国家级虚拟仿真实验教学中心申请书

时间:2013-10-15 22:24 / 作者:admin

 
 
 
 

国家级虚拟仿真实验教学中心
 
申请书
 
 
学校主管部门:        教务处         
        学校名称:           长治学院                    
学校管理部门电话:    0355-2178012 
申报日期:        2013-9-20          
 
 
 
 
 
中华人民共和国教育部高教司制
 
 
 
 
填写说明
 
  1. 申请书中各项内容用“小四”号仿宋体填写。
  2. 表格空间不足的,可以扩展。

  1. 基本情况                                                                                 
虚拟仿真实验
教学中心名称
 电子测量虚拟仿真实验教学中心
实验教学示范中心名称/级别(省级或国家级) 物理学实验室/山西省本科高校基础课示范实验室 批准时间 2005年
实验教学示范中心主任 姓名 郝瑞宇 性别 年龄 34
专业技术   职务 副教授 学位 博士 联系电话 0355-2178539
13994673575
主要职责  
1.制定实验中心建设的总体目标与发展规划等,协助教务处负责中心工作。2.组织教师制定实验计划,实验大纲等相关内容,督促教师实验教学工作,成立领导小组定期对中心教学及管理人员进行考核。3.负责实验教学改革和实验科技创新。在实验中体现出我院培养应用型人才的人才培养目标。4.协助教务处负责中心经费计划、使用与管理工作。5.在保证完成教学或科研任务的前提下,积极组织开展社会服务和技术开发,开展与企业的合作与交流。 6.协助教务处组织完成仪器设备的管理、维修,使仪器设备经常处于良好的工作状态。组织开展虚拟实验系统的完善和开发工作。7.加强与其它虚拟实验教学中心的联系,定期开展对外交流。
教学科研主要经历  
该项目负责人郝瑞宇,男,1979年生,理学博士,光学专业(国家重点学科,山西大学),研究方向为光孤子理论,现为长治学院电子信息与物理系主任、副教授、山西省物理学会理事、山西省青联委员、山西青年五四奖章获得者。在国内外重要学术杂志(包括美国Physical Review E等国际重要杂志)发表科研论文33篇(SCI收录19篇),并被山西省科技厅的研究报告称为高产作者。目前,这些论文共被SCI源期刊论文引用300余次,且得到了A. Hasegawa(光孤子理论奠基人之一),V. N. Serkin,K. Nakkeeran等国际物理学家的肯定与引用,同时也得到了国内包括北京邮电大学等单位专家的引用。并两度获得山西省科学技术奖。在课题方面,参与完成国家自然科学基金项目1项,主持山西省青年科技研究基金项目1项,山西省高校科技研究开发项目1项。另外,担任《Optics & Laser Technology》和《Journal of Modern Optics》等国际学术杂志的审稿人。
 
教学科研主要成果  
代表性论文:
  1. Ruiyu Hao, Lu Li, Zhonghao Li and Guosheng Zhou. “Exact multisoliton solutions of the higher-order nonlinear Schrödinger equation with variable coefficients”. Physical Review E (SCI收录) , 2004, 70, 6, 066603(1-6).
  2. Ruiyu Hao, Rongcao Yang,  Ping Nie,  Lu Li  and Guosheng Zhou. “Exact solutions for the propagation of light in nonlinear optical media with nonperiodic modulation”. Physica Scripta (SCI收录), 2006, 74, 1, 132-135.
  3. Ruiyu Hao , Guosheng Zhou . “Exact multi-soliton solutions in nonlinear optical systems”. Optics Communications(SCI收录), 2008,281,17,4474-4478.
  4. Ruiyu Hao. “Spatial solitons in an optical lattice with varying diffraction and spatially inhomogeneous nonlinearity”. Optics & Laser Technology(SCI收录) , 2011,43,1,25-28.
  5. Ruiyu Hao. “The propagation of light in optical lattice with nonlinear double-well structure ”. Optics Communications(SCI收录), 2012, 285, 6, 1438-1441.
 
