以实验仪器研制为平台，培养学生创新实践能力

漆 强，蒋 泉

(电子科技大学 光电信息学院，成都 610054)

以实验仪器研制为平台，培养学生创新实践能力

漆 强，蒋 泉

(电子科技大学 光电信息学院，成都 610054)

培养创新型人才是新时期高等学校肩负的重要使命。文中结合长期从事科研和教学的经验，提出了借助于实验仪器的研制，通过开展综合性实验、科研训练计划、学科竞赛等方式，激发学生学习知识的热情，引导学生参与科研过程，为学生的创新实践能力的培养提供了一个重要的平台。

创新型人才；科研；实验仪器；创新实践能力

工科类高等教育独特的学科专业背景决定了其在人才培养方面的基本特征——必须与工程实践相结合，加强学生的动手能力，培养学生的创新创业能力[1]。随着科学技术的发展，特别是信息技术行业的迅猛发展，工科教育强化实践教学环节面临着诸多难题：(1)如何帮助缺乏工程实践经验的在校学生将学到的电路理论知识和具体的工程问题相联系并着手解决？(2)如何增强工程类专业毕业生的实践能力，缩短就业后的“适应期”，满足用人单位对大学生的“上手快，能力强”的期望和要求？(3)如何增强工科类专业毕业生在实际工作中的创新能力，并能够持续发展？(4)如何加快学生对产品研发过程的了解，从而能够更快地进行实际商用产品的开发[2]？电子科技大学光电信息学院显示器件驱动实验室的建立和运行模式，将科研成果转化为实践教学成果，并反哺科研;同时积极鼓励学生参与实验仪器的开发和研制，从无到有，一步一步体会一个实验设备和工程产品的开发过程，为我们培养学生的创新创业能力提供了新思路和参考。

1 创新实践能力培养方案

在理论教学和实验教学中我们不断摸索，逐渐探索出一条道路：就是让学生参与到实验设备和仪器的开发过程中，从中让学生对一个实际产品的开发流程有详细了解，从而培养其创新创业能力，其主要内容如下。

1.1 明确“一个目标”，强化“两种能力”

以培养高素质创新型实用型工程人才为目标，着力于创新能力和实践能力的培养[3]。

1.2 搭建“四大平台”

搭建逐层递进、相互融合互补的四大平台。

(1)完善学生自主学习平台。利用学生科技组织“应用电子科技协会”对学生进行工程实践基本概念的建立，对基本的元器件，实验设备和电子设计过程有一个感性的概念。

(2)搭建全新的课堂教学平台。改革和工程相关的理论课程，将最新的科技发展和工程应用引入到教学中，充分利用多媒体教学的优点，在课堂上进行相关工程软件的使用和仿真，引导学生直观感知的基础上进行理论学习，将电路理论和实践相结合，培养学生的实践能力[4]。

(3)利用国家级创新基金和学校学院的学生科技基金的平台。由老师提供题目并指导，同时充分发挥学生自己的主观能动性，培养学生的创新能力[5]。

(4)在前面三个平台的基础上，构建实验室建设平台。教师在进行实验仪器设备开发时，选拔有一定动手能力和工程经验的学生全程参与，从方案的设计，电路的焊接和调试，机械的加工等环节，这样培养出来的学生对一个实际工程产品的开发流程就会有详细的认识和实践，同时鼓励学生在此基础上进行实验设备的更新，实验项目的开发，提高学生的创新实践能力[6]。而对于大多数同学而言，在实验教学环节的设计中，尽量设计较多的创新型实验，如在液晶图像显示实验中，可以鼓励学生进行动画显示、字库设计和图形用户界面(GUI)设计等拓展部分，让学生能够发挥自己的想象力来进行设计。

2 显示驱动实验箱

在具体操作时，如何选择一个实验仪器的研制，来充分发挥学生的创新实践能力，是我们实现该方案的关键[7]。我们将多年的科研经验和教学相结合，选择了针对信息显示专业应用最广泛的显示器件驱动技术来设计实验仪器，从而研发出了显示驱动实验箱，该实验箱功能强大，能够进行LED，LCD等主流显示器件的驱动和显示实验外，还为学生提供了丰富的外部接口，可以使学生不仅学习到LED显示屏和段式液晶的驱动原理，还可以掌握单片机和可编程逻辑器件的使用方法。实验箱中大量的数字电路芯片如74LS244、74HC573、74LS595、CD4015等，可以加深学生对数字电路等课程的学习。此外，由于实验箱把单片机和CPLD的引脚都进行了外扩，学生利用这些外扩接口可以构建自己设计系统，进行创新性的实验。同时本实验箱也可作为实际应用系统设计时的开发机型，以大大缩短理论设计到投入实际应用的开发周期。在实验项目的设计方面，也主要以创新型实验为主，以发挥学生的主观能动性，进行实验的拓展[8]。

