第一篇：簡論CDIO的地方高校嵌入式系統仿真實驗室建設研論文

論文摘要：主要結合CDIO工程教育模式下地方高校對實踐教學的要求和地方高校實驗室的功能定位，探討地方高校嵌入式系統實驗教學改革的必要性，提出了改善實驗室的硬件環境，引入PROTEUS軟件，加強實驗技術隊伍建設和深化管理體制改革等完善嵌入式系統仿真實驗室建設的構想。

論文關鍵詞：CDIO；嵌入式；仿真；實驗室建設

CDIO工程教育模式的核心內容中關于設計實驗和實踐場所有專門的標準，實驗室作為教學、科研的重要場所，對培養應用型專業人才的地方高校尤為重要，這決定了開設了電氣信息類專業的地方高校必須建設嵌入式系統仿真實驗室。本文主要從改善實驗室的硬件環境，引入PROTEUS軟件，加強實驗技術隊伍建設等方面提出了完善嵌入式系統仿真實驗室建設的構想。

一、CDIO工程教育模式地方高校實驗室的功能定位

CDIO工程教育模式是直接按照工業界的要求建立的一整套工程教育實施體系，得到了國際高等工程教育界的認同，它從“培養什么人”和“怎樣培養人”這兩個根本問題出發探索工程教育問題。它具有全面系統性、實踐可操作性、國際先進性和普遍適應性，CDIO工程教育模式是培養大學生實踐能力和創新精神的有效途徑，它有利于促進我國高等工程教育改革，實現我國高等工程教育國際化。CDIO的核心內容包括一個愿景、一個教學大綱和12條標準，其中12條標準分別考察專業培養理念、課程計劃的制定、設計實驗和實踐場所、教與學的方法、教師提高以及考核和評估等最根本的、體現CDIO工程教育特色的要求。

實驗室是教師教學、科研和學生實踐的重要基地和場所。實驗室的功能定位直接關系到實踐教學的效果和人才培養的質量。CDIO工程教育模式采用相互聯系、相互依存的理論和實踐課程體系培養學生從理論學習和全程實踐體系中獲得設計、制作和主動學習的經驗，對以培養應用型人才為目標的地方高校來說，CDIO教育模式特別適合電氣信息類專業人才培養的需要。筆者認為依據以上模式，地方本科院校實驗室的功能如下：以培養應用型、創新型工程人才為目標，堅持以基本能力和素質訓練為基礎，以綜合素質提高為核心，進一步拓展專業技能訓練，突出學生的創新能力培養，注重工程實踐能力的培養，在實踐技能訓練中培養學生嚴謹求實、勇于創新的工作作風，形成以學生為主體，理論學習與實踐創新相互促進的教學理念，促使學生的知識、能力和素質的綜合提高。

二、嵌入式系統仿真實驗室建設的必要性分析

實驗室作為開展科學研究、實踐教學和科技競賽等活動的實驗研究基地，即使資金特別緊張的地方高校為了提高人才培養質量，也會優先滿足電氣信息類工科專業的實驗室建設需要，如湖北科技學院（簡稱“我院”）就建立了電工電子實驗室、單片機實驗室和金工實習車間，一般都采用相應的實驗臺、實驗箱、各種儀器儀表來滿足教學的需要；但是由于資金和場地的限制，在同一個實驗室包括所有的設備是不現實的。一般實驗室的設備功能較單一、適應性較差，造成部分實驗室利用率低下，儀器設備不能共用共享，人力資源、物力資源都不能被充分利用。因教育經費投入不足，很多地方高校教學儀器設備的更新率低于退廢率和毀損率，造成儀器設備陳舊、老化嚴重，無法滿足當今社會實際對校內實驗教學的需要；另外，隨著招生規模日益擴大，儀器設備的臺套數趨于不足，實驗教學也受到不同程度的制約。

嵌入式技術是多學科交叉的產物，具有較強的實踐性和概括性，不易理解，需要用大量實驗來加深學生的認識和理解，建設好相關實驗室直接關系到學生能否真正掌握所學知識，教學能否達到人才培養目標。隨著嵌入式系統的應用領域不斷擴展，新的應用環境對嵌入式技術提出了更高、更嚴格的要求，嵌入式系統不僅需要具有低功耗、高安全性等基本特征，還將向高效性、高實時性的組件化方向發展。目前，嵌入式軟件已成為軟件體系的重要組成部分，嵌入式技術的研究已經成為我國信息化進程的重要課題之一，開設了電氣信息類專業高校都在積極準備建立嵌入式系統實驗室，改進現有的嵌入式實驗教學體制，從教學、科研及專業發展等方面來說都很有必要，不僅有利于培養學生掌握嵌入式系統的基本理論知識和智能產品的設計、開發技能，而且有利于教師掌握嵌入式技術的應用技能，提高教學、科研服務水平。

三、完善嵌入式系統仿真實驗室建設的構想

要提高嵌入式系統的應用水平，解決地方高校嵌入式系統實驗教學存在的主要問題，必須以建設和完善嵌入式系統仿真實驗室為前提，筆者認為主要應從以下幾個方面完善嵌入式系統仿真實驗室的建設。

1.改善實驗室的硬件環境

隨著擴招，地方高校實驗儀器不足、設備陳舊，實驗室的硬件不硬，實驗室追求小而全、小而散，如我院電子與信息工程學院擁有計算機、單片機開發系統、ARM實驗箱、邏輯分析儀、示波器、信號發生器等相關實驗設備，還有專門的金工實習車間，但不少設備長期處于閑置狀態；有的實驗室又沒有足夠數量、配套的儀器設備，在實際教學中一些常規儀器設備經常超年限使用，由于儀器設備的超常使用，客觀上降低了教學質量。因此，在硬件建設方面必須加強實驗室的整體規劃，合理配置資源，在新購置儀器設備時必須加強可行性和必要性論證，優先購置先進的、實用的和急需的教學科研儀器設備，對儀器設備使用率不高、以前存在閑置浪費現象的院部或實驗中心提出的采購申請計劃不予批準，即使已經批準的采購計劃也要采取向多家供貨單位了解其儀器設備的功能和信號，以免造成新的閑置和浪費。2.引入PROTEUS軟件

