學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地運(yùn)行模式探究
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高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級專門人才。重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，強(qiáng)調(diào)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，是高校的重要使命。為提高大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，國內(nèi)外各個院校紛紛開展以科技競賽為代表的課外科技實(shí)踐活動，特別是以“挑戰(zhàn)杯”和全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的全國性競賽，極大的促進(jìn)了學(xué)生對于科技創(chuàng)新的熱情和相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，也使得高校的課程教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)向著培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新的方向發(fā)展。在分析我校學(xué)生科技實(shí)踐活動的現(xiàn)狀后，提出了新的學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地運(yùn)行模式。針對大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)，整合實(shí)踐教學(xué)和科技活動，深化學(xué)生科技實(shí)踐活動與課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。探索了以實(shí)踐教學(xué)為基礎(chǔ)，學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地為依托，學(xué)科競賽為牽引的學(xué)生科技實(shí)踐活動新模式。建了立穩(wěn)的定學(xué)生科技實(shí)踐指導(dǎo)教師隊(duì)伍，培養(yǎng)具有“知識綜合運(yùn)用能力”和“創(chuàng)新實(shí)踐能力”的“卓越工程師”。
1科技實(shí)踐活動分析
學(xué)生科技實(shí)踐活動一直是我校的優(yōu)良傳統(tǒng)，從“馮如杯”學(xué)生課外科技實(shí)踐競賽，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等綜合型比賽，到全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、全國“挑戰(zhàn)杯”競賽、“飛思卡爾”智能車競賽等專項(xiàng)競賽，我校都取得過非常優(yōu)異的成績。但近年來隨著學(xué)校和科技活動的發(fā)展，學(xué)生規(guī)模擴(kuò)大，競賽種類繁多，使得學(xué)生科技實(shí)踐活動應(yīng)有的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)效果不盡人意。特別是隨著新校區(qū)的建立，兩校區(qū)教學(xué)結(jié)構(gòu)的形成，學(xué)生更加注重課本理論知識的學(xué)習(xí)，較缺乏綜合運(yùn)用能力，科技實(shí)踐活動氛圍不強(qiáng)，培養(yǎng)體系較為松散。各種科技實(shí)踐活動種類繁多，沒有良好的銜接規(guī)劃，使得學(xué)生沒有形成系統(tǒng)性、連貫性的實(shí)踐培養(yǎng)，分散了學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)精力。師生激勵機(jī)制存在不足，使得教師在指導(dǎo)學(xué)生科技活動時(shí)，學(xué)生在參與科技實(shí)踐活動中不能獲得良好的鼓勵。都極大影響了學(xué)生參與科技實(shí)踐活動的熱情與積極性，影響了學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。為此，學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地運(yùn)行模式的提出，著力于解決我?？萍紝?shí)踐活動中的問題，進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生科技創(chuàng)新水平，完善了科技實(shí)踐訓(xùn)練體系。
2學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地運(yùn)行模式
建立學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地運(yùn)行模式，首先，梳理與學(xué)生科技實(shí)踐密切相關(guān)的課程，使得學(xué)生在正常的課程學(xué)習(xí)和課程實(shí)驗(yàn)中能充分學(xué)習(xí)和掌握科技實(shí)踐中的相關(guān)方法和技能。其次，探索了各級各類學(xué)生科技活動的統(tǒng)籌方法，針對我校形式多樣、對象不一的科技實(shí)踐活動，設(shè)置相應(yīng)的學(xué)生科技活動培養(yǎng)方案，統(tǒng)籌安排，提高學(xué)生參與活動的效率和質(zhì)量。在進(jìn)行學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地建設(shè)中，研究完善了師生參與科技實(shí)踐活動的激勵制度，提高了學(xué)生教師的積極性，組建了專業(yè)的培訓(xùn)教師團(tuán)隊(duì)和學(xué)生科技創(chuàng)新活動小組，更進(jìn)一步提升了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。
2．1銜接學(xué)生科技實(shí)踐與課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
