集成电路设计的发展依赖于先进的EDA 工具。建立完善的集成电路设计实践教学体系，必须要从用于实践教学环节的EDA 设计工具入手，摒弃目前高校实验室中旧的EDA 设计工具，采用新的和产业接近的集成电路设计工具，才能从根本上解决高校实践教学环节与当今IC 产业发展脱节的问题。电子工程系为此采取与着名公司共建的方式，以较低的价格引入了业内使用较多的Cadence 公司的部分软件包，该软件贯穿数字电路从RTL 到GDSII 的完整设计流程技术，以及模拟电路的电路设计、版图设计、验证的相关技术。在实验中使用该软件后，迅速与市场中先进开发手段接轨，保证了学生毕业后能快速融入到实际的行业中。
（二）实行学术导师制，大力开展科研进课堂活动
对事物的洞察力、概括力、抽象力，以及看问题的世界观和方法论并不是与生俱来的，而是需要通过实践训练，特别是思维训练转化而来，能力形成的很重要一点是所学的知识能否转化成学生自己所掌握的能灵活运用的知识。学术导师制由于其实践性，在学生知识能力的转化过程中可以起到重要的辅助和催化作用。由于IC 设计人才在国内较为紧缺，学生发展缺乏前瞻性，电子工程系采取聘任校内知名教授和业界着名人士为本科同学的学术导师，通过定期的讲座、学术座谈等形式，起到指引学术方向，介绍先进技术等作用。
在实验内容设置、学生创新研究等实践活动中，电子工程系大力开展科研进课堂、进实验室的活动。特别是在实践教学中，将部分教师科研的内容（如IP 库的建立，版图设计等）引入实验设置。这样就解决了在实验设置中内容陈旧、脱离实际的问题，使同学们在实验教学环节就得到锻炼，同时由于其内容难度适中，学生完成效果较好，而且帮助教师科研项目完成了一定工作。在高年级同学中，以科研中较完整的部分组成小的课题，让有能力和兴趣的同学自由组合，以课外小组、创新实验、毕业设计（实习）的形式来参加。在近年的改革实践中，有30余名同学以各种形式参加到课题中来，绝大多数同学的实践能力都得到了很大提高，其中50%以上继续深造，其余的同学也大多被国内外知名的IC 设计公司或着名IT 公司录用。实验内容改革与科研小组的成立使电子工程系越来越多的同学受益，也兼顾了普通同学紧跟市场技术发展和能力较强同学动手实践、科技创新的要求。同时为了完善IC 设计的流程，电子工程系开展设计竞赛活动，结合科研课题设置竞赛内容，选拔优秀作品进行流片、封装并测试，使整个实践教学完整起来。
三、改革实验室管理方法，提高教学资源的使用效率
实践教学改革后，先进的工具和内容被引入到教学中，参加实验的人数和次数将大大增加，但实验资源（包括实验室面积、硬件资源、管理人员）却没有发生变化。为了给改革提供一个较好的支持，必须同时完成实验室管理方法的改革，提高资源的使用效率，本文提出了两种思路来具体完成改革的实施。
（一）改革资源管理思路，提高使用效率
提高实验资源的使用率，一个最直接的方法就是改善管理方案。电子工程系共有本科生实验室5个，共400平方米，设备400余件。要保证改革后的教学实践使用，必须保证2个实验室每日开放（每日12个小时），其余实验室按课程使用，平均每周实验室使用的时间为300小时左右，加上仪器维修、软件维护等日常工作，每周的总工作时间为320小时。如果每个实验室管理人员每周的工作时间为40小时，则共需8个实验室管理人员。而实际电子工程系实验室仅有1名兼职管理者，要独立完成以上工作是不可能的。为了解决以上矛盾，电子工程系借鉴国外大学学生参与管理的经验，组织系内的贫困学生进行培训，参加实验室开放值班，日常仪器维护等工作。每学期有10名本科同学参加到实验室的管理，他们平均每周工作10小时，同研究生同学一起出色完成了2个开放实验室的值班开放工作和日常仪器维护工作。他们的参加解决了实验资源的使用矛盾，并得到校勤工俭学基金的资助，解决了其生活的困难。
（二）加大科技手段的应用，扩充实验室的容量
在改善管理方法，提高效率的同时，加大科技手段的应用，同样在实验资源的扩容方面起到作用。面对实验资源、管理人员的短缺，电子工程系采取了几项先进的技术手段。
