创新型电工电子综合实验教学平台:

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2023年8月9日? 创新型电工电子综合实验教学平台

创新型电工电子综合实验教学平台

创新型电工电子综合实验教学平台结合电工电子实验教学内容,对创新实验教学平台的设计进行了讨论,结合实际提出了创新实验平台的建设理念与建设模式,并就平台主要建设内容、平台特色、创新型电工电子综合实验教学平台的教学与研究功能、创新型电工电子综合实验教学平台建设效果、平台建设存在的难点进行了阐述,对培养高素质的创新性人才有一定的参考价值。
1、引言：
实践教学与理论教学具有同等重要的地位,是高校人才培养的重要组成部分,相对理论教学,实践教学更具有直观性、实践性、综合性和创新性。因此,现代化的实践教学体系应与理论教学平行而又相互协调相辅相成,应尽可能为学生提供开放的以及综合性、设计性、创新性比较强的实践教学环境。同时,实验室对学生开放,能够最大限度地发挥实验教学资源效益,给学生一个自主发展和锻炼的空间,有利于培养学生实践能力和创新精神,培养学生严谨的科学作风。
2、创新型电工电子综合实验教学平台架构：
大专院校电工电子实验室以培养创新型、应用型工程实用人才为目标,坚持"以基本能力训练为基础,以综合素质培养为核心,以创新教育为主线；进一步拓宽专业技能训练,加强工程教学的基础性和综合性,突出学生的创新能力培养"的指导思想,注重实践教学和工程实践能力培养的办学传统,在实践中培养学生严谨求实、科学客观、创新上进的工作作风,形成了以学生为本,知识、能力、素质协调发展,学习、实践、创新相互促进的教学理念。该实验室2009年通过湖南省基础课实验室合格评估,在此基础上,实验室提出了构建"开放式实验—综合式实验—创新式设计"三个层次递进的创新实验教学平台,强化实验课程的整体优化和综合水平。
3、创新型电工电子综合实验教学平台建设的主要内容：
(1)以开放式、综合式、创新式实践教学新体系为基础,以良好的创新实践环境和优质教学资源为支撑,以规范化教学管理和严格的教学质量监控体系为保障,构建一个能为学校理工类相关专业提供全方位、多功能实践教学服务,推进学生自主学习、合作学习、研究性学习,促进学生知识、能力、素质全面协调发展的综合实践教学平台,体现教学体系系统性、综合性、层次化、模块化,教学模式自主式、开放式的特点。
(2)集合我系动手及学习兴趣强烈的学生成立创新实验小组,由系指定教师进行定期培训,提高其动手及创新能力。创新实验小组的成员作为全国大学生电子设计大赛、天华杯等各类竞赛的骨干力量。
(3)加强理论教学与实践教学的紧密结合和互动交流,形成一支专职实验教师为主,各专业理论教师和创新实验小组成员为辅的开放电工电子实验教学保障队伍,为保障实验平台的正常运行发挥重要作用。
(4)开放式实验培养学生的基本素质能力,以专业基础实验为主,通过基础实验项目全面训练,学生掌握实验的基本操作方法及技能,正确使用仪器,掌握正确的数据处理方法,正确写出实验报告,以此培养学生严肃认真的实验作风；综合式实验培养学生的技术基础能力,通过综合式实验项目,学生自己设计实验内容,能自主进行简易的实验,实验后总结经验,以此提高学生综合素质；创新式实验培养学生的专业能力,学生掌握了一定的专业理论知识和实验技能,通过实验培养学生的思维能力、动手能力以及在实验中发现问题、分析问题及解决问题的能力。
(5)实验室做到实验项目的开放、时间开放及地点和信息开放。学生可以自由选择实验项目,实验项目的来源可以多样化,实验时间采取自由、预约两种开放形式,实验地点可以在规定的电工电子实验室、创新实验室、综合仿真实验室、单片机实验室、PLC实验室等完成各类型的实验。
(6)青年教师每学期必须指导5-8名学生做1-2个创新式实验项目,实验项目要体现合适的难度,体现专业性,并且做好相应记录,以便进行考核。
(7)营造良好的创新实践环境,针对不同年级的同学开展分层次、多样化的学生课外科技活动,加强实验教学与学生科技实践活动的紧密结合,形成实验教学与科技创新活动良性互动机制。
4、创新型电工电子综合实验教学平台建设效果：
(1)提高了学生工程创新能力,把增强学生的工程意识、工程实践能力和工程创新能力贯穿于整个教学过程,学生的综合素质和创新能力得到了全面的提高,受到用人单位的欢迎,近年来,电气工程系各专业的毕业生就业率一直保持在90%以上,且就业单位较好。未就业学生大多数是准备再次考研而主动放弃就业。
2)进一步推动教学改革,形成了一批与生产实践紧密结合的设计型、综合型、创新型实验项目,同时,通过平台建设,实验室硬件设施得到了有力加强,保证了各类实验教学的顺利进行。在充分利用平台的同时,又促进了平台的建设。
5、结语：
通过近年来的实践与探索,"开放式实验—综合式实验—创新式设计"三个层次递进的电工电子创新实验教学平台有力地推动了学生自主学习、合作学习、研究创新性学习,锻炼了学生创新思维和实践能力,真正体现出以人为本、重在人才培养的高等教育核心内涵。但是,建设一个以先进实验教学理念为基础的创新式实验教学平台涉及的内容很多,既有教育理念的问题,又有课程体系的改革,还有管理运行机制和队伍建设的问题,作为新建地方本科院校,还存在学科专业基础差、经费不足、缺乏地域优势等问题,因此,实验教学平台还有待进一步的研究和探索,还有许多问题需要解决。

