關于提高電子設計大賽指導實效性的思考

黃鶯

【摘 要】分析學生在電子設計大賽過程中存在的問題，闡述提高電子設計大賽指導實效性的做法。

【關鍵詞】電子設計大賽 指導 實效性

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）09C-

0024-02

電子設計大賽是教育部倡導的大學生學科競賽之一，是面向大學生的群眾性科技活動，為在校大學生提供一個相互學習、相互促進和檢驗自身能力的大平臺。近年來，電子設計大賽開展得紅紅火火，參賽規(guī)模和人數(shù)逐年增大，成為各高校和全社會廣泛關注的一件大事?；诖?，本文對如何提高電子設計大賽指導實效性進行思考。

一、學生在電子設計大賽過程中存在的問題

筆者發(fā)現(xiàn)學生在電子設計大賽過程中存在以下問題。一是基礎知識不扎實，知識面不夠?qū)?。電子設計大賽涉及的知識面包括模擬電子、數(shù)字電子、單片機等方面的知識。學生在確定選題后，提出的設計方案不盡理想，方案的論證不充分，導致完成得不太理想。很多的方案也是課本固定的、死板的，沒有創(chuàng)新性，缺乏綜合性、設計性。二是對新技術(shù)的掌握不到位。學生對新器件、新技術(shù)的應用能力比較差，比如FPGA技術(shù)應用、模擬電路芯片應用、新的開發(fā)工具、典型的專用的集成電路等。三是對計算機和儀器的使用不熟練。每年的比賽都要求學生通過計算機完成原理圖的繪制，并使用打印機打印相關的文檔。筆者在指導過程中發(fā)現(xiàn)，學生都具備計算機、EWB、PROTEL的使用能力，但是都不夠熟練，導致浪費太多的時間，影響了比賽的進度。還有部分學生對比較先進的子儀器，比如新示波器的使用，明顯存在不足。四是主動學習意識不強。在培訓或指導的過程中，如果指導教師不在場，學生經(jīng)常會分散精力。此外，學生自主學習能力不足，在設計方案、程序的實現(xiàn)上都存在依靠教師的現(xiàn)象。學生沒有認真思考、沒有主動學習，處于被動狀態(tài)，應付培訓。五是動手能力欠缺。大部分學生在培訓或比賽中都過多地傾向軟件仿真。因此，每次比賽，都會遇到仿真都實現(xiàn)了，但產(chǎn)品實現(xiàn)不了的現(xiàn)象。這是因為仿真和實際的產(chǎn)品制作存在很大的區(qū)別。六是應變能力不足。很多學生在接到項目題目時，就埋頭去實施，完全按照比賽的要求逐一去實現(xiàn)，當故障或意外出現(xiàn)時，不知所措。七是團隊意識不強。同組中的兩個同學，有時各自設計各自的，不交流也不討論；或者一個同學獨自忙，另外一個同學不參與進來，兩個人未能一起總結(jié)經(jīng)驗。八是技術(shù)文檔質(zhì)量不高。從設計內(nèi)容到格式都存在不足，電路設計缺少理論支撐，缺少必要的公式推導，甚至存在邏輯問題。學生對數(shù)據(jù)的記錄、分析、總結(jié)、歸納不夠重視。

二、提高電子設計大賽指導實效性的做法

為了提高電子設計大賽指導的實效性，筆者結(jié)合自身的實際情況，總結(jié)出一些做法。

（一）賽前“三備”。一是“備”學生和教師。先討論“備”學生。開展一系列的學院技能節(jié)，主要針對大一的學生，比賽題目由相關專業(yè)的任課教師統(tǒng)一討論確定，然后下發(fā)給學生，學生根據(jù)選題任務進行選題，或者根據(jù)自己的興趣愛好自擬題目，報給教師備案，每組學生配有1～2名指導教師，比賽時間為2～3個月。在這段時間內(nèi)，教師指導學生完成作品設計與制作。比賽結(jié)束后，聘請相關專業(yè)的教師、專家對作品進行驗收。選拔出一批初步具備電路設計能力、編程能力的學生，為后續(xù)的比賽提供保障。接著，對這部分學生進行強化訓練，并明確各自的分工。接下來討論“備”教師。比賽是一件又累又苦的差事，選出甘為比賽奉獻的教師很重要，這樣才能保證比賽的順利進行?？舍槍ν甑馁愵}，借鑒他人的經(jīng)驗，有批判地采用成熟設計，從自動控制、智能儀器、數(shù)據(jù)采集、通信裝置、常用典型電子線路五個方向有針對性地選拔教師，明確分工，制訂預案。

二是“備”儀器設備和元器件。儀器設備和元器件的準備是否充分關系到比賽能否成功。在比賽前，根據(jù)往年的比賽購置一部分儀器和元器件，在平時就加強對這些儀器和元器件的使用。尤其在比賽前幾天，根據(jù)組委會在網(wǎng)上公布的所需儀器、電子元件清單和參考的選題，準備好相關材料，對公布的儀器設備進行操作和培訓、使用；查找相關資料熟悉所需元器件技術(shù)參數(shù)、引腳、結(jié)構(gòu)、使用注意事項等。參賽隊員應知道元器件庫中已有的元器件。這一部分應“早”字當頭，力爭主動。在前期準備工作中，早研究、早動手。

三是“備”場地和后勤。學校應將參賽學生相對集中在一個或者幾個實驗室內(nèi)進行競賽，便于組織人員巡查。此外，還要保證競賽場地有足夠的測試空間。競賽期間需保證水電的供應，注意防暑降溫的條件，同時要求在競賽場地附近有臨時休息的場所等。同時，還需要撥相應的比賽經(jīng)費，用于比賽過程中的開支。

