基于項目的大學生創(chuàng)新訓練的實踐和研究

陳功

摘 要：結(jié)合江蘇省和常州工學院“大學生創(chuàng)新訓練計劃”項目—基于攝像頭的鋰電池薄膜缺陷檢測技術研究，就創(chuàng)新訓練過程中教師如何選題、計劃安排、任務分配、實施指導，就學生在實施過程中的資料查找、過程實踐、團體協(xié)作等具體方法進行了研究和分析。提出了大學生創(chuàng)新訓練計劃的重要性和現(xiàn)實意義，并對以后如何進一步做好大學生創(chuàng)新訓練計劃進行了探討。

關鍵詞：大學生創(chuàng)新 缺陷檢測 訓練計劃

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（a）-0041-02

為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，調(diào)動學生學習的積極性、主動性和增強其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，教育部和地方教育行政部門在“十二五”期間啟動了“國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”和“省或自治區(qū)級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”。其中，大學生創(chuàng)新訓練項目旨在促進高等學校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強化創(chuàng)新能力訓練，探索以問題和課題為核心的教學模式改革，倡導以項目為載體、以學生為主體的創(chuàng)新性實驗，注重研究過程，調(diào)動學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，使學生在本科階段得到創(chuàng)新性科學研究的鍛煉。

作為常州工學院電子信息與電氣工程學院的教師，于2012年申報并獲批《基于工業(yè)相機的鋰電池薄膜缺陷檢測技術研究》校級大學生創(chuàng)新項目，2013年該課題獲批江蘇省大學生創(chuàng)新訓練項目。本文結(jié)合該項目的實施過程，就創(chuàng)新訓練過程中教師如何選題、計劃安排、任務分配、實施指導，就學生在實施過程中的資料查找、過程實踐、團體協(xié)作等具體方法進行了研究和分析。提出了大學生創(chuàng)新訓練計劃的重要性和現(xiàn)實意義，并對以后如何進一步做好大學生創(chuàng)新訓練計劃進行了探討。

1 選題和學生的選取

由于大學生創(chuàng)新訓練訓練周期一般為1年，具體實施的對象為大學電子信息或電氣相關專業(yè)二年級的學生，他們剛剛結(jié)束模擬電子線路、數(shù)字電子線路等基礎理論的課程，正在學習單片機、微機等課程。因此，在課題的選擇上不能偏重于理論、對專業(yè)課要求太高的項目；其次，教師在圍繞企業(yè)生產(chǎn)過程中的技術需求和難點所開展的各類縱向和橫向項目，一般來說難度都比較大，不適合這個階段的學生。但脫離于解決實際問題的創(chuàng)新訓練項目沒有緊貼現(xiàn)實，在實施過程中對學生缺乏感性認識，而比較成熟的創(chuàng)新項目往往缺乏新意不易獲批較高層次的項目級別。此外，學生只能利用業(yè)余時間實施創(chuàng)新訓練項目，因此在完成課程的學習之余，往往實驗室或者學校所提供的平臺在時間上不能完全滿足學生創(chuàng)新訓練的需求，因此，考慮學生在完成項目時不能受條件所限。

綜合考慮上述原因，將申請的校級項目中有關鋰電池薄膜缺陷檢測中的相關技術作為創(chuàng)新訓練研究對象，其中融合了硬件和軟件方面的知識，硬件部分包括USB攝像頭和MATLAB軟件的互通、基于單片機的聲光報警裝置；軟件部分包括視頻圖像的獲取、幀讀取、簡單的數(shù)字圖像處理。熟悉的軟件和簡單地硬件使學生減少了前期的學習過程，有助于學生快速進入創(chuàng)新訓練。

申報項目前，指導訓練的教師要和班導一起做好前期的動員工作，不論是從學生能力提高的角度，還是從學校評獎的角度都可以加大宣傳力度。訓練過程中團隊固然重要，但是人數(shù)不宜太多2～3人最合適，既方便教師講解又適宜學生操作和團隊的培養(yǎng)。在申報的該課題中安排了4名學生。

本課題所設計的模擬裝置如圖1所示。

2 任務分工和資料搜集

一旦確定課題方向和成員，接下來就要進行成員分工和任務分配。本訓練將檢測機構的視頻獲取部分內(nèi)容交予項目主持人完成資料的翻譯。一般來說主持人理論基礎較好、基本功比較扎實，能力相對較強，視頻獲取部分涉及MATLAB2012版本視頻獲取工具箱全英文資料的翻譯、MATLAB人機界面的實現(xiàn)（GUI）和視頻獲取相關代碼的實現(xiàn)，因此比較適合主持人完成。數(shù)字圖像處理部分包括靜態(tài)非連續(xù)薄膜圖像的連續(xù)化、灰度化、特征提取和識別部分，由于學生沒有接觸過，因此安排了2名學生通過探討的形式參與該部分理論的學習。檢測裝置最后要根據(jù)有無缺陷實現(xiàn)聲光報警，此部分涉及單片機的與計算機的通信問題，單片機也正是學生目前正在學習的知識，因此，學以致用能夠幫助學生在完成創(chuàng)新訓練的同時將專業(yè)課程學扎實，此部分內(nèi)容安排了最后一名對硬件知識較感興趣的學生。