SB-CXDG创新型电工电子综合实验教学平台

1、包含不少于2路模拟输入通道,可用于示波器,网络分析仪,频谱分析仪,电压表,阻抗分析仪和数据记录仪等功能；

2、模拟输入通道采用BNC接口或者MTE线缆连接,采样率不低于100 MS/s,分辨率不低于14位,带宽范围不小于30 MHz；电压输入范围不小于±25V；

3、包含不少于2路模拟输出通道,可用于波形发生器和网络分析仪等功能；

4、模拟输出通道采用BNC接口或者MTE线缆连接,更新率不低于100 MS/s,分辨率不低于14位,带宽不低于8 MHz,电压输出范围不低于±5V；

5、包含不少于16路双向数字通道,可用于逻辑分析仪,码型生成器,协议分析仪和数字I/O等功能；

6、双向数字通道采用MTE线缆连接,采样速率不低于100 MS/s,数字输入逻辑标准为1.8V、3.3V（最大不超过5V）,数字输出逻辑标准为3.3V；

7、包含±12V、5V、3.3V固定电源和可变电源,可变电源范围不低于1-5V；

8、具有可拆卸的面包原型板,并支持通过将面包板更换为不同类型的实验板,满足电路、模电、数电等实验内容的扩展；

9、支持通过USB 2.0协议与电脑连接,支持LabVIEW、Python、C++、MATLAB等多种编程软件开发；

10、配套应用软件,软件兼容Mac,Windows和Linux等主流操作系统,功能包括示波器,波形发生器、电源、网络分析仪,阻抗分析仪和数据记录仪等仪器操控,

捕获、记录、分析和生成混合信号和混合域波形。

1、电路创新模块

实验板采用母卡和子卡设计,母板可通过磁吸接口与虚拟仪器综合实验平台连接使用,子板可通过排针方式或螺孔与母板连接；由一张母卡和5张子卡构成, 母卡上集成微处理器主控单元,若干继电器开关,三颗可变电阻,七段数码端,电源开关等电路器,电路子卡系列集成多种电路器件；

产品至少包含16个实验,包括：电位及其与电压关系的研究、线性与非线性元件的伏安特性、基尔霍夫定律验证、叠加定理、戴维南等效电路、诺顿等效电路、受控源VCVS/VCCS的实验、双口网络测试、RC一阶电路的响应测试、二阶电路的响应测试、R、L、C元件在正弦电路中的特性实验、RC选频网络特性测试、RLC串联谐振电路的研究、RLC并联谐振电路的研究、变压器与匝数的关系、三相交流电路仿真实验

实验平台提供配到的实验指导书,Multisim仿真程序等。

2、数字电路创新模块

1、实验板采用子母板设计,子板包含74芯片系列板卡和FPGA系列板卡,母板可通过磁吸接口与虚拟仪器综合实验平台连接使用,子板可通过排针方式或螺孔与母板连接；

2、74芯片系列板卡上需集成74LS00、74LS138、74LS153、555定时器、AD转换器等芯片；

3、提供74芯片系列实验指导书、Multisim仿真程序等资料,至少包含11个实验,

包括：基本逻辑门电路、译码器及应用、数据选择器、集成电路触发器及应用、移位存储器、555集成电路及应用、施密特触发器、DA转换器、电子秒表、智力

竞赛抢答器的设计、LED动态扫描驱动电路.

3、模拟电路创新模块

实验板采用母卡和子卡设计,母板可通过磁吸接口与虚拟仪器综合实验平台连接使用,子板可通过排针方式或螺孔与母板连接；母卡上集成微处理器主控单元,若干继电器开关,三颗可变电阻,七段数码端,电源开关等电路器,模电子卡系列集成多种电路器件；

产品至少包含24个实验,包括：常用半导体器件分析实验、单级放大电路、两级放大电路、负反馈放大电路、射极跟随器、差动放大电路、场效应管放大器、比例求和运算电路、积分与微分电路、有源滤波器、集成电路RC正弦波振荡器、电流/电压转换电路、电压/频率转换电路、波形发生电路、电压比较器、方波三角波变换电路、RC正弦波振荡器、LC振荡器及选频放大器、集成功率放大器、互补对称功率放大器、精密整流电路、整流滤波与并联稳压电路、串联稳压电路、集成稳压电路