尹亮 邵曉紅 郎海濤 祁欣 侯志靈

摘要：本文基于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、突出工程實踐能力”的人才培養(yǎng)理念，以培養(yǎng)工程實踐能力為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系，將項目研究與專業(yè)人才培養(yǎng)結(jié)合起來?；陔娮涌茖W(xué)與技術(shù)同化學(xué)工程、化學(xué)和生物工程等強勢學(xué)科交叉，開展一系列與社會需求相適應(yīng)的各類實踐項目，如具有專業(yè)特色的機器人、物聯(lián)網(wǎng)、無人機、單片機、傳感器等項目。該項目的實施將鍛煉學(xué)生的知識應(yīng)用能力及綜合能力，拓寬本專業(yè)人才培養(yǎng)理念，賦予電科專業(yè)人才培養(yǎng)新的內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；學(xué)科交叉；無人機；機器人

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）33-0264-02

一、引言

《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確了強化工程實踐是工科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的重要內(nèi)容，工科類本科專業(yè)需要培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。北京化工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以理論課程為依托，開展了一系列的與社會需求相適應(yīng)的各類實踐項目，如具有專業(yè)特色的機器人、物聯(lián)網(wǎng)、無人機、單片機、傳感器等項目。通過實踐類課程的學(xué)習(xí)，以提高電科學(xué)生將課堂理論知識與動手實踐相結(jié)合的能力和綜合運用知識的能力，為學(xué)生畢業(yè)后更快適應(yīng)在工廠和技術(shù)部門工作提供了必要的前期訓(xùn)練，同時培養(yǎng)了學(xué)生的認真學(xué)習(xí)的態(tài)度和務(wù)實的作風(fēng)。

二、前期基礎(chǔ)

1.理論基礎(chǔ)：電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程有電路與電子技術(shù)理論與應(yīng)用系列課程、計算機基礎(chǔ)技術(shù)系列課程、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件、集成電路版圖設(shè)計等，這些都為電科學(xué)生實踐類項目的完成打下良好的理論基礎(chǔ)。

2.實踐基礎(chǔ)：經(jīng)過系里多位老師的共同努力，目前我們已經(jīng)形成了具有一定實踐經(jīng)驗的教師隊伍，如負責(zé)應(yīng)用軟件實踐的戰(zhàn)可濤、郎海濤、王本立，負責(zé)生產(chǎn)實習(xí)的侯志靈、馮志芳、尹亮，負責(zé)綜合課程設(shè)計的侯志靈、倫秀君、尹亮等。

三、優(yōu)勢及特色

1.依托國家工科物理教學(xué)基地和北京市實驗教學(xué)示范中心，發(fā)揮物理學(xué)和電子科學(xué)的優(yōu)勢，確定了具有寬厚物理基礎(chǔ)的物理電子科學(xué)類創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.通過Project研究帶動實踐教學(xué)，有效提升了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造力，多項學(xué)生作品在全國競賽中的成績?nèi)〉昧藲v史性突破，極大地提高了學(xué)生的競爭力和社會認可度，為國家培養(yǎng)了大批具有創(chuàng)新能力的專業(yè)人才和創(chuàng)業(yè)人才。

四、目標(biāo)及定位

1.通過不同層次實踐類課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解目前電子產(chǎn)品的新動態(tài)，系統(tǒng)掌握電子產(chǎn)品完成所需的設(shè)計過程。

2.實踐項目內(nèi)容較廣泛，涉及知識面較寬，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力；實踐項目理論聯(lián)系實際，注重動手實踐，鍛煉學(xué)生自主探究的能力；實踐項目緊密圍繞科技發(fā)展前沿，拓展學(xué)生思路，開闊學(xué)生視野；項目完成需要小組成員共同完成，增強學(xué)生集體意識，鍛煉學(xué)生團隊協(xié)作的能力。

3.電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生通過科技實踐項目的鍛煉，促進對專業(yè)相關(guān)理論課程的學(xué)習(xí)。在工程實踐中遇到實際問題，學(xué)生會自主在課堂上，在書本上或者其他渠道學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。

