探析大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)方法

劉中才 李 前 李捷濟(jì)南大學(xué)，山東 濟(jì)南250022

探析大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)方法

劉中才 李 前 李捷濟(jì)南大學(xué)，山東 濟(jì)南250022

目前，各個(gè)高校的大學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，缺乏系統(tǒng)化的培訓(xùn)，缺乏有經(jīng)驗(yàn)教師的有效指導(dǎo)，部分大學(xué)生和指導(dǎo)老師對(duì)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)方式有不同的認(rèn)識(shí)。系統(tǒng)培訓(xùn)方式不僅僅能提高同學(xué)競(jìng)賽的能力，而且也切實(shí)提高了大學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。系統(tǒng)培訓(xùn)的模式應(yīng)該有：興趣引導(dǎo)、理論培訓(xùn)、動(dòng)手操作、強(qiáng)化訓(xùn)練等環(huán)節(jié)。

大學(xué)生；電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽；培訓(xùn)方法；系統(tǒng)培訓(xùn)

At present, Undergraduate Electronic Design Contest Training the is a lack of unified planning organizations,is the lack of teachers effective guidance.Undergraduate Electronic Design Contest systems training not only increases the ability of students to competitions, but also effectively improve the ability of college students hands-on practice.System training include: interest guiding, theoretical training and hands-on training and strengthening Key words

Undergraduate;Electronic Design Contest;Training Model;Systematic Training

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是大學(xué)生科技制作競(jìng)賽的四大賽事之一，賽題也是運(yùn)用電子專業(yè)知識(shí)去解決特定的實(shí)際問題，比賽的時(shí)間也是只有4天3夜的時(shí)間，同學(xué)要在短暫時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目方案、電子電路的設(shè)計(jì)與制作、軟件硬件調(diào)試及其論文編寫等工作。要想取得好的成績(jī)，大學(xué)生必須進(jìn)行系統(tǒng)化的培訓(xùn)，只有進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)各個(gè)環(huán)節(jié)，才能提高同學(xué)動(dòng)手動(dòng)腦的能力，從而提高大學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力，有效地激發(fā)他們對(duì)競(jìng)賽熱情。如何提高大學(xué)生的科技競(jìng)賽水平，采取什么樣的培訓(xùn)方法，是提高大學(xué)生競(jìng)賽成績(jī)的當(dāng)務(wù)之急。

目前各個(gè)高校的大學(xué)生都在積極參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，但被培訓(xùn)的方式是多種多樣的，有的甚至是零散雜亂的，沒有培訓(xùn)的教學(xué)計(jì)劃，大學(xué)生根本得不到系統(tǒng)化培訓(xùn)，老師的責(zé)任心也不強(qiáng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，23%的同學(xué)（一般是參加校內(nèi)選拔比賽）根本就沒有指導(dǎo)老師；22%的同學(xué)有指導(dǎo)老師但得不到有效指導(dǎo)；30%的同學(xué)得到老師的簡(jiǎn)單指導(dǎo)；只有10%左右的同學(xué)得到老師的系統(tǒng)指導(dǎo)。所謂系統(tǒng)指導(dǎo)也就是采取讓同學(xué)自學(xué)，然后講解歷年競(jìng)賽題目，然后押題、猜題的方式，不注重同學(xué)實(shí)踐能力培養(yǎng)，形成了為比賽而比賽、急功近利的局面。從參加比賽的結(jié)構(gòu)上看，大部分是三年級(jí)的同學(xué)，基礎(chǔ)課程都學(xué)過了，大部分專業(yè)的課程還沒有完成，就是進(jìn)行了，而面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，也因?yàn)槿鄙俳鉀Q問題的辦法和方法。比如2007年全國(guó)電子競(jìng)賽的題目，看似是小車平衡問題，其實(shí)是小車角度測(cè)量控制，大部分同學(xué)雖然對(duì)該題目控制方法熟悉，但動(dòng)手實(shí)踐的能力有欠缺，特別是動(dòng)手機(jī)械制作和電子制作方面，而做不出好作品。雖然同學(xué)都盡了最大努力，但因培訓(xùn)環(huán)節(jié)缺失或不當(dāng)，比賽就不能取得理想的成績(jī)。

筆者認(rèn)為電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)是一個(gè)系統(tǒng)的工程，整個(gè)的培訓(xùn)時(shí)間大概需要經(jīng)歷大學(xué)生的大二、大三2年的時(shí)間，當(dāng)然不是同學(xué)全天候的在培訓(xùn)，主要是通過節(jié)假日、課余時(shí)間進(jìn)行培訓(xùn)。培訓(xùn)按五個(gè)階段進(jìn)行：興趣引導(dǎo)階段、理論培訓(xùn)階段、動(dòng)手操作培訓(xùn)階段、賽前強(qiáng)化訓(xùn)練階段、比賽減壓階段。

