以课外科技活动为载体培养学生创新能力【摘要】 创新教育是高校教育中的重要组成部分，大学的创新教育其核心内容就是以培养大学生的创新精神和创新能力为目标。大学生课外科技活动作为高校培养学生实践技能、创新能力的一种有效载体，为创新教育提供了崭新的平台。作者对近年来我校开展学生课外学术科技活动进行了相应的总结、思考和探究，以便于更好地把握该项活动的发展趋势，与时俱进地推进学生课外科技活动的蓬勃发展。 【关键词】 课外活动；科技活动；创新能力人才是创新之本，建设创新型国家的目标需要创新人才来实现。因此，培养学生的创新能力是高等教育的一项重要任务，其中大学生课外科技活动是大学生创新能力培养的重要载体和有效途径。 1 课外科技活动在大学生创新能力培养中的重要性 1.1 培养大学生创新意识的有效载体 学生在具有探索性的课外科技活动中不仅增强了“爱科学，学科学，用科学”的科技意识，还锻炼了实践技能，实现了从科学知识型向实用技能型的转化。另外，群众性学生科技活动的开展会带动并营造起一种浓郁的氛围，进而带动并引导周围一大批学生投入科研实践锻炼。 1.2 大学生创新实践的主要阵地 科技活动具有科技性、实践性和探索性的特点，突出了“创新”的主要特征，使得课外科技活动成为大学生参与创新活动的主要渠道之一。同时又具有大众性和普及性的特点，有着广泛的群众基础，给每个学生提供了参与创新活动的舞台。 1.3 提高大学生科研能力的重要途径 开展课外科技活动，不仅能增强大学生崇尚科学、追求真知的意识，同时对于提高其科研能力，特别是培养他们的创新精神和实践能力至关重要。学生在各类科技活动实践中通过亲自动手和实践，发现问题、分析问题、解决问题的能力会得到大大提高。 2 以课外科技活动为载体培养学生创新能力的实践 2.1 健全制度，完善机构，提供坚实的保障 机构和制度的完善既有利于活动的有章可循，又为活动提供了有力的政策支持。2006年，为加强对我校大学生科技创新活动工作的领导，学校成立了学生科技活动领导小组、大学生科技竞赛专家指导委员会，专门负责我校大学生科技创新活动的整体规划和宏观领导。另外，学校围绕学生科技活动的工作机制，也出台了诸如《学科竞赛管理办法》、《第二课堂学分实施办法》、《学生科研基金管理办法》等一系列与学生科技活动相适应的管理办法。为保证课外科技活动能够稳定持续地开展，学校设立了大学生科技创新基金，每年拨专款，用于学生参加各类科技创新、发明创造及成果奖励。2.2 搭建平台，组建团队，营造浓厚的氛围 目前学校已经形成了以“挑战杯”科研竞赛活动为龙头，以校院两级学生学术科技类社团为依托，以加强指导教师队伍建设为重点，以群众性科普活动和学生课外科研基金项目申报为基础，以“科技文化节”为主体的工作体系。学生课外科研基金项目申报活动也日趋成熟，成为我校颇具规模并有一定影响力的学生学术品牌活动。加强学术科技类社团的品牌建设是开展科技活动的依托，学校团委通过评选十佳社团、经费倾斜、加大指导力度等有效手段使学术社团得以壮大和发展。这较好地激发了学生的科研意识和参与热情，在全校范围内营造了浓厚的学术氛围。 2.3 构建体系，联合校企，形成联动的机制 根据各个学院学生的知识结构、年级特点和学习需要，我校在对课程设计和各类科技活动系统梳理整合的基础上，逐步构建出一套针对性、多样化，柔性化的学生培养体系。为让学生积极地走出校园，走向社会，我校将学术科研与社会发展紧密结合起来，联合校企，形成了联动的机制。校企联合培养是一种以市场和社会需求为导向的运行机制，是学校和企业双方共同参与学生培养过程。 3 以课外科技活动为载体培养学生创新能力的思考
面对学生课外科技活动取得的可喜成绩，通过全面分析我校以学生课外科技活动为载体培养学生创新能力的实践，笔者认为要继续深化这项活动，要使课外科技活动真正在创新人才培养中发挥作用，关键还要做好以下几点：
3.1 确立大学生课外科技活动目标管理体系，对科技活动实行目标管理。确立远、中、近三个层次的目标管理体系的结构，提高科技活动的有效性和目标性。 3.2 科学研究要逐步引入到大学教学诸多环节中去，引导广大学生共同参与科学研究。要吸收学生参加实验室的教学改革与建设、开发新的学生科技试验基地工作、实现学生和教师一起搞研究。 3.3 充分调动教师的积极性，教师积极性高，劲头足，兴趣浓，对学生本身也起到了很好的鼓励和促进作用。要制定相应的奖励措施，支持教师指导学生的科技活动，鼓励教师选择优秀学生参与自己的科研项目，提高获奖的成功率。 3.4 充分调动学生的积极性，进行学生科研创新能力评价，引入“大学生课外科技活动与创新素质培养统计监测指标体系”，把学生科技活动考量作为衡量学院学生工作及优秀学生选拔的重要依据之一。
蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。下面我给大家分享一些大学生蓝牙科技论文，大家快来跟我一起欣赏吧。
蓝牙定位测量
[摘要] 该文描述了一种基于蓝牙的无线室内定位测量系统。一般蓝牙工作使用接收信号强度指示器(RSSI)，进行自动发射功率控制以保证稳定的信噪比。取消反馈系统，并应用RSSI产生一系列新的测试 方法 。系统使用安装在一个单元内的视距无线传播模型，测算基准发射器和便携式接收机之间的距离。该系统设计、运行和测试结果证实, 在存在多径干扰条件下,测量范围平均绝对误差可以达到1.2m。
[关键词] 蓝牙 定位测量 RSSI
1 简述
精确度大约1m的蓝牙室内定位测量将有助于扩大新的定位服务(LBS)范围。这些服务包括医用定位服务，具有无线传感器的计算机网络，移动数据探测和跟踪系统，用于安全用途的室内电子地图和具有定位识别的智能装置。
室内定位测量需要发展新技术设备。全球定位系统(GPS)要求视距内有4颗卫星以保证精确3-D定位，因此无法室内应用。无绳电话定位系统精确度只有大约100m。室内短距离(10米半径)内，无线电单元可用于测量位置，基于单元识别，但要求安装许多固定、均距的单元以覆盖给定区域。
蓝牙室内定位测量系统工作描述：在一个室内无线电单元内进行接收功率测量，它常用于跟踪固定基准蓝牙发射器和存在多径干扰的视距信道的便携式接收机之间的距离。
2 接收信号强度指示器(RSSI)定位测量
在蓝牙装置中, 接收信号强度指示器(RSSI)数值通常用于使发射功率最小化，以接收到满意的信噪比的信号。在本系统中反馈系统停止工作，发射机(发射功率PTX)和接收机之间距离能通过使用RSSI测量装置和一个无线电传播模型计算得出。
该方法非常适用于室内定位系统。而 其它 室内无线定位技术都不适用，如到达角度(AOA)法，到达时间(TOA)法，和到达时差(TDOA)法。第一种：AOA法，要求有一个特殊天线阵列用于测量接收信号的角度，成本高昂而且仅适用于专用系统。使用扫描技术要求系统有精确的时钟。便携式设备时钟精确度为1μs，但1m的定位误差要求时钟精确度应达到3ns。
这里使用的无线电波传播模型，其公式如下：
PRX=PTX+GTX+GRX+20log(c/4лf)-10n�(d)(1)
= PTX+GTX+GRX-40.2-10n�(d)(2)
其中：PRX是接收功率;PTX是发射功率(dB);GRX和GTX是天线增益(dBi);c是光速(3.0x108m/s);f是中心频率(2.44GHz);n是衰减因素(在自由空间为2);d是发射器和接收器之间的距离(m)。
蓝牙系统中使用RSSI直接测量接收功率，由一个内置微处理器将数据 报告 数字指示器。使用该装置，RSSI和接收功率之间的关系曲线如图1。
图1 RSSI与接收功率PRX 关系曲线
分析图1，可以得到RSSI和接收功率PRX关系如下：
PRX =-40dBm+RSSI, RSSI>0dB
-60dBm PRX≤-60dBm+RSSI，0>RSSI>-10dB
PRX≤-62dBm，RSSI=-10dB
因此，基准发射器和便携式接收机之间的距离d满足下列公式：
d=10[( PTX-40.2-PRX +G)/10n](4)
这里，PRX是测得的RSSI值经过公式(3)计算得出，总天线增益G= GTX+GRX
3 系统构成
该定位系统使用商业化的蓝牙开发套件构成。以个人电脑PC作为蓝牙主机，控制蓝牙模块，如图2所示。
定位应用在射频指令行接口(RFCLI)上完成，指令行起到容许用户控制和接入各种蓝牙软件层的作用。软件层分为主计算机界面(HCI)和蓝牙装置。主机通过通用异步接收/发射(UART)进行有线连接控制。板上的UART(HCI硬件接口)控制基带和射频层。
图2 主机和蓝牙装置之间硬件连接
一个基准发射器与便携式接收机进行通讯联系。首先应禁止蓝牙芯片对功率的控制功能。这样做将阻止两设备交换功率控制信息而保持接收功率在其限定范围内(将导致RSSI读值结果为0)。
测量在两种不同环境条件下进行：
无回声室测量。
在无回声室的测量中，确定天线增益G。测量装置设计模拟自由空间环境，频率范围为2～40GHz，衰减因素n=2.0，多径干扰可忽略。天线放置高度为0.6m，天线之间最大距离3m。
天线增益G见公式(4)，因为其他变量已知，通过计算确定G的平均值是-4.8dBi。
办公环境测量
在办公室环境中，使用两试验基准线进行RSSI测量，距离增量为0.1m
图3 测量布置图
