【導讀】示范中心是一個復雜系統，示范中心建設是一項系統工程。要規劃好、用好各種要素并處理好相互關系，使中心整體發揮出最大的效益。要準確定位，中心是培養學生創新實踐能力的主戰場，是學校整個教學、科研體系的一個子系統。中心是一個開放的、動態發展的系統，不是孤立的、不變的，要勇于創新、進取，不能故步自封、停滯不前。中心建設是一個長期的過程，既不能無所事事、碌碌無為，也不能奢求一步到位。要采取“科學定位、系統規劃、逐次推進、不斷完善”的思路，不斷推進實驗室建設，不斷更新實驗內容、改革實驗教學方法與手段，不斷提高實驗教學質量。
山東科技大學電工電子實驗教學中心(以下簡稱中心)于2002年正式組建，前身為成立于1958年的山東礦業學院礦電實驗室。先后被評為省級雙基一類實驗室、省級高等學?；A課實驗教學示范中心、中央與地方共建高校實驗室、省級普通高等學校實驗教學示范中心。2007年被批準為國家級實驗教學示范中心建設單位，2012年通過驗收。中心下設18個實驗室和2個實驗基地，設備資產總額1 900余萬元，面積3 660余平方米，儀器設備4 300余臺套?，F有教師69人，其中專職教師45人(博士22人，高級職稱32人)。面向全校9個學院、42個專業開設20門理論課程、19門實驗課程，實驗項目255項。每年接納5 300多名學生完成計劃內實驗人時數28萬，指導學生科技創新活動和其他實踐教學任務21萬人機時。
創新實驗教學理念，確立中心建設思路
山東科技大學是一所工學、理學、管理學、文學、法學、經濟學、教育學等多學科相互滲透、協調發展的省屬重點大學，工科優勢突出，具有鮮明的煤礦行業特色，是山東省重點建設的5所應用基礎型人才培養特色名校之一。學校歷來重視實踐教學，長期以來“吃苦耐勞、動手能力強”是用人單位對該校畢業生的一致評價。
中心2007年被批準為國家級實驗教學示范中心建設單位。在建設過程中，中心系統地梳理了建設的方方面面，形成了“以培養學生工程實踐能力和創新精神為目標，以高水平學科平臺為依托，夯實基礎，強化綜合，倡導創新”的實驗教學理念，注重“知識、實踐、創新”的有機統一，實行理論教學與實驗教學一體化，從根本上改變輕實驗、重理論的傳統教學觀念。采取“科學定位、系統規劃、逐次推進、不斷完善”的建設思路，通過學校投資、教改項目立項、社會捐贈、自制儀器設備等方式不斷推進實驗室建設，把創新實踐能力培養貫穿于實驗教學各個環節，不斷更新實驗內容、改革實驗教學方法與手段，提高實驗教學質量。
積極研發實驗教學儀器，解決教學難題
中心非常重視現有設備的維護和保養，提高設備使用率，使之最大限度地服務于教學及科研：(1)常態化、制度化管理。每學期末各實驗室統一上報需要維修的設備清單，由中心統一聯系廠家維修。對于小的故障，由實驗室管理員或任課教師實時維護，所需耗材從中心運行經費中隨時解決。(2)鼓勵任課教師自制教學儀器。自制教學儀器的一大優勢是便于維護，保證設備有較高的完好率和利用率。(3)建立實驗教學信息管理系統，通過自動化、信息化管理提高設備管理水平。
為解決購置設備不能滿足教學需求的難題，中心鼓勵教師、學生積極參加教學儀器的改進和研制工作。近年來投入30萬元用于教學儀器研制，開發了虛擬信號分析儀、DSP實驗系統、模擬電子實驗系統、數字電子實驗系統、EDA實驗系統、單片機實驗系統等500多套實驗儀器，其中虛擬信號分析儀獲2010年全國高等學校電子技術研究會實驗教學成果二等獎。本文推薦2種自制實驗教學儀器。
(1)高性價比的便攜虛擬信號分析儀
儀器設備是示范中心建設中的關鍵問題之一。目前我國高等學校電工電子類基礎實驗室中，所配置基礎儀器通常是函數信號發生器、雙路示波器、雙路直流電源等。層次高一點的實驗室雖然配備了少數頻譜分析儀、數字存儲示波器、任意波形信號發生器，但是由于臺套數太少，大部分學生沒有機會熟悉使用這些高端儀器。
