郝小江，唐 宇，黃 昆，曹玉東

(攀枝花學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000)

創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目成果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

郝小江，唐 宇，黃 昆，曹玉東

(攀枝花學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000)

為了提高大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，該文結(jié)合創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“單片機(jī)PID控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速”獲得的階段性成果，將其融入本科生的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中。分析了創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目結(jié)題后的現(xiàn)狀和在專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施步驟、途徑方法。實(shí)踐表明，把創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)用到專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中，擴(kuò)大了學(xué)生的受益面，讓更多的學(xué)生參與到創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目中，同時(shí)豐富了綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)效果，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；成果應(yīng)用；綜合實(shí)驗(yàn)

大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目作為推動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要措施，對(duì)調(diào)動(dòng)本科生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性有重要作用。目前創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目在結(jié)題后，并沒(méi)有進(jìn)一步應(yīng)用，而按照項(xiàng)目管理要求，鑒定通過(guò)的優(yōu)秀項(xiàng)目，應(yīng)加以推廣，并應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)工作中。攀枝花學(xué)院電氣信息工程學(xué)院的4個(gè)本科專(zhuān)業(yè)中，按照教學(xué)計(jì)劃都開(kāi)設(shè)有專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)。為提高學(xué)生實(shí)踐綜合應(yīng)用能力，把優(yōu)秀的創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，讓更多的學(xué)生有機(jī)會(huì)參與大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，充實(shí)專(zhuān)業(yè)綜合、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)[1-3]。

1 創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目現(xiàn)狀

電工電子實(shí)驗(yàn)中心自2007年5月被四川省教育廳批準(zhǔn)為四川省高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)項(xiàng)目以來(lái)，共申報(bào)校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目55項(xiàng)，國(guó)家級(jí)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目3項(xiàng)，省級(jí)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目6項(xiàng)。校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目都已結(jié)題，鑒定結(jié)論良好。從已結(jié)題的項(xiàng)目中選取符合各專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)要求的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)，用以充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，豐富學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)方式渠道，探索創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式[3-4]。

目前參與創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目計(jì)劃的學(xué)生以全日制本科大二、大三學(xué)生為主，他們學(xué)有余力、品學(xué)兼優(yōu)，有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)獨(dú)立思考能力，對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)具有濃厚興趣的少部分學(xué)生，參與創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的學(xué)生占比少。創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目在結(jié)題后沒(méi)有進(jìn)一步地應(yīng)用，學(xué)生和指導(dǎo)老師都覺(jué)得已經(jīng)結(jié)題，任務(wù)已完成，作為原始資料封存起來(lái)。這樣就限制了其應(yīng)用范圍，沒(méi)有輻射到更多更好的學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)中。

2 教學(xué)改革措施

基于創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的現(xiàn)狀，把結(jié)題后的創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目主要是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)學(xué)生要求很高。如何選取內(nèi)容要求符合專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃的創(chuàng)新訓(xùn)練題目作為專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求等提出更高的要求，要能提高學(xué)生實(shí)踐能力興趣，按時(shí)完成專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)把創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)用在專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，擴(kuò)大學(xué)生的受益面，讓更多的學(xué)生參與到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目中，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力，為接著完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)及參加工作后的創(chuàng)新工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實(shí)施計(jì)劃，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，帶動(dòng)學(xué)生在本科階段形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育氛圍。同時(shí)，把創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)建成多元化開(kāi)放實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑M(jìn)一步開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的基本操作訓(xùn)練，探索創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式，建立如何把創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)方法[5-7]。

3 實(shí)施方案

按照“攀枝花學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目暫行管理辦法”，在已經(jīng)結(jié)題并取得良好效果的創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目中，將大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“單片機(jī)PID控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速” 應(yīng)用在電氣工程與自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。先在這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)，然后逐步擴(kuò)大到電子信息工程和測(cè)控技術(shù)與儀器等專(zhuān)業(yè)。

在創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“單片機(jī)PID控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速”中，應(yīng)用數(shù)字PID模型，采用工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)比例、積分、微分進(jìn)行整定，應(yīng)用單片機(jī)作為控制核心，用矩陣鍵盤(pán)設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速并顯示出來(lái)，同時(shí)顯示電機(jī)正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速。單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生PWM(pulse width modulation，PWM)調(diào)寬輸出，經(jīng)過(guò)PID計(jì)算，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，并測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，將設(shè)定轉(zhuǎn)速與測(cè)得轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

