时间：2016年09月08日 信息来源：湖南大学新闻网 点击：次 【 加入收藏 】【 字体：大 中 小 】

 

让“程序猿（媛）”们玩转工程实训   ——记信息科学与工程学院徐成教授实验教学团队   你想了解电子产品是如何生产的吗？你希望自己尝试做一个电子产品吗？你想要玩转单片机，通过电子系统硬件与软件实践，将自己的idea变成可行吗？这一切在信息科学与工程学院工程实训中都能帮你实现。       自7月以来，信科院实验中心教学团队在中心主任徐成教授带领下加班加点，创新学生训练与学习的硬件平台，进一步拓展新的学习案例，推进夏季小学期工程实训的开展和创新实践。目前，信科院18个班近600多名学生正在体验面向专业入门大二学生而设计的“信息技术工程训练”，感受“学中做，做中学”的乐趣。   打造便携式“移动”实验平台   说到工程训练，许多人首先想到的就是“金工实习”、“做锤子”。徐成教授说，“做锤子”是机械类或近机械类大学生工程训练的“经典”案例，但对于信息类大学生的工程训练，应该结合自身的专业特点来设计训练内容和方法。     为此，徐成教授带领实验教学团队为信息类学生精心设计了新颖、实用、有趣，与专业知识紧密相关，又对实践创新有帮助的工程训练内容和方法，以两款信息类相关专业入门级学习板，即：“STC学习板”和“FPGA学习板”为依托，为信息类专业大二学生打造了一个便携式学习和创新的“移动”实践平台。     专门研制的两款信息类相关专业“工程训练”学习板   刚指导学生参加英特尔杯全国大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛获奖归来的徐成教授，暑假没有休息一天，直接投入夏季小学期工程实训的紧张准备阶段。那些天正值长沙橙色高温预警，酷暑难当。徐成教授连续十几天“闭关”， 加班设计新构思的“FPGA学习板”，连续多日工作到凌晨。   据介绍，徐成教授设计的两款实验板都与计算机基础原理相关。“STC学习板”重在通用处理器方面的入门与学习引导，而“FPGA学习板”则是帮助学生学习逻辑与集成电路设计，训练学生VHDL之类的硬件描述语言编程能力。   记者看到，特制的教学实验板巴掌大，比两张银行卡还要小，其下载、通信与供电仅需一条UBS线，方便随时随地与笔记本相连使用，可谓是轻巧便捷。最为神奇的是，实验板上拥有许多常用传感模块及数字器件，其收集并处理信息的能力强大，同学们有趣的小点子和小创意就有了实现的可能。徐成教授说：“传统实验箱体积大、成本高，现在学生人手两款实验板，便携式口袋化，就像拥有了一个‘移动’实验室，随时随地可以自主进行工程实训。”    为了确保夏季工程训练的顺利开展，信科院实验中心团队全体人员牺牲暑期休息时间，推进实训内容的确定、元器件采购；为学生准备了近8GB的案例、工具软件使用指导、学习资料等文档；并在场地、人员组织、学生管理等方面作了充足的准备。“希望尽可能给学生提供一个打开电脑就可进行实验的软硬件条件，让不同层次的学生不受时间、地点、设备的限制，将传统实验环节延伸到实验室之外的普通场所，让学生自主实验。”徐成教授说。   在“学中做，做中学”   信息科学与工程学院工程实训如火如荼地进行中。在工程训练中心的电子产品生产线实训车间，信息类学生工程实训的第一站就是参观SMT贴片过程，同学们分班分批次轮流进行现场观摩。         参观SMT贴片过程   “SMT是表面组装（贴装）技术，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。”实验教学团队的老师们对贴片工艺进行详细讲解，介绍了包括锡膏印刷、零件贴装、回流焊接、AOI光学检测、维修、分板等在内的SMT基本工艺的构成要素。    在对电子产品的生产工艺和流程有了基本了解后，工程实训进行到实操阶段，要求每位学生各做一块“STC学习板”和 “FPGA学习板”。记者看到，在工训中心C栋大楼，18个班级的同学们分别在实验教学人员、专业指导老师的带领下，学习手工焊接STC学习板和FPGA学习板，学习示例程序和案例，或尝试开发程序等。    从简单流水灯、电子钟、音乐门铃，到遥控器、数字调谐FM收音机、手机接收并记录电路板上所测温度变化曲线、简易多通道示波器等，学生们动手“玩转”自己亲手做的电路板。     