依托院教學(xué)實(shí)踐中心和學(xué)生科技創(chuàng)新基地，協(xié)調(diào)與“單片機(jī)原理”、“EDA(ElectronicDesignAuto-mation，電子設(shè)計(jì)自動化)基礎(chǔ)”等相關(guān)課程，在實(shí)驗(yàn)中心自行開發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺上，開設(shè)“單片機(jī)綜合”、“EDA綜合”實(shí)驗(yàn)課程。單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)合新校區(qū)的“大學(xué)生實(shí)訓(xùn)－接口技術(shù)”課程，在向大一、大二學(xué)生教授單片機(jī)及外圍電路基本原理的同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行包括:單片機(jī)IO(InputOutput，輸入輸出)口操作、單片機(jī)定時(shí)器操作、LED(LightEmittingDiode，發(fā)光二極管)顯示控制、鍵盤及LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶顯示器)編程、串口通信等5個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，單片機(jī)ADC(AnalogtoDigitalConverter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)控制、單片機(jī)DAC(DigitaltoAnalogConverter，數(shù)模轉(zhuǎn)換器)控制、溫度傳感控制、光敏傳感器控制4個提高實(shí)驗(yàn)和波形產(chǎn)生系統(tǒng)開放實(shí)驗(yàn)。并結(jié)合北京市大學(xué)生EDA競賽，開設(shè)了MSP430單片機(jī)講座與實(shí)驗(yàn)課程。提高學(xué)生對單片機(jī)的認(rèn)識和編程能力。EDA綜合實(shí)驗(yàn)在“大學(xué)生電子實(shí)訓(xùn)”(本部校區(qū))課程的基礎(chǔ)上，結(jié)合EDA基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，開設(shè)了:時(shí)鐘分頻、流水燈、按鍵與LED控制和鍵盤與LCD控制等4個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)PGA(FieldProgramma-bleGateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)控制ADC和FP-GA控制DAC、DDS(DirectDigitalSynthesizer，直接數(shù)字頻率合成器)產(chǎn)生等3個提高實(shí)驗(yàn)，任意波形產(chǎn)生器和信號頻譜分析儀2個開放實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步深化學(xué)生對于電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力。除上述基礎(chǔ)內(nèi)容外，學(xué)院學(xué)生科技實(shí)踐指導(dǎo)小組還配備了嵌入式、視頻信號處理、三維顯示、電機(jī)控制、機(jī)器人等不同領(lǐng)域的教師，為學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐提供咨詢指導(dǎo)。
2．2統(tǒng)籌安排各級各類學(xué)生科技活動
以大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地為依托，建立本科輔導(dǎo)員聯(lián)動宣傳和培訓(xùn)機(jī)制。分別在新校區(qū)和校本部校區(qū)成立學(xué)生科技實(shí)踐興趣小組，采用開放式培訓(xùn)模式。新校區(qū)注重基本能力的培養(yǎng)，適當(dāng)提高學(xué)生創(chuàng)新能力。聯(lián)合工程訓(xùn)練中心，由工程訓(xùn)練中心提供場地，并培養(yǎng)一、二年級學(xué)生“電路焊接調(diào)試”等基本技能，同時(shí)開設(shè)單片機(jī)沙龍，為以后的科技實(shí)踐活動奠定基礎(chǔ)。本部校區(qū)注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。以大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地為依托，聯(lián)合學(xué)生科協(xié)，設(shè)立學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室，為三、四年級學(xué)生提供了單元電路設(shè)計(jì)、FPGA應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的培訓(xùn)和場地。在兩校區(qū)分別進(jìn)行了“馮如杯”科技活動動員，鼓勵學(xué)生參加科技制作活動，為來年的“馮如杯科技制作”、“大學(xué)生電子競賽”、“挑戰(zhàn)杯”、“全國信息安全大賽”、“全國嵌入式系統(tǒng)邀請賽”等學(xué)科競賽預(yù)熱。同時(shí)為四年級學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。對學(xué)生科技實(shí)踐活動進(jìn)行了梳理，為學(xué)生參與科技活動提供了指導(dǎo)，便于學(xué)生有計(jì)劃地參加各項(xiàng)活動。大部分學(xué)生參加單片機(jī)、FPGA等培訓(xùn)，還有一部分同學(xué)得到嵌入式、視頻處理、電機(jī)控制、機(jī)器人等方面的培訓(xùn)，均可在后續(xù)的學(xué)科競賽等科技實(shí)踐中發(fā)揮作用。單片機(jī)/FPGA是大學(xué)生電子競賽、電子人才技能競賽的主要內(nèi)容，也可用于參加馮如杯、信息安全競賽，同時(shí)是嵌入式邀請賽、挑戰(zhàn)杯的基礎(chǔ)。統(tǒng)籌安排學(xué)生科技活動，提高學(xué)生科技實(shí)踐活動的效率(不同年級、不同實(shí)踐能力的同學(xué)，進(jìn)行基礎(chǔ)、提高、綜合等不同級別的個性化訓(xùn)練)，保持學(xué)生科技實(shí)踐活動的連續(xù)性。
2．3建立完善師生激勵機(jī)制