一、興趣引導(dǎo)階段

在大學(xué)階段，大一、大二的同學(xué)對(duì)科技制作的興趣和主動(dòng)性最高，面對(duì)這樣的對(duì)象，尤其是參加了科技社團(tuán)的同學(xué)，應(yīng)采取以下多種方式激發(fā)同學(xué)參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的興趣：

1.以開設(shè)通識(shí)教育選修課的形式，比如《科技制作簡(jiǎn)介》、《電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽簡(jiǎn)介》《生活中的創(chuàng)新小制作簡(jiǎn)介》等選修課。

2.觀看錄像的形式，介紹一些本校大學(xué)生科技制作的作品和制作過程錄像，最好是校友或者同學(xué)的制作錄像，讓他們感覺到電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽既不神秘又不特別難。

3.通過講座或者座談會(huì)的形式，介紹電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)方式。讓同學(xué)了解整個(gè)培訓(xùn)的過程。讓同學(xué)知道，參加培訓(xùn)是提高動(dòng)手實(shí)踐的有效途徑，對(duì)學(xué)習(xí)專業(yè)課、考研、將來找工作也是有益的。

4.通過參觀實(shí)驗(yàn)室、制作室的方式，讓感興趣的同學(xué)看看其他同學(xué)按系統(tǒng)模塊培訓(xùn)的實(shí)際情況。

二、理論培訓(xùn)階段

大二、大三的同學(xué)要參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，必須進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，比如《模擬電子基礎(chǔ)》、《數(shù)字電子基礎(chǔ)》、《單片機(jī)及其應(yīng)用電路》、《電測(cè)技術(shù)》等，對(duì)低年級(jí)的同學(xué)或者非電類的同學(xué)，這些課程以認(rèn)識(shí)了解為主，最好通過簡(jiǎn)單的制作例子進(jìn)行學(xué)習(xí)，下面以“避障小車的設(shè)計(jì)”為例，談一談理論培訓(xùn)的步驟：

1. 通過講解壁障小車的外形的設(shè)計(jì)講解機(jī)械外形設(shè)計(jì)常識(shí)，比如怎樣使用AUTOCAD進(jìn)行畫圖，三維設(shè)計(jì)；通過小車的傳動(dòng)裝置，講解機(jī)械傳動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換，比如怎樣從勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成平動(dòng)、擺動(dòng)、間歇式引動(dòng)，講解微型電機(jī)的變速裝置等；通過小車裝配，講解機(jī)械元件（如螺桿、螺母等）的作用。

2.通過講解避障小車的避障功能，講解光電傳感器原理，使用方法，接口電路等，還可以介紹煙霧傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器等，讓同學(xué)通過光電傳感器一種功能，了解常用的幾種傳感器。

3. 通過講解避障小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，講解類似L298的驅(qū)動(dòng)原理與接口電路設(shè)計(jì)，講解單片機(jī)接口的驅(qū)動(dòng)能力，了解步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法等。

通過對(duì)避障小車的講解，讓同學(xué)對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用有了一個(gè)淺入深出的印象，挑選與自愿相結(jié)合，讓有興趣且入門的同學(xué)進(jìn)入操作培訓(xùn)階段。

三、動(dòng)手操作培訓(xùn)階段

該階段主要對(duì)大學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)。通過理論培訓(xùn)對(duì)同學(xué)進(jìn)行篩分組（每組3人），分組時(shí)，既要尊重同學(xué)意愿，又要引導(dǎo)大學(xué)生各個(gè)專業(yè)的交叉配對(duì)，并根據(jù)他們的特點(diǎn)進(jìn)行分工，有分工側(cè)重軟件的，有分工側(cè)重電子電路硬件制作的，有側(cè)重論文報(bào)告的。動(dòng)手操作培訓(xùn)階段分為兩部分：基礎(chǔ)操作培訓(xùn)和模塊制作培訓(xùn)。

1.基礎(chǔ)操作培訓(xùn)，此階段主要是讓同學(xué)掌握儀器儀表的使用，如示波器的使用，數(shù)字萬用表的使用，數(shù)字信號(hào)源的使用，信號(hào)頻譜分析儀的使用，讓同學(xué)動(dòng)手，測(cè)量一些信號(hào)，像電阻，電壓，電容等，整流電路中的波形等。另一方面電子焊接方面的培訓(xùn)，手槍鉆、臺(tái)鉗等機(jī)械加工工具的使用培訓(xùn)。在安全保障的情況下，讓同學(xué)熟練使用以上設(shè)備和工具。

