基于項(xiàng)目的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的實(shí)踐和研究

陳功

摘 要：結(jié)合江蘇省和常州工學(xué)院“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目—基于攝像頭的鋰電池薄膜缺陷檢測技術(shù)研究，就創(chuàng)新訓(xùn)練過程中教師如何選題、計(jì)劃安排、任務(wù)分配、實(shí)施指導(dǎo)，就學(xué)生在實(shí)施過程中的資料查找、過程實(shí)踐、團(tuán)體協(xié)作等具體方法進(jìn)行了研究和分析。提出了大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的重要性和現(xiàn)實(shí)意義，并對(duì)以后如何進(jìn)一步做好大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生創(chuàng)新 缺陷檢測 訓(xùn)練計(jì)劃

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）03（a）-0041-02

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和增強(qiáng)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，教育部和地方教育行政部門在“十二五”期間啟動(dòng)了“國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”和“省或自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”。其中，大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目旨在促進(jìn)高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化創(chuàng)新能力訓(xùn)練，探索以問題和課題為核心的教學(xué)模式改革，倡導(dǎo)以項(xiàng)目為載體、以學(xué)生為主體的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，注重研究過程，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，使學(xué)生在本科階段得到創(chuàng)新性科學(xué)研究的鍛煉。

作為常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院的教師，于2012年申報(bào)并獲批《基于工業(yè)相機(jī)的鋰電池薄膜缺陷檢測技術(shù)研究》校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，2013年該課題獲批江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。本文結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)施過程，就創(chuàng)新訓(xùn)練過程中教師如何選題、計(jì)劃安排、任務(wù)分配、實(shí)施指導(dǎo)，就學(xué)生在實(shí)施過程中的資料查找、過程實(shí)踐、團(tuán)體協(xié)作等具體方法進(jìn)行了研究和分析。提出了大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的重要性和現(xiàn)實(shí)意義，并對(duì)以后如何進(jìn)一步做好大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行了探討。

1 選題和學(xué)生的選取

由于大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練訓(xùn)練周期一般為1年，具體實(shí)施的對(duì)象為大學(xué)電子信息或電氣相關(guān)專業(yè)二年級(jí)的學(xué)生，他們剛剛結(jié)束模擬電子線路、數(shù)字電子線路等基礎(chǔ)理論的課程，正在學(xué)習(xí)單片機(jī)、微機(jī)等課程。因此，在課題的選擇上不能偏重于理論、對(duì)專業(yè)課要求太高的項(xiàng)目；其次，教師在圍繞企業(yè)生產(chǎn)過程中的技術(shù)需求和難點(diǎn)所開展的各類縱向和橫向項(xiàng)目，一般來說難度都比較大，不適合這個(gè)階段的學(xué)生。但脫離于解決實(shí)際問題的創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目沒有緊貼現(xiàn)實(shí)，在實(shí)施過程中對(duì)學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，而比較成熟的創(chuàng)新項(xiàng)目往往缺乏新意不易獲批較高層次的項(xiàng)目級(jí)別。此外，學(xué)生只能利用業(yè)余時(shí)間實(shí)施創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，因此在完成課程的學(xué)習(xí)之余，往往實(shí)驗(yàn)室或者學(xué)校所提供的平臺(tái)在時(shí)間上不能完全滿足學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的需求，因此，考慮學(xué)生在完成項(xiàng)目時(shí)不能受條件所限。

綜合考慮上述原因，將申請的校級(jí)項(xiàng)目中有關(guān)鋰電池薄膜缺陷檢測中的相關(guān)技術(shù)作為創(chuàng)新訓(xùn)練研究對(duì)象，其中融合了硬件和軟件方面的知識(shí)，硬件部分包括USB攝像頭和MATLAB軟件的互通、基于單片機(jī)的聲光報(bào)警裝置；軟件部分包括視頻圖像的獲取、幀讀取、簡單的數(shù)字圖像處理。熟悉的軟件和簡單地硬件使學(xué)生減少了前期的學(xué)習(xí)過程，有助于學(xué)生快速進(jìn)入創(chuàng)新訓(xùn)練。