任務一旦分工完畢，學生就可以有針對性的搜集資料。通常推薦學生利用學校現(xiàn)有的電子資源去查詢相關資料，中國學術期刊庫包含碩博士論文，其中有比較完整的課題研究背景、技術手段和實施過程的撰寫，非常適合學生的漸進式學習。此外，教師在前期的科研積累中也搜集的部分包括論文、程序、視屏、圖像資料，也可以提供給學生。因此，學生可以從多種渠道獲得所感興趣的研究資料。

在此階段，為了使學生實施過程中增加感性認識，還安排學生觀看企業(yè)生產(chǎn)過程的視頻并到企業(yè)生產(chǎn)線實際體驗，加深了學生理解創(chuàng)新的精髓。

3 項目實施和團隊交流

在學生花費1個月左右的時間消化了所搜集的資料后，接下來就需要完成各自的任務。由于學生初次嘗試課題研究，往往不知如何下手，以視頻圖像獲取環(huán)節(jié)為例，學生沒有學過MATLAB，那么教師就要在前期安排幾次入門知識教學，并通過一周布置一次作業(yè)的形式幫助學生快速掌握工具的使用。數(shù)字圖像處理的學習光看理論知識學生會覺得很枯燥，那么選取一本既包括MATLAB又包括圖像處理的書籍就很有必要，學生可以在學習理論的同時，馬上經(jīng)過實踐了解算法的作用。在單片機的實現(xiàn)過程中，可以讓學生從KEIL軟件的使用入手，通過提供帶有USB接口的仿真器、布置簡單的LED燈的閃爍開始逐步，使學生既能夠在通過自己的筆記本電腦就能完成上述過程，又能快速掌握知識要點。

項目實施過程中，一般安排一周一次團隊成員的討論或任務材料的遞交。通過對上次作業(yè)的檢查以及文字材料閱讀，通過討論的形式教會學生如何寫好周期性的學習報告，如何有效地完成教師布置的任務，如何快速地讓團隊成員能夠通過交流互助完成階段性的任務。除次之外，利用QQ、飛信等通信手段，學生可以及時地將研究中所碰到的問題和教師交流，加快了學生創(chuàng)新訓練完成的效率。

對于項目支持人，一般教師要有意識地安排他來組織團隊的討論和總結(jié)，逐步鍛煉學生的組織和語言表達能力。

由于該項目的實施過程需要機械和電子專業(yè)教師的配合。因此，邀請機械設計的老師和電子設計的老師給學生講講課，介紹檢測系統(tǒng)中的機械設備和電子元器件，更能夠使學生全面掌握光學、機械、電子、信號處理等多種學科的綜合應用。

4 及時總結(jié)成果

學生在教師的組織下，通常能較快完成上述任務，教師也需要在學生實施過程中予以及時地總結(jié)，比如總結(jié)出一些論文或軟件著作權，在訓練過程中教師要適時穿插科技論文的撰寫的講解、軟件著作權的申請規(guī)程和撰寫要求，甚至于發(fā)明專利的撰寫要點，幫助學生拓寬視野，同時強調(diào)工作階段性總結(jié)的必要和重要性。

在校級創(chuàng)新訓練的實施過程中，通過及時有效的指導，學生撰寫了一篇發(fā)表在省級期刊《電子質(zhì)量》的論文《鋰電池薄膜缺陷圖像特征提取技術研究》，同時完成了基于MATLAB軟件著作權一項《在線鋰電池薄膜缺陷檢測系統(tǒng)軟件V1.0》和發(fā)明專利《基于機器視覺的非連續(xù)性鋰電池薄膜缺陷檢測方法及其裝置》一項。

2013年在院級項目結(jié)題前，項目主持人系統(tǒng)地撰寫了總結(jié)報告和研究心得，并在結(jié)題報告會上向做了結(jié)題報告，獲得了與會專家的一致好評。項目主持人也因此在2013年度獲得學院創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新獎。同年該項目獲批省級創(chuàng)新訓練計劃項目，使得該團隊在科研這條道路上能夠越走越遠。

5 結(jié)語

基于項目的大學生創(chuàng)新訓練計劃的實踐能夠提高大學生的創(chuàng)新能力，調(diào)動學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性。其目的在于自主研究性學習能力、實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作精神的塑造，因此，在大學生實踐創(chuàng)新訓練活動中，指導教師應協(xié)助好大學生的選題、申報、實施和總結(jié)等工作，大學生則通過參與訓練計劃來掌握科學研究的方法和手段，進一步拓展知識面和提高自己的創(chuàng)新能力。

參考文獻

[1] 岳書杰.思維導圖和概念圖在大學生協(xié)作學習中的應用[J].高教高職研究，2009（48）：45.

[2] 秦建華.關于大學生創(chuàng)新訓練計劃的選題實踐與思考[J].高教論壇，2013（9）：66-67.