在省级和国家级实验教学示范中心建设项目的支持下,中心为了适应科技发展,满足社会对人才培养的要求,打破课程之间、专业之间、专业与基础之间的界限,按照实验教学与理论教学并重、实验教学与能力培养同步的原则,实施了系统的实验教学改革,构建了四层实验课程(入门层、基础层、拓展层和提高层)、以学生工程实践能力和创新能力培养为主线的“四层一线”实验教学体系,形成了系统的电工电子实验教学平台,建立大学生的电工电子科技创新基地。  

四层实验教学体系的基本内容

入门层:电工电子公共基础实验,包括电工实验、电工电子实习初步和计算机基础实验。学生通过实验和实训,进一步学习电路的基本知识,掌握电工电子的基本实验技能,建立对电路元器件、电子元器件、电子仪器的基本认识,熟悉常用电子仪器仪表和计算机的使用和操作方法,学会焊接和常用电器安装技术,安全用电,正确用电。

基础层:电子信息技术基础实验,由硬件技术、软件技术和系统集成三部分组成。通过该层实验,学生学习掌握电子线路软硬件分析、设计和开发的方法和技术,培养学生分析问题、解决问题的能力,为后续的拓展层实验教学打下基础。

拓展层:专业与系统性实验,是电类及相关专业学生实验环节的核心层。在完成前两个层次的实验后,学生掌握了电工电子的基本实验技能和电子信息的基本技术,在该层将进行严格的专业课程实验技能训练,综合应用能力和设计能力培养,主要包含:信号检测系列实验,信号传输系列实验,信号与信息处理系列实验和自动控制系列实验,涉及信号检测、传输、处理和利用。设置该层的基本考虑是:第一,使学生通过实验形成系统的概念,培养学生系统集成和系统设计的能力;第二,面向行业人才培养的需求。长江大学的特色学科是石油学科,在石油勘探、开发的各个环节都涉及到大量的电子信息技术的应用问题,这些问题一般都可以归结为信号的检测、传输、处理和利用。因此,在实验教学体系中,将上述实际应用归纳成一个以信息链为主线的实验层,不仅强化面向石油企业人才的培养,对于其它行业和领域的应用也具有普适性。通过该层次的实验教学,使学生理论联系实际,培养综合应用、系统集成等工程实践能力,既为后续研究创新做好准备,也为以后实际工作打好基础。

提高层:综合设计与研究创新,该层次实验要求学生综合应用所学的知识、方法和技术,进行科技开发、新技术应用研究,强调学生自主学习,自主研究,合作研究,旨在培养学生的科研能力和创新精神。该层实验包括综合设计、毕业设计、研究创新课题、大学生电子设计大赛和大学生第二课堂活动等。

实验教学体系

结构合理,层次清楚

具有如下两个特点

  第一.实验教学与能力培养同步,体现因材施教、循序渐进的原则。在实验教学体系中,实验课与实训和实习相结合,基本实验技能与研究创新能力培养相结合,形成一个与实验课程层次相适应的三级能力培养体系,使基础实验与专业实验有机结合,很好地处理了大多数学生的工程实践能力培养与少数优秀学生创新能力培养的关系。

  第二.体现面向石油行业的特色。在石油勘探开发的各个环节都涉及到大量的电子信息技术问题。这些问题一般可以归结为信号的检测、传输、处理和利用。在实验教学体系中,将实际应用加以归纳,形成了一个以信息链为主线的拓展层,强化面向石油行业电气信息类人才培养的特点。

  在实验教学体系建设中,对于每一层的实验教学内容按模块进行设置。第一层由电工电子基本技能实验模块和计算机操作与技能实验两个模块组成;第二层由硬件技术、软件技术和系统集成技术三个模块构成,其中硬件技术模块实验主要包括:电路与系统实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、通信电子线路实验、电力电子及电工技术实验等;软件技术模块主要包括程序设计、数据结构、操作系统、数据库实验等;系统集成模块主要包括微机原理及应用实验、单片机原理及应用实验、嵌入式系统实验、DSP原理与应用实验等。第三层由信号检测、信号处理、信号传输和信号利用四个模块组成。信号检测模块主要包括检测技术、数据采集系统等实验;信号与处理模块主要包括数字信号处理、数字图像处理等实验;信号传输模块主要包括通信原理和网络技术等实验;信号利用模块主要包括自动控制原理、计算机控制技术等实验。第四层主要是综合设计与创新研究模块。

  这样一种实验课程模块化设置有利于保证实验教学内容的系统性,便于实验室的规划建设和资源配配置,促进实验教学内容的改革和更新。


实验教学体系的进一步完善

  中心进一步完善了入门层、基础层、拓展层和提高层“四层”实验教学体系。在基础层,进行硬件技术模块实验教学改革,加强系统集成模块软硬件建设,提高学生电子线路设计和系统集成能力;在拓展层,结合行业生产实际,引入石油工程实例,构建完善检测、处理、传输、控制和执行5个实验模块,形成具有石油电气信息应用特色的拓展实验层;在提高层,完善创新基地运行机制,开展更多的学科竞赛和创新活动,推行了学生参加教师科研的探究式学习模式。

  根据实验教学的作用,提出了“三类课程/三个重点” 的建设思路,对于专业基础理论课程,重点加强课堂教学,辅以实验加深学生对知识的理解;对于专业技术性课程,重点加强实验教学,强调学生工程实践能力培养;对于专业课程,重点加强与实际的结合,引入工程系统实例,建立学生系统的概念,增强学生适应能力。因此,针对不同类型课程,设计不同类型实验,促进学生知识、能力和素质协调发展。建设期间可开出的实验275项,其中新增实验项目27个,基础、综合设计和创新研究三类实验所占的比例分别为36%、42%、22%。

  为了促进学生自主学习实践,提出并实施实验教学改革“与兴趣相结合,以需求为导向,用问题作牵引,以能力培养为重点”的四项原则。数字电路课程以交通灯控制等问题作牵引,组织学生循序渐进地完成数字电路的系列实验;模拟电路课程则以扩音器设计实现等为实验对象,培养学生信号调理电路设计实现的基本能力;单片机课程则将多门课程内容进行综合,完成基本电子系统综合设计实验,提高学生系统的综合设计与实现能力。过去5年,设计创新实验项目16个,其中2项入选高等教育出版社出版的《电工电子创新实验》一书,在全国高校推广。