針對這種情況，中心開發了一種具有很高性價比的便攜虛擬信號分析儀。該儀器集信號源、示波器、記錄儀、頻譜分析儀、時頻分析等多種功能于一體，成本低廉，體積小，重量輕。具有獨立知識產權，硬件部分自行設計、制作，核心軟件采用C#語言自行開發，擁有源代碼，便于不斷開發完善。
該儀器已在學校電子技術、DSP技術等課程實驗以及學生科技創新活動中獲得推廣應用，對于提高實驗教學水平起到了重要作用。圖1a為虛擬信號分析儀電路板。圖1b為PLAB儀器工具箱(PLAB意為個人實驗室，即Personal Laboratory)，包括虛擬信號分析儀、萬用表、常用工具等。由于大部分學生擁有筆記本電腦，再加上一套這樣的儀器工具箱就相當于擁有一個便于攜帶的小型個人電子實驗室，在校園任何一個角落都可以開展實驗活動。
a 虛擬信號分析儀電路板 b PLAB個人儀器工具箱
圖1 虛擬信號分析儀
(2)C55x DSP實驗教學系統
數字信號處理器(DSP)具有強大的數據處理能力、豐富的片上資源和靈活的對外接口，在電子信息、通信、計算機、儀器設備、自動控制、醫學、消費類電子、軍事等領域獲得越來越廣泛的應用。因此，DSP技術已成為高校電氣信息類學生必須掌握的一門重要技術，國內越來越多的高校陸續開設了DSP類課程。
中心教師選用TI公司的C5000系列C55x芯片為核心開發了一套功能強大的DSP實驗教學系統(如圖2所示)?？紤]到DSP區別于其他各種嵌入式處理器的突出特點是具有高速實時信號處理能力，因此在主系統板設計中設置了4路高分辨率的模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)，并配置了相應的4路模擬信號輸入輸出通道，以強化系統的信號采集和處理能力。同時為該系統配備了自制虛擬信號分析儀，為系統提供豐富的各種測試信號，對系統輸出信號進行波形記錄、頻譜分析和時頻分析。
圖2 C55x DSP實驗系統
另外，系統所配置的關鍵設備XDS100仿真器也由中心教師自行開發。中心是國內最早推出XDS100仿真器的單位之一，最早將該型仿真器進行開源，為國內DSP技術愛好者自制該型仿真器提供技術支持。
理論教學與實驗教學一體化，培養高素質教師隊伍
無論是實驗室建設還是實驗教學，教師隊伍培養是關鍵，中心將其列為工作重點之一：
(1)實行理論教學與實驗教學一體化。中心不但承擔實驗教學和實驗室建設任務，同時還承擔相應理論課程的教學和課程建設任務。要求教師必須參與實驗教學和實驗室建設工作，符合教師條件的實驗人員可兼理論課，工作量計算與理論課教師相同;對教師進行實驗教學研究給予經費支持，并實行獎勵措施。
(2)中心建設與學科建設緊密融合。中心教師不但從事實驗教學、理論教學工作，同時也參加科研和學科建設工作。吸引并穩定一大批優秀人才從事實驗教學工作，不斷把先進的科研成果轉化為實驗教學成果，使實驗教學始終保持高、新水平。
(3)重視青年教師培養。對新進青年教師進行崗前規范化培訓;安排教學經驗豐富的老教師對青年教師進行傳幫帶;引導青年教師積極參加教學研究和教學改革實踐;鼓勵并指導青年教師參加學校講課比賽;鼓勵資助青年教師參與指導學生學科競賽活動;資助教師參加國內外學術會議和發表高水平學術論文。
(4)重視學術交流和對外交往。除了積極主辦、承辦高層次學術會議之外，還派遣骨干教師赴美國、英國、德國的知名大學訪問，邀請國內外知名專家來訪。
突出創新特色，收獲建設成果
中心在建設過程中呈現出三大特色：(1)形成了集“研究性、自主性、開放性”于一體的層次化創新性實驗教學模式，使創新活動及早開展并連貫化，由原來面向少數學生的精英教育變為面向大部分學生的大眾教育。(2)自制教學儀器層次高、批量大、應用效果好。(3)中心建設與學科建設緊密融合，吸引和穩定優秀人才從事實驗教學工作。
在創新性實驗方面中心做了以下工作。
