基于美科創(chuàng)新套件的大一電信類新生工程思想的培養(yǎng)探索

蔡希昌 崔健 黃明 韓宇龍 張東彥

摘要：從目前大一電信類新生的學(xué)習(xí)特點和心理狀態(tài)出發(fā)，結(jié)合課程上C語言的基礎(chǔ)，使用美科公司的創(chuàng)新套件對新生進(jìn)行了工程思想的培養(yǎng)訓(xùn)練。實踐表明，這種模式大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了其解決問題的能力和團(tuán)隊配合能力，具有進(jìn)一步大規(guī)模推廣的潛力。

關(guān)鍵詞：電信類;新生;美科;工程思想

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）38-0137-02

一、引言

當(dāng)代科技大潮席卷了社會各個方面，各專業(yè)領(lǐng)域也進(jìn)一步分工、跨界、融合。對于新生而言，其專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，課程實踐相對較少，在此前提下培養(yǎng)其工程思想和解決復(fù)雜工程問題的能力一直是高校工科老師研究與探索的課題。基于這一現(xiàn)狀，針對本校電信專業(yè)的2017級大一新生，利用美科的創(chuàng)新開發(fā)套件和已有的C語言基礎(chǔ)，通過文檔、動手、編程及演示多個環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生，采用小組制、自由課題及產(chǎn)品級開發(fā)相結(jié)合，并對學(xué)生的培養(yǎng)過程及結(jié)果做了統(tǒng)計分析。

二、實施過程

為驗證實施效果，采用6個小組為小樣本，按照開班、培訓(xùn)、項目實踐和評審四部分實施，依次開展相關(guān)活動。

1.開班。廣泛宣傳，選拔積極的學(xué)生，并采用3人一組的組織方式，選擇好組長。舉辦開班儀式，增強儀式感和相互了解度。

2.培訓(xùn)。對學(xué)生展開基本工具軟件和套件的基本使用方法訓(xùn)練，使學(xué)生掌握基本操作，碰到問題可以先借助于WIKI網(wǎng)站及互聯(lián)網(wǎng)解決。

3.項目實踐。具體項目實踐采用結(jié)果產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程實踐模式，對學(xué)生進(jìn)行工程思想的培養(yǎng)，具體環(huán)節(jié)包括提出問題、規(guī)劃方案、解決問題、評價和反思。老師在每個環(huán)節(jié)都要起到引導(dǎo)的作用，根據(jù)工程實例不同、學(xué)生表現(xiàn)不同不斷調(diào)整自己的教學(xué)和項目計劃，為學(xué)生提供輔導(dǎo)，幫助學(xué)生順利完成項目。

4.評審。在學(xué)生完成指定項目開發(fā)后，對學(xué)生的成果進(jìn)行集體的驗收和評價，并指出改進(jìn)的方向。

三、工程實踐舉例

下面以“炫彩動態(tài)音樂盒”為例，具體闡述學(xué)生對于這個工程項目實施的活動過程。

1.提出問題：這個音樂盒是為了讓孤單的老人或者小孩子體驗到一種不同于普通音樂盒的感覺，也適合成年人的休閑娛樂。與其他音樂盒的最大不同就是它是可以“動”的。就具體實現(xiàn)來說，一是通過編程控制音樂盒的四個輪子使其轉(zhuǎn)動，甚至可以向不同的方向移動，這種可以動的音樂盒可以使人們沉醉于動人的音樂之中，放松心情。二是在音樂響起時，伴有隨音樂進(jìn)行不同切換的動畫播放。由此，學(xué)生明確了這個項目的工程意義及面向人群等。

2.規(guī)劃方案：這個項目要體現(xiàn)“炫彩”、“動態(tài)”、“音樂”三個特色。其中，“炫彩”是通過搖桿開關(guān)控制點陣屏展現(xiàn)出不同形狀、顏色的圖案;“動態(tài)”是通過編程控制它的運動，通過電機帶動它旋轉(zhuǎn);“音樂”是通過蜂鳴器放出歌曲的音樂盒。三個部分都是由搖桿開關(guān)做主要的控制。兩個電機模塊控制四個輪子實現(xiàn)原地旋轉(zhuǎn)，占用4個數(shù)字端口。音樂是通過蜂鳴器不同頻率的聲音和延時來完成旋律的控制，通過遙感模塊來實現(xiàn)。兩個核心模塊增大了存儲區(qū)間，可以用遙感輸出模擬信號經(jīng)由Hub板傳遞控制蜂鳴器和點陣屏的顯示內(nèi)容。由此，學(xué)生完成了方案設(shè)計，明確了系統(tǒng)架構(gòu)。

