子技术、计算机等基础课程实验为主,重点解决理论与实践相结合、理解消化理论知识和学习实验技术。通过电子、电工方面的实践,使学生掌握基本电子和电工设备的安装、调试、测试方法等基本技能。同时,学生可以通过接触创新实验室、接触科研项目来培养兴趣和引发学习热情。
      ②综合设计实验层:以专业课程的课程实验、课程设计、课外实践、毕业实践为主,并结合专业技能实践、创新创业项目、科研项目,引导学生深入专业实验室、创新实验室、科研研究室,结合紧密联系生产实际的工程应用课题,使学生能够循序渐进、系统掌握选题、方案论证、方案设计、方案实现、调试以及总结报告等各个环节。
      ③研究创新实验层:以培养学生的实践和创新能力为目标。在校内,通过利用企业应用级的GE、西门子实践平台、教师科研项目、创新创业项目;在校外,通过利用国家级工程实践教育中心、合作企业实习基地真实的工程实践项目,引导学生参与高层次实践训练和高层次的研究,大部分的人才有望在毕业后较短时间内成为合格的工程师。
      (3)实验/实践项目设计
      为了培养学生的专业技能、综合设计能力、研究创新能力和工程素养,实验中心对理论课程实验、专周实践,以及校外企业工程实践进行整合、归类,以支撑上述的三个教学层次。
      ①校内主要理论课程实验
      主要理论课程的实验课时、与实验层次如表3:

表3 主要理论课程实验课时分配

     实验中心把理论课程实验整合为信号与信息处理、微机与嵌入式系统、通信与网络、电气与控制等四大模块,并根据各个实验项目对能力培养所起的作用确定实验层次,如表4所示,其中基础性实验、综合设计性实验和研究创新性实验的比例分别为50.54%、35.48%、13.98%。


表4理论课程实验模块及典型实验项目


      ②校内专周实践、企业工程项目实践
      实验中心把专周实践按照对学生能力培养所起的作用确定实验层次,如表5所示,其中基础性实践、综合设计性实践和研究创新性实践分别为8.63%、61.15%、30.22% 。


表5专周实践与企业工程项目实践

     其中项目课程实践等课程主要在企业实施,以“通信工程”专业为例,学生在最后一年与合作企业进行双向选择,确定实验项目,并开展半年以上的企业实践,如表6。

表6 企业项目课程实例

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      从实验和实践的层次比例上,a)在理论实验中,侧重于对知识点、基础理论的理解和应用;b)在专周实践和企业工程项目中则大幅提高综合设计性实践和小幅提升研究创新性实践的比例。总体设计符合应用型人才培养的定位。

     3、人才培养模式
      实验中心的任务是培养学生的实践与创新能力。经过近几年的发展,实验中心对实践创新的培养模式已经由传统的教学型的“理论+实验”单驾马车驱动,发展成为以“理论+实验”、“校企联合培养”、“教学科研融合”三架马车并驾驱动。
     校企联合培养:实验中心把企业工程实践纳入实践教学体系,发挥企业在新技术、新应用上的优势,组织学生在国家工程实践教育中心或校企合作实践基地参与企业工程实践,在新的教学体系下,实施“卓越工程师教育培养计划”的通信工程专业实行“3+1”学制,最后1年在企业进行工程实践。以通信工程专业为例,独立设课的实践课程中,企业实践:校内实践的学分比列达到1:3。其它专业实行“3.5+0.5”学制,也安排一学期在企业实践。近几年来,信息学院学生在企业完成毕业设计或者结合实践项目进行毕业设计的比例达到35%。
      实验中心为保证在企业实施项目课程实践的教学质量,经过多年的摸索和改进,提出了有别于校内课程的质量评价方法——校企联合评价。即采用“学生入企业实践→企业成绩评定→校内指导教师对实践报告评阅→学生回校答辩→校内外综合成绩评定”的评价方式。目前该方式在通信工程专业实施,今后将向其它专业推广。

图1 校企联合评价


(见支撑材料2-4_01:国家级工程实践教育中心校企合作工程实践报告企业成绩评定答辩记录等)
      教学科研融合:实验中心把开展科研作为服务社会的最重要举措,把教学科研融合作为创新性人才培养的重要手段。由于我校研究生人数少,大量科研需要由骨干教师带领本科生团队完成,特别是横向科研接近应用,学生参与与企业协作和交流,共同设计和合作验收,研究创新能力得到全面的提升。近年来,实验中心结合学院的学科特点,重点在无人机研发与应用、电网故障分析与定位、交通信息服务、制造物联系统集成等领域开展校企合作,承担横向项目(含省科技重大专项专题)数量近30项,带动了一大批学生参与科研,其中部分学生进入了孵化和创业。在教学体系中,依托于各个科研研究室、创新实验室的实践训练贯穿于“基础技能、专业知识→综合分析设计→研究创新”各个能力培养层,在科研上形成了稳定的师生传帮带培养模式。

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图2 学生参与科研项目实践

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图3 教学科研融合成果

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