申報(bào)項(xiàng)目前，指導(dǎo)訓(xùn)練的教師要和班導(dǎo)一起做好前期的動(dòng)員工作，不論是從學(xué)生能力提高的角度，還是從學(xué)校評(píng)獎(jiǎng)的角度都可以加大宣傳力度。訓(xùn)練過程中團(tuán)隊(duì)固然重要，但是人數(shù)不宜太多2～3人最合適，既方便教師講解又適宜學(xué)生操作和團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)。在申報(bào)的該課題中安排了4名學(xué)生。

本課題所設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖1所示。

2 任務(wù)分工和資料搜集

一旦確定課題方向和成員，接下來就要進(jìn)行成員分工和任務(wù)分配。本訓(xùn)練將檢測機(jī)構(gòu)的視頻獲取部分內(nèi)容交予項(xiàng)目主持人完成資料的翻譯。一般來說主持人理論基礎(chǔ)較好、基本功比較扎實(shí)，能力相對(duì)較強(qiáng)，視頻獲取部分涉及MATLAB2012版本視頻獲取工具箱全英文資料的翻譯、MATLAB人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)（GUI）和視頻獲取相關(guān)代碼的實(shí)現(xiàn)，因此比較適合主持人完成。數(shù)字圖像處理部分包括靜態(tài)非連續(xù)薄膜圖像的連續(xù)化、灰度化、特征提取和識(shí)別部分，由于學(xué)生沒有接觸過，因此安排了2名學(xué)生通過探討的形式參與該部分理論的學(xué)習(xí)。檢測裝置最后要根據(jù)有無缺陷實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，此部分涉及單片機(jī)的與計(jì)算機(jī)的通信問題，單片機(jī)也正是學(xué)生目前正在學(xué)習(xí)的知識(shí)，因此，學(xué)以致用能夠幫助學(xué)生在完成創(chuàng)新訓(xùn)練的同時(shí)將專業(yè)課程學(xué)扎實(shí)，此部分內(nèi)容安排了最后一名對(duì)硬件知識(shí)較感興趣的學(xué)生。

任務(wù)一旦分工完畢，學(xué)生就可以有針對(duì)性的搜集資料。通常推薦學(xué)生利用學(xué)?，F(xiàn)有的電子資源去查詢相關(guān)資料，中國學(xué)術(shù)期刊庫包含碩博士論文，其中有比較完整的課題研究背景、技術(shù)手段和實(shí)施過程的撰寫，非常適合學(xué)生的漸進(jìn)式學(xué)習(xí)。此外，教師在前期的科研積累中也搜集的部分包括論文、程序、視屏、圖像資料，也可以提供給學(xué)生。因此，學(xué)生可以從多種渠道獲得所感興趣的研究資料。

在此階段，為了使學(xué)生實(shí)施過程中增加感性認(rèn)識(shí)，還安排學(xué)生觀看企業(yè)生產(chǎn)過程的視頻并到企業(yè)生產(chǎn)線實(shí)際體驗(yàn)，加深了學(xué)生理解創(chuàng)新的精髓。

3 項(xiàng)目實(shí)施和團(tuán)隊(duì)交流

在學(xué)生花費(fèi)1個(gè)月左右的時(shí)間消化了所搜集的資料后，接下來就需要完成各自的任務(wù)。由于學(xué)生初次嘗試課題研究，往往不知如何下手，以視頻圖像獲取環(huán)節(jié)為例，學(xué)生沒有學(xué)過MATLAB，那么教師就要在前期安排幾次入門知識(shí)教學(xué)，并通過一周布置一次作業(yè)的形式幫助學(xué)生快速掌握工具的使用。數(shù)字圖像處理的學(xué)習(xí)光看理論知識(shí)學(xué)生會(huì)覺得很枯燥，那么選取一本既包括MATLAB又包括圖像處理的書籍就很有必要，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)理論的同時(shí)，馬上經(jīng)過實(shí)踐了解算法的作用。在單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)過程中，可以讓學(xué)生從KEIL軟件的使用入手，通過提供帶有USB接口的仿真器、布置簡單的LED燈的閃爍開始逐步，使學(xué)生既能夠在通過自己的筆記本電腦就能完成上述過程，又能快速掌握知識(shí)要點(diǎn)。