軟件建設主要指根據實驗計劃和內容，有針對性地給學生提供一個實際操作平臺。PROTEUS軟件可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，具有三十多個元器件庫，數千種元器件仿真模型，多種信號激勵源和虛擬儀器儀表；能實現單片機仿真和SPICE電路仿真相結合；支持主流單片機系統的仿真，提供軟件調試功能。嵌入式仿真實驗室建設中引PROTEUS軟件，既適合課堂理論教學，也適合實驗室實踐教學，具體做法如下：

（1）在嵌入式系統課堂教學中引入PROTEUS軟件，PROTEUS的極為接近實際的動態演示可以激發學生興趣。授課教師在備課階段先根據教學內容準備好PROTEUS仿真模型，上課開始時先運行PROTEUS仿真模型，使學生看到模擬的運行現象或結果，讓學生產生一種好奇感，教師還可提出幾個與課堂內容相關的問題，讓學生帶著問題聽課，教師在理論知識講授完畢，再把PROTEUS仿真模型的硬件搭建和軟件調試給學生演示一遍，就會使得具有較強的實踐性、概括性、不易理解的嵌入式技術變得容易理解和接受。

（2）在嵌入式系統實驗教學中引入PROTEUS軟件，會增強仿真性。PROTEUS軟件的運行簡單，只需一臺電腦就可以了，引入PROTEUS軟件，學生在寢室的電腦上就可以通過PROTEUS軟件自己學習嵌入式系統的相關知識，可以自行復習和預習課堂教學內容，通過PROTEUS平臺進行仿真實驗，從硬件的搭建，軟件的設計，軟硬件的聯合調試都可以自己動手先做一遍，實驗課上學生就可以通過實物平臺進行驗證，通過這種課內外相結合的方式進行實驗，學生對整個實驗的原理、流程和結果都有一個深刻的認識和理解，效果是可想而知的。此外，PROTEUS軟件還可用于大學生的課程設計、電子競賽及畢業設計。

3.加強實驗技術隊伍建設

實驗教學長期被視為一種教學輔助手段，實驗人員作為教輔系列，進入的門檻相對教師系列要低的多，而且有些高校大多數實驗人員都是本校引進的高職稱高學歷人才的家屬，本身的專業背景根本無法滿足指導學生實驗的要求，人員的進修和業務培訓得不到應有的重視，只能勝任儀器設備的擺放和內務整理及開關門的工作，致使實驗室工作人員的總體業務素質偏低，制約了實驗室各項功能的發揮。筆者認為加強實驗技術隊伍建設應該做到以下幾點。

（1）多渠道、多層次引進優秀實驗技術人員。通過制定相關政策，激勵教授、博士等高學歷高層次人才進實驗室，把實驗室建設與專業建設和學科建設相結合；鼓勵青年理論教師深入企業進行實踐鍛煉，使他們成為“雙師型”人才，便于日后壯大實驗教學的師資力量；還可以花大力氣將企業界高層次的離退修技術人員補充到實驗技術隊伍中來。

（2）加大培養力度。為了提高實驗隊伍的業務素質，學校應鼓勵實驗人員參加在職進修，到部屬高校或校企共建的實驗室參觀學習和經驗交流等。

（3）加強實驗人員的業務考核。為了調動廣大實驗技術人員的主動性和創造性，應制定一套引入激勵機制、競爭機制的科學合理的考核管理辦法，如“實驗人員工作職責”、“實驗室工作人員考核辦法”等，對實驗人員的德、勤、能等方面德工作全面實行量化考核，有效地激勵實驗人員的工作熱情。

4.深化實驗室管理體制改革

有效的實驗室管理體制有利于實驗人員積極性的提高、學生的實踐能力和創新能力的培養。要深化實驗室管理體制改革，筆者認為地方高校可以實現校、院部兩級管理模式，明確劃分各自的職責和權限，校級的發展規劃處對實驗室實行宏觀管理，負責實驗中心的建設和實驗室的整體規劃，校級的財務部門提供正常運轉、日常維修以及儀器設備更新的經費來源和保障，校級的國有資產管理處負責實驗用房的調配，校級的設備處負責實驗設備的采購和招標工作，校級的人事部門負責實驗室主任的任命、實驗室工作人員的編制和待遇。院部的實驗中心則需要規劃本院實驗室建設的具體目標，制訂具體的實驗室管理措施，并負責組織開展實驗室教學管理工作。通過實現校、院部兩級管理模式，可以進一步明確兩者之間的職責分工，從而把對實驗室管理的責、權、利結合起來，提高實驗室的利用率和使用效益。

四、結束語

實驗室建設是一項系統工程，是辦好高校、培養合格人才的一項基礎工作，要在搞好硬件基礎設施建設的同時，更注重軟件建設。要辦好電氣信息類應用型專業必須依靠實踐，因而實驗室必須先行建設；我校的嵌入式系統仿真實驗室還剛剛起步，為全校電氣信息類專業提供了一個良好的實驗教學平臺，下一步將繼續總結我校以及其他兄弟院校的經驗，提高實驗技術隊伍的素質和責任心，深化管理體制改革，為全校師生提供一個良好的教學、科研和實踐環境。

第二篇：嵌入式系統實驗室建設申請書

【項目八：嵌入式系統實驗室項目規劃申請立項時間：2013年 】

1.項目建設的總體目標：

（1）總體建設目標：

通過建設一個嵌入式系統實驗室，利用實驗室豐富的資源，全方面的展開嵌入式方面的教學。既要學生掌握嵌入式的核心技術，了解現代科技發展的最新動向，又要充分的調動學生學習的積極性和主動性，通過創新、創業訓練，提高學生的綜合應用能力，培養出社會所需要的、高素質的優秀人才。通過建設嵌入式系統實驗室，建設一支具有較強實力的師資隊伍，讓老師利用實驗室的豐富的資源，開展更多的實踐項目，鍛煉老師的實際項目的操作能力。