 
 
 
 
科技奖励:
1. “光学传输和玻色-爱因斯坦凝聚中的孤子特性研究”2010年度山西省科学技术奖(自然科学类)二等奖,排名三
2. “光波在非均匀介质中的传输特性研究”2011年度山西省科学技术奖(自然科学类)三等奖,排名二
 
 
 
虚拟仿真实验教学中心 教师基本情况   正高 副高 中级 其它 博士 硕士 学士 其它 总人数 平均
年龄
人数 1 11 20 1 4 24 5 0 33 38.6
占总人数比例 3% 33% 61% 3% 12% 73% 15% 0%
实验教学情况 实验课程数  面向专业数 实验学生
人数/年
实验人时数/年
5 3 240人/年 3500人时数/年
                           
 
  1. 建设内容
2-1虚拟仿真实验教学中心的建设概况
 
长治学院电子测量虚拟仿真实验教学中心,筹建于2011年12月,负责人是郝瑞宇,现有教师33人,其中教授1人、副教授和高级实验师11人、中级职称教师20人,拥有博士学位4人、硕士学位24人。先后投入300万元,购置了MULTISIM、PROTUES、LABVIEW、MATLAB等实验教学软件和EDA技术、单片机等虚拟实验教学仪器设备。主要承担人才培养方案内的电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、EDA技术、单片机原理等5门课程实验,约60个左右的实验教学项目。授课对象主要是电子信息科学与技术专业的本科学生。
2013年4月,学校对该中心进行了重点建设。我系教师在此期间申报了校级教学研究项目一项——《电子线路》虚拟实验教学方法应用研究。在虚拟仿真实验教学资源建设方面,我系在对电子信息科学与技术专业人才培养方案修订后,在培养方案中单独设立了电子测量培养模块,从专业课程为出发点来强化学生的实验能力和创新能力。同时,以全国电子设计竞赛为平台,用虚拟仿真与实际测试相结合的思路,切实加强学生的动手能力与实践能力,为学生的可持续发展创造条件,强化虚拟仿真实验的功能。
目前,我院电子测量虚拟仿真实验教学中心的条件,已达到开展虚拟仿真实验教学的基本要求,仪器配置共210台(套),承担的虚拟仿真实验教学项目共60多项,其中基础性实验项目40项,综合性实验项目15项,创新性实验项目5项。
我院的电子测量虚拟仿真实验教学中心现在以计算机系统为基本的实验平台,可以完成电工学、电路分析、电子线路、单片机等课程的相关实验项目。随着新的人才培养方案的实施,我中心拟建立一个以电子测量工作站和计算机相结合的实验平台。预计平台建成后可完成电子测量、自动控制、电子线路等实验课程,同时,拟增加物理和化学等相关课程的教学工作,以扩大该实验中心的辐射功能。最终将建设一个功能多而强的新型实验中心,使其具有进行新兴学科“虚拟仪器”实验教学的功能,既可以进行完全软件载体的虚拟仪器实验教学,又可以进行软件与硬件结合构成实际电子测量仪器系统的实验教学,争取把电子测量方向培育为我系虚拟仿真实验教学的特色和优势。
 
 
2-2虚拟仿真实验教学资源(实验项目、功能及效果等)
 
实验项目:
2-2-1电路分析基础实验:
1.叠加定理的验证  2.戴维宁定理的验证  3.单相RLC串联电路分析
4.测定三相电源的相序         5.测量三相电路的电压、电流
6.用示波器观测动态电路的波形
2-2-2 模拟电子技术实验
1.常用电子仪器的使用   2.晶体管单管放大电路        3.射极跟随器
4.负反馈放大电路       5.比例求和运算电路          6.有源滤波电路
7.正弦波振荡电路       8.整流、滤波及串联稳压电路   9.OTL功率放大器10.电压——频率转换电路  11.光电耦合电路            12.波形转换电路
2-2-3 数字电路与数字逻辑实验
1.门电路逻辑功能的测试  2.编码器与译码器    3.数据选择器
4.移位寄存器        5.A/D转换实验   6.组合逻辑电路的设计(一)
7.组合逻辑电路的设计(二)  8.集成触发器    9.计数器的设计
10.多谐振荡器与单稳态触发器的设计11.抢答器的设计12.交通灯控制电路
2-2-4 数字信号处理实验
1.离散时间信号分析  2.离散时间系统分析  3.用FFT进行谱分析
4.利用FFT实现快速卷积  5.无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计
6.有限冲激响应(FIR)数字滤波器的设计
2-2-5 单片机实验
1.数据存储与传送指令实验
2.算术与逻辑运算指令实验
3.控制转移与位操作指令实验
4.流水灯实验
5.外部中断实验
6.交通信号灯控制实验
 