（二）賽前“四培”。根據(jù)電子設計大賽的內(nèi)容和特點，需要對學生進行強化訓練。在訓練過程中，可實施“四培”培訓方案，即培訓基礎知識、培訓模塊、培訓綜合設計、培訓心理素質(zhì)和應變能力。

一是培訓基礎知識。競賽對學生最基礎的知識要求包括：電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機原理與接口技術(shù)、C語言編程（面向硬件）?；A知識訓練的目標是達到基本知識牢固，會看電路原理圖，會設計PCB板，會焊接安裝，會測試，會查找資料，會撰寫文檔。加強和鞏固競賽涉及的一些課程如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、單片機、可編程邏輯器件、傳感器與檢測技術(shù)等，尤其是模擬電子技術(shù)，同時注意與應用密切相關的基礎知識，如各種放大器的工作原理及計算、應用，運放工作原理及計算、比較器的原理及應用，各種振蕩器的應用，電源等；此外，還有基本組合邏輯電路、時序邏輯電路的設計思想和應用。

此外，還應加強對學生進行焊接水平的培訓，加強學生對常見的各測量儀器的使用，培養(yǎng)學生使用互聯(lián)網(wǎng)查閱資料的能力，以及培訓學生對技術(shù)報告的撰寫等。技術(shù)報告是競賽作品不可缺少的部分，其撰寫的水平直接反映參賽學生的能力，也關系作品成功與否，同時，更體現(xiàn)參賽學生的設計思想、實現(xiàn)手段以及測試結(jié)果等方面。

這一部分主要培養(yǎng)學生的13項技能，主要包括：資料收集整理和英語資料閱讀的能力；自學能力；文檔組織與撰寫能力；PCB制版能力；焊接與裝配能力；電子儀器的使用能力；系統(tǒng)調(diào)試與故障排除能力；基本模擬單元電路的設計能力；電子系統(tǒng)設計與集成能力；處理器設計與應用能力（51單片機、TI的DSP、ARM）；EDA開發(fā)與應用能力（FPGA、CPLD、PAC、SOPC）；編程能力（C語言、VHDL、匯編）；新器件學習與使用能力。

二是培訓模塊。培訓模塊是賽前訓練的主要內(nèi)容，也是為比賽所做的直接物質(zhì)準備。在訓練中要求學生分組設計接口規(guī)范、功能獨立、資源共享、易于組合的模塊。硬件模塊主要有：單片機最小系統(tǒng)、可編程邏輯器件最小系統(tǒng)、A/D與D/A電路、信號放大電路、信號發(fā)生和處理電路、聲音報警電路、壓力、光電等傳感器應用電路、功率驅(qū)動電路、顯示電路、鍵盤電路以及多路電源。軟件模塊應包含如下部分：鍵盤和顯示處理、數(shù)據(jù)采集與處理、控制算法、通信、定時、波形產(chǎn)生及脈沖寬度調(diào)制、輸入輸出控制等。

模塊訓練的內(nèi)容和目標是由淺入深，循序漸進，有計劃地進行培訓，獨立完成電子電路模塊設計與制作，組織各種形式的學習討論會，促進信息交流，及時整理歸檔，建立相關硬件、軟件、資料的“共享資源庫”。模塊訓練分幾個階段進行，每個階段都要舉行學生作品展示，以參賽小組為單位讓學生講解作品的實現(xiàn)原理、方法和手段，以及在調(diào)試過程中遇到的問題等，學校組織專家進行點評，學生對點評后的作品進行性能改進。

三是培訓綜合設計。綜合設計體現(xiàn)學生的綜合能力，可以檢驗學生對所學知識掌握的程度，是培養(yǎng)學生設計綜合能力的重要手段。這一項目的培訓主要采用模擬比賽或?qū)崙?zhàn)的方式進行，嚴格按照比賽的要求進行。采用模擬比賽的方式與正式比賽的環(huán)境大致相同，可以真實地反映學生的能力和水平，體現(xiàn)學生解決實際問題的能力。根據(jù)比賽的評分材料，并結(jié)合實際工作的要求，查閱資料，方案設計及論證，電路圖繪制、PCB板設計、產(chǎn)品制作和調(diào)試，最后得出實物。建議在綜合設計培訓時，同一個制作題目讓兩組或兩組以上參賽隊員采用不同的設計方案實現(xiàn)，然后比較制作實物的性能參數(shù)，加深學生對不同器件、不同模塊特性的認識。尤其是在比賽過程中，一個學校所選的題目不要過多，否則會分心。通過實戰(zhàn)訓練，可以找出學生實際制作過程中出現(xiàn)的問題，這樣可以避免在實際比賽中出現(xiàn)問題后無法解決的困境，讓比賽更順利。培訓完成后應立即分析和總結(jié)，對出現(xiàn)的問題在下一次要注意，不要重復發(fā)生。

四是培訓心理素質(zhì)和應變能力。學生的心理素質(zhì)和應變能力直接影響比賽的質(zhì)量，因此，應對學生進行心理素質(zhì)和應變能力的培訓。學生在比賽過程中，遇到問題要沉著冷靜、不慌張、不自亂陣腳，能分析問題所在，并迅速采取相應的措施加以解決。此外，遇到問題時要相互鼓勵。另外，為了比賽成績，應明智地做出取舍，能爭取一分是一分，以確保比賽的最好成績。

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【基金項目】2010新世紀廣西高等教育教改工程項目重點項目（2010JGZ084）

【作者簡介】黃 鶯（1980- ），男（壯族），廣西武宣人，碩士，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學院副教授，研究方向：智能檢測與控制技術(shù)。

（責編 蘇 洋）