①充分利用网络环境。在EDA 软件作为IC 设计主干的背景下，电子工程系建立了完善的网络学习环境，将教学资料、部分EDA 软件放置于网络资源上，这样学生可以在宿舍、公用机房等环境完成部分的教学和实验工作，减轻了实验资源的压力。②采用指纹登录系统协助管理实验室。为加强开放实验室的管理，系里自行开发了指纹登录系统，在实验室开放时，使用实验资源的同学要通过系内的指纹验证方能进入。该系统杜绝了外系同学使用本系的紧张资源，并能加强实验室的管理和使用记录。③采用RFID 系统管理实验仪器资源。实验室仪器的使用和管理是一件耗费人力的工作，电子工程系开发了实验室仪器的RFID 管理系统。通过建立管理网络和门禁读头，并给每台仪器配置唯一的RFID 卡，实现了对仪器位置和基本情况的实施检视和统计，极大节省了人力、物力。
四、结束语
通过全新的实践教育方式，对实验资源实行科学的管理，配备先进的技术手段，实践教学改革在电子工程系中全面开展起来。配合整个人才培养改革方案，越来越多的同学在新的培养模式中受益。目前正在对其改革的方法进行进一步的整合和研究，以便制定更为合理的课程内容和实验技术。
电气工程专业实践教学体系改革的研究与实践
王 玮，倪平浩，徐建军，季晓衡，关 宇
（北京交通大学电气工程学院，100044）
摘要：本着“通识教育、按类教学、倡导探索”的本科教学理念，以“厚基础、宽口径、重个性、强能力、求创新”为原则，根据现代电气工程的发展和社会对人才素质的新要求，对电气工程专业实践教学体系改革进行了深入的研究，构建了模块化、系列化、系统化的实践教学体系，并以此为指导在北京交通大学电气工程学院进行实践，建设了电气工程综合实验中心，经几年的认识-实践-再认识-再实践，现在电气工程综合实验中心已为综合型、创新型人才培养提供了一个广阔的平台。
关键词：电气工程 实践教学体系 创新型 综合型 人才培养
一、引言
随着科学技术的发展，电气工程学科也在与计算机、自动控制、网络通信等学科相辅相成地发展着，一方面为计算机、信息及通信等高新技术领域的快速发展提供了强有力的支撑，同时学科本身也发展成为数字化、网络化、信息化的现代电气工程。电气工程类人才作为综合性人才越来越多地被社会各行业所需要。在这种情况下，高等学校应顺应发展，培养专业基础宽、适应性及综合能力强、勇于创新的电气工程类专业人才。
创新之根源于实践，为培养新型电气工程综合型人才，就必须实施素质教育，学习是基础，思考是关键，实践是根本，在对其进行理论教育的同时，多方面地进行实践能力的培养。2007年教育部“1号文件”决定实施的“质量工程”和2007年教育部“2号文件”的基本思路之一就是：“深化改革，提高质量，必须坚持以强化实践教学为着力点”，高等学校应不断研究与实践，更新观念，为学生创造一个良好的、新型的实验教学环境。北京交通大学电气工程学院从2002年开始，逐步地探索和努力，构建了模块化、系列化、系统化的新的实践教学体系，建成了涵盖多个专业方向的电气工程综合实验中心，实现了场地、设备、师资力量的共享。目前电气工程综合实验中心既是学生实验基地，又是实习基地、创新训练基地。运行实践表明：这种体制结构合理、适应面广、应用功能强、利用率高。
二、构建模块化、系列化、系统化实践教学体系
传统实验室以课程或专业方向为单位，各实验间无关联，只完成对特定课程或专业方向的相关知识的验证和巩固，没有知识系统化的环节，造成学生掌握知识零散，与实际距离大，难以建立关系到多课程的系统性概念。
根据电气工程学科的特点，我们通过分析、论证，构建了新型的电气工程学科大类模块化、系列化、系统化的实践教学体系，把实践环节从过去的“辅助”地位提升到与理论教学并重的地位，把各类实验进行系统化的连接，强化学生“实践能力”与“创新能力”的培养。改变单纯以课程为基础设置实验的体系，体现多目标（基本实践能力、综合设计能力、创新能力）和多层次（基础型、提高型、研究型）的特点。
