漆 強(qiáng)，蔣 泉

(電子科技大學(xué) 光電信息學(xué)院，成都 610054)

以實(shí)驗(yàn)儀器研制為平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力

漆 強(qiáng)，蔣 泉

(電子科技大學(xué) 光電信息學(xué)院，成都 610054)

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是新時(shí)期高等學(xué)校肩負(fù)的重要使命。文中結(jié)合長期從事科研和教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，提出了借助于實(shí)驗(yàn)儀器的研制，通過開展綜合性實(shí)驗(yàn)、科研訓(xùn)練計(jì)劃、學(xué)科競賽等方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的熱情，引導(dǎo)學(xué)生參與科研過程，為學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)重要的平臺(tái)。

創(chuàng)新型人才；科研；實(shí)驗(yàn)儀器；創(chuàng)新實(shí)踐能力

工科類高等教育獨(dú)特的學(xué)科專業(yè)背景決定了其在人才培養(yǎng)方面的基本特征——必須與工程實(shí)踐相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)行業(yè)的迅猛發(fā)展，工科教育強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)面臨著諸多難題：(1)如何幫助缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的在校學(xué)生將學(xué)到的電路理論知識(shí)和具體的工程問題相聯(lián)系并著手解決？(2)如何增強(qiáng)工程類專業(yè)畢業(yè)生的實(shí)踐能力，縮短就業(yè)后的“適應(yīng)期”，滿足用人單位對(duì)大學(xué)生的“上手快，能力強(qiáng)”的期望和要求？(3)如何增強(qiáng)工科類專業(yè)畢業(yè)生在實(shí)際工作中的創(chuàng)新能力，并能夠持續(xù)發(fā)展？(4)如何加快學(xué)生對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過程的了解，從而能夠更快地進(jìn)行實(shí)際商用產(chǎn)品的開發(fā)[2]？電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院顯示器件驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的建立和運(yùn)行模式，將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)踐教學(xué)成果，并反哺科研;同時(shí)積極鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)儀器的開發(fā)和研制，從無到有，一步一步體會(huì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工程產(chǎn)品的開發(fā)過程，為我們培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提供了新思路和參考。

1 創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)方案

在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們不斷摸索，逐漸探索出一條道路：就是讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的開發(fā)過程中，從中讓學(xué)生對(duì)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)流程有詳細(xì)了解，從而培養(yǎng)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，其主要內(nèi)容如下。

1.1 明確“一個(gè)目標(biāo)”，強(qiáng)化“兩種能力”

以培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型實(shí)用型工程人才為目標(biāo)，著力于創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)[3]。

1.2 搭建“四大平臺(tái)”

搭建逐層遞進(jìn)、相互融合互補(bǔ)的四大平臺(tái)。

(1)完善學(xué)生自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。利用學(xué)生科技組織“應(yīng)用電子科技協(xié)會(huì)”對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐基本概念的建立，對(duì)基本的元器件，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和電子設(shè)計(jì)過程有一個(gè)感性的概念。

(2)搭建全新的課堂教學(xué)平臺(tái)。改革和工程相關(guān)的理論課程，將最新的科技發(fā)展和工程應(yīng)用引入到教學(xué)中，充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，在課堂上進(jìn)行相關(guān)工程軟件的使用和仿真，引導(dǎo)學(xué)生直觀感知的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，將電路理論和實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力[4]。

(3)利用國家級(jí)創(chuàng)新基金和學(xué)校學(xué)院的學(xué)生科技基金的平臺(tái)。由老師提供題目并指導(dǎo)，同時(shí)充分發(fā)揮學(xué)生自己的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[5]。

(4)在前面三個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室建設(shè)平臺(tái)。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備開發(fā)時(shí)，選拔有一定動(dòng)手能力和工程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生全程參與，從方案的設(shè)計(jì)，電路的焊接和調(diào)試，機(jī)械的加工等環(huán)節(jié)，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生對(duì)一個(gè)實(shí)際工程產(chǎn)品的開發(fā)流程就會(huì)有詳細(xì)的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力[6]。而對(duì)于大多數(shù)同學(xué)而言，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，盡量設(shè)計(jì)較多的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，如在液晶圖像顯示實(shí)驗(yàn)中，可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)畫顯示、字庫設(shè)計(jì)和圖形用戶界面(GUI)設(shè)計(jì)等拓展部分，讓學(xué)生能夠發(fā)揮自己的想象力來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 顯示驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱

在具體操作時(shí)，如何選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的研制，來充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，是我們實(shí)現(xiàn)該方案的關(guān)鍵[7]。我們將多年的科研經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)相結(jié)合，選擇了針對(duì)信息顯示專業(yè)應(yīng)用最廣泛的顯示器件驅(qū)動(dòng)技術(shù)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器，從而研發(fā)出了顯示驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱功能強(qiáng)大，能夠進(jìn)行LED，LCD等主流顯示器件的驅(qū)動(dòng)和顯示實(shí)驗(yàn)外，還為學(xué)生提供了豐富的外部接口，可以使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到LED顯示屏和段式液晶的驅(qū)動(dòng)原理，還可以掌握單片機(jī)和可編程邏輯器件的使用方法。實(shí)驗(yàn)箱中大量的數(shù)字電路芯片如74LS244、74HC573、74LS595、CD4015等，可以加深學(xué)生對(duì)數(shù)字電路等課程的學(xué)習(xí)。此外，由于實(shí)驗(yàn)箱把單片機(jī)和CPLD的引腳都進(jìn)行了外擴(kuò)，學(xué)生利用這些外擴(kuò)接口可以構(gòu)建自己設(shè)計(jì)系統(tǒng)，進(jìn)行創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)箱也可作為實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的開發(fā)機(jī)型，以大大縮短理論設(shè)計(jì)到投入實(shí)際應(yīng)用的開發(fā)周期。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方面，也主要以創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)為主，以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的拓展[8]。