硬件实训环节     程序设计实训环节          计科1401班的刘年尝试做了一个模拟乒乓球游戏的单片机课程实验设计。他边演示边介绍说，几只连续排列的发光二极管依次点亮，代表“乒乓球”的运动。两个按键模拟左右两个球拍，键按下代表球拍击球。“左拍”按下可使发光二极管从左向右依次点亮，如同“乒乓球”从左向右飞来；“右拍”按下则可使发光二极管从右向左依次点亮，代表“乒乓球”从右向左运动；同时根据按键的反应时间决定回球的速度。在游戏过程中，用数码显示管实时显示双方比分。            模拟乒乓球游戏的单片机课程实验设计   “工程实训为我学习电子设计嵌入式系统打开了的一扇大门，原来用单片机做课程设计并没有想象中那么难。”刘年还设计了一个更为复杂的单片机DES加密电子锁作为最终的课程作业。每次唤醒该电子锁时产生随机六位公匙显示在数码管上；将该公匙输入到手机客户端中，客户端会对其进行DES加密，生成唯一私匙；将此私匙重新输入到单片机中，便可以成功解锁。     老师认真讲解          计科1403班金东晖则设计了一个倒计时报警器。通过按键调节计时，具有启动、暂停和连续功能，可方便实现断点计时功能。每段时间对应不同的声音，当计时器递减到零时，会发出报警信号。他说，实验教学老师提供了关于STC与FPGA的80多个案例，都是很好的“实战”手册。   “Tell me, I will Forget. Show me, I will Remember. Let me do it, I will Understand。因此，一定要让同学们在学中做，在做中学。”徐成教授说，实验中心团队摒弃了以讲课为主的传统模式，而是以便携式实验设备为载体，通过指导、案例训练、讲座、辅导、答疑、作业练习、设计、检查、考核等教学环节和手段，来训练学生动手能力、驱动学生的实践创新。   让工程训练学有“余味”   7月22日-26日，在全国大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛上，信息科学与工程学生本科生团队与来自海内外74所高校的160支队伍同台竞技，其作品《我的第三只手》《神臂马良》分获二、三等奖。这两件作品分别在徐成教授、李蕊老师等指导下完成，都是同学们在工程训练课程外衍生的创新实践成果。     近几年来，信息科学与工程学院始终坚持探索适合信息专业的电子工程实训的教学及创新人才培养，着力提高学生的动手实践能力，并激发学生可持续的创新能力。学院提出“自制便携式实验学习板—案例开发—自主实验—发现问题—开展创新项目训练和学科竞赛”的自主实验与创新的教学模式；引导学生成立课外学习社团完成作品设计，参与教师项目组；并指导学生参加全国STC杯单片机系统设计大赛等学科竞赛，让学生在实验室外开启创新实践的新天地。     同学们动手实践   获奖作品《我的第三只手》创作团队成员曹国良介绍，作品的构思来源于机械臂在助残方面的应用。他和队友陈海贤、陈明艳做了一个基于单片机的机械臂设计，通过编程使机械臂完成各种转动(摆动)、移动或复合运动；同时在作品上加装了实感摄像头Realsense，利用手部坐标控制机械臂，有效改变被抓持物件的位置和姿势，实现抓取的精准度。此外，在徐成老师的指导下，他们还给机械臂加装底座，提高机械臂的自由度，以实现残疾人的“第三只手”。     老师认真指导学生          为了让更多的学子在课外创新中学有所得，学院实验中心团队还通过“湖南大学实践教学创新训练营”这一平台，进行“工程训练”课程示范教学，培训了两届共计1200余名学生；组织培训学生参加中国计算机学会组织的第五次CCF CSP软件能力测试认证考试，我校学生成绩在300分（含）以上的考生数位列全国高校第2，仅次于清华大学。          我校信息类大学生工程能力创新培养也引起了同行们的关注。来自全国各地的200位教师齐聚我校工训中心交流研讨信息类大学生工程训练教学方法和经验，多个兄弟院校派教师跟课学习，或进行专题经验交流、讲座。   “夏季小学期工程实训只是‘抛砖引玉’，希望课程结束后，学生们开始想动手做、有条件动手做、能够动手做。”实验教学团队的老师们说，“工程训练”课程就是要努力给学生留下这些“余味”。   责任编辑  蒋晶丽