創(chuàng)新訓練項目成果在實驗教學中的應用

郝小江，唐 宇，黃 昆，曹玉東

(攀枝花學院 電氣信息工程學院，四川 攀枝花 617000)

創(chuàng)新訓練項目成果在實驗教學中的應用

郝小江，唐 宇，黃 昆，曹玉東

(攀枝花學院 電氣信息工程學院，四川 攀枝花 617000)

為了提高大學生實踐創(chuàng)新能力，該文結(jié)合創(chuàng)新訓練項目“單片機PID控制直流電機轉(zhuǎn)速”獲得的階段性成果，將其融入本科生的專業(yè)綜合實驗中。分析了創(chuàng)新訓練項目結(jié)題后的現(xiàn)狀和在專業(yè)綜合實驗教學中的實施步驟、途徑方法。實踐表明，把創(chuàng)新訓練項目應用到專業(yè)綜合實驗中，擴大了學生的受益面，讓更多的學生參與到創(chuàng)新訓練項目中，同時豐富了綜合實驗教學，加強開放實驗效果，提高了學生的實踐能力、創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新訓練項目；實驗教學；成果應用；綜合實驗

大學生創(chuàng)新訓練計劃項目作為推動創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要措施，對調(diào)動本科生的主動性、積極性和創(chuàng)造性有重要作用。目前創(chuàng)新訓練項目在結(jié)題后，并沒有進一步應用，而按照項目管理要求，鑒定通過的優(yōu)秀項目，應加以推廣，并應用到實際教學工作中。攀枝花學院電氣信息工程學院的4個本科專業(yè)中，按照教學計劃都開設有專業(yè)綜合實驗。為提高學生實踐綜合應用能力，把優(yōu)秀的創(chuàng)新訓練項目應用于專業(yè)綜合實驗，讓更多的學生有機會參與大學生創(chuàng)新訓練計劃項目，充實專業(yè)綜合、設計實驗課堂教學內(nèi)容，提升學生的學習積極性和主動性，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新意識[1-3]。

1 創(chuàng)新訓練項目現(xiàn)狀

電工電子實驗中心自2007年5月被四川省教育廳批準為四川省高等學校實驗教學示范中心建設項目以來，共申報校級大學生創(chuàng)新訓練項目55項，國家級創(chuàng)新訓練項目3項，省級創(chuàng)新訓練項目6項。校級大學生創(chuàng)新訓練項目都已結(jié)題，鑒定結(jié)論良好。從已結(jié)題的項目中選取符合各專業(yè)培養(yǎng)要求的創(chuàng)新實驗題目作為專業(yè)基礎綜合實驗，用以充實實驗教學內(nèi)容，豐富學生實踐能力培養(yǎng)方式渠道，探索創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式[3-4]。

目前參與創(chuàng)新訓練項目計劃的學生以全日制本科大二、大三學生為主，他們學有余力、品學兼優(yōu)，有較強的創(chuàng)新意識獨立思考能力，對創(chuàng)新實驗具有濃厚興趣的少部分學生，參與創(chuàng)新訓練項目實驗的學生占比少。創(chuàng)新訓練項目在結(jié)題后沒有進一步地應用，學生和指導老師都覺得已經(jīng)結(jié)題，任務已完成，作為原始資料封存起來。這樣就限制了其應用范圍，沒有輻射到更多更好的學生實踐能力培養(yǎng)中。

2 教學改革措施

基于創(chuàng)新訓練項目的現(xiàn)狀，把結(jié)題后的創(chuàng)新訓練項目應用于專業(yè)綜合實驗。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目主要是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，對學生要求很高。如何選取內(nèi)容要求符合專業(yè)教學計劃的創(chuàng)新訓練題目作為專業(yè)綜合實驗，需要實驗指導教師對實驗教學大綱、教學目的、教學內(nèi)容和教學要求等提出更高的要求，要能提高學生實踐能力興趣，按時完成專業(yè)綜合實驗內(nèi)容。通過把創(chuàng)新訓練項目應用在專業(yè)綜合實驗教學中，擴大學生的受益面，讓更多的學生參與到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目中，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力以及自主設計創(chuàng)新的能力，為接著完成畢業(yè)論文設計及參加工作后的創(chuàng)新工作打下堅實的基礎。通過開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練實施計劃，提高學生實踐動手能力，帶動學生在本科階段形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育氛圍。同時，把創(chuàng)新實驗建成多元化開放實驗模式，進一步開展創(chuàng)新實驗的基本操作訓練，探索創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式，建立如何把創(chuàng)新實驗應用到實驗教學的教學方法[5-7]。