（2）項目建設的意義和可行性分析：

①項目建設的意義：

未來的幾年內，隨著信息化，智能化，網絡化的發展，嵌入式系統技術將獲得廣闊的發展空間。作為當前最熱門、最具發展前途的IT應用技術之一，嵌入式技術已成為中國電子信息產業發展的難得機遇。要發展我國的嵌入式技術，人才的培養才是關鍵。在嵌入式產品日漸普及和迅速發展的今天，有關方面的人才的緊缺就日漸突出，眾多公司和科研院所不惜重金騁用嵌入式系統開發方面的高層次人才。高校是培養科研人才的重要基地，是創造高科技產品的重要基地，是推動社會科技發展的重要力量。因而，高校培養嵌入式系統人才的任務已迫在眉睫。讓本科生在校內就接觸這些較為先進的技術無疑對他們的就業和成才有極大的推動力。實驗室就是培養人才的搖籃，組建一個能為學生提供充分的動腦，動手的場所。提供一個充分鍛煉的機會，實驗室將是一個最有效的手段。

嵌入式系統實驗室的建設不僅豐富了學校的課程體系，讓學校的教學能夠跟上科技進步的步伐，體現了學校以社會需求為出發點來培養人才的宗旨。而且嵌入式系統實驗室的建設有助于推動教師科研水平的提高，有助于推動學生積極參與創新、創業訓練。

②項目實施的可行性分析：

我系現有實驗室專任教師和管理人員共19人，其中教授3人，副教授6人，高級實驗師1人，講師9人。在學歷結構上博士1人、在讀博士1人，碩士學位13人，在讀碩士1人。開設有數學與應數學、計算機科學與技術兩個本科專業，任課教師具有豐富的實習、實踐、實驗指導經驗。通過多年的教學科研和管理經驗的積累，已完全可以勝任實驗室的建設和管理。

我系現有網絡工程實驗室和數學建模實驗室，學生用機90臺、服務器兩臺，可承擔多門課程的教學和實踐課程。在實驗室的建設管理過程中，我們廣泛地借鑒了省內外兄弟院校建立相關專業實驗室的先進經驗，并就管理經驗同學院、等高校做了深入的交流。已經為實驗室建立了完善的使用和管理等一系列具體的規章制度，以保證實驗的正常開展和儀器設備的規范管理。

該實驗室項目的建設資金來源于中央財政支持地方高校發展專項資金，所以在經濟上具有可行性。

綜上所述，我系具有豐富的教學和管理經驗，并有一套完善的規章制度，而且具有較強的師資隊伍。隨著資金的不斷投入，我系完全有能力建成一個高質量、高水平的嵌入式系統實驗室，更好的為學生服務，為教學和科研服務。因此，嵌入式系統實驗室的建設是可行的。

2.主要建設內容：

①建設目標：

（1）建立健全各項實驗室管理規章制度，規范計算機科學與技術專業實驗課程的教學環節。通過實驗室的建設提高實驗室的管理水平和實驗教師的教學水平及科研能力，培養及建立一支動手能力強，教學和科研雙過硬，專尖結合的師資隊伍。

（2）購置嵌入式系統實驗箱，讓學生能夠完成嵌入式系統軟件開發的配置練習。并滿足學生在開展創新項目時的設備需要。

（3）通過深化實驗教學改革，優化實驗教學體系，創新管理運行機制，建設滿足現代實驗教學需要的高素質實驗教學師資隊伍，建成儀器設備先進、資源共享、開放管理、綠色環保的實驗教學中心，全面提高實驗教學水平和實驗室效益，滿足新時期實施素質教育和培養創新型人才的需要。推動計算機專業的教學改革，探討出適合于本專業實驗課的教學模式、教學內容及教學體系等。

（4）編寫適合本專業的實驗課教學大綱、教材、實驗指導書等。

（5）依托嵌入式系統實驗室，通過承擔創新項目、科研項目，鍛煉教師、學生的科研創新能力。

②建設任務：

本實驗室項目建設任務主要是先對實驗場地進行裝修和改造，完成各項基礎設施建設，然后購置嵌入式系統開發實驗箱、學生電腦、投影儀等實驗設備，并完成儀器、設備的安裝和調試。

③規劃期內各建設項目及內容：

（1）通過對國內其它高校嵌入式系統實驗室的調研，形成詳細的實驗室建設規劃，并進行專家論證。

（2）通過正規的招標程序，配備嵌入式系統實驗箱30臺、學生電腦30臺、服務器1臺、投影儀1臺及其其他所必需的實驗設備。同時完成實驗場地基礎設施的建設。

（3）需完成嵌入式系統軟件開發實驗課程的實驗教學大綱、實驗教學指導書的撰寫、與修訂，以及完成實驗、實訓講義的編寫。同時需要完成設備的安裝、調試及試運行，各實驗室提交試做結果報告；組織驗收；準備有關材料，為中央、省專家組進校評估驗收作好充分準備。

3.建設資金預算及主要用途

201３年規劃總資金65萬元，實驗室的建設費用預算如下：

（1）嵌入式系統實驗箱30臺，費用共計30萬元；

（2）學生電腦30臺、教師電腦1臺,費用共計20萬元；

（3）投影儀、網絡設備等，費用共計5萬元

（4）實驗室基礎設施建設費用8萬元；

（5）實驗室管理人員及教師參加培訓的費用以及其他開支，共2萬元。

4.建設項目實施組織及進度安排

我系將成立嵌入式系統實驗室建設領導小組負責項目的實施。提供需要購置的設備、場地布線、實驗室的維修、改造等相關參數給學院國資處并由其上報市政府，按照政策進行招標。進度安排如下：

