建设一流本科

　　“教学的目的不仅仅是解释书本上的知识点，更要让学生从方案设计、动手实践、团队合作、论文写作等多方面获得全面成长，让本科阶段的学习跃出纸上的方寸天地，在挑战性问题中，勇于探索未来。”

　　从如何让ppt上枯燥的知识点为学生所用，到如何让动手做项目对学生而言不再是个遥远的名词，从只会读书的“书呆子”转变为真正的应用导向型人才，光电科学与工程学院张磊老师和蒋泉老师一直致力于光电信息系统设计应用的探求，其主授的“OLED显示系统的设计与开发”成为学校认定的28门挑战性示范课程之一。

　　从2019年开课至今，课程经历了自主选课留下人数仅为12人的尴尬，面临了教学课时不足的困境，但也有参加rigol杯全国电子信息类专业课程实验教学案例设计竞赛、获得“第一届全国高校电子信息类专业课程实验教学案例设计竞赛”二等奖（西部）的高光时刻，其背后不仅是张磊、蒋泉的不懈努力，也是学院在逐步推进新工科课改中取得的显著成效之一。

基于项目：从学习到实践

　　“OLED显示系统的设计与开发”挑战性课程是光电信息科学与工程专业的必修课程，是与专业核心课程“显示技术基础”“显示器件驱动技术”相关的专业实践类课程，设立围绕第3代显示器件OLED的项目方向，聚焦于显示模块的高级应用，旨在培养学生的综合设计实验素质。

　　课程实践中，两位老师与助教组成指导组，引导训练同学们交出带有自己思想的设计作品。从筹划建设性方案，到提供市场上定制化的第三代显示模块；从提出挑战性思路，到设立基本目标和高阶任务，直到最终实现项目流程整体架构的搭建，张磊和蒋泉老师亲力亲为，为学生破解动手做项目上的一个个障碍。

　　课程项目具有多样化和实用性，在项目建设过程中，推动学生深刻理解显示器件的工作原理、驱动电路以及显示程序设计的原理与流程，着力培养学生从系统应用层面的统筹综合应用能力。课程结果具有实践价值，学生制作并优化的显示系统，可以应用于汽车电控系统，手机交互系统等多个方面，真正建立起理论体系，系统模型与实际生产之间的纽带。

　　张磊和蒋泉一致认为，在国家新工科建设的大背景下，以“OLED显示系统的设计与开发”为主题的挑战性课程，使理论真正契合实际，投入实践，化为实用。

逐级挑战：从问题到方案

　　“这门课共安排40个课时，但同学们完成项目内容必须花费三倍甚至更多的时间。”张磊老师拿出学生作品说，“毕竟学生们之前谁都没接触过集成化项目”。

　　课程平台提供全彩OLED、TFTLCD模块及驱动芯片手册，学生通过查阅相关资料设计基于Arduino或ARM嵌入式系统的显示驱动接口电路、传感器数据采集电路，编写显示模块和传感器模块的驱动程序，通过软硬件调试，实现PM2.5、PM10、温度、湿度和甲醛等空气质量参数的实时显示。

（a）0.96英寸OLED显示温湿度参数（b）系统总体图

图1  Arduino UNO + 0.96英寸OLED模块构建方案

（a）3.2英寸LCD显示PM2.5（b）系统总体图

图2  Arduino MEGA2560 + 3.2英寸TFT LCD模块构建方案

（a）2.8英寸OLED显示屏（b）自行加工的机盒

图3  stm32 + 2.8英寸OLED模块构建方案

　　整个学习过程，老师与助教只提供指导意见，把问题留给学生，将“挑战”二字贯彻到底。

　　挑战课程上，学生以小组为单位，每组2人到3人，侧重于团队合作。同学们首先需要在前期的显示控制理论学习过程中结合提供的模块和参数提出自己的项目方案，经答辩后进行项目实践操作。一部分负责搭建硬件设备，包括显示模块的驱动电路、PMS5003ST传感器电路和HC06蓝牙模块应用电路；一部分负责软件开发，选择开发平台，建立嵌入式程序来控制设备并根据需求调整设备启停和运转。最后阶段的设备封装、系统整合让同学们更具有项目体验感，通过设计控制算法来实现硬件与软件的通信与结合。最终团队合作完成课程答辩和实物展示互评，让同学们在相互借鉴中找不足，求优化。

