立足指技融合的电子信息创新实验室建设实践

李利 谢树升 纪凯 郭谊

摘  要：为了满足军队院校指技融合人才培养的需求，建设了电子信息创新实验室，明确了建设功能定位和培养层级，实验室进行了开放性、层次化运作实践，完善了激励机制和制度化管理，提高了实验室的利用率，培养了学员的创新实践能力。

关键词：军队院校;指技融合;电子信息;创新实验室

中图分类号：TN0-4        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）18-0031-03

Abstract： In order to meet the needs of personnel training of finger technology integration in military colleges and universities， the electronic information innovation laboratory has been built， the construction function orientation and training level have been defined， and the laboratory has carried out open and hierarchical operation practice. The incentive mechanism and institutionalized management have been improved， the utilization rate of the laboratory has been improved， and the innovative and practical ability of the students has been cultivated.

Keywords： military academy; finger technology integration; electronic information; innovation laboratory

随着作战样式、信息化装备的快速发展，指挥与技术的融合化趋势愈加明显，具有指技融合、一专多能，掌握指挥能力并拥有信息技术、电子技术和装备技术是新型军事人才的必备素质。为了适应新时期对舰艇指挥军官能力素质的新需求，打通指挥与技术之间的壁垒，造就一批指技融合的新型舰艇指挥军官日益成为任职教育的一项重要课题。为此，学院“2110”三期建设工程立项建设了电子信息创新实验室，目前该实验室已建设完成并投入使用[1-3]。本文就电子信息创新实验室的建设和实践进行探索和总结。

1 电子信息创新实验室建设

1.1 建设功能和定位

结合军事指挥院校人才培养的需求，电子信息创新实验室应具备如下建设功能和定位：

（1）承担电子信息相关创新课程拓展性实验教学

承担学院本科专业学员电子信息类创新培训课程和相关综合性、设计性、自主性实验教学任务，为学员提供实际利用EDA、DSP、ARM、FPGA等多种电子信息类二次开发工具箱设计开发相关硬件的创新实践平台，培养学员的动手能力和进行硬件独立设计开发的能力。

（2）面向全院学员的电子创新基础能力培养

通过建设较为完善的电子创新软硬件基础环境，开设面向全院学员的电子创新基础培训课程，学员可自主报名参加，以此培养学员的电子创新基础能力，激发学员电子创新的兴趣，为学员从事硬件类毕业设计、电子创新设计及今后工作开展舰员级维修打下基础，同时为今后成为一名合格的指挥与技术相融合的舰艇初级指挥军官打下技术基础。

（3）面向电子信息类学员的综合创新实践平台

为学员提供多种专业仿真软件和多种硬件开发平台，学员可自主性的进行软件编程与硬件设计开发的综合创新实践活动，提高学員软件编程与硬件设计的综合应用能力，养成良好的工程思维习惯，为学员本科毕业设计、参加各类相关竞赛等创新实践活动，打下“软硬皆固”的良好基础。

（4）为各类电子创新类竞赛活动提供实践平台

依托电子信息创新实验室的软硬件条件，为参加各类大学员电子设计竞赛的学员、指导教员和其他兴趣小组学员提供学习和实践平台。通过选拔电子创新优秀学员，参加省大学员电子设计大赛及全国大学员电子设计大赛，积累经验，锻炼队伍，促进电子信息创新实验室教员团队和学员团队的成长。

1.2 创新能力培养层级设计

如图1所示，电子信息创新实验室对学员的创新能力培养分为基础层、进阶层和提高层三个层次，包括：

（1）基础层，主要完成电子创新基础能力培养。具体包括：

a.电路图设计

学习电路设计的基础知识，使用Altium Designer软件进行电路原理图设计。

b.印刷电路板（PCB）设计

学习印刷电路板设计制作的基础知识，使用Altium Designer软件进行PCB设计。

c.PCB焊接与电路调试

学习PCB加工制作的相关知识。使用焊接工具将电子元器件正确地焊接装配到印刷电路板上，利用仪器仪表进行电路的测试和调试。

（2）进阶层，利用开发板进行软硬件开发设计进而完成复杂电子系统的设计开发。主要包括：

a.单片机开发

由于单片机价格低廉，应用广泛，入门门槛低，实验室为每一个学员台配备单片机实验箱一台。由教员为学员开设基于实验箱的培训课程，加快学员的入门进程。

b.DSP开发

为整个实验室配备三套DSP开发套件，面向基础较好、兴趣较高的学员，以学员自主学习为主，教员指导为辅。

c.FPGA开发

为整个实验室配备三套FPGA开发套件，面向基础较好、兴趣较高的学员，以学员自主学习为主，教员指导为辅。

d.ARM开发

为整个实验室配备三套ARM开发套件，面向基础较好、兴趣较高的学员，以学员自主学习为主，教员指导为辅。

e.传感器应用开发

为整个实验室配备三套传感器应用开发套件，面向基础较好、兴趣较高的学员，以学员自主学习为主，教员指导为辅。

f.复杂电子系统设计开发

经过基础创新能力培养和基于开发板的软硬件开发设计学习，学员已经具备了电路设计、PCB设计制作、电路调试、电子系统的软硬综合开发能力，可以针对具体的应用要求设计开发较为复杂的电子系统，并进行调试测试工作。