该实验箱基本指标如下：

(1)CPU选用宏晶科技公司的STC89C52通用型单片机，采用24 MHz的时钟晶振，同时具有在线下载(ISP)功能;

(2)可编程控制逻辑选用ALTERA公司的CPLD——EPM240，采用30 MHz的有源晶振，并自带8KB的Flash，节省了外扩的程序器，该器件同样具有在线下载(ISP)功能;

(3)提供12位14段段式LCD显示屏，并外加驱动电路，进行LCD显示的驱动实验;

(4)提供48(行)×64(列)的LED显示屏，可以进行LED显示的各种实验，并引出相关接口供测试;

(5)提供了单片机和可编程逻辑器件的在线下载接口，大大简化了开发步骤，节省了开发成本;

(6)提供32KB的静态数据存储器SRAM，存放学生所需的显示数据，可由单片机或CPLD控制;

(7)扩展RS232接口可以和计算机直接通信，可以把显示数据送实验箱显示;

(8)单片机和CPLD各提供2个按键输入和2个指示灯，供学生编程使用;

(9)提供了LED显示屏模块的两种控制接口，既可以用单片机完成它们的控制，也可以直接利用CPLD完成(通过开关选择)。

显示驱动实验箱第一代产品如图1所示。

图1 显示驱动实验箱第一代产品

在此基础上，我们改进了外观设计，提升了核心芯片，并加入了ARM7控制芯片以及OLED和彩色TFT液晶的驱动设计，设计出了第二代产品，如图2所示。

对于有动手基础的学生，我们鼓励他积极参加到显示驱动实验箱的研制过程中，帮助老师编写程序，进行电路设计等，大大培养了他们的实践创新能力。在2008年的飞思卡尔全国智能车大赛中，获全国一等奖1个，全国二等奖1个;在2011年的全国电子设计大赛中，获全国一等奖1个。对于通才教育，我们则通过设计的创新型实验内容，发挥学生的想象力，在现有的实验内容上进行拓展，如设计显示界面，设计多级菜单等，确保每一个学生从中受益。

图2 显示驱动实验箱第二代产品

3 结束语

综上所述，经过4年多的实践，使我们深刻地认识到实践创新能力的培养不是一朝一夕的事情，必须通过有效的、合理的、适合学生认知规律的方法才能成功。而我们通过实验仪器的研发，培养学生的创新实践能力，经过实践证明，对培养学生的创新实践能力有很大的提高。

[1]王志华，李志科，龙安厚.以“质量工程”为契机开展大学生创新性实验[J].实验科学与技术，2010，8 (4)：149_151.

[2]李从举.以高水平实验室为平台，培养创新型人才[J].实验科学与技术，2013，11(4)：134_136.

[3]秦钢年.创新型人才培养与实验教学示范中心建设[J].实验室研究与探索，2010，29(9)：116_118.

[4]郑茵，罗学柳，周海英，等.改革人才培养模式培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2010，29(11)：68_70.

[5]张晓宁.国家级实验教学示范中心建设状况[J].实验室研究与探索，2009，28(10)：85_88，10.

[6]王志华，李志科.工程人才培养模式改革[J].实验科学与技术，2013，11(4)：137_139.

[7]丁红瑞.试论高校实验室建设与管理[J].实验科学与技术，2013，11(3)：138_139.

[8]肖辉辉.新建地方应用型本科院校实验室建设研究[J].实验科学与技术，2013，11(3)：156_160.

Cultivation of Students，Innovative Practice Ability by Developing EXperimental Apparatus as Platform

QIQiang，JIANG Quan
(School of Optoelectronic Information，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054，China)

Cultivation of high quality innovative talent is an important mission of colleges and universities during the new period.Through the long experience of scientific research and teaching，the development of experimental apparatus played an important role，which can culture research interestof students and guide students to participate the scientific research process.It can be seen that the comprehensive qualities and innovative practice ability can be improved by means of comprehensive experiments，extracurricular research activities and course contests.

innovative talent;scientific research;experimental apparatus;innovative practice ability

G642.0；G642.423

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.051

2013_11_14；修改日期：2013_11_25

漆 强（1978_），男，硕士，讲师，研究方向：显示器件驱动和嵌入式系统。