　　遵循问题阶段化、方案阶梯化、挑战最大化的课程设计思路，随着学生不断的学习和探索，从资料查找到方案设计，从硬件调试到系统优化，团队合作循序渐进，模块搭建逐级深入，问题研究由简到繁。每个阶段，学生都将面对协同协作提出的团队挑战，逐步解决问题、构思方案的学科挑战，和面对课程规划、合理安排研究的时间挑战。

点燃志趣：从兴趣到发展

　　“挑战性课程不刻意强调知识本身，而是强调获取新知识的过程，以及用这些集合知识解决问题的能力，有益于培养同学们终身学习的习惯和能力。”在学校最近举行的挑战性项目式课程专题交流报告会上，国家级教学名师、教务处处长黄廷祝教授如是强调说。

　　作为新工科教学的首批体验者，担任课程助教的光电学院研究生卢清辰说，自己在本科阶段系统性参与了挑战性课程的学习，也亲自见证了学院新工科建设的发展，由此点燃了自身不断探索、勇于实践的志趣，这令他立志考上了蒋泉老师的研究生，并担任助教工作。

　　“相比于早期的挑战性课程，现阶段课程课时显著增多、器材配备丰富、指导及时有效，使学生的专业兴趣得以调动，创新思维得到认可，研究理念得到实行。”卢清辰认为挑战性课程最大的好处是在激发学生兴趣的同时，为学生未来的发展铺陈，在使学生掌握专业基础的同时，帮助学生接触先进技术，了解领域前景，规划未来路线，点燃人生志趣，实现从兴趣到研究的良好发展。

　　2017级本科生李东旭说：“内容充实、有思想性和深度、课堂教学信息量大，调理清晰、讲解生动、重点突出、深入浅出”。

　　光电学院2017级滕培森同学在2020-2021学年选修了这门课程。他表示，自己通过这个课程，加强了独立思考、自主学习的能力，收获很大，“两位任课老师都非常好！希望学院以后多设置一些挑战性课程！”。

驱动创新：从探索到创造

　　“挑战性课程最大特点，就是教师不为学生布置单一选题，而鼓励学生自己去发现。”张磊说。“而且学生都很有想法，虽然想法的背后是一番苦战。”蒋泉补充道。

　　选题方向的不同，使该课程的项目方案具有不可重复性，学生必须从小组课题出发，进行自主研究，自主创造和自我反思，从而在探索中发现规律，在规律中总结思路，在思路下投入实践，在实践中实现创造。

　　挑战性课程从三个方面实现了从探索出发的创新性发展。该课程通过有趣、有价值的挑战性问题设计，激发学生好奇心和想象力，吸引学生高度互动参与，驱动学生快速获取知识，获得跨学科知识集成，从而实现显示技术的创新应用。在课程中，教师引导学生基于显示系统理论提出相关问题，明确关键问题，把握核心问题，围绕核心问题分配资源，进而形成从关键问题到一般问题的问题解决顺序，从而实现教学思路创新发展。另外，“这样的实践项目加强了同学对书本上理论理解，也大大锻炼了成电学生团结合作能力。”

　　该项目从理论出发，由探索入手，将实践切入，为创新赋能，通过团队沟通、合作，培养学生创新能力，增强学生勇气和信心，让学生获得成就感，真正做到理论到实践的结合能力，团队合作的协同能力，问题探索的反思能力和项目优化的实践能力全方位培养，实现学生能力塑造的创新设计。

　　“让每一名学生在大学期间都有一次刻骨铭心的挑战性学习的经历，这种接受学习、素质、能力多方面的磨练后，相信将来走向社会他们一定能更加无惧挑战。”黄廷祝教授在学校挑战性项目式课程专题交流报告会上的这句话，给张磊和蒋泉留下了深刻的印象，两人看着学生的作品，不约而同地相视一笑。