办公室内存在金属反射波，产生多路干扰。桌椅同样含有金属零部件。
在基线1，天线放置高度恒定为1.05m。在基线2，天线放置高度恒定为0.6m。初步测量显示，设备放置距离地板高度不同，对测量数据有一点影响。
两天线放置在固定的方向和高度，两者在视距范围内，按0.1m分段。利用射频通信(RFCOMM)协议产生一双工无线链路。使用频谱分析仪进行校准11个不同的发射功率：+2.9，+1.2，0.0，-1.4，-3.8，-6.2，-8.5，-10.3，-14.1，-17.1和-19.1dBm。
针对以上11个报告的基准发射功率，便携式接收机读出相对应的RSSI数值。 假如RSSI值非0，每个均测量20次RSSI值, 记录RSSI平均值。这些测量数据，每个均有一个随机载频，频率范围分布在蓝牙带宽(2.4000―2.4835GHz)之间。假如RSSI数值为0，无接收数据记录，选择不同的发射功率。所有11个发射功率均应进行试验。
分段距离每次递增0.1m，至最大值6.8m。
对应11个接收的RSSI值，PRxi在每个分段距离均优化到最大发射功率，PTx1=2.9dBm。实际发射功率和最大发射功率之间的差异值Pdiff=(PTx1一PTxi)(dB)，信道与功率呈线性关系，所以通过增加Pdiff将接收到的RSSI值RRxi优化到一恒定发射功率上。
RRxi=PTxi+ Pdiff=PRxi+(PTX1-PTxi)(5)
使用公式(3)和(5)得出：
-40+RSSIi+(PTX1-PTxi)， RSSIi > 0dB
RRxi= -60+RSSIi+(PTX1-PTxi)，RSSIi�0dB，(6)
数据为空，RSSIi = 0dB 或RSSIi =-10dB
对于接收功率指示器，RRX对应非0时的RSSI数据，由下式给定
11
RRX= 1/x∑RRxi (7)
i=1
图4 接收功率RRX 与距离d关系曲线
(标准化发射功率=2.9dBm)
4 结果
4.1 接收功率和距离
优化后的接收功率数值RRX对应相应分段距
离d，d是基准发射器和便携式接收器之间的距离。基线1和2在办公环境的测量结果如图4。
图4显示了多径衰减的影响结果，两测量曲线的振幅均随距离增加而减少。而基线1和2位于办公室的不同位置，测量定位的衰减干扰是不同的。
通过传播模型预测RRx的理论数值，其中PTx=2.9dBm, n=2，G=-4.82 dBi。
距离d的平均绝对误差{公式(4)计算，PTx=2.9dBm, n=2，G=-4.82 dBi}，对于实际距离和标准偏差如下。
表1 绝对误差和标准偏差
基线1 基线2
平均绝对误差 (m) 0.91 1.31
标准偏差 (m) 0.95 1.30
4.2 讨论
基于RSSI的蓝牙定位系统测量精度取决以下三因素：
4.2.1 精确的接收功率指示器
蓝牙规格中定义的RSSI值不是专门设计用于测量接收功率(dB)。而RRX作为接收功率指示，可用于距离估算。接收功率测量误差通过利用多路的、优化的发射功率求平均值进行最小化。
4.2.2 在传播模型中正确选择衰减因素和天线增益G。
线性调节分析用于决定衰减因素n和天线增益G，(n=2.15，G=-5.34dBi)。这些校正过的数据用在传播模型中，位置精确度将提高约10%。
4.2.3 减小多径干涉的影响
接收功率和距离关系曲线(见图4)，显示两测量设备测试值对理论值的波动和偏差。该图显示了进行时域、频率和发射功率平均后的测量结果。
5 结论
在视距(LOS)无线传播模型中，利用一个简单单元，通过禁止蓝牙(自动)传播功率控制的功能，实现蓝牙接收信号强度指示器RSSI值应用于定位测量。
该技术表明可降低平均绝对定位误差到1.2m。这适合于大多室内定位服务。不过，需要注意的是，在强烈的多径干扰下，定位误差仍然存在。绝对位置估算需要平均一系列接近的空间位置以增加可信度。
将来工作可能包括在非LOS条件下完成评价系统。利用三角测量可给出在二维平面上的精确定位信息。
参考文献
[1] A. Harder, L. Song and Y. Wang, Towards an indoor location system using RF singnal strengh in IEEE802.11,(April 2005).
[2] Sheng Zhou and John Pollard, Position Measurement Using Bluetooth in IEEE0098/3036/06,(May 2006).
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