基于美科创新套件的大一电信类新生工程思想的培养探索

蔡希昌 崔健 黄明 韩宇龙 张东彦

摘要：从目前大一电信类新生的学习特点和心理状态出发，结合课程上C语言的基础，使用美科公司的创新套件对新生进行了工程思想的培养训练。实践表明，这种模式大大激发了学生的学习兴趣，培养了其解决问题的能力和团队配合能力，具有进一步大规模推广的潜力。

关键词：电信类;新生;美科;工程思想

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）38-0137-02

一、引言

当代科技大潮席卷了社会各个方面，各专业领域也进一步分工、跨界、融合。对于新生而言，其专业基础薄弱，课程实践相对较少，在此前提下培养其工程思想和解决复杂工程问题的能力一直是高校工科老师研究与探索的课题。基于这一现状，针对本校电信专业的2017级大一新生，利用美科的创新开发套件和已有的C语言基础，通过文档、动手、编程及演示多个环节锻炼学生，采用小组制、自由课题及产品级开发相结合，并对学生的培养过程及结果做了统计分析。

二、实施过程

为验证实施效果，采用6个小组为小样本，按照开班、培训、项目实践和评审四部分实施，依次开展相关活动。

1.开班。广泛宣传，选拔积极的学生，并采用3人一组的组织方式，选择好组长。举办开班仪式，增强仪式感和相互了解度。

2.培训。对学生展开基本工具软件和套件的基本使用方法训练，使学生掌握基本操作，碰到问题可以先借助于WIKI网站及互联网解决。

3.项目实践。具体项目实践采用结果产出为导向的课程实践模式，对学生进行工程思想的培养，具体环节包括提出问题、规划方案、解决问题、评价和反思。老师在每个环节都要起到引导的作用，根据工程实例不同、学生表现不同不断调整自己的教学和项目计划，为学生提供辅导，帮助学生顺利完成项目。

4.评审。在学生完成指定项目开发后，对学生的成果进行集体的验收和评价，并指出改进的方向。

三、工程实践举例

下面以“炫彩动态音乐盒”为例，具体阐述学生对于这个工程项目实施的活动过程。

1.提出问题：这个音乐盒是为了让孤单的老人或者小孩子体验到一种不同于普通音乐盒的感觉，也适合成年人的休闲娱乐。与其他音乐盒的最大不同就是它是可以“动”的。就具体实现来说，一是通过编程控制音乐盒的四个轮子使其转动，甚至可以向不同的方向移动，这种可以动的音乐盒可以使人们沉醉于动人的音乐之中，放松心情。二是在音乐响起时，伴有随音乐进行不同切换的动画播放。由此，学生明确了这个项目的工程意义及面向人群等。

2.规划方案：这个项目要体现“炫彩”、“动态”、“音乐”三个特色。其中，“炫彩”是通过摇杆开关控制点阵屏展现出不同形状、颜色的图案;“动态”是通过编程控制它的运动，通过电机带动它旋转;“音乐”是通过蜂鸣器放出歌曲的音乐盒。三个部分都是由摇杆开关做主要的控制。两个电机模块控制四个轮子实现原地旋转，占用4个数字端口。音乐是通过蜂鸣器不同频率的声音和延时来完成旋律的控制，通过遥感模块来实现。两个核心模块增大了存储区间，可以用遥感输出模拟信号经由Hub板传递控制蜂鸣器和点阵屏的显示内容。由此，学生完成了方案设计，明确了系统架构。

3.解决問题：电脑通过USB线连接到电池盒，电池盒连接核心模块core，其中一个核心模块core连接电机模块，而电机模块连接电机与车轮，用来控制轮子的转动与转速。而core核心模块还连接蜂鸣器与摇杆开关。蜂鸣器用于播放音乐，而摇杆开关用于（A0号引脚）不同方向按键控制不同歌曲的切换播放。值得一提的是，当不同的歌曲响起时，小车的转速也是不同的。音乐节奏越快，小车转动的速度也就越快，音乐的节奏越慢，小车转动的速度也就越慢。另一个核心模块core连接点阵屏来展示出不同的图案，每一种图案都与其中一首歌曲相对应。两个core模块的程序流程图如图1所示。