該實(shí)驗(yàn)箱基本指標(biāo)如下：

(1)CPU選用宏晶科技公司的STC89C52通用型單片機(jī)，采用24 MHz的時(shí)鐘晶振，同時(shí)具有在線下載(ISP)功能;

(2)可編程控制邏輯選用ALTERA公司的CPLD——EPM240，采用30 MHz的有源晶振，并自帶8KB的Flash，節(jié)省了外擴(kuò)的程序器，該器件同樣具有在線下載(ISP)功能;

(3)提供12位14段段式LCD顯示屏，并外加驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)行LCD顯示的驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn);

(4)提供48(行)×64(列)的LED顯示屏，可以進(jìn)行LED顯示的各種實(shí)驗(yàn)，并引出相關(guān)接口供測試;

(5)提供了單片機(jī)和可編程邏輯器件的在線下載接口，大大簡化了開發(fā)步驟，節(jié)省了開發(fā)成本;

(6)提供32KB的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM，存放學(xué)生所需的顯示數(shù)據(jù)，可由單片機(jī)或CPLD控制;

(7)擴(kuò)展RS232接口可以和計(jì)算機(jī)直接通信，可以把顯示數(shù)據(jù)送實(shí)驗(yàn)箱顯示;

(8)單片機(jī)和CPLD各提供2個(gè)按鍵輸入和2個(gè)指示燈，供學(xué)生編程使用;

(9)提供了LED顯示屏模塊的兩種控制接口，既可以用單片機(jī)完成它們的控制，也可以直接利用CPLD完成(通過開關(guān)選擇)。

顯示驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱第一代產(chǎn)品如圖1所示。

圖1 顯示驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱第一代產(chǎn)品

在此基礎(chǔ)上，我們改進(jìn)了外觀設(shè)計(jì)，提升了核心芯片，并加入了ARM7控制芯片以及OLED和彩色TFT液晶的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了第二代產(chǎn)品，如圖2所示。

對(duì)于有動(dòng)手基礎(chǔ)的學(xué)生，我們鼓勵(lì)他積極參加到顯示驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱的研制過程中，幫助老師編寫程序，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)等，大大培養(yǎng)了他們的實(shí)踐創(chuàng)新能力。在2008年的飛思卡爾全國智能車大賽中，獲全國一等獎(jiǎng)1個(gè)，全國二等獎(jiǎng)1個(gè);在2011年的全國電子設(shè)計(jì)大賽中，獲全國一等獎(jiǎng)1個(gè)。對(duì)于通才教育，我們則通過設(shè)計(jì)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生的想象力，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上進(jìn)行拓展，如設(shè)計(jì)顯示界面，設(shè)計(jì)多級(jí)菜單等，確保每一個(gè)學(xué)生從中受益。

圖2 顯示驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱第二代產(chǎn)品

3 結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)過4年多的實(shí)踐，使我們深刻地認(rèn)識(shí)到實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不是一朝一夕的事情，必須通過有效的、合理的、適合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的方法才能成功。而我們通過實(shí)驗(yàn)儀器的研發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，經(jīng)過實(shí)踐證明，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力有很大的提高。

[1]王志華，李志科，龍安厚.以“質(zhì)量工程”為契機(jī)開展大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010，8 (4)：149_151.

[2]李從舉.以高水平實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(4)：134_136.

[3]秦鋼年.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(9)：116_118.

[4]鄭茵，羅學(xué)柳，周海英，等.改革人才培養(yǎng)模式培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(11)：68_70.

[5]張曉寧.國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)狀況[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(10)：85_88，10.

[6]王志華，李志科.工程人才培養(yǎng)模式改革[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(4)：137_139.

[7]丁紅瑞.試論高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(3)：138_139.

[8]肖輝輝.新建地方應(yīng)用型本科院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(3)：156_160.

Cultivation of Students，Innovative Practice Ability by Developing EXperimental Apparatus as Platform

QIQiang，JIANG Quan
(School of Optoelectronic Information，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054，China)

Cultivation of high quality innovative talent is an important mission of colleges and universities during the new period.Through the long experience of scientific research and teaching，the development of experimental apparatus played an important role，which can culture research interestof students and guide students to participate the scientific research process.It can be seen that the comprehensive qualities and innovative practice ability can be improved by means of comprehensive experiments，extracurricular research activities and course contests.

innovative talent;scientific research;experimental apparatus;innovative practice ability

G642.0；G642.423

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.051

2013_11_14；修改日期：2013_11_25

漆 強(qiáng)（1978_），男，碩士，講師，研究方向：顯示器件驅(qū)動(dòng)和嵌入式系統(tǒng)。