1、综合性大学电子信息立体交叉实验教学模式探索乔晓艳 尹王保针对综合性大学专业覆盖面宽，学科综合性强的特点，探索了面向不同专业、不同类别学生，“四横三纵立体交叉的电子信息实验教学模式。构建“分层次、模块化、多元性的实验教学体系，按照“四横三纵实践教学模式，整合电子类公共实验教学模块，强化信息专业新技术实验，加大交叉创新研究实验力度和覆盖广度，优化实验教学平台，形成科学研究、工程应用、学科交叉集成的实验特色。表达综合性大学“厚根底、宽口径、强能力、展个性的创新人才培养特点，满足复合型应用人才培养需求。关键词综合性大学 电子信息 实验教学模式 立体交叉一、引言实践教学是高等教育人才培养的重要环节，对提
2、高学生综合素质，培养学生创新能力，贯彻国家本科教学质量工程起着重要作用1-2。进入21世纪后，随着信息技术的飞速开展，电子信息学科所包含的知识体系内涵和外延不断扩大，如何实现电子信息类实践教学体系和内容的吐故纳新，适应学科开展要求和复合型人才培养需要，是目前实验教学面临和需要探索的一个关键问题。当今，科学技术综合化、整体化的开展趋势日益明显，学科交叉与融合成为了优势学科的开展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点，人才培养的制高点。电子信息学科与其他学科之间的交叉集成越来越突显，学科交叉成为一个重要开展趋势3。由于综合性大学各专业为完成培养方案规定的教学任务“单兵作战，实践教学模式缺少宏观性和
3、整体性，实践教学方法陈旧单一，学生思维训练路径程式化、同质化。因此，构建立体交叉的电子信息实践教学模式和平台，对培养具有“厚根底、宽口径、强能力的研究型、应用型和复合型创新人才具有重要意义。立体交叉实践教学培养模式充分利用了综合性大学的学科优势，依据学科专业的相关度、知识的交叉性以及综合性大学的特点，使不同专业学生在本专业知识的根底上，开展超越专业界限的具有综合性、实践性、自主性和创造性的实践教学模式，为培养复合型创新人才提供有效途径。二、构建实验教学新体系依据学科专业定位和培养目标，按照“根底综合研究循序渐进的教学理念，优化实践教学内容，构建“分层次、模块化、多元性电子信息实验教学培养体系4
4、-5。分层次表达在：根底训练层，采用问题设置与背景反思模式，转变实验辅导为实验引导启发。综合设计层，加强模拟仿真实验技能，构建软件仿真和硬件实验相融合的实践教学模式。应用研究层，采取自主、开放、研讨相结合的模式，以科研实践为主题，以学生小组为组织形式，让学生直接参与到教师的各类科研课题当中。模块化表达在：根据不同专业培养目标要求，按照模块化的方式组建实验教学内容，每个模块中设置必做实验、选做实验，不同专业背景的学生可以选择不同模块实验，不同水平的学生也可以按照实验的难易程度来选择模块，到达因材施教的效果。多元性表达在：第一，实验课形式的多样性，实验教学由课堂实验、开放实验和校外工程应用实践等多
5、种实验课形式组成；第二，实验要求的多样化，针对电子类、信息类、非电类不同专业实践要求存在差异，在实验不同阶段，包含了必做实验、选做实验、教师科研成果转化实验和自选实验。第三，人才培养的多元化，培养具有“厚根底、宽口径、综合性、强能力的研究型、应用型和复合型创新人才。对电类学生进行前瞻性、应用性、创新能力的培养，对非电类学生进行厚根底、综合性、高素质培养。三、整合实验教学内容按照根底实验、专业综合实验、研究性实验的架构，主要开设电子电路类、通信技术类、计算机应用类、新技术与创新研究类实验课。紧紧围绕电子信息技术应用领域的广泛性、与其它学科的交叉性、技术开展的快速性等特点，优化实验教学内容6。（一
6、）整合不同学科专业的电子类公共实验教学模块根据电子信息产业对创新人才能力和素质要求，对电子类公共实验教学内容整合优化，形成1个工程根底训练模块、2条学科根底主线实验模块、3个EDA实践模块和4种嵌入式系统应用模块。其中，工程训练模块是理工科类学生应具备的根本电子技能，它包括电路组装调试、电子仪器测量和电子工艺训练，这一模块是所有电类和非电类专业都应熟练掌握的。2个学科根底主线模块即电子电路根底实验、微机软硬件根底实验。电子电路实验包括模拟、数字电路设计和电路综合课程设计；微机软硬件实验主要涉及微机原理与接口设计、C语言程序设计、Matlab应用程序设计。3个EDA实践模块，包括电路仿真与PCB
7、板设计、EDA硬件描述语言设计和集成电路幅员设计。4个嵌入式系统应用模块，包括单片机、DSP、FPGA/CPLD和ARM系统应用。这四种集成芯片在智能控制、消费电子、航天国防和移动设备等领域应用广泛，对不同专业可以在四种嵌入式系统中选择其一或其二作为必修实验，使学生掌握嵌入式系统的开发方法，到达触类旁通的效果。（二）强化电子信息新技术实验随着现代通信技术开展，不断调整、扩充和更新专业实验内容。在电子信息类专业开设程控交换、移动通信、光纤通信、天线设计等实验根底上，跟随移动通信和网络技术的开展，开设移动业务数据平台分析、物联网应用、虚拟仪器技术实验。实验内容表达模拟与数字结合、软件仿真与硬件实现
