湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)踐育人系列

實(shí)踐育人系列信科院：能力重培養(yǎng)實(shí)踐出真知電路板上錯(cuò)綜復(fù)雜的電路交織，一個(gè)個(gè)顏色鮮艷、功能不同的電子元器件整齊地排列在綜合樓負(fù)一樓實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱上。2012年3月23日下午3時(shí)，湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2009級(jí)通信工程專業(yè)的學(xué)生周喆正聚精會(huì)神，和他的同學(xué)一起利用這些實(shí)驗(yàn)箱做著相關(guān)實(shí)驗(yàn)。周喆同學(xué)說(shuō)：“我們將自己設(shè)計(jì)的程序燒錄到實(shí)驗(yàn)箱的芯片上，可以運(yùn)行后檢驗(yàn)自己的程序是否正確。”多年來(lái)，我校信息科學(xué)與工程學(xué)院針對(duì)學(xué)科專業(yè)實(shí)踐性較強(qiáng)的特性，以自制實(shí)驗(yàn)儀器為載體，以提高學(xué)生的綜合能力、培養(yǎng)創(chuàng)新人才為主線，開展了全方位、多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革?！斑@項(xiàng)改革歷經(jīng)十余年，取得了顯著的效果，”信科院副院長(zhǎng)駱嘉偉教授介紹道，“目前我們已經(jīng)初步形成了一套先進(jìn)、完整、可行的‘課程實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)課程——?jiǎng)?chuàng)新綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練’的新型實(shí)驗(yàn)體系?！弊灾苾x器，開啟EDA培養(yǎng)新途徑“我們很多實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)箱都是由自己設(shè)計(jì)的，”談到實(shí)驗(yàn)室中擺放的儀器時(shí)駱嘉偉教授如數(shù)家珍。隨著電子系統(tǒng)日益數(shù)字化和復(fù)雜化，計(jì)算機(jī)硬件部分的設(shè)計(jì)方法已由傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浻矃f(xié)同方法。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，信科院決定強(qiáng)化學(xué)生電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技能的培養(yǎng)，更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備。“但是與這種技術(shù)配套的硬件設(shè)備兼容性不足且價(jià)格昂貴。”駱教授說(shuō)，“我們決定自己設(shè)計(jì)?！?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器的任務(wù)主要由徐成、方愷晴老師負(fù)責(zé)。從1999年開始老師們便根據(jù)自己多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，利用教師的科研成果，終于首先于2001年成功研發(fā)出DDA-I型數(shù)字系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。與此同時(shí)相應(yīng)配套實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)教材也相繼誕生。)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器的任務(wù)主要由徐成、方愷晴、劉三一等老師負(fù)責(zé)。從1999年開始老師們便根據(jù)自己多年的時(shí)間教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，利用教師的科研成果，相繼成功研發(fā)出DDA-I、DDA-I（便攜式）數(shù)字系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及PXA255型嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)等實(shí)驗(yàn)儀器。特別是2010年研發(fā)成功的DDA-I（便攜式）數(shù)字系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板，體積只有手掌般大小，學(xué)院允許學(xué)生外借，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)由僅依靠課內(nèi)延伸為實(shí)驗(yàn)過(guò)程課內(nèi)外同步進(jìn)行的飛躍。與此同時(shí)，與實(shí)驗(yàn)儀器相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)教材也相繼誕生。