2013.6～2013.8：成立嵌入式系統實驗室建設領導小組，并對原有的設備進行清查。同時完成對國內其它高校相關實驗室的建設進行調研。

2013.9～2012.11：制定嵌入式系統實驗室建設的總體規劃、建設方案。同時聘請專家對嵌入式系統實驗室建設規劃進行詳細論證。

2013.11～2014.1：制定詳細的嵌入式系統實驗室設備購置計劃并進行實驗室建設的招標。完成實驗室管理規章制度的制定。

2014.2～2014.4：完成嵌入式系統實驗室的建設。完成相關課程的教學大綱、實驗教學指導書、實驗講義的編寫與修訂等。

2014.4-2014.5：各實驗室整改發現的問題，提交總結報告。學校組織驗收。認真聽取專家意見，擬定整改方案并實施。

第三篇：嵌入式系統課程群虛擬仿真實踐教學平臺建設研究

嵌入式系統課程群虛擬仿真實踐教學平臺建設研究

摘 要： 嵌入式系統課程群在實踐教學中存在設備種類繁雜、設備更新不及時等問題，這些問題對人才培養十分不利。為此提出以共享優質實驗教學資源為核心，以建設嵌入式系統課程群的信息化實驗教學資源為重點，以建設開放型、先進型、創新型以及易管理、維護型實驗項目為目標，進行虛擬仿真類實驗教學信息化建設。虛擬仿真實踐教學克服了諸多條件的限制，豐富了實踐性教學手段，提高了實踐教學效率，降低了實驗室建設與維護成本，有利于現代實驗教學觀念的更新。

關鍵詞： 嵌入式系統； 實踐教學； 虛擬仿真； 教學資源

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）06-95-03

Abstract： There are many problems in the practical teaching of embedded system course group，such as the complexity of equipment types，the equipments not updated and so on，these problems are very unfavorable to the cultivation of talents.Aiming at these problems，the construction of virtual simulation practical teaching platform is put forward，to share high quality resources of experiment teaching as the core，to construct of informationization resources of experiment teaching for embedded system course group as the focus，to construct experiment projects of open，advanced，innovative and easy to manage and maintenance as the goal.Virtual simulation practical teaching overcomes many limitations，enriches the means of practical teaching，improves the efficiency of practical teaching，reduces the cost of laboratory construction and maintenance，and is beneficial to the idea renewal of modern experiment teaching.Key words： embedded system； experiment teaching； virtualization and simulation； teaching resources

0 引言

當今社會，嵌入式系統已經滲透到人們工作、生活中的各個領域，幾乎所有的電子設備都有嵌入式系統的影子[1]。嵌入式系統涵蓋了微機原理及接口技術、單片機原理及應用、計算機組成原理、匯編語言程序設計、操作系統、嵌入式體系結構、嵌入式應用開發技術、C語言程序設計、匯編程序設計、網絡通信技術、人機接口、軟件技術等多門課內容，因此，嵌入式系統的實踐教學顯得尤為重要。各高校逐步建立起嵌入式系統實驗室，但嵌入式系統涉及的硬件種類繁多，由于資金的限制，不可能在一個實驗室囊括所有種類的嵌入式設備。因此，很多實驗項目都需要相應的虛擬仿真設備作為支撐，以虛擬仿真實驗作為傳統實驗的重要補充，克服了諸多條件限制，豐富了實踐性教學的手段，提高了實踐教學效率，降低了實驗室建設與維護成本，有利于現代實驗教學觀念的更新[2]。嵌入式系統課程群在實踐教學中存在的問題

我們分析了嵌入式系統專業課程群實踐教學的現狀，歸納其存在的主要問題有以下幾個方面。

⑴ 實驗項目類型單一，不利于培養學生的實驗興趣及創新思維能力。

學生對某一課程的興趣往往需要豐富的實驗項目才能帶動，但現有的課程實驗受限于硬件設備，驗證性實驗項目偏多，而設計性及綜合性實驗項目缺乏，故難以激發學生的實驗興趣，其創新思維能力的培養也同樣受到限制。

⑵ 實驗內容彼此孤立，不利于培養學生“從概念到產品”認識的形成。

現有的各種教學實驗，基本是固定程式的驗證式實驗，實驗所用元器件、線路板已選好，學生所做的工作僅是對實驗箱連連線，使用一下測試儀器、儀表，建立相應知識點的概念而已。這樣的實驗很難滿足現代實驗教學改革提出的三個實驗層次即“基礎性實驗、綜合性實驗、創新性實驗”的目標。目前的實驗平臺不能滿足這樣的訓練，即：學生從有一個概念（或想法）開始，然后著手電路原理圖的設計、編寫程序代碼、調試，最后形成產品的整個開發過程的訓練。學生通過傳統實驗手段所得到的訓練是片面的、局部的，其對產品開發過程的認識并不深刻，這也是導致學生所學不能所用的根本原因所在[3]。

⑶ 硬件設備種類繁雜，致使難以開展綜合性的軟件開發實驗項目。

高層次軟件設計和開發一般不用太多考慮底層硬件的實現細節，如果處于一個具體的硬件環境下，在開發和研究中可能會陷入硬件的具體細節中，而不能把精力放到高層次的軟件設計和開發上。如果硬件開發環境不太穩定（這種情況經常見到），且對具體的硬件又不是很了解，則可能在排除問題上花費大量的時間。

⑷ 新式設備層出不窮，難以保持實驗室設備的先進性，設備需持續投資。

⑸ 封閉式的實驗教學模式不利于提高實驗效果。

現有實驗室大多采取封閉式的實驗教學模式，即在規定的課時內，在規定的場地內，進行規定的實驗內容（由于實驗設備能力的限制造成），這種封閉式的實驗教學模式，往往造成學生不能有足夠的時間深入了解及研究實驗內容，進而對實驗產生興趣，而且固定式的驗證實驗內容限制了學生的思維空間，扼殺了學生創新思維能力的培養。因此，其實驗效果很難提高，這種做法實際上背離了現代實驗教學改革中提出的“優化課內，強化課外”的實驗教學意識[3]。

