新工科背景下電子類綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考

劉航 許亮 李玉麗

【摘要】本文以實(shí)驗(yàn)室在滿足專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，開設(shè)以任務(wù)形式的基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和專業(yè)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，達(dá)到培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)需求的創(chuàng)新性人才的目的。同時加大開放性課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過科研實(shí)習(xí)或畢業(yè)設(shè)計(jì)階段開設(shè)與科研創(chuàng)新實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合的研究項(xiàng)目形式的綜合性實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)任務(wù)形式科研創(chuàng)新綜合性

1前言

高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位。深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強(qiáng)國，對服務(wù)和支撐我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級意義重大。我國已經(jīng)制定了高等工程教育改革的發(fā)展目標(biāo)，到2020年，探索形成新工科建設(shè)模式，主動適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展；到2030年，形成中國特色、世界一流工程教育體系，有力支撐國家創(chuàng)新發(fā)展；到2050年，形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式，建成工程教育強(qiáng)國，成為世界工程創(chuàng)新中心和人才高地，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新。當(dāng)前，我國已經(jīng)建成世界最大規(guī)模的高等工程教育體系，將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展、行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求引入教學(xué)過程，更新教學(xué)內(nèi)容和課程體系，建成滿足行業(yè)發(fā)展需要的課程和教材資源，打通“最后一學(xué)里”，推動教師將研究成果及時轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W生介紹學(xué)科研究新進(jìn)展、實(shí)踐發(fā)展新經(jīng)驗(yàn)，積極探索綜合性課程、問題導(dǎo)向課程、交叉學(xué)科研討課程，提高課程興趣度、學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度。

以電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)工程等為代表的電子信息類專業(yè)中，信息與信號處理類課程一直是專業(yè)核心課程，信息與信號處理技術(shù)作為當(dāng)今發(fā)展最快的科技領(lǐng)域之一，對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、授課方式、實(shí)驗(yàn)手段等環(huán)節(jié)都提出了新的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)信息技術(shù)高速發(fā)展和培養(yǎng)與之相適應(yīng)的高層次專業(yè)人才的需要，急需在原有的教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，改革及建立結(jié)構(gòu)合理、互相融合的信息類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系。本文主要從以下幾個方面給出電子信息綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

2應(yīng)用四輪智能小車開設(shè)的綜合性實(shí)驗(yàn)

四輪智能小車可針對高等院校電子類專業(yè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)研發(fā)的一套集機(jī)械、電子、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)與一體的工程實(shí)踐創(chuàng)新平臺，可針對高校電子、通信、計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)各種課程設(shè)計(jì)課題。

通過構(gòu)建四輪智能小車，可以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)從“硬件—驅(qū)動—軟件”的完整系統(tǒng)。學(xué)生可以了解以單片機(jī)和各種算法為核心的信號處理過程、以各種傳感器為核心的信號采集過程、以各種通信模塊為核心的信號傳輸過程等，實(shí)現(xiàn)包括循跡、避障、數(shù)據(jù)回傳等功能，達(dá)到理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐的統(tǒng)一。如圖1所示.

四輪智能小車由驅(qū)動單元、傳感器單元、信號傳輸單元、信息處理單元4個部分組成。信號處理單元采用STM32F407ARM模塊。驅(qū)動單元采用大功率4輪獨(dú)立電機(jī)的進(jìn)行驅(qū)動，內(nèi)置大容量鋰電池，并配備了無線充電模塊。傳感單元包括紅外傳感模塊、溫濕度傳感模塊、循跡模塊等。信號傳輸單元包括wifi模塊、ZIGBEE模塊、藍(lán)牙模塊等?？稍O(shè)置如下實(shí)驗(yàn)：智能小車循跡實(shí)驗(yàn)，超聲波避障實(shí)驗(yàn)，超聲波跟隨實(shí)驗(yàn)，手勢藍(lán)牙控制實(shí)驗(yàn)，智能小車走八字實(shí)驗(yàn)，WiFi控制的智能小車設(shè)計(jì)，手機(jī)控制的智能小車設(shè)計(jì)，智能小車過ETC實(shí)驗(yàn)，智能小車無線充電實(shí)驗(yàn)。

3利用便攜式移動終端開發(fā)實(shí)驗(yàn)盒子

便攜式移動終端開發(fā)口袋實(shí)驗(yàn)盒子實(shí)驗(yàn)平臺采用全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，能夠讓學(xué)生最大限度地利用實(shí)驗(yàn)室資源，能進(jìn)一步給學(xué)生以最大的自由空間，是真正意義的全開放實(shí)驗(yàn)室。口袋實(shí)驗(yàn)盒子拓寬實(shí)驗(yàn)的時空概念，既滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求又給他們自主安排學(xué)習(xí)時間留有余地，較好的解決實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加與規(guī)定學(xué)時在時間上的矛盾，有助于學(xué)生個性化發(fā)展，有利于創(chuàng)新實(shí)踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)人才培養(yǎng)，為科技精英型的拔尖人才培養(yǎng)提供條件和空間，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在開放式的基礎(chǔ)上向研究性過渡。實(shí)驗(yàn)平臺通過各種口袋實(shí)驗(yàn)套件，來完成課程學(xué)習(xí)、創(chuàng)新活動、畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)內(nèi)容。帶著這些實(shí)驗(yàn)套件，學(xué)生可以在寢室、圖書館、食堂甚至任何一個可以工作和學(xué)習(xí)的地方，隨時進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一個真正意義上的全開放、全共享、課內(nèi)外一體化的自主學(xué)習(xí)實(shí)踐平臺正式建立。

4總結(jié)

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)應(yīng)用背景，并且以實(shí)際系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)最終完成結(jié)果，使學(xué)生通過完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可獲得一定的成就感，從而增強(qiáng)其繼續(xù)深入探索鉆研的興趣。與此同時，還應(yīng)針對不同學(xué)生的情況因材施教，為學(xué)生制定切實(shí)可行、行之有效的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，鍛煉學(xué)生動手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，最終達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)效果的目的。

課題來源：吉林省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃一般課題“后MOOC時代SPOC線上線下混合教學(xué)模式的電子技術(shù)課程教改探索與實(shí)踐”；吉林省高等教育教學(xué)改革研究課題“基于項(xiàng)目實(shí)踐的學(xué)訓(xùn)研賽新工科培養(yǎng)模式研究”

參考文獻(xiàn)：

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