基于項目的大學生創新訓練的實踐和研究

陳功

摘 要：結合江蘇省和常州工學院“大學生創新訓練計劃”項目—基于攝像頭的鋰電池薄膜缺陷檢測技術研究，就創新訓練過程中教師如何選題、計劃安排、任務分配、實施指導，就學生在實施過程中的資料查找、過程實踐、團體協作等具體方法進行了研究和分析。提出了大學生創新訓練計劃的重要性和現實意義，并對以后如何進一步做好大學生創新訓練計劃進行了探討。

關鍵詞：大學生創新 缺陷檢測 訓練計劃

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（a）-0041-02

為培養學生的創新創業意識，調動學生學習的積極性、主動性和增強其創新創業能力，教育部和地方教育行政部門在“十二五”期間啟動了“國家級大學生創新創業訓練計劃”和“省或自治區級大學生創新創業訓練計劃”。其中，大學生創新訓練項目旨在促進高等學校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，強化創新能力訓練，探索以問題和課題為核心的教學模式改革，倡導以項目為載體、以學生為主體的創新性實驗，注重研究過程，調動學生的主動性、積極性和創造性，使學生在本科階段得到創新性科學研究的鍛煉。

作為常州工學院電子信息與電氣工程學院的教師，于2012年申報并獲批《基于工業相機的鋰電池薄膜缺陷檢測技術研究》校級大學生創新項目，2013年該課題獲批江蘇省大學生創新訓練項目。本文結合該項目的實施過程，就創新訓練過程中教師如何選題、計劃安排、任務分配、實施指導，就學生在實施過程中的資料查找、過程實踐、團體協作等具體方法進行了研究和分析。提出了大學生創新訓練計劃的重要性和現實意義，并對以后如何進一步做好大學生創新訓練計劃進行了探討。

1 選題和學生的選取

由于大學生創新訓練訓練周期一般為1年，具體實施的對象為大學電子信息或電氣相關專業二年級的學生，他們剛剛結束模擬電子線路、數字電子線路等基礎理論的課程，正在學習單片機、微機等課程。因此，在課題的選擇上不能偏重于理論、對專業課要求太高的項目；其次，教師在圍繞企業生產過程中的技術需求和難點所開展的各類縱向和橫向項目，一般來說難度都比較大，不適合這個階段的學生。但脫離于解決實際問題的創新訓練項目沒有緊貼現實，在實施過程中對學生缺乏感性認識，而比較成熟的創新項目往往缺乏新意不易獲批較高層次的項目級別。此外，學生只能利用業余時間實施創新訓練項目，因此在完成課程的學習之余，往往實驗室或者學校所提供的平臺在時間上不能完全滿足學生創新訓練的需求，因此，考慮學生在完成項目時不能受條件所限。

綜合考慮上述原因，將申請的校級項目中有關鋰電池薄膜缺陷檢測中的相關技術作為創新訓練研究對象，其中融合了硬件和軟件方面的知識，硬件部分包括USB攝像頭和MATLAB軟件的互通、基于單片機的聲光報警裝置；軟件部分包括視頻圖像的獲取、幀讀取、簡單的數字圖像處理。熟悉的軟件和簡單地硬件使學生減少了前期的學習過程，有助于學生快速進入創新訓練。

申報項目前，指導訓練的教師要和班導一起做好前期的動員工作，不論是從學生能力提高的角度，還是從學校評獎的角度都可以加大宣傳力度。訓練過程中團隊固然重要，但是人數不宜太多2～3人最合適，既方便教師講解又適宜學生操作和團隊的培養。在申報的該課題中安排了4名學生。

本課題所設計的模擬裝置如圖1所示。

2 任務分工和資料搜集

一旦確定課題方向和成員，接下來就要進行成員分工和任務分配。本訓練將檢測機構的視頻獲取部分內容交予項目主持人完成資料的翻譯。一般來說主持人理論基礎較好、基本功比較扎實，能力相對較強，視頻獲取部分涉及MATLAB2012版本視頻獲取工具箱全英文資料的翻譯、MATLAB人機界面的實現（GUI）和視頻獲取相關代碼的實現，因此比較適合主持人完成。數字圖像處理部分包括靜態非連續薄膜圖像的連續化、灰度化、特征提取和識別部分，由于學生沒有接觸過，因此安排了2名學生通過探討的形式參與該部分理論的學習。檢測裝置最后要根據有無缺陷實現聲光報警，此部分涉及單片機的與計算機的通信問題，單片機也正是學生目前正在學習的知識，因此，學以致用能夠幫助學生在完成創新訓練的同時將專業課程學扎實，此部分內容安排了最后一名對硬件知識較感興趣的學生。