⑹ 不利于開展創新性研究。

開展創新性研究的前提是實驗環境的豐富資源及其靈活可變性。目前基于硬件的實驗平臺往往采取一種定式的實驗或研究環境，即師生只能在有限的幾種器件或線路實驗板之上進行實驗內容的設定或研究，這對于開展創新性研究極為不利[3]。嵌入式系統課程群虛擬仿真類實驗平臺建設

嵌入式系統課程群的實驗教學改革勢在必行，而開展虛擬仿真類實驗教學研究是解決上述問題的有力手段。利用計算機虛擬仿真技術，建立電路分析、匯編程序設計、計算機組成、微機原理與接口技術、操作系統、網絡通信技術、人機接口、軟件技術等課程的虛擬仿真實驗教學資源。綜合一個計算機網絡硬件平臺（或一臺計算機）、一套虛擬仿真軟件，再加上一本虛擬實驗教程，以虛代實、以軟代硬，就可相當于一個設備先進的嵌入式系統實驗室。

我校嵌入式系統課程群虛擬仿真類實驗平臺建設堅持“科學規劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續發展”的指導思想[4]，以全面提高學生創新精神和實踐能力為宗旨，以共享優質實驗教學資源為核心，進行虛擬仿真類實驗教學信息化建設，推動高等學校實驗教學改革與創新[5]。

⑴ 建設嵌入式系統課程群的虛擬仿真類實驗教學資源

依托中北大學國家級計算機及應用虛擬仿真實驗教學中心，充分發揮計算機科學與技術學科的專業優勢，高效整合現有的信息化實驗教學資源，以培養學生綜合設計和創新能力為出發點，創造性地建設與應用高水平軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗等教學資源，提高教學能力，拓展實踐領域，豐富教學內容，降低實驗成本，開展綠色實驗教學。具體建設內容為：①拓展嵌入式系統課程群虛擬仿真類實驗教學內容，更新傳統的基礎型實驗，開設綜合型創新型實驗；②結合嵌入式系統課程體系，制定新的實驗教學大綱，編寫新的實驗教材和實驗指導書；③將虛擬仿真類實踐教學與理論教學相結合，培養學生的學習興趣、創新能力和動手能力。

⑵ 建設嵌入式系統課程群的虛擬仿真實驗教學管理與共享平臺

建設具有擴展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平臺，高效管理實驗教學資源，實現校內外、本地區及更廣范圍內的實驗教學資源共享，滿足多地區、多學校和多課程的虛擬仿真實驗教學的需求，建立可持續發展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。虛擬仿真實驗教學資源管理與共享平臺的所有實驗數據都存儲在系統服務器上，管理人員和教師可在辦公室或宿舍通過網絡對虛擬儀器設備、實驗項目、實驗過程等進行管理監控；教師還可以預約安排課內實驗、設計并發布新的實驗項目、收集學生實驗過程的相關信息、評定學生實驗成績等；學生則可以預約課外實驗，既可以到實驗室進行現場實驗，又可以在其他機房或宿舍登錄系統進行實驗[6]。

⑶ 以科研項目為紐帶，建設創新型虛擬仿真實驗教學資源

利用科研項目及成果轉化的系統軟件和教學儀器設備開設了有特色的自主實驗和創新實驗，讓學生在課余時間利用虛擬仿真平臺和教學儀器設備進行實驗，同時也滿足課程設計和畢業設計中對設計對象的仿真實驗要求。

工程創新實驗室面向全校優秀學生，提供創新和開放實驗。成立創新小組，每年吐故納新，大四學生畢業、大二學生選拔加入，管理模式為學生自治，采用內部優勝劣汰。學生以2～5人為一組進行創新性實驗，以團隊自主學習為主，教師指導為輔，結合科研課題和相關競賽，形成了良性的競爭和團隊協作的運作機制。學生的工程實踐和科研創新能力得到了提升，教師的科研課題也得到了有力支持。科研成果開拓了學生視野、提升了知識結構、培養了綜合設計和創新能力，顯著提升了學生的學習興趣與工程設計能力。建設效果

中北大學計算機及應用虛擬仿真實驗教學中心于2015年1月獲批國家級虛擬仿真實驗教學中心，中心深入研究虛擬仿真實驗教學技術，并通過校企合作等方式探索虛擬仿真實驗教學系統的自主研發，研發了多套虛擬仿真實驗系統，并初步建立起了嵌入式系統課程群的虛擬仿真實踐教學平臺，取得了良好的效果。

⑴ 集開放性、先進性與創新性于一體

首先，虛擬仿真實驗項目不受空間與場地的限制，具有開放性；其次，虛擬設備可以定時更新升級，確保了虛擬設備始終與市場上的更換速度保持一致，確保了實驗設備的先進性；最后，大量綜合型及創新型實驗項目得以在虛擬環境中開展。

⑵ 拓展了實踐領域，豐富教學內容，實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能

某些實驗項目由于設備昂貴、經費不足或實驗項目本身內容繁雜而無法正常開展，采用虛擬仿真實踐教學后，可以對真實設備進行虛擬仿真，同時也可簡化過于繁雜的實驗步驟，使實驗得以正常進行。

⑶ 虛實結合的實驗教學方式減輕了實驗教學壓力，提高了實驗效果，并為學生的創新實驗提供了支持

我校是一所以工科為主的高校，盡管增加了實驗設備的臺套數，但由于招生規模擴大，仍不能滿足上機需求。學生在實驗室的時間有限，難以充分觀察、思考，沒有機會完成自主設計的實驗項目等問題，實驗效果不佳。利用虛擬仿真實驗系統，學生可“先虛擬、后實驗”，即在進實驗室前，利用虛擬仿真平臺和軟件，熟識儀器使用，理解實驗原理，預測實驗結果，做好真實實驗的準備工作；實驗后又可利用虛擬仿真平臺分析實驗數據與各種現象，效果很好；學生還可以在仿真平臺上，自主設計實驗項目，以提高自身的創新能力。

