以工程實(shí)踐為導(dǎo)向的電科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

尹亮 邵曉紅 郎海濤 祁欣 侯志靈

摘要：本文基于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、突出工程實(shí)踐能力”的人才培養(yǎng)理念，以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系，將項(xiàng)目研究與專業(yè)人才培養(yǎng)結(jié)合起來?；陔娮涌茖W(xué)與技術(shù)同化學(xué)工程、化學(xué)和生物工程等強(qiáng)勢學(xué)科交叉，開展一系列與社會(huì)需求相適應(yīng)的各類實(shí)踐項(xiàng)目，如具有專業(yè)特色的機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、單片機(jī)、傳感器等項(xiàng)目。該項(xiàng)目的實(shí)施將鍛煉學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力及綜合能力，拓寬本專業(yè)人才培養(yǎng)理念，賦予電科專業(yè)人才培養(yǎng)新的內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；學(xué)科交叉；無人機(jī)；機(jī)器人

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）33-0264-02

一、引言

《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確了強(qiáng)化工程實(shí)踐是工科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的重要內(nèi)容，工科類本科專業(yè)需要培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。北京化工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以理論課程為依托，開展了一系列的與社會(huì)需求相適應(yīng)的各類實(shí)踐項(xiàng)目，如具有專業(yè)特色的機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、單片機(jī)、傳感器等項(xiàng)目。通過實(shí)踐類課程的學(xué)習(xí)，以提高電科學(xué)生將課堂理論知識(shí)與動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合的能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，為學(xué)生畢業(yè)后更快適應(yīng)在工廠和技術(shù)部門工作提供了必要的前期訓(xùn)練，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的認(rèn)真學(xué)習(xí)的態(tài)度和務(wù)實(shí)的作風(fēng)。

二、前期基礎(chǔ)

1.理論基礎(chǔ)：電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程有電路與電子技術(shù)理論與應(yīng)用系列課程、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)系列課程、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件、集成電路版圖設(shè)計(jì)等，這些都為電科學(xué)生實(shí)踐類項(xiàng)目的完成打下良好的理論基礎(chǔ)。

2.實(shí)踐基礎(chǔ)：經(jīng)過系里多位老師的共同努力，目前我們已經(jīng)形成了具有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師隊(duì)伍，如負(fù)責(zé)應(yīng)用軟件實(shí)踐的戰(zhàn)可濤、郎海濤、王本立，負(fù)責(zé)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的侯志靈、馮志芳、尹亮，負(fù)責(zé)綜合課程設(shè)計(jì)的侯志靈、倫秀君、尹亮等。

三、優(yōu)勢及特色

1.依托國家工科物理教學(xué)基地和北京市實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，發(fā)揮物理學(xué)和電子科學(xué)的優(yōu)勢，確定了具有寬厚物理基礎(chǔ)的物理電子科學(xué)類創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.通過Project研究帶動(dòng)實(shí)踐教學(xué)，有效提升了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，多項(xiàng)學(xué)生作品在全國競賽中的成績?nèi)〉昧藲v史性突破，極大地提高了學(xué)生的競爭力和社會(huì)認(rèn)可度，為國家培養(yǎng)了大批具有創(chuàng)新能力的專業(yè)人才和創(chuàng)業(yè)人才。

四、目標(biāo)及定位

1.通過不同層次實(shí)踐類課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解目前電子產(chǎn)品的新動(dòng)態(tài)，系統(tǒng)掌握電子產(chǎn)品完成所需的設(shè)計(jì)過程。

2.實(shí)踐項(xiàng)目內(nèi)容較廣泛，涉及知識(shí)面較寬，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；實(shí)踐項(xiàng)目理論聯(lián)系實(shí)際，注重動(dòng)手實(shí)踐，鍛煉學(xué)生自主探究的能力；實(shí)踐項(xiàng)目緊密圍繞科技發(fā)展前沿，拓展學(xué)生思路，開闊學(xué)生視野；項(xiàng)目完成需要小組成員共同完成，增強(qiáng)學(xué)生集體意識(shí)，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

3.電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生通過科技實(shí)踐項(xiàng)目的鍛煉，促進(jìn)對專業(yè)相關(guān)理論課程的學(xué)習(xí)。在工程實(shí)踐中遇到實(shí)際問題，學(xué)生會(huì)自主在課堂上，在書本上或者其他渠道學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