4.评价与反思：通过摇杆开关，在播放不同音乐时，通过LCD屏显示不同的动画。点阵模块能够随旋律的起伏激昂、响度的强弱、频率的高低来跳动。基本效果实现。未来期望加一个扫描模块、寻迹模块和一个手摇卷纸带的装置实现根据纸质谱来识别音并且唱出。

四、效果评价

项目实施完成之后，对项目的实施效果采取调查问卷等形式从多个维度进行了评价，分别从学生方面和教师方面进行评价。

1.学生方面。（1）按照学生工程能力的受益程度，从大到小的顺序依次为团队协作能力、创意能力、专业认知能力。（2）经过项目的历练之后，87%的学生表示对所从事专业有了更为全面的认识;对专业的认可度为90%;84%的学生表示对今后专业课程的学习有直接和很大的帮助;92%的学生认可和喜欢以项目和可视化模块为载体的工程训练方式，并表示愿意继续深入做下去。（3）在对项目实施的意见和建议方面，70%的学生认为项目的实施过程还可以有更好的改进空间;建议较为集中的几个方面，包括更为灵活和有激励效果的考核及奖励方式、对有价值有潜力项目的持续支持等。

2.老师方面。首先，老师在项目的组织和实施过程中，可以帮助学生更好地认识和认可所从事的专业，更好地调动学生的学习积极性和对工程实践的兴趣，有助于引导及改善学生的学习面貌和风气。其次，老师对项目实施过程中的困难和不足也深有体会，按照由重到轻的次序分别是：（1）项目组织和实施需要投入大量的时间和精力，与其他教学科研工作如何更好地兼顾平衡的问题;（2）项目的时间、难易程度、团队规模和项目经费之间既要可控又要综合效果尽可能最佳的问题;（3）项目和团队的激励有效性及考核客观性的问题;（4）项目覆盖的广泛性、规范性和可持续性问题;（5）项目指导团队的建设问题。

从以上几个方面的评价结果可知，项目的实施效果显著，获得了学生和老师的一致认可。学生和老师的关注点之间存在一定的差异，项目有深入挖掘的潜力，但在改进的过程中有一些客观存在的困难和制约因素，需要多方长期共同努力。

五、總结

从项目的实施结果看，学生的工程思想得到了较好的培养。参与学生在做项目的过程中对即将从事的专业学习从一无所知到了解和熟悉，对专业的认知从课本具体化到鲜活的、可操作和可感知的工科创意作品中，在理论学习和工程实践之间搭建起了沟通桥梁，从而提高学生的专业兴趣。

但是，从项目的可持续性和可提高性等角度考虑，还有许多可改进的方面。比如项目的综合性越强，单个创意作品的成本和开发周期也就越长，对指导教师的要求也就越高，甚至是需要一个来自多个专业领域的导师团队才能与之相配，如何更好地调动老师和学生的积极性等，这都是需要在今后的项目实施过程中逐步探索和总结的。

参考文献：

[1]王文涛，赵宏，刘文娟，等.大学生创新实验室建设研究[J].实验技术与管理，2016，33（11）.

[2]云中华，李勇峰，姜志峰，等.信息技术开放实验室建设与大学生创新能力培养研究[J].实验技术与管理，2017，34（3）.

Education Exploration for Telecommunication Freshmen Based on Microduino Creative Suite

CAI Xi-chang，CUI Jian，HUANG Ming，HAN Yu-long，ZHANG Dong-yan

（School of Information，North China University of Technology，Beijing 100144，China）

Abstract：This lecture starts from the learning characteristics and psychological state of freshmen of electronics，combining with the C language foundation in the course and trains freshmen with the ability of independently thinking and solving problem by the innovative suite of Microduino company.Practice shows that this model greatly stimulates students' interests in learning，cultivates the ability to solve problems and teamwork，and has the potential for further large-scale promotion.

Key words：Electronics Major;freshman;Microduino;engineering thought