⑷ 降低了實驗室建設成本

與傳統實驗項目建設相比，虛擬仿真實驗不用購買昂貴的設備，只需一套虛擬仿真軟件，外加少量的實驗驗證板即可，大大降低了實驗室的維護費用。結束語

將虛擬仿真技術引入嵌入式系統課程群的實踐教學環節，使得許多原來由硬件才能完成的功能，都能依靠軟件來實現，即“以虛代實”、“以軟代硬”、“虛實結合”，構建了與真實環境一致的虛擬仿真實踐教學平臺，完成了原有實驗難以實現或無法完成的功能，進一步培養了學生的設計能力、動手能力和工程應用能力，教學效果顯著。虛擬仿真實驗項目的開發是一個龐大的工程仍需進行深入探討。

參考文獻（References）：

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機制探究[J].實驗室研究與探索，2015.34（2）：140-144

第四篇：高校管理實驗室建設的對策論文

一、管理類實驗室建設存在的問題

1.1重理論，輕實踐

受傳統辦學思路和模式的影響，我國對于管理類人才的培養和教育一直是“重理論，輕實踐”的態度，認為學習管理就是學習管理理論，忽略了學生管理實踐能力的培養，使得理論與實踐脫節，學校培養與社會需求脫節，無法為社會提供真正的應用型人才。殊不知，只有把管理理論靈活的運用到具體實踐中，才能真正培養學生的管理技能，才能更牢地鞏固理論知識，才能真正為社會輸送各類稀缺的高層次應用型人才。有的院校雖然意識到了這一點，但多數只是口頭重視，缺乏實質性的行動，管理類實驗只是課堂教學的附屬物，可有可無。他們多數只是為應付檢查和評估，才設立一個配備了幾臺機器的實驗場地，擺擺樣子罷了。

1.2軟件模擬缺乏真實性

實際中的經濟管理活動是復雜和多樣的，并不是我們書本上所看到的那些事務相對簡單的例子，所以結合模擬軟件的運用，才能讓學生接觸到較為切合實際的管理業務。然而，目前多數學校所配備的模擬軟件仿真模擬程度并不高，與實際應用還是有所差距。下面以會計類實驗為例，進行簡要分析。會計類實驗主要有上機模擬和會計實習兩類，上機模擬所采用的一些基礎會計數據，都是由老師虛假編制的，缺乏客觀依據。而且這些虛構的經濟活動相對于實際中的經濟活動而言比較理想化，模擬軟件中的處理流程也比實際處理流程簡單很多，缺乏真實性。學生們的實驗操作只是熟悉了軟件的操作流程，而并沒有提高他們將知識運用到實踐中的能力。會計實習中采用的憑證單據大部分也是自己制作的，其格式、內容、填寫方式與實際應用中的憑證有一定出入，并不夠嚴謹。實際的會計業務中，會計憑證種類繁多，盡管學生在會計實習中能取得不錯的成績，但遇到實際業務時卻不知所措，不知道如何進行會計處理。究其原因，主要是由于會計實習中所運用的憑證比較單一，他們一旦遇到復雜的處理業務不能靈活變通。

1.3缺乏專業的實驗指導老師

管理類專業實驗室對指導教師綜合素質的要求較高，他們不僅要有扎實深厚的專業理論知識，要熟知相關專業實際操作流程，而且還要具備豐富的實驗教學經驗。目前許多高校的管理類實驗室的指導教師基本是由理論課教師兼任，通常在上完理論課后，安排相應課時指導學生進行實驗操作。然而，理論課教師在平時的教學中主要專注于理論研究方面，其本身可能對相應的軟件模擬操作并不熟悉，算是現學現賣，因而總是能碰到一些問題不能及時解決，教師在指導時只能夠照本宣科的對有關業務流程進行指導。實驗室專職指導老師則不同，他們主要就是鉆研實踐操作方面，不僅有一定的理論基礎，實際操作能力解決問題能力也比理論課教師強，而且實驗室指導教師還負責實驗室的日常管理，對實驗設備進行日常的維護和采購，這樣就不必才勞煩理論課教師分出精力操心學生實驗的事宜。總體而言，多數高校專業實驗指導教師師資力量不足。

1.2.4實驗室資源有限

管理類實驗室作為學生將所學理論知識應用于實踐、培養學生實際動手能力的重要場所，除了應該具備多媒體、計算機、服務器等普通專業實驗室都要配備的實驗設備以外，還應配備與專業相對應的實驗基礎設施。目前，高校經濟管理類專業實驗室的專業信息資源、實驗教學軟件資源、實驗項目資源、實驗教材資源、專業教師資源和技術資源還非常有限。實驗室條件普遍較為簡陋，場所面積不足，幾臺計算機就代替實驗器材，實驗教學軟件也跟不上。學生進入實驗室難以達到實驗目的和效果。

二、加強管理類實驗室建設與改革的幾點建議

基于以上對管理類實驗室建設中存在的問題的分析，以及兩種實驗室管理模式的探討，下面提出關于加強管理類實驗室建設的幾點建議：

2.1摒棄“重理論、輕實踐”的思想

只有院校領導、教師深刻意識到實踐在管理類學科中的重要性，才能進一步推進管理類實驗室的建設工作。管理學院應以培養復合型、應用型、創新型經濟管理類人才為目標，將實驗教學作為日常教學活動的重要組成部分，而不再是敷衍。只有學院明確了培養目標并且該目標符合當代社會和未來發展的需要，管理類實驗教學才能有效的開展下去并落到實處，而且能突破原有的實驗教學活動空間的局限性，縮短管理類專業人才的培養周期，真正培養學生的專業實踐能力與開拓創新能力。