將學(xué)生科技實(shí)踐活動納入到日常課程體系中，開設(shè)“大學(xué)生電子實(shí)訓(xùn)－接口電路”(新校區(qū))，與“大學(xué)生電子實(shí)訓(xùn)”(本部校區(qū))一起將學(xué)生的科技實(shí)踐活動學(xué)分化，一方面提高學(xué)生參加科技實(shí)踐活動的積極性，另一方面在教師年終考核績效中得到體現(xiàn)，從而提高教師參加科技指導(dǎo)的積極性。在本部校區(qū)的“科技實(shí)踐活動基地”，及沙河校區(qū)工程訓(xùn)練中心，形成常態(tài)化學(xué)科競賽培訓(xùn)機(jī)制，將學(xué)科競賽的培訓(xùn)納入課程實(shí)踐環(huán)節(jié)。經(jīng)過遴選成立“學(xué)生科技活動指導(dǎo)小組”。該小組以電子信息工程學(xué)院為主，和其他學(xué)院熱心學(xué)生科技實(shí)踐指導(dǎo)的教師組成。由學(xué)院本科教學(xué)院長任組長，各個競賽科技活動指導(dǎo)教師及在科技活動中表現(xiàn)優(yōu)異的高年級學(xué)生任顧問，本科輔導(dǎo)員任活動負(fù)責(zé)人，組建一套完整有效的培訓(xùn)指導(dǎo)體系。
3學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地運(yùn)行效果
通過學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地幾年來的運(yùn)行，在各類科技創(chuàng)新實(shí)踐活動和基地建設(shè)中取得了以下幾方面的成果。
(1)形成兩校區(qū)運(yùn)行的電子信息類學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地，至今培養(yǎng)了285人。在兩校區(qū)的運(yùn)行模式下，設(shè)置了多層次多梯隊(duì)長周期科技實(shí)踐培養(yǎng)方案，有效地帶動了學(xué)生參與科技創(chuàng)新實(shí)踐活動的積極性，提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。形成了一條良性可持續(xù)的學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐發(fā)展鏈。
(2)成立了以院系領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)的學(xué)生科技實(shí)踐活動指導(dǎo)小組，集中學(xué)校優(yōu)異的師資力量，在各個年級設(shè)置相應(yīng)實(shí)踐課程，開展針對性常態(tài)化教學(xué)和培訓(xùn)，形成了一支經(jīng)驗(yàn)豐富，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，專業(yè)全面的科技實(shí)踐培訓(xùn)教練隊(duì)。
(3)組織撰寫了電子信息類科技創(chuàng)新實(shí)踐類《單片機(jī)和EDA指導(dǎo)書》，在總結(jié)多年來北航大學(xué)生電子競賽、馮如杯等學(xué)生課外科技實(shí)踐活動的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提煉出學(xué)生科技實(shí)踐活動中常用的電路模塊，工具模塊和設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)完成了單片機(jī)和FPGA最小系統(tǒng)，在學(xué)生科技實(shí)踐中進(jìn)行了推廣引用，對學(xué)生參與各項(xiàng)科技實(shí)踐活動起到了很好的指導(dǎo)作用。
(4)在2012年北京市大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中榮獲北京市一等獎3項(xiàng)，北京市二等獎13項(xiàng);在2012年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽“嵌入式”邀請賽中榮獲一等獎1項(xiàng)，二等獎1項(xiàng)，三等獎2項(xiàng);在2012年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽“信息安全”邀請賽中榮獲一等獎2項(xiàng)，二等獎1項(xiàng)。在2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中榮獲全國一等獎1項(xiàng)、全國二等獎5項(xiàng)、北京市二等獎9項(xiàng)、北京市三等獎6項(xiàng)。在2014年北京市大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中榮獲一等獎9項(xiàng)，二等獎7項(xiàng)，三等獎18項(xiàng)。
4結(jié)語
學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地運(yùn)行模式緊密貼合學(xué)生科技實(shí)踐活動狀況，統(tǒng)籌安排各類豐富的學(xué)生科技活動，使得各個實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠相互銜接，同時(shí)結(jié)合相關(guān)理論課程和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力能夠長久地，循序漸進(jìn)地提升。以學(xué)生科技興趣小組構(gòu)建的兩校區(qū)運(yùn)行模式在提升學(xué)生參與科技活動熱情的同時(shí)，完善了實(shí)踐創(chuàng)新團(tuán)體的梯隊(duì)建設(shè)，為科技活動的長期發(fā)展不斷提供新鮮血液和持續(xù)動力。以學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)，常態(tài)化的競賽培訓(xùn)機(jī)制和師生獎勵政策進(jìn)一步促進(jìn)了師生參與科技活動的積極性和質(zhì)量。在基地運(yùn)行兩年的過程中，學(xué)生的實(shí)踐興趣和創(chuàng)新水平都得到了很大的提升，建立了完善的培養(yǎng)體系和教練隊(duì)伍，取得了良好的成效。
作者：楊彬 王俊 陳其周 張玉璽 單位：北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院