項(xiàng)目實(shí)施過程中，一般安排一周一次團(tuán)隊(duì)成員的討論或任務(wù)材料的遞交。通過對(duì)上次作業(yè)的檢查以及文字材料閱讀，通過討論的形式教會(huì)學(xué)生如何寫好周期性的學(xué)習(xí)報(bào)告，如何有效地完成教師布置的任務(wù)，如何快速地讓團(tuán)隊(duì)成員能夠通過交流互助完成階段性的任務(wù)。除次之外，利用QQ、飛信等通信手段，學(xué)生可以及時(shí)地將研究中所碰到的問題和教師交流，加快了學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練完成的效率。

對(duì)于項(xiàng)目支持人，一般教師要有意識(shí)地安排他來組織團(tuán)隊(duì)的討論和總結(jié)，逐步鍛煉學(xué)生的組織和語言表達(dá)能力。

由于該項(xiàng)目的實(shí)施過程需要機(jī)械和電子專業(yè)教師的配合。因此，邀請機(jī)械設(shè)計(jì)的老師和電子設(shè)計(jì)的老師給學(xué)生講講課，介紹檢測系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)備和電子元器件，更能夠使學(xué)生全面掌握光學(xué)、機(jī)械、電子、信號(hào)處理等多種學(xué)科的綜合應(yīng)用。

4 及時(shí)總結(jié)成果

學(xué)生在教師的組織下，通常能較快完成上述任務(wù)，教師也需要在學(xué)生實(shí)施過程中予以及時(shí)地總結(jié)，比如總結(jié)出一些論文或軟件著作權(quán)，在訓(xùn)練過程中教師要適時(shí)穿插科技論文的撰寫的講解、軟件著作權(quán)的申請規(guī)程和撰寫要求，甚至于發(fā)明專利的撰寫要點(diǎn)，幫助學(xué)生拓寬視野，同時(shí)強(qiáng)調(diào)工作階段性總結(jié)的必要和重要性。

在校級(jí)創(chuàng)新訓(xùn)練的實(shí)施過程中，通過及時(shí)有效的指導(dǎo)，學(xué)生撰寫了一篇發(fā)表在省級(jí)期刊《電子質(zhì)量》的論文《鋰電池薄膜缺陷圖像特征提取技術(shù)研究》，同時(shí)完成了基于MATLAB軟件著作權(quán)一項(xiàng)《在線鋰電池薄膜缺陷檢測系統(tǒng)軟件V1.0》和發(fā)明專利《基于機(jī)器視覺的非連續(xù)性鋰電池薄膜缺陷檢測方法及其裝置》一項(xiàng)。

2013年在院級(jí)項(xiàng)目結(jié)題前，項(xiàng)目主持人系統(tǒng)地撰寫了總結(jié)報(bào)告和研究心得，并在結(jié)題報(bào)告會(huì)上向做了結(jié)題報(bào)告，獲得了與會(huì)專家的一致好評(píng)。項(xiàng)目主持人也因此在2013年度獲得學(xué)院創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)。同年該項(xiàng)目獲批省級(jí)創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，使得該團(tuán)隊(duì)在科研這條道路上能夠越走越遠(yuǎn)。

5 結(jié)語

基于項(xiàng)目的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的實(shí)踐能夠提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。其目的在于自主研究性學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的塑造，因此，在大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)中，指導(dǎo)教師應(yīng)協(xié)助好大學(xué)生的選題、申報(bào)、實(shí)施和總結(jié)等工作，大學(xué)生則通過參與訓(xùn)練計(jì)劃來掌握科學(xué)研究的方法和手段，進(jìn)一步拓展知識(shí)面和提高自己的創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

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