由于設(shè)備是老師們自己研發(fā)出來(lái)的，“他們對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的每一個(gè)部件都了如指掌，指導(dǎo)我們的實(shí)驗(yàn)也就更加得心應(yīng)手了，”周喆同學(xué)說(shuō)，“安排的實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容都是一環(huán)扣一環(huán)的，老師們也都能很清晰地解答我們遇到的各種問(wèn)題?！瘪樈淌诒硎?，自制的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)其先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，可以幫助學(xué)生理解軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)思想，盡早地接觸硬件設(shè)計(jì)，熟悉數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從而較好把握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)?！败浻步Y(jié)合的新硬件實(shí)驗(yàn)方法充分發(fā)揮了硬件檢測(cè)的快速性和軟件復(fù)雜邏輯處理能力的優(yōu)點(diǎn)，利用開發(fā)軟件的仿真模擬功能和我們自制的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓抽象而枯燥的硬件實(shí)驗(yàn)變得形象和直觀，大大吸引了學(xué)生的興趣?！睋?jù)了解，該成果的研究歷經(jīng)十余年，取得了顯著的效果，具有很好的輻射與師范作用：自制的儀器依托的實(shí)驗(yàn)室——計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室2006年被評(píng)為湖南省優(yōu)秀實(shí)習(xí)基地；成果中的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)及實(shí)習(xí)被納入課程“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”，2009年獲得國(guó)家精品課程；成果實(shí)施平臺(tái)——湖南大學(xué)信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室2006年獲得湖南省普通高校實(shí)踐教學(xué)示范實(shí)驗(yàn)室建設(shè)資格，2009年通過(guò)合格驗(yàn)收并獲得評(píng)估專家的一致好評(píng)。落實(shí)實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)過(guò)程有保障“實(shí)踐教學(xué)是高等教育最重要的組成部分之一，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的新一代大學(xué)生是我國(guó)高等教育的新任務(wù)和新挑戰(zhàn)?！瘪樇蝹ソ淌谡f(shuō)。信科院依據(jù)這一指導(dǎo)思想，從根本上改變了實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念，提出課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)課程兩個(gè)概念，將實(shí)驗(yàn)課程和課程實(shí)驗(yàn)分離，實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)計(jì)算學(xué)分，并增加創(chuàng)新綜合訓(xùn)練的內(nèi)容。學(xué)生也許并不清楚這一層層的等級(jí)，但這一新型實(shí)驗(yàn)體系從一開始就潛移默化地進(jìn)入他們的生活，從大一到大四，不斷引導(dǎo)著他們掌握各項(xiàng)知識(shí)。已經(jīng)進(jìn)入大學(xué)第三年學(xué)習(xí)的周喆同學(xué)談到這三年的實(shí)驗(yàn)課程時(shí)向記者解釋了這一體系的具體內(nèi)涵。“大一的時(shí)候?qū)嶒?yàn)課就是上機(jī)課，幾乎所有專業(yè)課都配了實(shí)驗(yàn)，像離散數(shù)學(xué)、c語(yǔ)言等，上機(jī)課大多在第8周開始，因?yàn)槔碚撜n講得慢，在弄懂消化理論之后，實(shí)驗(yàn)課才可以進(jìn)行，我們才懂得要做什么怎么做。大二就開始接觸實(shí)驗(yàn)箱，那時(shí)有專門的實(shí)驗(yàn)課，比如軟件實(shí)驗(yàn)一、軟件實(shí)驗(yàn)二這樣的?！敝軉赐瑢W(xué)說(shuō)，在基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的保障之后，就可以進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練或是跟著一些老師做部分科研課題了?！盀榱吮Ｕ蠈W(xué)生能夠切實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，我們制定了綜合考核制度，引入實(shí)驗(yàn)日志跟蹤實(shí)驗(yàn)全過(guò)程?！瘪樈淌诮榻B。說(shuō)到考試，周喆同學(xué)回想起了上一次實(shí)驗(yàn)考試的情景?！