自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在大學(xué)生科技創(chuàng)新中的作用研究

【摘 要】本文介紹了華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院利用自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，培養(yǎng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，該舉措契合國(guó)家對(duì)應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)技能型和創(chuàng)新型人才的目標(biāo)要求。本文從自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制、應(yīng)用及其在大學(xué)生科技創(chuàng)新中取得的成果三個(gè)方面進(jìn)行介紹，為大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備 科技創(chuàng)新能力 科技創(chuàng)新

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2015）25-0036-02

當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，高等教育應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，且應(yīng)加大實(shí)踐教學(xué)所占的比重，將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)同等對(duì)待，這就需要加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的力度。對(duì)于高等院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)來(lái)講，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備屬于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要組成部分，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮著不可替代的作用，尤其是在培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力方面具有重要意義。

一 自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)資源的不足、缺陷而專門研究設(shè)計(jì)制作的，這就要求自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠最大限度地滿足實(shí)踐教學(xué)需求。所以，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制必須遵循以下原則：

第一，進(jìn)行自制設(shè)備研制前，要做好充分的調(diào)研工作。既要滿足教學(xué)大綱的要求，又要與當(dāng)前社會(huì)需求相匹配，將一些新技術(shù)融入自制設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)中。

第二，根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，且各模塊均具有獨(dú)立電源，可獨(dú)立使用；各模塊均設(shè)置對(duì)外開(kāi)放的接口，用戶在使用時(shí)可對(duì)各模塊靈活組合以實(shí)現(xiàn)不同的功能，可方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能的擴(kuò)展，方便設(shè)計(jì)性、綜合性和工程型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。

第三，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的性價(jià)比和利用率要高，便于維護(hù)和維修，方便攜帶。

第四，要積極鼓勵(lì)有科研能力的教師加入自制設(shè)備的研發(fā)隊(duì)伍，發(fā)揮各自的特長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，集團(tuán)隊(duì)所有教師的力量，研發(fā)出適用于實(shí)踐教學(xué)的、與企業(yè)發(fā)展相融合的高質(zhì)量設(shè)備，為實(shí)踐教學(xué)的順利開(kāi)展提供硬件保障。

第五，使一小部分動(dòng)手能力比較強(qiáng)的學(xué)生加入自制設(shè)備的研發(fā)，可鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，為大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院自1999年開(kāi)始，在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的積極鼓勵(lì)支持下，成立了自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)由一名教授、兩名副教授和若干名講師組成，團(tuán)隊(duì)根據(jù)學(xué)院的教學(xué)要求，結(jié)合當(dāng)前企業(yè)的發(fā)展需求，陸續(xù)進(jìn)行了一些專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的研制。從早期的“多功能教學(xué)電源”、“模擬電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱”、“智能車”等基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)備，到后來(lái)的“PLC綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”、“太陽(yáng)能光伏發(fā)電教學(xué)平臺(tái)”、“兩輪自平衡教學(xué)平臺(tái)”、“汽車生產(chǎn)線模擬裝置”、“多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”以及“16位單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)”等等，先后進(jìn)行了多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，并陸續(xù)應(yīng)用在理論及實(shí)踐教學(xué)一線，為培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。

二 自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在學(xué)生科技創(chuàng)新中的應(yīng)用

我院開(kāi)發(fā)的一些針對(duì)學(xué)生科技創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力提供了較好的平臺(tái)。2007年底開(kāi)發(fā)的“16位單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)”是基于凌陽(yáng)十六位單片機(jī)和MSP十六位單片機(jī)雙核心的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)囊括了當(dāng)時(shí)學(xué)生競(jìng)賽使用到的大部分功能模塊，學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)學(xué)習(xí)16位單片機(jī)的使用方法、各功能模塊的具體應(yīng)用和軟件編程方法，掌握其基本應(yīng)用。學(xué)生可通過(guò)組合不同功能模塊并編寫軟件程序，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的控制功能，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

近兩年開(kāi)發(fā)的針對(duì)學(xué)生科技創(chuàng)新的“多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”功能更為強(qiáng)大，該平臺(tái)包括電源信號(hào)源單元、CPU單元、顯示單元和電機(jī)單元四大板塊，還包含DDS信號(hào)源、數(shù)字示波器、物聯(lián)網(wǎng)通信模塊、GPRS通信模塊、SD卡識(shí)別模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、各類型電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、4×4鍵盤模塊、CAN/RS485總線接口模塊、高速串行A/D和D/A模塊等幾十種常用模塊，滿足了在各種創(chuàng)新活動(dòng)中學(xué)生對(duì)硬件設(shè)備模塊的需求，大大提高了學(xué)生科技創(chuàng)新的效率。