8、结合，实验教学与教师科研结合，让学生体会和掌握现代电子技术设计方法学革命带来的变化科学化和高效化，搭建学生在校学习到就业的衔接平台。（三）加大交叉创新研究实验力度和覆盖广度根据山西大学学科优势，依托“量子光学与光量子器件国家重点实验室，在电子信息与物理交叉学科，开展量子保密通信的交叉研究实验，开展全光纤别离调制的连续变量量子密钥分发设计的创新实验，开展基于光电联合检测的煤质检测仪和痕量气体检测的研究性实验，实现实验教学与科学研究的有机结合。依托“智能信息处理教育部重点实验室，在电子信息与计算机学科交叉方向，开展脑-机交互与机器人运动系统的交叉研究实验。在电子信息与生物医学交叉方向，开展细胞生物
9、电信号检测、人体生命体征实时监测系统和医学物联网应用等创新研究实验。创新实验覆盖范围从电子类、信息类专业扩展到一些非电类专业的优秀学生，创新研究实验小组由不同专业学生交叉构成，可以起到学科专业互补和广泛交流的作用。（四）加强综合课程设计、科研训练和工程实习山西大学为了加强学生的实践教学环节，从2022年实行三学期制，学生在小学期可以完成各类实践活动。根据不同专业课程群体系要求，小学期在非电类专业开设电子技能工程训练，在非电类专业开设电子电路综合课程设计，在电子类专业开设嵌入式系统综合课程设计，在信息类专业开展校外工程应用实习。通过课程设计和工程训练，到达课程内的综合、课程群落间的综合、学科应用
10、的综合，使学生对所学知识更加融会贯穿。四、优化实验教学平台（一）建设效劳地方产业开展的工程应用实践平台电子类与信息类专业是工程应用较强的专业，同时，与信息产业、煤炭产业、电力产业、环保产业、新能源产业等开展密切关联。为适应地方经济建设和产业开展，着力打造电子工程应用实验平台，建设太阳能光伏发电、煤质在线分析、痕量污染气体检测等应用性较强的工程应用实践教学平台。（二）建设学科交叉集成的创新研究实验平台为了更好的效劳于学生的研究性实验，结合教师的各类科研工程，建设创新研究实验平台。基于电子信息学科与生物医学交叉集成，建设脑电事件相关电位测量系统、肌电信号检测与机器人开发系统、细胞膜片钳测量实验系统
11、，从事脑-机交互、细胞生物电测量、生物医学信息检测的实验研究。五、改革实验教学方法和手段（一）采用导师负责制，全过程开展研究性实验通过将根底实验、综合设计实验、应用研究实验与科研训练、大学生创新训练紧密结合，从根底到前沿，全过程实施研究性实验教学5。将提出问题作为切入点，建立以“问题为驱动的实验研究思路和方法，把学生的实践活动引入问题之中，并不断扩展问题意识，让学生自然而然走上提出问题、解决问题的研究实践之路，提高学生创新思维意识。在实验的各个环节中，指导教师充分利用实验中心的教学资源因材施教，给予学生个性化教育与指导。通过组建不同专业学生实验小组，引导学生选题、开展小组讨论、研讨实验方案、撰
12、写研究论文等教学环节，使学生了解科学研究的方法和要求，初步培养科学研究能力。（二）利用网络化资源平台，拓宽实验教学范围建设网络化的实验教学平台，向学生提供多媒体实验课件、网络课件、电子教案、EDA软件工具、仪器使用手册、元器件手册、芯片设计应用资料、教学案例录像、电子产品生产工艺录像等网络教学资源。在网络交互平台上，实时发布实验疑难问题、学生反响意见、教学情况调查、实验室利用情况等教学辅助工作。通过网络化实验教学平台为学生提供全方位、开放性的实验环境，拓宽实验教学范围和空间。（三）以学生为实践主体，力求共性与个性培养相结合教师设计的所有教学活动最终要以学生的掌握为落脚点，转变实验辅导解答为实验
13、引导启发，教师不直接解答学生在实验中遇到的问题，而是给予原理性或方法性的引导与启发，让学生通过动手实践，自行找到问题的答案，变被动学习为主动实践。对于综合应用实验和研究性实验，既要突出实验的共性问题，又要能够与教师的科研背景相结合，让学生既到达根本要求，又开拓眼界，激发学生自主实验和探究的积极性，鼓励学生的个性开展。六、结束语构建科学合理的“四纵三横立体交叉实验教学新模式，在宽口径专业教育引导下，夯实根底、注重实践、引导创新、实现多学科交叉、软硬件并重、教学与科研有机结合。该实践教学模式已在山西大学2023级、2023级和2023级本科相关专业实践教学中得到实施应用，取得了较好的成效，极大的调
14、动了学生实践的积极性和主动性，实验教学在学生评教中获得了好评，学生获国家和省级大学生创新创业训练工程明显增多，在全国大学生电子设计大赛、挑战杯科技竞赛等各类学科竞赛中取得成绩显著，可为综合性大学电子信息类实践教学改革提供良好的借鉴。基金工程：山西省高等教育教学改革工程资助（J2023005）；山西大学本科教学改革工程参考文献1于卫.综合性大学卓越工程师培养实践教学模式研究J.扬州大学学报（高教研究版），2023，16（1）：91-96.2王秋华.电子信息类专业实验教学体系改革J.高等理科教育，2023，77（1）：64-66.3刘宏.构建创新创业特色的电工电子实验教学体系J.实验技术与管理，2023，28（1）：137-140.4邓婉玲.电子信息类专业实践性创新人才培养体系的研究和探索J.武汉大学学报（理学版），2023，58（S2）：41-46.5肖卫初.地方本科院校电子信息工程专业学生实践能力培养体系研究J.中国电力教育，2023，（6）：126-128.6张峰.构建多层次立体化电工电子实验教学新模式J.实验室研究与探索，2023，28（2）：92-94.（作者单位：山西大学 电子信息实验教学中心 山西太原）