自制實驗設備在大學生科技創新中的作用研究

【摘 要】本文介紹了華北科技學院電子信息工程學院利用自制實驗設備，培養大學生的科技創新能力。實踐證明，該舉措契合國家對應用型本科院校培養應用型、技術技能型和創新型人才的目標要求。本文從自制實驗設備的研制、應用及其在大學生科技創新中取得的成果三個方面進行介紹，為大學生科技創新能力的培養提供借鑒。

【關鍵詞】自制實驗設備 科技創新能力 科技創新

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）25-0036-02

當今知識經濟時代，高等教育應用型人才的培養要將理論教學與實踐教學緊密結合，且應加大實踐教學所占的比重，將實踐教學與理論教學同等對待，這就需要加大實驗室建設的力度。對于高等院校實驗室建設來講，自制實驗設備屬于實驗室建設的重要組成部分，在實驗教學中發揮著不可替代的作用，尤其是在培養學生科技創新能力方面具有重要意義。

一 自制實驗設備的研制

自制實驗設備是為了彌補現有教學資源的不足、缺陷而專門研究設計制作的，這就要求自制實驗設備能夠最大限度地滿足實踐教學需求。所以，自制實驗設備的研制必須遵循以下原則：

第一，進行自制設備研制前，要做好充分的調研工作。既要滿足教學大綱的要求，又要與當前社會需求相匹配，將一些新技術融入自制設備的研發設計中。

第二，根據教學需要進行模塊化設計，且各模塊均具有獨立電源，可獨立使用；各模塊均設置對外開放的接口，用戶在使用時可對各模塊靈活組合以實現不同的功能，可方便地實現設備功能的擴展，方便設計性、綜合性和工程型實驗的開展。

第三，自制實驗設備的性價比和利用率要高，便于維護和維修，方便攜帶。

第四，要積極鼓勵有科研能力的教師加入自制設備的研發隊伍，發揮各自的特長優勢，集團隊所有教師的力量，研發出適用于實踐教學的、與企業發展相融合的高質量設備，為實踐教學的順利開展提供硬件保障。

第五，使一小部分動手能力比較強的學生加入自制設備的研發，可鍛煉學生的動手實踐能力、理論聯系實際的能力以及團隊協作的能力，為大學生科技創新能力的培養奠定基礎。

華北科技學院電子信息工程學院自1999年開始，在學院領導的積極鼓勵支持下，成立了自制實驗設備研發團隊，團隊由一名教授、兩名副教授和若干名講師組成，團隊根據學院的教學要求，結合當前企業的發展需求，陸續進行了一些專業實驗教學設備的研制。從早期的“多功能教學電源”、“模擬電子教學實驗箱”、“智能車”等基礎教學設備，到后來的“PLC綜合實驗平臺”、“太陽能光伏發電教學平臺”、“兩輪自平衡教學平臺”、“汽車生產線模擬裝置”、“多功能創新實驗平臺”以及“16位單片機開發平臺”等等，先后進行了多種實驗教學裝置的設計開發，并陸續應用在理論及實踐教學一線，為培養學生的科技創新能力奠定了基礎。

二 自制實驗設備在學生科技創新中的應用

我院開發的一些針對學生科技創新的實驗設備為培養學生的科技創新能力提供了較好的平臺。2007年底開發的“16位單片機開發平臺”是基于凌陽十六位單片機和MSP十六位單片機雙核心的單片機實驗平臺，該平臺囊括了當時學生競賽使用到的大部分功能模塊，學生通過該平臺學習16位單片機的使用方法、各功能模塊的具體應用和軟件編程方法，掌握其基本應用。學生可通過組合不同功能模塊并編寫軟件程序，來實現不同的控制功能，達到學以致用的目的。

近兩年開發的針對學生科技創新的“多功能創新實驗平臺”功能更為強大，該平臺包括電源信號源單元、CPU單元、顯示單元和電機單元四大板塊，還包含DDS信號源、數字示波器、物聯網通信模塊、GPRS通信模塊、SD卡識別模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、各類型電機驅動模塊、4×4鍵盤模塊、CAN/RS485總線接口模塊、高速串行A/D和D/A模塊等幾十種常用模塊，滿足了在各種創新活動中學生對硬件設備模塊的需求，大大提高了學生科技創新的效率。