（3）提高层，利用专业软件进行系统仿真建模，通过软件接口驱动硬件开发套件，进行软硬件混合的系统仿真和设计。主要包括：

a.Matlab仿真建模

利用m语言、simulink、GUI进行程序设计、界面设计和电子系统仿真分析。利用matlab软件模拟产生较为复杂的测试信号数据，供硬件系统使用，也可将硬件系统产生的数据导入到matlab软件中通过搭建的仿真系统进行仿真测试工作。

b.Systemvue仿真建模

Systemvue是Agilent出品的专业的电子信息类系统仿真建模软件。利用Systemvue的基础库和通信库进行电子系统及通信系统的系统级仿真建模分析。

c.Labview虚拟仪器建模

利用Labview进行虚拟仪器仪表设计并可通过计算机进行数据的输入输出。

d.软硬件混合系统仿真建模

利用Matlab和Systemvue可以实现变量和程序的互相调用，实现两种软件间的混合电子系统仿真。通过Systemvue和Labview软件开放接口可以驱动硬件开发套件，进行数据上传和下载，软硬件构成一个混合仿真系统，实现较高层次的电子系统混合仿真建模。

以上三个层次涵盖了电子信息方向较为全面的能力培养模块，通过上述三个层面的创新能力培养，最终形成电子信息类学员全面的创新能力输出。

基礎能力培养面向全校电子信息类学员，学员可自主报名参加，由经验丰富的教员开展电路图设计、PCB制版、PCB焊接与电路调试专题培训，为学员从事硬件类毕业设计、电子创新设计及今后工作开展舰员级维修打下基础。

软硬件开发设计和系统仿真建模重点面向基础较好、兴趣较高、且有意从事电子创新的学员。教员根据创新能力建设内容制定多个科目的培训计划，由经过基础能力培养的学员选修，达到指定选修人数即可开展该科目的培训工作。该部分的培养内容对学员电子创新能力培养是一个提升。

电子创新能力培养的过程中，教员不是主导，教员重在引导学员的兴趣，对学员进行基础能力培养[4-5]。学员具备电子创新基础能力后，可以发挥自己的主观能动性自主学习自己感兴趣的后续内容，通过成立电子创新兴趣小组，为每一个小组制定一个电子创新课题，在完成课题的过程中培养学员的能力、兴趣、协作精神，在课题实现的过程中让学员体会到自信和成就感，从而树立起向更新跟高目标前进的动力，此为对学员创新能力培养的目的所在。

1.3 建设水平

电子信息创新实验室现已完成建设并面向全院开放，建设面积80平方米，包括实验区和器件焊接区两大区域。硬件方面具有较完备的电子创新基础实验设施、基础测试仪器仪表、涵盖电子信息行业主流的各类硬件开发套件;软件方面配备了电子信息行业所需的各种设计、开发、仿真软件，尤其是将电子系统仿真建模软件Systemvue引入电子信息创新实验室，为此学院通信装备教研室专门选派三名教员赴北京安捷伦公司进行Systemvue软件的雷达和通信模块库培训，取得了培训合格证书，为该专业软件的推广和应用扫清了障碍，因此实验室在软件建设方面处于国内同类实验室领先水平。整体建设处于国内同类实验室主流水平。

2 运作和管理

（1）开放性运作

开放实验室要给学员营造一个宽松自由的环境，要给学员的创造性和能动性提供广阔的空间，使他们有一个充分发挥想象力和自我实现的机会[6]。学院电子信息创新实验室建开放以来，主要以专职教员监督、学员自行管理的方式进行。实验室提供了较为完备的基础仪器仪表、开发套件、常用元器件和焊接台，最大限度满足学员电子创新实践的需求。图2为学员在电子信息创新实验室开展活动。

另外，实验室不仅仅限于时间上的开放，内容上也开放运行，学员可以自主选择实验课题，也可选择教员提供的课题，还可以申请学院的创新课题和自主研究课题。

（2）层次化运作

实验室建立了层次化的开放性实验模式，既有面向低年级学员的基础性实验内容，也有面向有一定基础学员的自选实验内容，还有面向高年级学员及研究生的科研型课题，力求从多角度、多方向培养学员的素质和能力。

（3）激励机制

建立良好的激励机制，吸引学员热情参与电子创新活动。比如：支持学员立项创新课题，给予一定的科研经费支持;制定创新学分奖励办法，学员可通过创新实验室的平台参加各类竞赛、参加科学研究、发表论文、参与课外科研活动、发明创造，取得成绩后获得相应的创新学分，计入毕业分配总分;依托实验室建立电子信息创新俱乐部，学院提供制度和经费支持，吸引一批志同道合的学员加入，相互帮促，共同提高。

（4）制度化管理

制定适当的管理规章制度，使开放实验室有制度保障，对创新实验审批、设备使用、器材申领、资料借阅、原料损耗、问题处理等做出明确规范，保障实验室健康有序运转。

3 结束语

作为一所军事指挥院校，创新实验室力求将指技融合基因融入人才培养中。通过对电子信息创新实验室的建设和实践，已经初步摸索到了一套切实可行的运作和管理方法，下一步工作的重点着力两个方面，一是加强专职指导教员的配置，二是采用多种方式吸引学员的参与热情，多出创新成果。

参考文献：

[1]刘国庆.电子创新实验基地建设与实践[J].实验室研究与探索，2009，28（11）：10-12.

[2]刁鸣，董国强，潘信吉，等.示范中心创新实验室的建设[J].实验室研究与探索，2007，26（1）：74-76.

[3]李俊，薄翠梅，王鑫国，等.卓越工程师培养创新实验平台建设[J].电气电子教学学报，2012，34（3）：81-82，115.

[4]范春凤，乔月凤，戈静，等.电子创新实践基地建设和人才培养的探索研究[J].实验室科学，2014，17（3）：160-162.

[5]杨智，陈荣军，许清媛，等.电子信息类卓越工程师培养模式探讨[J].武汉大学学报（理工版），2012，58（S2）：9-12.

[6]马寒，曹玲芝.开放式电子创新实验室的运行管理模式初探[J].实验室科学，2006，2（1）：99-101.