实验功能:
电子测量虚拟仿真实验中心是一个以计算机系统和相关的电子仿真软件为核心的实验平台,可以完成电路、电子、信号分析、通讯、微处理器等各种电子学课程的实验教学工作。
 
实验效果:
我院的电子测量虚拟实验教学中心现面向我系的3个本科专业,教学覆盖面广。所采用的全开放、自主学习式教学模式,以及实验课程设置的实验内容,使学生获得了丰厚扎实的实验基础知识和实验技能,增强了学生自主学习的兴趣,培养了学生工程意识、工程实践综合能力和创新意识,取得了良好的教学效果,学生对电子测量实验系列课程教学作出了好的评价。
2-3虚拟仿真实验的教学平台(平台功能、信息化设备、网络与信息安全等)
 
平台功能:
电子测量虚拟仿真实验中心是一个以计算机系统和相关的电子仿真软件为核心的实验平台,可以完成电路、电子、信号分析、通讯、微处理器等各种电子学课程的实验教学工作。
 
平台的信息化设备:
设备名称 设备属性 功能
便携式电子测量
工作站
主机 电子测量工作站
面包板实验台 功能模块 手工插装实验电路
8051单片机仿真器 功能模块 8051单片机实时
在线仿真开发
 
2-4合作企业的概况和参与程度
 
与我系电子测量虚拟实验教学中心合作的主要企业有山西中池联华科技开发有限公司和山西福万达工业新材料有限公司。它们都是我系的专业实习基地。
    山西中池联华科技开发有限公司是专业从事LED显示系统的技术研发、生产、销售及工程服务为一体的民营高新技术企业。公司以资深的显示系统开发专家和计算机网络工程师为主导,广纳业内高级管理人才、销售精英,提升专业化、现代化经营管理水平。公司位于山西省长治市高新开发区科技工业园总占地面积39.6亩,总投资8500万元,拥有4000多平米的生产面积和3000多平米的办公及研发面积。公司拥有德国西门子全自动SMT生产线及安装检测线,双波峰生产线和插件生产线以及切脚机、插灯机、分色机、光枪等现代化进口生产设施,公司产品在整个生产过程中每个环节实现质量检验,在产品出厂前均进行老化测试,为产品提供了更可靠的品质保证。公司产品种类齐全,从室内外单双色条屏、信息屏、图文屏、双基色视屏到室内外全彩屏等产品,还有特种LED电子显示屏—无线车载电子显示屏、无线移动电子显示屏、无线气象信息显示屏、无线交通诱导显示屏。广泛应用于广告、交通、证券、铁路、公路、民航、医院、银行、房地产、体育场馆、电力、娱乐等行业。
    山西福万达工业新材料有限公司是一家民营高科技企业,注册地点在长治市高新技术产业开发区,注册资金4000万元。公司现拥有土地44.14亩,固定资产4415万元,员工120人,其中科研开发人员18人,年可生产以空气净化节能灯为主的三大系列节能灯250万支,品种达120余种,产值上亿元,是华北地区最大的节能灯生产企业。公司的主要产品空气净化节能灯是该公司自主研发的科技产品,拥有完全的知识产权,并申请了国家专利。通过并取得ISO9001:2008标准质量管理体系认证证书。公司生产的空气净化节能灯不仅具有高效节能的效应,同时还具有净化空气的强大功能,它不仅可节电80%(与白炽灯比较),还可以净化室内空气中的烟气、甲醛、甲苯、二甲苯、苯乙烯、十一烷等装修异味和杀灭空气中的有害菌群,减少空气中粉尘等作用,特别适合家居、办公室、会议厅、医院、学校、幼儿园、图书馆等公共场所和路灯、工业厂房照明等使用,是一种真正的节能和环保的复合型产品。产品上市以来,受到了国内外客户的青睐。目前已在北京、天津、山东、陕西、黑龙江、新疆等25个地区批量销售。
  