新的实践教学体系以课程实验为单元、课程组实验及课程设计为模块、课程组为系列、专业方向为系统、通信网络为纽带。各实践环节体现在基础层（电路、电子、信号处理、微机原理、自动控制原理、计算机通信与网络、电力系统基础等）、提高层（相应的专业课实验、课程设计、专业实习）和研究与创新层（专业综合设计、毕业设计）三个层次，能完成电气工程学科的培养方案要求。体系包括了专业基础课程实验、专业课程实验、课程设计、综合性设计、电机电器实习、毕业设计，是一个贯穿大学四年的全程化实践教学方案。
开设的实验在满足课程教学要求的同时，还按专业方向、学科方向及其发展形成系列和系统，学生通过系统的实验可体会到专业基础各门课程之间、专业课和基础课之间的关系与衔接，从单门课程、系列课程到专业方向，由点到线、由线成面、由面建体逐步培养学生的实践能力。
以电力系统及其自动化方向为例，电力系统基础、电力系统稳定控制、电力系统故障分析等课程构成一个模块，电力系统继电保护、电力系统自动化等课程构成一个模块，这些模块加上电力系统课程设计构成电力系统及其自动化系列，这个系列加上计算机技术系列以及综合性设计、毕业设计构成面向电气工程学科专业的一个系统。
新的实践教学体系考虑电气工程学科与网络、信息等相关技术的密切联系和发展，建立网络化实验环境，多角度体现专业特点，使实践教学内容从相对独立到学科融合，使学生接受由易到难、由简到繁、由浅入深的实践训练。实践教学的执行进程。
三、建设电气工程综合实验中心
2003年在多次调研的基础上，经由清华大学、北京航空航天大学、华北电力大学专家组成的专家组论证后，获学校批准以立项的方式，电气工程综合实验中心按新的体系结构开始建设，打破原有分专业、分地块的实验室结构，对所有资源进行重新配置，实行场地集中、设备集中、人员集中的政策。
目前建成的实验中心使用面积达1200平方米，实验室15间。实验中心分专业基础和专业两大类11个实验室，其中专业基础实验部分4个，专业实验部分7个。从体系结构上又分为7个实验系列。
实验中心由校、院两级领导，专职工作人员5人组成。承担着全校电气工程类的实验课程23门，实验项目79个，课程设计6个，综合设计题目73个，电机电器实习1个，以及毕业设计的任务。每学年实验学生人次达14000人以上，实验人时数达83000以上。
实验中心同时作为学生创新训练中心，每年举办“电气杯”科技创新大赛等创新训练活动，参加人数在120名左右，占年级总数的40%，20人左右获奖，40%的参赛同学能参加保研。
实验中心实行开放式管理，实现实验空间、实验时间、实验形式的全方位开放。将开放分为两大类：一种为培养计划内任务，另一种为自主、创新性活动，如“电气杯”科技创新大赛、自主选题实验、挑战杯科技活动大赛等。
在实践教学管理中，遵循实践认知规律，根据实验的性质和教学阶段采用不同的教学方法与模式，渐进式引导实验，逐步实现个性化自主学习。学生自选实验内容、指导教师、实验时间，充分满足不同学生的需要。验证型实验按照教学内容，通过实验对重要定义和概念进行验证。学生在教师指导下，根据实验指导书的要求自行完成，并将实验结果以报告的形式完成。综合型实验首先要求学生对所做实验的目的非常清楚，并对实验工作原理有较深入的了解，在实验中由学生自己计算，改变实验中的一些参数，观察参数的改变对结果的影响，分析研究写出报告。设计型实验要求学生根据实验题目，以实验室所能提供的设备，自行设计实验全过程，并通过实验达到实验题目的要求。实验中心新的管理模式，极大地提高了实验室的使用效果。
四、成果
电气工程综合实验中心经过几年的努力，2005年1月通过北京市教育委员会组织的专家评估，被认定为北京高等学校基础课“合格实验室”。
2006年1月通过北京交通大学组织的“十五”本科教学实验室重点建设项目功能性验收。
2006年11月通过教育部本科教学工作水平评估。
教改项目《电气学科大类模块化、系列化、系统化实践教学体系的研究与实践》，获2004年北京高等教育教学成果二等奖。
