数字化催生实验室革命——理工大学电子信息技术综合训练系统目击

　　●王辉东、卫亚伟、本报记者柴永忠

　　看不到黑压压的仪器仪表，看不到蛛网般的电缆导线，宽敞整洁的实验平台上，一台台通用电子实验测试仪和电脑整齐列阵，测电量波。在这里，教员拿出精巧美观的子系统模 块，连上通用测试仪，瞬间一套完整高效的高频电子线路实验平台“诞生”了。学员们轻轻按动测试仪面板上的按钮，系统功能和实验参数立即在液晶显示屏上鱼贯而出……

　　这是记者日前在理工大学通信工程学院最新启用的电子信息技术综合实验平台上看到的动人心弦的一幕。据实验中心负责人介绍，随着这一现代化实验平台的使用，该院经营了30多年的10个传统实验室同时宣布退役。置身新型平台，记者亲身感受到数字化催生现代实验室发生的深刻革命。

　　“破冰之旅”悄然启航

　　自上世纪70年代诞生第一个集成电路以来，大规模、超大规模集成电路的体积越来越小，功能越来越强劲，而传统笨重昂贵、功能单一的电子教学实验装置日渐成为明日黄花，实验器材的集成化已成为现代化教学发展的必由之路。

　　挑战在即，作为我军通信、电子技术人才的重要培养基地，理工大学通信工程学院自上世纪90年代初就开始引进全新的实验室建设理念，“破冰之旅”早在十年前就悄然启航。

　　新技术研究所袁振东教授带领3个年轻人成立了课题组，开展了“电子信息技术综合实验平台”的研究。他们在总结我国电子信息科学教育多方面经验与教训的基础上，首次提出了从系统原理出发构建电子信息技术实验教学与训练科学体系的观点，确立了电子信息技术实验教学与训练系统的优化配置模式。课题组先后攻克了远程网络控制、数据采集与处理等10多个技术难关，浓缩了电子信息技术多门课程实验教学经验，完成了“通用电子实验平台”、“电路、信号与系统实验”等6个独具特色的实验与训练主要子系统模块的研制开发，提供了内容丰富、形式生动、综合性强的实验教学与训练平台。去年年底，这项研究一举通过了部级鉴定，达到国内领先水平。据专家介绍，这一平台首次使用了嵌入式系统技术，在实验仪器的信息化设计与智能化管理上迈出了坚实的一步。该平台的开发大大促进了虚拟实验、仿真实验以及网上远程实验的发展，促进了电子信息技术教育的现代化和新型电子信息技术人才的培养，同时具有极其宽广的应用面和良好的发展前景。

　　打造便携实验室

　　在电子信息技术综合实验室的一角，一排比笔记本电脑大不了多少的黑色皮箱吸引了记者的目光。皮箱上清晰地印着“模拟电子技术实验系统”、“智能化实验管理系统”、“单片机原理与应用实验系统”等不同的字样。打开皮箱，质地精美的电路板上布满了大小不一的集成块———电子信息综合训练子系统露出了“庐山真面目”。实验室主任徐志军教授拿出一叠仪器仪表照片，对照电路板介绍说：“这里是谐振电路，这里是信号合成电路……”记者惊奇地发现，原先许多体积庞大的传统仪器仪表，如今全部“浓缩”成了几块小小的集成电路块。

　　徐教授介绍道：“这里每一只皮箱的功能就相当于原来的一个实验室，过去我们每做一个电子信息类实验就要动用十多台仪器仪表，而现在只要在通用实验平台上链接上相应功能的专业实验子系统，就能完成一系列专业实验。”据了解，该系统采用微电子技术与电子测量技术的最新成果，设计制作了高性价比专业模块，开发出具有26种功能的通用型电子实验平台，成功实现了“一台仪表即一个实验室”的设计思想，大大提高了电子实验室的技术水准和使用效率；实验设施的小型化，使实验室真正跨进了便携式时代，一个多功能的实验室可以轻松“拎”着走，这样一来大大拓展了电子实验室的使用空间与使用时间，为建立开放式实验室创造了必要条件。课堂上，教员只需要讲解物理概念和通信原理，学员从子系统模块上学习电路知识，在测试仪上完成电路调试，直接明了。学员熟悉综合测试仪的使用方法后，就能举一反三，接上不同的专业子系统，开展不同的专业实验，轻松地在同一个实验平台上完成不同实验的操作和演示。目前，这一系统已能完成80多个专业实验，一个综合实验室就囊括了过去10多个专业实验室，集成技术使功能更加强劲。

　　记者走近一组正在调试电路的学员，只见他们输入实验数据后，一按功能执行键，一条精确的数据曲线在液晶显示屏上清晰跃出。

　　一名学员记录下实验结果后，实验员告诉记者：“学员们正在进行的是‘网络频率响应特性曲线测试’”，过去这一实验要用逐点测试和手工绘图的方法画出网络频率响应特性曲线，既费时间又不太精确，缺少了对实验的感性认识。而且，过去学员还常常要花费比调试实际电路更多的时间来连接仪器，现在的综合系统则更注重实验原理的体现，让学员在人性化的设计中能腾出更多的时间来调试实际电路。在实验过程中具有实实在在的物理过程，对学员的实际动手能力与工程设计能力起到了强化培养的作用。同时，集成化的实验平台具备强大的兼容性、可扩充性和可升级性，功能随着子系统的增加而更加丰富，学员利用它还可开展创新性实验。

　　洞开教改新天地

　　实验室革命牵一发而动教学改革全身，设备集成化和实验室集约化推动了教学理念、教学内容、师资力量、资金资源的集成和优化，教学改革进入了全新的境地。据介绍，这场革命引发了包括教学内容、课程设置、教学手段等多个方面的调整，触及到了教学改革的方方面面。

　　──综合课程应运而生。电子信息技术综合实验平台的构建思想和优化配置硬件资源的理念已经对电子信息专业的实验教学和实验室建设产生了广泛的影响。学院开设了《综合课程》，用全新的教学理念贯穿教学过程，调动了学员的积极性，使学员的综合应用能力和创新设计能力得到了全面锻炼。

　　———教学内容推陈出新。随着新实验平台的问世，学院原有的教学内容已不再适应教学需要，先进设备知识将充实到课堂教学的各个部分，仪器仪表内容将锐减，集成模块内容将骤增。实验室革命将使教学内容更加符合信息化、数字化发展特点，满足素质教育和创新教育的要求。

　　———教学资源优化配置。传统实验室专业仪器功能单一，往往是“一个萝卜一个坑”，每个实验还要添置如电工电子教学实验台、模拟电子技术实验箱等专业器材。而像毫伏表、电流表等必备仪表，各个实验室更是不可缺少，造成了重复建设和极大浪费。综合实验平台采用了微处理器技术、E D A技术数据采集与处理技术、频率合成技术等多项新技术，而成本较传统实验室却减少许多。节余资金用于模块的开发和平台功能的拓展，从而获得了教学资源和效益的“双赢”。

　　目前这一系统已在国内近20所高等院校中投入使用，正引导着电子信息工程技术实验设备的一次崭新革命。