(1)中心提出集“研究性、自主性、開放性”于一體的電工電子創新性實驗教學理念。創新性實驗必須具備3個基本屬性，①研究性：具體實現方法多樣性，得到的實驗結果具有多樣性，學生只要獨立完成，出現雷同結果的概率極小;②自主性：學生根據總體題目要求，自擬具體的實驗題目，自主提出實驗方案、完成實驗和實驗報告，指導教師的任務主要是管理和提供基礎支持;③開放性：通過實驗室開放活動完成，指導教師要確保階段性檢查督促和對最終結果把關。
(2)開發了模擬電子、數字電子、EDA、DSP、單片機、虛擬信號分析儀等10種、500多臺套新技術含量高、模塊化的實驗教學設備，學生可以方便地進行模塊組合完成多樣化的創新實驗。
(3)分基礎→新技術→綜合三個層次開展創新性實驗項目建設。其中，結合電路、模電、數電、單片機、EDA、電機與電力拖動、電力電子技術、高頻電子線路、信號與系統、數字信號處理等電工電子類專業基礎課程建設了32個基礎類創新性實驗項目;結合DSP、PLC、PSOC、高端微控制器技術(ARM和MSP430等)、新型電子器件、傳感器、圖像處理、語音處理等新技術課程建設了30個新技術類創新性實驗項目;結合學?？蒲刑厣?，建設了12個綜合類創新性實驗項目。
(4)開設創新學分和創新性實驗課程。創新性實驗為選修課，在4至6學期每學期安排1次課。學生完成一個創新性實驗可獲得1創新學分。將創新性實驗教學分為3個層次進行。第一為基礎層，主要覆蓋電路、模擬電子、數字電子、單片機、EDA、電機與電力拖動、電力電子技術、高頻電子線路、數字信號處理等專業基礎類課程。第二為新技術應用層，主要覆蓋DSP、PLC、PSOC、高端微控制器技術、新型電子器件、傳感器、圖像處理、語音處理等新技術課程。第三為綜合創新層。綜合運用所學知識、技術，結合學?？蒲袃瀯?，面向實際問題提出新課題。通過3個層次的創新性實驗教學活動，使學生在專業基礎課學習階段就參與創新活動。創新活動由淺入深，最終達到較高的水平。
獲批國家級雙語教學示范課程、國家級精品課程、國家級教學團隊、國家級人才培養模式創新實驗區各1個，獲國家教學成果二等獎1項，省級教學成果一等獎1項，全國行業協會教學成果二等獎以上6項。出版教材21部，其中實驗教材6部。發表教學論文50余篇。學生在科技創新競賽活動中獲得全國三等獎以上17項，省級二等獎以上67項。學生獲得專利47項，其中發明專利3項。
承辦國際學術會議7次、省機器人大賽2次、省級學術會議5次;面向煤炭行業培訓2 800人次;接受兄弟院校、當地中小學師生參觀1 700余人次;對兄弟實驗中心做工作指導8次;赴國外知名高校進行實驗室考察4人次，到兄弟實驗中心進行交流160余人次，參加國內教學會議120余人次。
趙洪亮，博士，教授?，F任山東科技大學電工電子實驗教學中心主任，全國高等學校電子技術研究會常務理事。主要研究領域為信號與信息處理、檢測監控技術及系統。先后承擔7項省部級以上項目，其中國家自然科學基金1項，總裝預研項目3項，山東省科委項目2項，煤炭科學基金1項。另外承擔了煤礦生產安全綜合監控系統、煤礦井下風水管路監控系統、太陽能路燈控制器、杏大棚環境參數綜合檢測儀等多項橫向科研項目，開發了指向性聲源、有源抗噪聲耳罩、電子顯示屏、虛擬信號分析儀等多項產品。發表論文30余篇，主編教材2部、參編教材2部。獲得國家級教學成果二等獎1項，山東省高等學校教育教學成果一等獎1項，山東省科學技術進步二等獎、三等獎各1項，全國煤炭高等教育優秀教材二等獎、全國高等學校電子技術研究會實驗教學成果展示會二等獎各1項，泰安市第四屆青年科技獎1項。被評為青島經濟技術開發區先進工作者。獲得山東科技大學教學成果特等獎、一等獎各1項，二等獎2項。其他校級獎勵多項：師德標兵、青年教師教學優秀獎、教學改革優秀獎、教學改革管理獎、優秀班主任、“三育人”先進個人、大學生科技活動“優秀指導教師”等，被學生評為“我心目中的好老師”“難忘恩師”等?！。ā吨袊F代教育裝備》記者 安?。?/p>