3 實施方案

按照“攀枝花學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目暫行管理辦法”，在已經(jīng)結(jié)題并取得良好效果的創(chuàng)新訓練項目中，將大學生創(chuàng)新訓練項目“單片機PID控制直流電機轉(zhuǎn)速” 應用在電氣工程與自動化的專業(yè)綜合實驗教學中。先在這兩個專業(yè)進行試驗，然后逐步擴大到電子信息工程和測控技術(shù)與儀器等專業(yè)。

在創(chuàng)新訓練項目“單片機PID控制直流電機轉(zhuǎn)速”中，應用數(shù)字PID模型，采用工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)比例、積分、微分進行整定，應用單片機作為控制核心，用矩陣鍵盤設定電機的轉(zhuǎn)速并顯示出來，同時顯示電機正常運行轉(zhuǎn)速。單片機定時器產(chǎn)生PWM(pulse width modulation，PWM)調(diào)寬輸出，經(jīng)過PID計算，用電機驅(qū)動模塊L298N驅(qū)動直流電機，并測量電機轉(zhuǎn)速，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，將設定轉(zhuǎn)速與測得轉(zhuǎn)速進行比較，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。

該實驗綜合運用自動控制原理、單片機原理及應用、計算機控制控制技術(shù)、電子線路設計和仿真技術(shù)等課程，具有很強的綜合性，實踐性。該實驗教學考核在保證對學生基本知識考核的基礎上，培養(yǎng)學生分析和研究問題的能力，強化創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的考核與培養(yǎng)。開展創(chuàng)新實驗教學，使實驗教學活動更具直觀性、實踐性和創(chuàng)新性。

將此創(chuàng)新訓練項目應用在學生專業(yè)綜合實驗中，共32學時，每次連上4節(jié)課，共上8周，這樣有利于實驗教學的正常進行。學生進行查閱資料、設計實驗方案、仿真設計、電路原理圖設計及PCB設計制作、元器件焊接組裝、系統(tǒng)調(diào)試。在實驗過程中具有很強的靈活性，學生在單片機的選擇上可以多元化，可以選擇51單片機、AVR單片機和MSP430單片機等。在PID參數(shù)分析選擇上也可靈活多樣，先行進行仿真設計選擇出合適的PID參數(shù)。電機驅(qū)動可以選擇L298N、ULN2003、LG9110等。在測速時可以選擇霍爾測速傳感器、光電傳感器等。采用Labcenter Electronics公司的Proteus 仿真軟件和Keil軟件進行聯(lián)合仿真設計。在仿真設計(軟硬件設計)正確后，再用Protel DXP或Altium Desinger軟件進行電路原理圖的繪制及PCB板的設計。最后要求學生制作PCB板，系統(tǒng)元器件的組裝、測試調(diào)試[8-9]。

為推動大學生創(chuàng)新訓練計劃，搭建學生創(chuàng)新實驗室兩間，共有學生80余人。創(chuàng)新實驗室開展各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，為學生進行科技創(chuàng)新活動提供了非常好的軟硬件環(huán)境，為學生創(chuàng)新訓練計劃搭建好的創(chuàng)新環(huán)境。同時舉辦大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果交流展示會，廣泛宣傳大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練的目的和作用，激發(fā)學生對創(chuàng)新訓練的興趣。

4 解決的關(guān)鍵問題

創(chuàng)新實驗的實驗教學中，項目選題要合適，要自主設計實驗、完成實驗、管理實驗、撰寫實驗總結(jié)報告。每個項目都配備導師指導，學生是項目的主體。學生要對創(chuàng)新訓練項目的研究方案及技術(shù)路線進行可行性分析，在實施過程中不斷調(diào)整優(yōu)化，在開展創(chuàng)新實驗教學的探索實踐中，實現(xiàn)傳統(tǒng)實驗教學向創(chuàng)新實驗教學的轉(zhuǎn)變，突出學生在教學中的主體地位，把創(chuàng)新訓練實驗項目、實驗方法、實驗過程應用在普通實驗教學中[10-12]。