3.解決問題：電腦通過USB線連接到電池盒，電池盒連接核心模塊core，其中一個核心模塊core連接電機模塊，而電機模塊連接電機與車輪，用來控制輪子的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)速。而core核心模塊還連接蜂鳴器與搖桿開關(guān)。蜂鳴器用于播放音樂，而搖桿開關(guān)用于（A0號引腳）不同方向按鍵控制不同歌曲的切換播放。值得一提的是，當(dāng)不同的歌曲響起時，小車的轉(zhuǎn)速也是不同的。音樂節(jié)奏越快，小車轉(zhuǎn)動的速度也就越快，音樂的節(jié)奏越慢，小車轉(zhuǎn)動的速度也就越慢。另一個核心模塊core連接點陣屏來展示出不同的圖案，每一種圖案都與其中一首歌曲相對應(yīng)。兩個core模塊的程序流程圖如圖1所示。

4.評價與反思：通過搖桿開關(guān)，在播放不同音樂時，通過LCD屏顯示不同的動畫。點陣模塊能夠隨旋律的起伏激昂、響度的強弱、頻率的高低來跳動。基本效果實現(xiàn)。未來期望加一個掃描模塊、尋跡模塊和一個手搖卷紙帶的裝置實現(xiàn)根據(jù)紙質(zhì)譜來識別音并且唱出。

四、效果評價

項目實施完成之后，對項目的實施效果采取調(diào)查問卷等形式從多個維度進(jìn)行了評價，分別從學(xué)生方面和教師方面進(jìn)行評價。

1.學(xué)生方面。（1）按照學(xué)生工程能力的受益程度，從大到小的順序依次為團(tuán)隊協(xié)作能力、創(chuàng)意能力、專業(yè)認(rèn)知能力。（2）經(jīng)過項目的歷練之后，87%的學(xué)生表示對所從事專業(yè)有了更為全面的認(rèn)識;對專業(yè)的認(rèn)可度為90%;84%的學(xué)生表示對今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有直接和很大的幫助;92%的學(xué)生認(rèn)可和喜歡以項目和可視化模塊為載體的工程訓(xùn)練方式，并表示愿意繼續(xù)深入做下去。（3）在對項目實施的意見和建議方面，70%的學(xué)生認(rèn)為項目的實施過程還可以有更好的改進(jìn)空間;建議較為集中的幾個方面，包括更為靈活和有激勵效果的考核及獎勵方式、對有價值有潛力項目的持續(xù)支持等。

2.老師方面。首先，老師在項目的組織和實施過程中，可以幫助學(xué)生更好地認(rèn)識和認(rèn)可所從事的專業(yè)，更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對工程實踐的興趣，有助于引導(dǎo)及改善學(xué)生的學(xué)習(xí)面貌和風(fēng)氣。其次，老師對項目實施過程中的困難和不足也深有體會，按照由重到輕的次序分別是：（1）項目組織和實施需要投入大量的時間和精力，與其他教學(xué)科研工作如何更好地兼顧平衡的問題;（2）項目的時間、難易程度、團(tuán)隊規(guī)模和項目經(jīng)費之間既要可控又要綜合效果盡可能最佳的問題;（3）項目和團(tuán)隊的激勵有效性及考核客觀性的問題;（4）項目覆蓋的廣泛性、規(guī)范性和可持續(xù)性問題;（5）項目指導(dǎo)團(tuán)隊的建設(shè)問題。

從以上幾個方面的評價結(jié)果可知，項目的實施效果顯著，獲得了學(xué)生和老師的一致認(rèn)可。學(xué)生和老師的關(guān)注點之間存在一定的差異，項目有深入挖掘的潛力，但在改進(jìn)的過程中有一些客觀存在的困難和制約因素，需要多方長期共同努力。

五、總結(jié)

從項目的實施結(jié)果看，學(xué)生的工程思想得到了較好的培養(yǎng)。參與學(xué)生在做項目的過程中對即將從事的專業(yè)學(xué)習(xí)從一無所知到了解和熟悉，對專業(yè)的認(rèn)知從課本具體化到鮮活的、可操作和可感知的工科創(chuàng)意作品中，在理論學(xué)習(xí)和工程實踐之間搭建起了溝通橋梁，從而提高學(xué)生的專業(yè)興趣。

但是，從項目的可持續(xù)性和可提高性等角度考慮，還有許多可改進(jìn)的方面。比如項目的綜合性越強，單個創(chuàng)意作品的成本和開發(fā)周期也就越長，對指導(dǎo)教師的要求也就越高，甚至是需要一個來自多個專業(yè)領(lǐng)域的導(dǎo)師團(tuán)隊才能與之相配，如何更好地調(diào)動老師和學(xué)生的積極性等，這都是需要在今后的項目實施過程中逐步探索和總結(jié)的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文濤，趙宏，劉文娟，等.大學(xué)生創(chuàng)新實驗室建設(shè)研究[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（11）.

[2]云中華，李勇峰，姜志峰，等.信息技術(shù)開放實驗室建設(shè)與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[J].實驗技術(shù)與管理，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