2.2加大管理類實驗室硬設施的投入力度

管理類實驗室的硬件設施主要以計算機為主，計算機等相關的設備是管理類實驗得以正常進行的基本保障。管理學院應從計算機硬件，多媒體教學平臺和計算機網絡建設三個方面著手，加大這些硬件資源的投入力度。而且學院采用集中式管理的話，由于這些資源要為多個專業的實驗服務，實際使用率大大提高，這就要求實驗室的硬件資源必須具有高共享性和可擴充性，以實現資源的有效共享，并適應不同專業的業務需求和技術的發展。

2.3加大管理類實驗室軟件設施的投入力度

實驗室的硬件設施只是保障了基本需求，是管理類實驗室順利開展的基礎前提，而實驗室的核心還是那些相配套的軟件設施。這里所說的軟件設施除了我們通常所指的計算機軟件外，還包括會計實習中用到的記賬憑證等。管理類實驗室的計算機軟件主要是指各類模擬軟件，學生們主要依靠軟件模擬來鍛煉自己的實踐能力，因而管理學院提供的模擬軟件必須具有高仿真性、配套性、實用性、共享性與漸進性。這就要求學院必須加大模擬軟件的資金投入力度，購買一些高水準的軟件。其次，實驗室的硬件與軟件要協調，實驗室的硬件必須能支持模擬軟件的正常運行。最后，學院不僅要注意模擬軟件與專業的配套性，更應該關注模擬軟件與實際運用的符合性，不能偏離實際的進行實驗教學，否則實驗教學會失去其原本目的。另外，學院也應該購置更為全面的、更切合實際運用的會計憑證等票據，從社會需求出發，培養學生的實踐能力。

2.4引進專業的實驗室指導教師

實驗室指導教師水平的高低直接關系到實驗教學質量和實驗教學效果。基于管理學科的特殊性，實驗室的專業指導教師至少應掌握以下四種知識或技能：①掌握一定的本學科和相關學科的專業理論知識；②具備一定的計算機操作基礎，能解決基本的軟硬件故障問題；③能熟練運用相關的模擬軟件；④熟悉企業相關管理活動的業務流程。明確了實驗指導教師的要求，下面就是學院自身應如何做，以建設一支專業的實驗指導教師隊伍。主要可以概括為以下幾點：①選拔原有的實驗室管理人員，一方面強化其相關理論知識的學習，一方面指派他們去相關企事業單位實習，以熟悉實際的經濟管理活動。②組織和選派一些理論扎實、業務水平高的教師帶領學生深入企業進行調研。在熟悉實際經濟管理活動和業務流程的基礎上，發現各企業管理中存在的問題，并提出合理化建議，進而促進科研和教學案例、實驗教材、實驗項目的編寫與開發。③從企事業單位適當的聘請一些實踐經驗豐富、有一定理論知識的高級經營管理人才成為兼職的實驗室指導教師。

三、結束語

實驗室是人才培育的核心，是高校辦學水平的一個重要衡量指標。各大院校應努力加強管理類實驗教學體系的建設，促進管理學科的科學發展。管理類實驗室建設改革首先是實驗內容的改革，各大院校必須從系統科學的角度出發，設立綜合性強、專業跨度大的實驗項目，而不再是單一的操作練習。其次是實驗設施的改革，必須從綜合一體化的教學角度出發，整體規劃實驗室，實現實驗室資源的優化配置和共享。最后，高校應該增加實驗建設經費，加強實驗室管理，使管理類實驗室標準化、規范化，以便更好的助力于應用型本科人才的培養。

第五篇：教學研相結合的實驗室建設與管理探索論文

論文摘要：本文主要闡述了實驗室建設中“教學研”相結合的必要性、“教學研”相結合的實驗室技術隊伍建設以及實驗室管理的完善及實驗室運行效益的提高等問題。

論文關鍵詞 ：“教學研”；實驗室管理；實驗室運行效益

理工院校實驗室是開展實驗教學，進行科研，開發新技術產品或發明創造，進而為社會提供設備及技術服務的重要基地，是辦好國家高等教育的基礎設施。實驗室的建設方向與規模、管理機制與水平直接影響著高等學校的辦學能力和科學研究的水平，甚至是決定了高校的競爭力的強弱。從以上意義上來說，高等學校實驗室建設可以說是一個非常大的系統工程 ,它涉及到儀器設備的購置與維護、實驗室課程設計與實施、實驗室管理（包括運行效益管理）、實驗室隊伍建設及創新性實驗的開展等。實驗室建設中“教學研”相結合的必要性

人才的培養離不開實驗室，科研工作更是離不開實驗室。創新人才的培養需要教學研相結合的實驗室；節約經費、提高設備使用率也需要實驗室教學研相結合。將傳統科研實驗室和教學實驗室整合為大型的實驗平臺，既可以承擔本科生的教學任務，還可以承擔研究生的培養工作；既可以承擔教學任務也可以開展科學研究。教學實驗室和科研實驗室相結合，學生的實驗教學的水平將得到進一步提高，科研成果也將能進一步增加，跟實驗室有關的教師自身素質也將會進一步提高。

1.1傳統的教學實驗在設備與場地使用上排斥了科研工作的進入

傳統的教學實驗室建設偏重于驗證性實驗設備的購置，實驗室建設規劃中較少考慮科研工作的進入，院系教師及高年級的學生需要搞些研究性的實驗但沒有合適的設備。

傳統的實驗教學偏重于對理論教學知識進行驗證，只注重對理論知識的復習鞏固和實驗操作技能的訓練，束縛了學生的思維，容易造成學生學習興趣和積極性降低；綜合性、設計性、創新性的實驗較少，即使學生有設計性與創新性的實驗也由于實驗室的規定、設備和場地的諸多原因，往往不能順利進行實驗，不利于學生獨立思考、實踐能力、創新能力的培養。