根據(jù)實驗內(nèi)容和要求，由學生自己查閱資料、設計實驗方案，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，滿足學生成就感。通過創(chuàng)新實驗教學方法，達到學生集知識探索、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展于一體的教育教學目的。建立和實施以創(chuàng)新能力考核為主的實驗考核體系，考核學生在掌握知識、培養(yǎng)科學思維和創(chuàng)新意識方面的情況。

5 結(jié)束語

我校自 2008 年開展大學生創(chuàng)新訓練計劃項目工作，學校制定了“攀枝花學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目暫行管理辦法”，對大學生創(chuàng)新訓練項目進行申請、評審、中期檢查、結(jié)題驗收，保證項目的順利實施。在實施大學生創(chuàng)新訓練計劃過程中，始終以提高大學生實踐創(chuàng)新能力為核心，經(jīng)過幾年的探索與實踐，積累了一定的經(jīng)驗，提升了我校大學生創(chuàng)新訓練計劃項目創(chuàng)新能力。同時把大學生創(chuàng)新訓練計劃納入人才培養(yǎng)方案和教學計劃，重視大學生創(chuàng)新訓練計劃。

[1] 席在芳, 吳笑峰, 吳亮紅, 等.電氣信息類大學生創(chuàng)新訓練中心建設的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理, 2015, 32(2): 21-25.

[2]李娟, 金宏星, 李成君, 等.在高等工科院校中全面推廣開放實驗和大學生創(chuàng)新訓練[J].實驗技術(shù)與管理, 2007, 24(8): 22-25.

[3] 周正, 陳澤軍, 黃光杰, 等.科研成果在材料工程專業(yè)實驗教學中的應用與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2014(21): 6-8.

[4] 朱雷平, 趙穎蘇.基于個性教育的電工電子開放實驗探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2014, 31(7): 149-151.

[5] 劉勝膽, 葉凌英, 汪冰峰.大學生創(chuàng)新訓練項目的實施與體會[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育, 2013(6): 111-112.

[6] 肖慧榮.大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的研究與實踐[J].教育教學論壇, 2012(9): 136-137.

[7] 王麗, 周玲, 尹麗丹, 等.創(chuàng)新型實踐教學在大學生能力培養(yǎng)中的作用[J].實驗室研究與探索, 2013, 32(3): 143-146.

[8]劉金琨.先進PID控制MATLAB仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社, 2011.

[9]謝自美.電子線路設計·實驗·測試[M].3版.武漢：華中科技大學出版社, 2006.

[10] 馬鵬舉, 王亮, 胡殿明, 等.綜合創(chuàng)新訓練課程體系構(gòu)建與實踐[J].實驗技術(shù)與管理, 2009, 26(6): 18-22.

[11]馮俊, 王春艷, 李占龍, 等.開展創(chuàng)新項目訓練，促進質(zhì)量工程建設[J].實驗技術(shù)與管理, 2012(3): 333-335.

[12]皮建輝, 向?qū)O軍, 楊其仁,等.創(chuàng)新實驗教學途徑的探索與實踐[J].實驗科學與技術(shù), 2007, 5(2): 63-65.

Application of Innovation Training Project Results in Experimental Teaching

HAO Xiaojiang, TANG Yu, HUANG Kun, CAO Yudong

(School of Information and Electric Engineering, Panzhihua University, Panzhihua 617000, China)

In order to improve the practical innovation ability of college students, this paper combines the stage results obtained in the Innovation Training Project “PID MCU to control the speed of DC motor” and incorporate it into the comprehensive experiment of undergraduate.We analyze present the status quo of the innovation training project and ,the implementation steps and methods in the comprehensive experimental teaching.The practice shows that after applying the innovation training project to the comprehensive experiment, we can enlarge the benefit of the students, get more students to participate in the innovation training project, enrich the comprehensive experiment teaching, strengthen the effect of open experiment and thus improve the students' practice ability and innovation ability.

innovation training project; experimental teaching; application of the results; comprehensive experiment

2015-07-20；修改日期:2016-11-25

攀枝花學院教育教學改革與研究資助項目(JJ1407)；2014年度省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201411360027)。

郝小江(1973-)，男，碩士，高級實驗師，主要從事微計算機、實驗教學與研究方面的工作。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.028