在物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，學(xué)生利用多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)通信模塊，較快速地了解了ZigBee模塊的通信協(xié)議、硬件連接，為競(jìng)賽提供了很好的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；智能汽車競(jìng)賽中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)使用多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，學(xué)習(xí)各種類型電機(jī)的控制原理、控制方法，以及速度PID的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，為智能車的調(diào)試節(jié)約了大量的前期時(shí)間，也減少了設(shè)備的投入；在大學(xué)生科技項(xiàng)目中，數(shù)字示波器模塊使學(xué)生較為直觀地了解了整個(gè)簡(jiǎn)易示波器的構(gòu)造原理以及控制方法，學(xué)生也可以通過(guò)更改示波器的軟件固件實(shí)現(xiàn)更多的功能；平時(shí)各個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，均離不開(kāi)各種顯示模塊的應(yīng)用，多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由于擁有各種前沿的顯示模塊和通用顯示單元，可以為學(xué)生項(xiàng)目的制作提供便利的硬件顯示應(yīng)用，提高各種項(xiàng)目的運(yùn)行效率。

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備自研制以來(lái)，使用效果良好，學(xué)生利用自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)調(diào)試作品，取得了很好的成績(jī)，在很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，為學(xué)生將來(lái)走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)，從而提高了高校的社會(huì)服務(wù)能力。

三 自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在大學(xué)生科技創(chuàng)新中取得的成果

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備自研制以來(lái)，使用效果良好，從一定程度上為學(xué)生、教師的科技創(chuàng)新提供了強(qiáng)有力的硬件支撐，深受學(xué)生和教師的好評(píng)。學(xué)院積極引導(dǎo)學(xué)生參加各類科技活動(dòng)和學(xué)科競(jìng)賽，例如華北科技學(xué)院大學(xué)生科技文化節(jié)科技作品展、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽、中國(guó)大學(xué)生iCAN物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“畢昇杯”全國(guó)電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽、西門子杯全國(guó)大學(xué)生控制技能大賽、“博創(chuàng)杯”全國(guó)大學(xué)生嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)大賽以及“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等。也正是由于具備了各類自制設(shè)備的綜合應(yīng)用能力以及圍繞自制設(shè)備進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)，學(xué)生在諸多大賽中均取得了優(yōu)異的成績(jī)。

在我院一年一度的大學(xué)生科技文化節(jié)科技作品展活動(dòng)中，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心的學(xué)生利用自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)科技作品，成功設(shè)計(jì)制作出“履帶式排爆機(jī)器人”、“GPS導(dǎo)航儀”、“自動(dòng)循跡智能車”、“語(yǔ)音識(shí)別智能機(jī)器人”、“類人機(jī)器人”、“攝像頭循跡智能車”、“太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置”、“智能樓宇模型”、“智能晾衣機(jī)器人”以及“聲音引導(dǎo)裝置”等百余件作品。其中“履帶式排爆機(jī)器人”獲得2008年大學(xué)生科技文化節(jié)一等獎(jiǎng)，“GPS導(dǎo)航儀”和“自動(dòng)循跡智能車”獲得二等獎(jiǎng)?！邦惾藱C(jī)器人”獲2009年大學(xué)生科技文化節(jié)一等獎(jiǎng)，“語(yǔ)音識(shí)別智能機(jī)器人”獲得二等獎(jiǎng)，“攝像頭循跡智能車”獲得三等獎(jiǎng)。

我院從2008年開(kāi)始參加全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽，首次參賽獲得華北賽區(qū)光電組二等獎(jiǎng)，為后續(xù)參賽隊(duì)伍創(chuàng)下了一個(gè)良好的開(kāi)端。2009年，在第四屆全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾杯”智能汽車大賽中，參賽的兩支隊(duì)伍分別獲得華北賽區(qū)攝像頭組二等獎(jiǎng)，光電組二等獎(jiǎng)；2010年獲得華北賽區(qū)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)；2011年參加的三支參賽隊(duì)全部進(jìn)入全國(guó)總決賽，并獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，全國(guó)二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)；2012～2014年每年有一支隊(duì)伍入圍全國(guó)賽，并獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)。

在近幾年的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我院在2009年華北賽區(qū)比賽中獲得賽區(qū)一等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，三等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，優(yōu)勝獎(jiǎng)兩項(xiàng)，其中?？平M闖入全國(guó)總決賽，并獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)；2011年獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，河北省一等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，三等獎(jiǎng)兩項(xiàng)；2013年獲得河北省三等獎(jiǎng)三項(xiàng)。

此外在“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、中國(guó)大學(xué)生iCAN物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中也取得省一等獎(jiǎng)、全國(guó)二等獎(jiǎng)若干項(xiàng)成績(jī)。自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用為比賽中學(xué)生的測(cè)試調(diào)試節(jié)省了寶貴的時(shí)間，并使學(xué)生掌握了大量的測(cè)試資料，也為這些成績(jī)的取得提供了較好的硬件保障。

四 結(jié)束語(yǔ)

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有適用性、經(jīng)濟(jì)性以及專業(yè)性等特點(diǎn)，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，可在一定程度上促進(jìn)高校應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，從而為企業(yè)、為社會(huì)培養(yǎng)更多的有用之人，真正體現(xiàn)高校培養(yǎng)人才、服務(wù)社會(huì)的辦學(xué)宗旨。

參考文獻(xiàn)

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〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