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教学理念及体系

 

南京大学致力于打造中国最好的本科教育。自2009年以来,南京大学在国内高校中率先进行了“三三制”本科教学改革,尊重学生个性选择,鼓励学科交叉,全新打造“通识通修类、学科专业类、开放选修类”三类课程模块,设计“大类培养、专业培养、多元培养”三个培养阶段以及“学术专业类、交叉复合类、就业创业类”三条个性化发展路径。

电子信息专业实验教学中心(以下简称中心)旨在培养信息电子领域面向未来、顶天立地的综合性高层次复合型创新人才。中心依据电子信息发展速度快、技术更新快、人才流动快的三快特征、以专业基础强、实践创新强、领军创业强的三强为人才培养目标,以优先入专业、优先促竞争、优先占高层的三优为措施,以南京大学通识教育和个性化培养相融通的“三三制”人才培养为切入点以国家级实验教学示范中心建设要求为指导适应全球以学生为中心的高等教育发展趋势,建立了以“以学生为中心、多远培养、理实并举、顶天立地”为教学理念,以“虚实结合、时空开放、共建共享”为建设理念,以信息物理到器件芯片,电路模块到应用系统的自底层至顶层设计为主体指导思想,构建知识体系、课程层次、理论与工程、时间与空间、虚拟与现实的多元化、全方位的实验教学体系。并建立了以开放性、研究性、创新性为突出特征的多层次实验教学平台,构建了将科研资源,企业资源、竞赛、创业等多种元素有机融入实践教学环节的多元协同的电子信息类实践教学模式,并实施以学生为中心的从课程资源建设、学习方式、教学模式到学生管理方式、教师教学学术发展的综合性系统工程,实践在“互联网+”时代下,以学生为中心的研究型大学卓越本科人才培养教学方法,培养信息电子领域的综合性高层次复合型创新人才,建设“多学科融合、多元化培养、多途径发展”特色鲜明、辐射力强、引领示范作用显著的一流电子信息专业实验教学中心。

 

 

中心实验教学体系遵循南京大学“三三制”人才培养体系,以“以学生为中心、多远培养、理实并举、顶天立地”为教学理念,以信息物理到器件芯片,电路模块到应用系统的自底层至顶层设计为主体指导思想,构建知识体系、课程层次、理论与工程、时间与空间、虚拟与现实的多元化、全方位的实验教学体系,体现“虚实结合、时空开放、共建共享”的建设理念。中心实验教学体系架构如图1所示。

图1 实验教学体系架构

1、多元化、全方位的实验教学体系-知识体系

电子信息类专业本身具有理工融合的特点,主要包括物理学、电子科学与技术、信息与通信工程等领域的基础理论、工程设计和系统实现技术。在电子物理学领域,主要涵盖量子电子学、超导电子学、辐射电子学等,研究粒子物理、等离子体物理、激光等物理前沿对电子工程和信息科学的概念和方法所产生的影响,重点研究在强辐射、低信噪比、高通道密度等极端条件下,处理小时间尺度信号的技术,包括量子通讯、实时物理信息处理、强噪声背景下的随机信息提取技术等。在电子科学与技术领域,主要涵盖微电子学与固体电子学、电路与系统、电磁场与微波技术,研究电子和光子等微观粒子在场中的运动与相互作用规律,包括新型光电磁材料与元器件、微波电路与系统、集成电路、电子设备与系统等。在信息与通信工程领域,主要涵盖通信与信息系统、信号与信息处理,包括信号探测与处理、信息编码与调制、信息网络与传输、多媒体信息处理、信息安全及新型通信与信息处理技术等。

 