五、建設(shè)規(guī)劃

1.具體方案。以物理中力、熱、聲、光、電等物理原理為基礎(chǔ)，以電子科學(xué)與技術(shù)為核心，涉及物理、電子、生物、化學(xué)等相關(guān)知識內(nèi)容的交叉，開展與大化工背景密切相關(guān)且具有專業(yè)特色的多類題目。①物理原理應(yīng)用項目?！皽y力機器人的設(shè)計與實現(xiàn)”，“基于半導(dǎo)體制冷原理的遙控空調(diào)的設(shè)計與實現(xiàn)”，“聲音時域-頻域轉(zhuǎn)換分析視覺演示系統(tǒng)”，“基于光強傳感器的校園自控窗簾的設(shè)計與實現(xiàn)”，“磁場中單電子洛倫茲力演示系統(tǒng)”。②電子技術(shù)應(yīng)用項目?！皥D像識別、自避障、自尋跡四旋翼無人機的設(shè)計與實現(xiàn)”，“家庭醫(yī)療救助機器人”，“基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)”，“基于安卓系統(tǒng)的‘低頭族防撞系統(tǒng)”，“基于單片機，超聲波，L298N的自平衡小車的設(shè)計”。③大化工背景應(yīng)用項目。“化學(xué)危險品區(qū)域毒害物質(zhì)監(jiān)測陸地與空中機器人組”，“農(nóng)情監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)機器人工作組”，“太陽能新能源汽車行進中動態(tài)充電系統(tǒng)”，“基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)的智能煙霧傳感、報警、排煙系統(tǒng)”，“仿生機器人的設(shè)計與實現(xiàn)”。

2.階段性計劃。第一階段，大學(xué)二年級，組建3人為一組的興趣小組，設(shè)置較為初級的實踐類項目，如簡單的單片機程序編程控制、硬件電路搭建、傳感器應(yīng)用等，使學(xué)生初步掌握電子設(shè)計的方法和流程。第二階段，大學(xué)三年級，結(jié)合目前社會不同行業(yè)的需求，開展有一定廣度和深度的實踐類項目，使學(xué)生通過訓(xùn)練，能夠綜合運用所學(xué)知識，快速完成設(shè)計、組裝、調(diào)試等過程，能制作具有一定功能的各類電子產(chǎn)品。第三階段，大學(xué)四年級，結(jié)合社會熱點行業(yè)需求，開設(shè)比較前沿、系統(tǒng)的實踐類Project項目。

六、預(yù)期成果

1.機器人類題目。①基于物聯(lián)網(wǎng)化學(xué)危險品區(qū)域毒害物質(zhì)監(jiān)測陸地與空中機器人組，針對化學(xué)危險品存儲區(qū)域開發(fā)機器人與四旋翼飛機工作組，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)將機器人與飛機自組網(wǎng)并協(xié)同工作，對化學(xué)危險品區(qū)域有毒有害物質(zhì)進行監(jiān)測、報警、處置。②農(nóng)情監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)機器人工作組，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)農(nóng)情監(jiān)測、農(nóng)殘檢測、土壤化肥殘留檢測。③家庭安防、保姆機器人，實現(xiàn)對老人在居室內(nèi)情況的遠程監(jiān)視，便于監(jiān)護人時時掌握老人情況。

2.物聯(lián)網(wǎng)類題目。①新能源汽車行進中動態(tài)充電，針對新能源汽車續(xù)航里程短，充電不便等問題，設(shè)計新能源汽車行進中動態(tài)充電系統(tǒng)。②基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)、針對大城市交通路口“闖綠燈”造成擁堵現(xiàn)象，（“闖綠燈”《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第五十三條規(guī)定：‘機動車遇前方交叉路口交通阻塞時，應(yīng)當(dāng)依次停在路口以外等候，不得進入路口。如果出現(xiàn)類似情況將可能被處以罰款100元、記2分的處罰?！瓣J綠燈”又可以稱為“沖綠燈”，所謂沖綠燈，指的是如果當(dāng)信號燈變綠時，前方路口發(fā)生交通阻塞，應(yīng)當(dāng)在路口之外等候，否則被視為沖綠燈。）在監(jiān)測到綠燈方向擁堵的信號后，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)出綠燈不能通行的指令；通過車載物聯(lián)網(wǎng)，控制在交通路口一定區(qū)域內(nèi)汽車無法通行，從而避免闖綠燈造成擁堵。③基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)的智能煙霧傳感、報警、排煙系統(tǒng)，設(shè)計基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)的智能煙霧傳感、報警、排煙系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]Peter P.J.Hyperspectral Reflectance Anisotropy Measurements Using a Push broom Spectrometer on an Unmanned Aerial Vehicle-Results for Barley，Winter Wheat，and Potato [J].Remote Sens.2016，（8）：909.

[2]楊彥鑫，阮解瓊，黃兆波，等.基于ZigBee 的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017.