2-5虚拟仿真实验教学和管理队伍(教师水平、虚拟仿真实验教学和研发水平、队伍结构等)
 
我系电子测量虚拟实验中心团队的知识结构、年龄结构、职称结构都较为合理,由老中青年教师组成。现有教师33人,均为专任教师。其中高级职称12人,中级职称20人,硕士以上学位教师占到73%。队伍中有省级教学名师1名、校级中青年骨干教师4名。本实验中心的负责人和骨干教师的业务水平高,本中心的教师都很敬业,教学能力强,实验教学经验丰富,教学特色鲜明,能够胜任该项目平台的建设工作。 今后将通过培训、进修等方式进一步提高教师素质和教学科研能力,使其成为奉献、敬业、业精的教师队伍;将依托光学优秀教学团队、基础物理优秀教学团队加强教师团队建设,团队以项目形式承担整合性实验内容革新、实验项目开发等。
 
2-6虚拟仿真实验教学中心的管理体系(组织保障、制度保障、管理规范等)
 
组织保障:
本实验中心由长治学院教务处负责组织实施,成立了“实验中心”领导小组,负责领导和协调有关工作;电子信息与物理系成立了“实验中心”执行小组,具体负责平台运行和日常管理工作。同时聘请校内外知名教授、专家做顾问。
领导小组:
组长: 赵巨涛  副组长:王璟琳
执行小组:
组长: 郝瑞宇  副组长:刘建伟 冯晋军
成员: 付美荣  王铁云  李建伟  李  翻  何春乐
 
制度保障:
成立实验中心工作领导和执行小组,加强领导,保证实施;加强师资队伍建设,形成教学团队;加强课程建设,构建电子测量课程体系;加强资源整合,构建校级、系级相结合,系统完整、功能多样的电子测量实验体系。
经过调研,结合我院实际情况,在实验中心建设的过程中,要立足课堂,又要超越课堂,要立足课程,又要超越课程,要立足校内,又要超越校内。重视课外活动,丰富校园文化;加大实验室建设,改善实验条件;通过全国电子设计竞赛,鼓励大学生开展课外活动等等。
长治学院电子测量虚拟实验教学中心的建设是一项重要的项目,我们本着认真规划,精心设计,在学校投入的基础上,尽可能采取多种渠道合理筹措资金,力争把其建设成一个适合教学科研需要的先进的实验中心。具体建设原则为:
(1)先进性原则。紧跟当前电子技术的发展,用先进的技术武装实验室,使学生能学习到先进的技术,老师有先进的手段进行科学研究。
(2)多用途原则。实验中心的设备应做到一机多用,相同的仪器仪表在各实验分室共享使用,不重复购置。
(3)开放性原则。实验中心是开放的,面对学生和教师开放,最大限度地提高设备利用率,培养学生的创新和独立工作能力,营造良好的学术氛围。
(4)可扩充与可升级。在建设实验中心时,应考虑今后扩充与升级的可能性,采用符合国际标准的产品,考虑到今后技术发展与更新的可能,使实验中心保持先进水平。
(5)经济性与实用性。考虑经济实用的原则,不追求过高的技术指标,使有限的资金发挥最大限度的作用。
 
管理规范:
对于本实验中心,要严格计划制定,规范管理,制定一套合适的评价体系;制定学生考勤登记;保证动手实践学时;完善管理制度;学生自我管理、教师助教管理等一系列制度需要完善。充分利用“选修课”、“大学生竞赛”、“暑期下乡”、“课程设计”,设置各种不同的实验课程,学生根据不同的要求进行选做,充分体现学生在动手实践中的主体地位。
 
 
 