傳統實驗室在儀器設備和場地的管理上存在小農經濟習慣、家庭作坊式的管理及使用模式的問題，部分教師和實驗室負責人本位思想嚴重，怕自己使用不方便、怕人多容易弄壞儀器設備。這樣使暫時沒有能力建立自己實驗室的專業和部分年輕教師無法利用學校的原有實驗室設備及場地進行科學研究活動；也降低了年輕教師參與指導一些有潛力學生進行創新性實驗研究的熱情。

1.2避免出現實驗室分散管理、儀器重復購置、儀器使用率相對較低的情形

傳統實驗室體系將實驗平臺分得過多，有基礎實驗室、專業基礎實驗室、專業實驗室、重點實驗室（科研實驗室）等實驗平臺，這樣造成管理分散，重復購置相同儀器設備在同個院系內部經常發生，儀器設備使用率相對較低，甚至有些儀器在某些實驗室中每年只使用幾次，資產嚴重閑置，而有些需要使用的設備又沒錢購置，缺乏科學合理地整體規劃。

顯然，做好實驗室建設規劃是保證教學質量、提高辦學效益、提高科研水平的重要依據。隨著實驗課程獨立于理論教學課程的探索，需要通過改革實驗課程體系，優化現有實驗室資源，淡化專業界限，結合科學研究創新平臺，構建院系的實驗中心，使之成為融教學、實驗、科研于一體的公共實驗平臺。在此基礎上，結合重點學科和優勢學科的發展，做好科研實驗室的規劃。

在規劃中盡量杜絕科學研究實驗室過分孤立建設的問題，應考慮側重教學的劃分實驗室，可以適當考慮學生及年輕老師的科學研究工作的需要；偏重科學研究的實驗室應該在保證科研任務順利完成的情況下，多考慮培養學科型的人才。教學的同時注意學生設計能力、科研能力的培養；科研的同時注意科研隊伍的建設，為學院的長遠發展培養年輕的人才。教學實驗室和科研實驗室建設相結合，避免了建立兩套相同的系統和購置大量相同的儀器設備的情況，從而避免出現實驗室的管理分散與儀器設備使用率較低的問題。

1.3提高教學的質量，并有利于教學儀器的開發及創新

傳統實驗教學內容上，以驗證性、示教性為主，創新性、設計性、綜合性實驗不足，學科前沿的實驗就更少。實驗枯燥無味，難以培養學生的創新思維和獨立解決問題的能力。

隨著國家創新人才培養的戰略實施，對實驗教學提出了更高的要求。創新人才培養的基地之一在于實驗室，教學研相結合的實驗室符合了創新人才培養的需要。根據創新人才培養的要求，重組實驗教學體系和優化課程結構，改變以往驗證性、示教性實驗為主的狀況，增加設計性、創新性、綜合性實驗項目。在教師的指導下，學生自選實驗項目，自己查閱文獻資料，自己設計實驗內容、實驗方法和步驟, 經教師審閱后，學生自己動手做實驗，這樣有利于激發學生個性發展和創新思維發展。

實驗教學的改革和科研活動的加入，對儀器的需求會提出一些更高的要求，科研活動與教學相結合有利于實驗室實驗儀器設備的開發和創新，而且有利于培養學生的實踐能力、創新能力。“教學研”相結合的實驗室技術隊伍建設

高校的實驗室需要有一流的實驗技術隊伍（教師），以保證有一流的實驗室管理水平，培養出一流的人才，出一流的科研成果。

傳統實驗室的實驗教學師資不穩定，實驗人員待遇偏低，實驗人員素質不高。傳統的觀念使實驗教師隊伍的建設遇到了較大困難，不少教師不安心于實踐教學工作，造成知識結構、年齡結構、學歷結構、職稱結構等方面存在較大問題。

“教學研”相結合可以使更多的教師愿意從事實踐性教學，使更多的教師能夠走進實驗室。

實驗室要穩定隊伍，可以借助科研團隊的建設，使上理論課的教師能夠進入實驗室、上實驗教學的教師愿意留在實驗室、采取“靈活、開放、競爭、流動”的管理模式。凡從事實驗教學工作的，按教學系列待遇；凡從事技術工作的按技術崗位待遇，防止人才浪費和人員濫用。實驗室人員要少而精，避免人浮于事。教師和博士不但要搞科研，還要承擔實驗室的管理任務，他們可以指導研究生，承擔實驗教學任務。研究生可以協助教師指導本科生，這樣科研任務能及時完成，促進教師隊伍建設，本科生的實驗教學水平也將得到進一步提高。實驗室管理的完善及實驗室運行效益的提高

高校實驗室建設管理須建立以校一級和校院兩級管理實驗室的管理體制，實行以功能平臺為目標的實驗

室建設，集中各方面的建設資金，統一規則，統一建設，盡可能采用“綁捆式”的投入，避免資金分散、多次投入。學校成立實驗室管理委員會，院系等教學單位負責實驗室教學改革，包括科學研究在內的實驗室建設規劃、制定實驗教學課程與科學研究相結合的可行辦法等工作；實驗室管理委員會對各院系的實驗室的建設及管理方案進行論證，充分考慮實驗室的統籌性、兼容性和開放性，提高決策水平，提高實驗室的運行效率。

高校對設備價值傳統管理表現為在購置設備過程中對應的價格資金形態和實物形態的財務審計核算管理，忽略了資產設備的使用和利用方面的配置運用管理，進而造成了資產設備實際使用價值的難以充分體現和某種程度的流失。在設備儀器的價值管理上，學校應建立設備的有償占用制度和設備的調撥制度。促使實驗室建設部門在規劃時充分考慮應用率，避免閑置，并在保證滿足教學和科研的需要的情況下，適度對社會單位需要做有償開放。建立調劑制度，對在教學和科研活動中使用率過低和沒有使用的儀器設備在校內進行調撥，提高儀器設備的使用效率。