皩?shí)驗(yàn)考試不僅是期末考，之前要參加內(nèi)容為FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)方法與技能的人人過(guò)關(guān)技能測(cè)試?！睂?shí)驗(yàn)的總成績(jī)包括實(shí)踐操作總成績(jī)、預(yù)習(xí)報(bào)告總成績(jī)、實(shí)驗(yàn)日志及實(shí)驗(yàn)報(bào)告總成績(jī)和末考測(cè)試成績(jī)。“每一次實(shí)驗(yàn)課，都要向老師上交前一次的實(shí)驗(yàn)日志，老師還經(jīng)常會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從中抽取一部分向我們提問(wèn)?！瘪樈淌谡f(shuō)：“實(shí)驗(yàn)日志時(shí)實(shí)驗(yàn)成功的咽喉，它貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段，體現(xiàn)學(xué)生實(shí)際實(shí)驗(yàn)的情況，是學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)重要證明?！弊寣W(xué)生養(yǎng)成做實(shí)驗(yàn)日志的習(xí)慣，就會(huì)使他們主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，主動(dòng)去解決問(wèn)題，并經(jīng)過(guò)思考，及時(shí)記錄下來(lái)，有利于實(shí)驗(yàn)特別是大型設(shè)計(jì)的順利完成。關(guān)注方法，誕生創(chuàng)新人才實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)方法在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中至關(guān)重要，不同的指導(dǎo)方法會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果?！拔覀儗?shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是要在強(qiáng)調(diào)學(xué)生在掌握基本知識(shí)的同時(shí)，挖掘其研究與創(chuàng)新潛力。”駱嘉偉教授指出：“我們?cè)诰唧w實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，對(duì)不同層次的學(xué)生提出不同要求，給通才定規(guī)則，給天才留空間?！敝軉赐瑢W(xué)說(shuō)：“老師一般會(huì)在第一次實(shí)驗(yàn)課上把實(shí)驗(yàn)課的相關(guān)事宜告知學(xué)生，每一科實(shí)驗(yàn)都有基本要求、較高要求以及更高要求?！睂W(xué)院為此制定了諸如免測(cè)試、最后實(shí)驗(yàn)成績(jī)加分、推薦參加SIT競(jìng)賽等相應(yīng)鼓勵(lì)機(jī)制?！霸谏戏綈鹎缋蠋煹恼n時(shí)，比如基本要求是百位乘法，方老師就會(huì)要求千位乘法或是百位除法?！敝軉从哪乇扔鞯??！爸灰欠侵苣┑陌滋?，實(shí)驗(yàn)室都會(huì)有老師指導(dǎo)，我們可以隨時(shí)去研究各種實(shí)驗(yàn)?！毙趴圃和ㄟ^(guò)多年的教學(xué)中摸索出一系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)方法。“我們有做中學(xué)式教學(xué)法、啟發(fā)討論式教學(xué)法、個(gè)性化教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法和開放與半開放結(jié)合教學(xué)法等等?！瘪樈淌谝灰粸橛浾吡信e著這些指導(dǎo)了成百上千學(xué)子們邁向成功之路的“金點(diǎn)子”。“我會(huì)在實(shí)驗(yàn)中有意設(shè)置障礙，比如給出的電路是錯(cuò)誤的，讓學(xué)生自己去改?！狈綈鹎缋蠋熃榻B啟發(fā)討論式教學(xué)法時(shí)說(shuō)?！拔覀冞€會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)并挑選優(yōu)秀學(xué)生參加SIT，并在經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)儀器等方面給予積極的支持，以此推動(dòng)‘個(gè)性化’教育全面展開，在這個(gè)過(guò)程中再選拔更優(yōu)秀的血神給推薦給院里的教授們，跟著他們做課題?！痹谶@些“金點(diǎn)子”的指導(dǎo)下，信科院的學(xué)生近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外各大相關(guān)專業(yè)競(jìng)賽上捷報(bào)頻傳。2011珠三角程序設(shè)計(jì)邀請(qǐng)賽中，劉哲、施文、鄭錦濤成功摘取金牌。2009年在“未來(lái)挑戰(zhàn)”智能車比賽中，由田崢、楊志邦、徐俊達(dá)等九名同學(xué)組成的團(tuán)隊(duì)獲得冠軍。2008年，在英特爾杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽嵌入式系統(tǒng)專題邀請(qǐng)賽——互動(dòng)視窗中，馬翌倫、何軍、陳