五、建設(shè)規(guī)劃

1.具體方案。以物理中力、熱、聲、光、電等物理原理為基礎(chǔ)，以電子科學(xué)與技術(shù)為核心，涉及物理、電子、生物、化學(xué)等相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的交叉，開展與大化工背景密切相關(guān)且具有專業(yè)特色的多類題目。①物理原理應(yīng)用項(xiàng)目。“測力機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，“基于半導(dǎo)體制冷原理的遙控空調(diào)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，“聲音時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換分析視覺演示系統(tǒng)”，“基于光強(qiáng)傳感器的校園自控窗簾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，“磁場中單電子洛倫茲力演示系統(tǒng)”。②電子技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目。“圖像識(shí)別、自避障、自尋跡四旋翼無人機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，“家庭醫(yī)療救助機(jī)器人”，“基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)”，“基于安卓系統(tǒng)的‘低頭族防撞系統(tǒng)”，“基于單片機(jī)，超聲波，L298N的自平衡小車的設(shè)計(jì)”。③大化工背景應(yīng)用項(xiàng)目。“化學(xué)危險(xiǎn)品區(qū)域毒害物質(zhì)監(jiān)測陸地與空中機(jī)器人組”，“農(nóng)情監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人工作組”，“太陽能新能源汽車行進(jìn)中動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)”，“基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)的智能煙霧傳感、報(bào)警、排煙系統(tǒng)”，“仿生機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”。

2.階段性計(jì)劃。第一階段，大學(xué)二年級(jí)，組建3人為一組的興趣小組，設(shè)置較為初級(jí)的實(shí)踐類項(xiàng)目，如簡單的單片機(jī)程序編程控制、硬件電路搭建、傳感器應(yīng)用等，使學(xué)生初步掌握電子設(shè)計(jì)的方法和流程。第二階段，大學(xué)三年級(jí)，結(jié)合目前社會(huì)不同行業(yè)的需求，開展有一定廣度和深度的實(shí)踐類項(xiàng)目，使學(xué)生通過訓(xùn)練，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，快速完成設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試等過程，能制作具有一定功能的各類電子產(chǎn)品。第三階段，大學(xué)四年級(jí)，結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)行業(yè)需求，開設(shè)比較前沿、系統(tǒng)的實(shí)踐類Project項(xiàng)目。

六、預(yù)期成果

1.機(jī)器人類題目。①基于物聯(lián)網(wǎng)化學(xué)危險(xiǎn)品區(qū)域毒害物質(zhì)監(jiān)測陸地與空中機(jī)器人組，針對化學(xué)危險(xiǎn)品存儲(chǔ)區(qū)域開發(fā)機(jī)器人與四旋翼飛機(jī)工作組，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)將機(jī)器人與飛機(jī)自組網(wǎng)并協(xié)同工作，對化學(xué)危險(xiǎn)品區(qū)域有毒有害物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、處置。②農(nóng)情監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人工作組，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)農(nóng)情監(jiān)測、農(nóng)殘檢測、土壤化肥殘留檢測。③家庭安防、保姆機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)對老人在居室內(nèi)情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視，便于監(jiān)護(hù)人時(shí)時(shí)掌握老人情況。

2.物聯(lián)網(wǎng)類題目。①新能源汽車行進(jìn)中動(dòng)態(tài)充電，針對新能源汽車?yán)m(xù)航里程短，充電不便等問題，設(shè)計(jì)新能源汽車行進(jìn)中動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)。②基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)、針對大城市交通路口“闖綠燈”造成擁堵現(xiàn)象，（“闖綠燈”《中華人民共和國道路交通安全法實(shí)施條例》第五十三條規(guī)定：‘機(jī)動(dòng)車遇前方交叉路口交通阻塞時(shí)，應(yīng)當(dāng)依次停在路口以外等候，不得進(jìn)入路口。如果出現(xiàn)類似情況將可能被處以罰款100元、記2分的處罰?！瓣J綠燈”又可以稱為“沖綠燈”，所謂沖綠燈，指的是如果當(dāng)信號(hào)燈變綠時(shí)，前方路口發(fā)生交通阻塞，應(yīng)當(dāng)在路口之外等候，否則被視為沖綠燈。）在監(jiān)測到綠燈方向擁堵的信號(hào)后，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)出綠燈不能通行的指令；通過車載物聯(lián)網(wǎng)，控制在交通路口一定區(qū)域內(nèi)汽車無法通行，從而避免闖綠燈造成擁堵。③基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)的智能煙霧傳感、報(bào)警、排煙系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)的智能煙霧傳感、報(bào)警、排煙系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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