2.基本模塊制作培訓(xùn)，此階段是根據(jù)電子競(jìng)賽的特點(diǎn)，對(duì)大學(xué)生進(jìn)行單元模塊制作培訓(xùn)。

(1)電源模塊制作訓(xùn)練：穩(wěn)壓電路的制作，開關(guān)電源的制作，升壓電路的制作，讓同學(xué)了解整流電路，穩(wěn)壓模塊，各種電子元件的選擇。

(2)鍵盤模塊：結(jié)合單片機(jī)的接口，培訓(xùn)同學(xué)做4×4或者1×8的鍵盤，使用單片機(jī)開發(fā)板測(cè)試鍵盤。

(3)顯示模塊：結(jié)合數(shù)碼管和接口電路74LS164電路，讓同學(xué)做一個(gè)顯示電路，并利用51開發(fā)板讓每位顯示。

(4)輸入輸出模塊：這些模塊必須結(jié)合具體的項(xiàng)目，比如把溫度傳感器DS18B20作為AD輸入，并在顯示模塊上顯示溫度；輸出模塊結(jié)合ULN2003大林頓管電路，驅(qū)動(dòng)繼電器的線圈。

3. 軟件及其仿真工具培訓(xùn)：參加電子競(jìng)賽一般使用單片機(jī)作為控制核心，現(xiàn)在最常使用的就是MCS51單片機(jī)，但隨著單片機(jī)功能的發(fā)展，比如AVR、凌陽61、MSP430等，常用的畫圖軟件Protel99，常用的仿真軟件有偉福仿真器，Proteus，Multisim等軟件。這些課程和軟件都不是指導(dǎo)老師全面講解，主要是靠同學(xué)自學(xué)和應(yīng)用學(xué)習(xí)。

以上這幾個(gè)階段的培訓(xùn)，由老師來引導(dǎo)，由高年級(jí)的同學(xué)帶領(lǐng)，特別是參加過電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)的同學(xué)來帶領(lǐng)大二、大三的同學(xué)進(jìn)行動(dòng)手操作訓(xùn)練。

四、賽前強(qiáng)化訓(xùn)練階段

完成動(dòng)手操作培訓(xùn)的同學(xué)，掌握了電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽常用的電子電路原理，掌握了機(jī)械、電子軟硬件制作基本技能以后，大學(xué)生可以進(jìn)行賽前的強(qiáng)化訓(xùn)練。根據(jù)同學(xué)的特點(diǎn)和興趣，可以讓同學(xué)有傾向的強(qiáng)化訓(xùn)練。強(qiáng)化訓(xùn)練主要內(nèi)容是根據(jù)同學(xué)的特點(diǎn)，指導(dǎo)同學(xué)做往年的競(jìng)賽的項(xiàng)目（比如控制小車類，電源類，放大器類，數(shù)字測(cè)量類，無線通訊類等），時(shí)間為4天時(shí)間，比如對(duì)放大器感興趣的同學(xué)，可以參考2009年數(shù)字控制放大器，自己動(dòng)手做方案，寫設(shè)計(jì)報(bào)告，根據(jù)題目的要求，動(dòng)手去電子制作和機(jī)械制作。做完后老師要進(jìn)行指導(dǎo)，比如同學(xué)的時(shí)間安排是否合理，方案是否有改進(jìn)的地方，報(bào)告中是否有瑕疵等。每組的同學(xué)行總結(jié)，找出不足，然后進(jìn)行下一組的模擬題訓(xùn)練，如此循環(huán)，做2～3道題，同學(xué)電子競(jìng)賽的水平就會(huì)有很大的高。

五、比賽減壓階段

比賽期間，由于時(shí)間緊張，同學(xué)壓力大，老師一定做好同學(xué)的思想工作，撫平同學(xué)的緊張急躁的情緒，讓同學(xué)按照平常的模擬訓(xùn)練題去做，照顧好同學(xué)的吃住行，及時(shí)給同學(xué)購(gòu)買元器件，鼓勵(lì)同學(xué)順完成比賽項(xiàng)目。

Discuss of Undergraduate Electronic Design Contest Training Mode

LIU Zhongcai LI Qian LI Jie University of Jinan，Shandong Jinan，250022

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.06.065