在物聯網創新設計競賽中，學生利用多功能創新實驗平臺的物聯網通信模塊，較快速地了解了ZigBee模塊的通信協議、硬件連接，為競賽提供了很好的硬件實驗平臺；智能汽車競賽中，學生經常會使用多功能創新實驗平臺中的電機驅動單元，學習各種類型電機的控制原理、控制方法，以及速度PID的實現過程，為智能車的調試節約了大量的前期時間，也減少了設備的投入；在大學生科技項目中，數字示波器模塊使學生較為直觀地了解了整個簡易示波器的構造原理以及控制方法，學生也可以通過更改示波器的軟件固件實現更多的功能；平時各個創新項目的實現，均離不開各種顯示模塊的應用，多功能創新實驗平臺由于擁有各種前沿的顯示模塊和通用顯示單元，可以為學生項目的制作提供便利的硬件顯示應用，提高各種項目的運行效率。

自制實驗設備自研制以來，使用效果良好，學生利用自制實驗設備設計調試作品，取得了很好的成績，在很大程度上調動了學生學習理論知識的積極性，培養了學生的科技創新能力，為學生將來走上工作崗位奠定了基礎，從而提高了高校的社會服務能力。

三 自制實驗設備在大學生科技創新中取得的成果

自制實驗設備自研制以來，使用效果良好，從一定程度上為學生、教師的科技創新提供了強有力的硬件支撐，深受學生和教師的好評。學院積極引導學生參加各類科技活動和學科競賽，例如華北科技學院大學生科技文化節科技作品展、全國大學生電子設計競賽、全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽、中國大學生iCAN物聯網創新創業大賽、“畢昇杯”全國電子創新設計競賽、西門子杯全國大學生控制技能大賽、“博創杯”全國大學生嵌入式物聯網設計大賽以及“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等。也正是由于具備了各類自制設備的綜合應用能力以及圍繞自制設備進行的實訓，學生在諸多大賽中均取得了優異的成績。

在我院一年一度的大學生科技文化節科技作品展活動中，創新實驗中心的學生利用自制實驗設備設計開發科技作品，成功設計制作出“履帶式排爆機器人”、“GPS導航儀”、“自動循跡智能車”、“語音識別智能機器人”、“類人機器人”、“攝像頭循跡智能車”、“太陽能光伏并網發電裝置”、“智能樓宇模型”、“智能晾衣機器人”以及“聲音引導裝置”等百余件作品。其中“履帶式排爆機器人”獲得2008年大學生科技文化節一等獎，“GPS導航儀”和“自動循跡智能車”獲得二等獎。“類人機器人”獲2009年大學生科技文化節一等獎，“語音識別智能機器人”獲得二等獎，“攝像頭循跡智能車”獲得三等獎。

我院從2008年開始參加全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽，首次參賽獲得華北賽區光電組二等獎，為后續參賽隊伍創下了一個良好的開端。2009年，在第四屆全國大學生“飛思卡爾杯”智能汽車大賽中，參賽的兩支隊伍分別獲得華北賽區攝像頭組二等獎，光電組二等獎；2010年獲得華北賽區一等獎一項、二等獎兩項；2011年參加的三支參賽隊全部進入全國總決賽，并獲得全國一等獎一項，全國二等獎兩項；2012～2014年每年有一支隊伍入圍全國賽，并獲得全國二等獎。

在近幾年的全國大學生電子設計競賽中，我院在2009年華北賽區比賽中獲得賽區一等獎兩項，三等獎兩項，優勝獎兩項，其中專科組闖入全國總決賽，并獲得全國一等獎；2011年獲得全國二等獎兩項，河北省一等獎兩項，三等獎兩項；2013年獲得河北省三等獎三項。

此外在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、中國大學生iCAN物聯網創新創業大賽中也取得省一等獎、全國二等獎若干項成績。自制實驗設備的使用為比賽中學生的測試調試節省了寶貴的時間，并使學生掌握了大量的測試資料，也為這些成績的取得提供了較好的硬件保障。

四 結束語

自制實驗設備具有適用性、經濟性以及專業性等特點，可激發學生的學習興趣，提高其實踐能力和創新能力，可在一定程度上促進高校應用型、創新性人才的培養，從而為企業、為社會培養更多的有用之人，真正體現高校培養人才、服務社會的辦學宗旨。

參考文獻

[1]張莉英、王懷明、韓文仲等.自己研制實驗設備提高師生實踐能力[J].實驗技術與管理，2015（5）

[2]樓建明、傅越千、安鵬等.基于能力培養自制實驗儀器設備[J].實驗技術與管理，2014（9）

〔責任編輯：龐遠燕〕