随着信息电子科学与技术的不断发展,对新时期信息电子科技人才的要求也越来越高,需要打破学科专业壁垒,将本专业和相近专业学科领域的知识交叉融合起来,才能做到融会贯通。面向南京大学电子学院、物理学院、现代工学院、工程管理学院、计算机科学与技术系等多个电子信息类相关院系,中心从多学科交叉融合出发,依据电子信息专业特点,从信息物理到器件芯片,电路模块到应用系统的自底层至顶层设计实验教学内容,保证学生从物理层面到器件再到模块最终到系统宽广而深入的学习。中心实验教学体系中知识体系部分如图2所示。

图2  实验教学体系-知识体系

2、多元化、全方位的实验教学体系-课程层次

改变传统的实验课程设置,以学生为本,建立以学生为中心的课程设置实验教学体系,给予学生更多的自主权,给予学生多元化发展空间。

课程设置上,前期构筑宽厚基础,推进通识教育,后期优化专业教育,注重学科交叉培养,加强研究性与工程类教学与学习,培养学生的创新能力,包括通识通修课程模块、学科专业课程模块、开放选修课程模块三大模块,并在开放选修课程模块中设立卓越工程师课程模块和就业创业课程模块,强化校企合作培养人才、工程类人才培养和创新创业人才培养。具体实施上优化学分设置,均衡考虑必修和选修课程学分,增加学生的自主性,鼓励学科交叉选修课程的开设。目前中心已开设通识通修实验课程5门,学科专业课程12门(专业导学课程4门,学科平台实验课程6门,学科专业核心实验课程6门),开放选修实验课程19门,其中卓越工程师课程模块实验课程3门,就业创业课程3门。中心实验教学体系中课程层次部分如图3所示。

 

图3  实验教学体系-课程层次

 

3、多元化、全方位的实验教学体系-理论与实践

电子信息类专业本身具有理工融合的特点,实验教学中需兼顾理论与实践能力的培养。中心在教学过程中强调案例实施教学,并从实验课程项目设置、实验课程类型、创新实践等多个环节全方位培养学生的理论与工程能力。实验课程项目设置除基础部分以外,至少还包括研究部分、综合部分、实训部分的一个内容。实验课程类型分为通识通修实验、学科平台实验、学科专业实验、开放选修实验,包括开放综合实验、前沿实验、校企联合实验。创新实践包括创新计划、创业计划、竞赛培训、学生520论坛、工程实训。目前中心共开设实验项目150项,其中学生自主研究项目25项,科研转化项目30余项,校企合作项目20余项。中心实验教学体系中理论与实践部分如图4所示。

 

图4  实验教学体系-理论与实践

 

4、多元化、全方位的实验教学体系-时间与空间

中心的一个重要特点就是突破了时间与空间的限制,实现资源共享。中心通过仪器互联共享实验平台实现了校内外仪器的时间与空间的开放共享。通过远程虚拟实验室平台,采用计算机虚拟化技术打造云实验室概念,采用VMware vSphere作为虚拟化基础,以VMware Horizon为桌面云管理系统,教师和学生通过桌面云能够远程使用实验室的课程资料、专业软件,实现了实验室的物理延伸。中心基于edX平台和“学堂在线”建设大规模在线开放课程(MOOC)课程,创建远程虚拟课堂,实现仿真教学。中心实验教学体系中时间与空间部分如图5所示。

云实验室

                                                   图5  实验教学体系-时间与空间

 

5、多元化、全方位的实验教学体系-虚拟与现实

中心建设原则为“虚实结合、相互补充、能实不虚、虚中有实”,结合电子信息类专业的特点以及资源的共享需求,中心从以下几方面构建具有高度真实感、直观性和精确性的虚拟仿真实验教学平台:

无法在宏观实验中表征的实验采用虚拟仿真实验教学,帮助学生理解和掌握;

知识点多而复杂的实验采用虚拟仿真实验教学,拓展实验教学的深度和广度;

高危的或成本高的系统性实验采用虚拟仿真实验,减少实验成本和潜在危害;

采用计算机虚拟化技术和大规模在线开放课程(MOOC)实现课程资源的共享.

 


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