該實(shí)驗(yàn)綜合運(yùn)用自動(dòng)控制原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制控制技術(shù)、電子線路設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)等課程，具有很強(qiáng)的綜合性，實(shí)踐性。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核在保證對(duì)學(xué)生基本知識(shí)考核的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生分析和研究問(wèn)題的能力，強(qiáng)化創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的考核與培養(yǎng)。開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)更具直觀性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性。

將此創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)用在學(xué)生專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中，共32學(xué)時(shí)，每次連上4節(jié)課，共上8周，這樣有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常進(jìn)行。學(xué)生進(jìn)行查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、仿真設(shè)計(jì)、電路原理圖設(shè)計(jì)及PCB設(shè)計(jì)制作、元器件焊接組裝、系統(tǒng)調(diào)試。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具有很強(qiáng)的靈活性，學(xué)生在單片機(jī)的選擇上可以多元化，可以選擇51單片機(jī)、AVR單片機(jī)和MSP430單片機(jī)等。在PID參數(shù)分析選擇上也可靈活多樣，先行進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)選擇出合適的PID參數(shù)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以選擇L298N、ULN2003、LG9110等。在測(cè)速時(shí)可以選擇霍爾測(cè)速傳感器、光電傳感器等。采用Labcenter Electronics公司的Proteus 仿真軟件和Keil軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真設(shè)計(jì)。在仿真設(shè)計(jì)(軟硬件設(shè)計(jì))正確后，再用Protel DXP或Altium Desinger軟件進(jìn)行電路原理圖的繪制及PCB板的設(shè)計(jì)。最后要求學(xué)生制作PCB板，系統(tǒng)元器件的組裝、測(cè)試調(diào)試[8-9]。

為推動(dòng)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃，搭建學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室兩間，共有學(xué)生80余人。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，為學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新活動(dòng)提供了非常好的軟硬件環(huán)境，為學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃搭建好的創(chuàng)新環(huán)境。同時(shí)舉辦大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果交流展示會(huì)，廣泛宣傳大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的目的和作用，激發(fā)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新訓(xùn)練的興趣。

4 解決的關(guān)鍵問(wèn)題

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，項(xiàng)目選題要合適，要自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)、管理實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。每個(gè)項(xiàng)目都配備導(dǎo)師指導(dǎo)，學(xué)生是項(xiàng)目的主體。學(xué)生要對(duì)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的研究方案及技術(shù)路線進(jìn)行可行性分析，在實(shí)施過(guò)程中不斷調(diào)整優(yōu)化，在開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的轉(zhuǎn)變，突出學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，把創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)用在普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[10-12]。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，由學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，滿足學(xué)生成就感。通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，達(dá)到學(xué)生集知識(shí)探索、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展于一體的教育教學(xué)目的。建立和實(shí)施以創(chuàng)新能力考核為主的實(shí)驗(yàn)考核體系，考核學(xué)生在掌握知識(shí)、培養(yǎng)科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)方面的情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

我校自 2008 年開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目工作，學(xué)校制定了“攀枝花學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目暫行管理辦法”，對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行申請(qǐng)、評(píng)審、中期檢查、結(jié)題驗(yàn)收，保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。在實(shí)施大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃過(guò)程中，始終以提高大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心，經(jīng)過(guò)幾年的探索與實(shí)踐，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，提升了我校大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目創(chuàng)新能力。同時(shí)把大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃納入人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃，重視大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃。

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Application of Innovation Training Project Results in Experimental Teaching

HAO Xiaojiang, TANG Yu, HUANG Kun, CAO Yudong

(School of Information and Electric Engineering, Panzhihua University, Panzhihua 617000, China)

In order to improve the practical innovation ability of college students, this paper combines the stage results obtained in the Innovation Training Project “PID MCU to control the speed of DC motor” and incorporate it into the comprehensive experiment of undergraduate.We analyze present the status quo of the innovation training project and ,the implementation steps and methods in the comprehensive experimental teaching.The practice shows that after applying the innovation training project to the comprehensive experiment, we can enlarge the benefit of the students, get more students to participate in the innovation training project, enrich the comprehensive experiment teaching, strengthen the effect of open experiment and thus improve the students' practice ability and innovation ability.

innovation training project; experimental teaching; application of the results; comprehensive experiment

2015-07-20；修改日期:2016-11-25

攀枝花學(xué)院教育教學(xué)改革與研究資助項(xiàng)目(JJ1407)；2014年度省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201411360027)。

郝小江(1973-)，男，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事微計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究方面的工作。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.028