任務一旦分工完畢，學生就可以有針對性的搜集資料。通常推薦學生利用學校現有的電子資源去查詢相關資料，中國學術期刊庫包含碩博士論文，其中有比較完整的課題研究背景、技術手段和實施過程的撰寫，非常適合學生的漸進式學習。此外，教師在前期的科研積累中也搜集的部分包括論文、程序、視屏、圖像資料，也可以提供給學生。因此，學生可以從多種渠道獲得所感興趣的研究資料。

在此階段，為了使學生實施過程中增加感性認識，還安排學生觀看企業生產過程的視頻并到企業生產線實際體驗，加深了學生理解創新的精髓。

3 項目實施和團隊交流

在學生花費1個月左右的時間消化了所搜集的資料后，接下來就需要完成各自的任務。由于學生初次嘗試課題研究，往往不知如何下手，以視頻圖像獲取環節為例，學生沒有學過MATLAB，那么教師就要在前期安排幾次入門知識教學，并通過一周布置一次作業的形式幫助學生快速掌握工具的使用。數字圖像處理的學習光看理論知識學生會覺得很枯燥，那么選取一本既包括MATLAB又包括圖像處理的書籍就很有必要，學生可以在學習理論的同時，馬上經過實踐了解算法的作用。在單片機的實現過程中，可以讓學生從KEIL軟件的使用入手，通過提供帶有USB接口的仿真器、布置簡單的LED燈的閃爍開始逐步，使學生既能夠在通過自己的筆記本電腦就能完成上述過程，又能快速掌握知識要點。

項目實施過程中，一般安排一周一次團隊成員的討論或任務材料的遞交。通過對上次作業的檢查以及文字材料閱讀，通過討論的形式教會學生如何寫好周期性的學習報告，如何有效地完成教師布置的任務，如何快速地讓團隊成員能夠通過交流互助完成階段性的任務。除次之外，利用QQ、飛信等通信手段，學生可以及時地將研究中所碰到的問題和教師交流，加快了學生創新訓練完成的效率。

對于項目支持人，一般教師要有意識地安排他來組織團隊的討論和總結，逐步鍛煉學生的組織和語言表達能力。

由于該項目的實施過程需要機械和電子專業教師的配合。因此，邀請機械設計的老師和電子設計的老師給學生講講課，介紹檢測系統中的機械設備和電子元器件，更能夠使學生全面掌握光學、機械、電子、信號處理等多種學科的綜合應用。

4 及時總結成果

學生在教師的組織下，通常能較快完成上述任務，教師也需要在學生實施過程中予以及時地總結，比如總結出一些論文或軟件著作權，在訓練過程中教師要適時穿插科技論文的撰寫的講解、軟件著作權的申請規程和撰寫要求，甚至于發明專利的撰寫要點，幫助學生拓寬視野，同時強調工作階段性總結的必要和重要性。

在校級創新訓練的實施過程中，通過及時有效的指導，學生撰寫了一篇發表在省級期刊《電子質量》的論文《鋰電池薄膜缺陷圖像特征提取技術研究》，同時完成了基于MATLAB軟件著作權一項《在線鋰電池薄膜缺陷檢測系統軟件V1.0》和發明專利《基于機器視覺的非連續性鋰電池薄膜缺陷檢測方法及其裝置》一項。

2013年在院級項目結題前，項目主持人系統地撰寫了總結報告和研究心得，并在結題報告會上向做了結題報告，獲得了與會專家的一致好評。項目主持人也因此在2013年度獲得學院創業創新獎。同年該項目獲批省級創新訓練計劃項目，使得該團隊在科研這條道路上能夠越走越遠。

5 結語

基于項目的大學生創新訓練計劃的實踐能夠提高大學生的創新能力，調動學生的主動性、積極性和創造性。其目的在于自主研究性學習能力、實踐創新能力的培養以及創新精神、團隊協作精神的塑造，因此，在大學生實踐創新訓練活動中，指導教師應協助好大學生的選題、申報、實施和總結等工作，大學生則通過參與訓練計劃來掌握科學研究的方法和手段，進一步拓展知識面和提高自己的創新能力。

參考文獻

[1] 岳書杰.思維導圖和概念圖在大學生協作學習中的應用[J].高教高職研究，2009（48）：45.

[2] 秦建華.關于大學生創新訓練計劃的選題實踐與思考[J].高教論壇，2013（9）：66-67.