2-7虚拟仿真实验教学中心的特色与创新
 
 
1.开放的平台。本中心采取开放模式和教学方法,打破传统的实验模式,突破在固定时间、固定地点和可获取知识信息量有限等方面的制约。本虚拟实验平台充分利用互联网技术和服务器技术打造一个开放的实验平台,增强实验教学的灵活性,扩大实验教学在时间和空间上的范围;
2.实践加创新的平台。本虚拟实验教学中心按照“强基础、重实践、重能力、重创新、宽口径”培养模式,实施入门层、基础层、拓展层、提高层的四层次结构实验教学体系。入门层的电工电子实验课满足了广大学生动手实践的需求,开启学生对电子专业热爱的启蒙之门。基础层、拓展层、提高层针对不同年级的学生提出不同的要求,符合重实践、重能力和创新的地方高校电子专业的教育目标。
3. 面、线和点结合的平台。采取“群体化+个性化”相结合的多层次培养教学模式。对基础型的验证性实验和大部分综合型实验要求全员必修,采取群体化教学,也即“面”的教学。部分综合设计性实验和研究创新型实验由学生根据自己的兴趣和能力进行自主开放实验,也即“线”的教学;而对一些难度较大的研究创新型和课外科技创新项目则通过优选方式,选拔一些优秀学生参与,指定导师指导,有针对性的强化训练,也即“点”的教学。
4.平台的可扩充性和互动性。针对传统实验室更新实验器材的成本较大问题,本虚拟实验平台可以采用具有良好的扩充性设计,充分利用构件和Web服务技术的优势,可在使用过程中快速的增加新的虚拟设备而不用修改平台代码,而且用户亦可以根据自身需求自行在平台中添加相应虚拟设备。而且在本虚拟实验平台中,学生可以在任何时间和任何地点进行实验,可在线交流也可寻求老师的指导。学生在遇到问题时可以向老师或其他同学请求指导,老师可以通过平台给所有在线的学生讲解实验的流程。
5.低成本和方便搭建的平台。针对某些损耗性的实验,如电子电路的实验,学生在操作的过程中可能会由于误操作而导致芯片的烧毁,从而造成实验室运行成本的极大提高和影响学生的尝试兴趣。为降低实验室运行成本,使学生敢于尝试,本虚拟实验平台可以将现实的实验设备进行完全虚拟,达到现实设备的实验效果,但是在出现误操作时会给予相应的提示,而不会导致实验成本的提高。对一些复杂设计性实验,由于电子元器件多,规模大,常常会很耗时,因此这些实验很多学校只好取消或者改为验证型实验。为了解决这个问题,本虚拟实验平台将为学生搭建大规模实验提供支持,使学生在实验的搭建过程中能实时保存所搭建的实验流程,而这个实验流程能够在其他地点的虚拟实验平台中予以打开并继续进行实验。
 
 
 
 
 
 
 
3. 资源共享
3-1目前教学资源共享的范围和效果
 
本中心实验计划中的实验项目现已有详实的实验大纲,实验教学体系较完善,实验效果良好。除电子信息科学与技术专业外,可辐射物理学、教育技术学等专业学生。
 
3-2进一步实现共享的计划与安排
 
本实验中心拟上传所有的实验内容及实验CAI课件,包括必修与选修。进一步完善网站的内容,加强与学生的互动。使学生能在网上预约实验,使实验中心成为方便学生学习与创新的平台。
 
 
4.条件保障
4-1基础条件(仪器设备配置情况、环境与安全、运行与维护等)
 
电子信息与物理系已对物理、教技、电子实验室进行了前期建设,建立了基础物理、近代物理、教育技术、电子技术实验室,配备了相应的仪器设备。通过对国内兄弟院校的参观与调研,结合我院人才培养的特点,制定出了适合我院实际情况的建设方案。电子信息与物理系为实验室提供2500余平方米的实验用房面积,实验设备近1000万元,运行规范,为本项目的建设提供了基础保障。
4-2经费来源及使用规划
 
若资金到位,该实验中心拟采用集中建设完善的思路。在2013年12月-2014年12月、2015年1月-2015年12月分两次建成并投入使用。2013年12月-2014年12月,虚拟实验中心硬件的完善;2015年1月--2015年12月,虚拟实验中心实验软件的开发与补充建设。实验中心将在2015年建成且仪器全部投入使用,并逐步对我院各系开放。
 
 
 
 
 
  1. 学校和主管部门意见
 
 
 
 



 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
负责人签字            (公章)
年   月   日
 
 
 
 
学校主管部门
意见
(教育部所属高等学校不填此栏)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
               负责人签字             (公章)
                                        年   月   日