大學(xué)生電子設(shè)計競賽教學(xué)培訓(xùn)的探討

張 珂，肖文華

（中國計量學(xué)院，浙江 杭州 310018）

大學(xué)生電子設(shè)計競賽教學(xué)培訓(xùn)的探討

張 珂，肖文華

（中國計量學(xué)院，浙江 杭州 310018）

針對目前全國各高校廣泛開展的大學(xué)生電子設(shè)計競賽，闡述了該競賽的意義，分析了目前存在的問題，介紹了我校在電子設(shè)計競賽培訓(xùn)中采用的教學(xué)手段，通過加強宣傳、選擇教學(xué)內(nèi)容、研究教學(xué)方法和加強學(xué)生管理等措施，滿足不同水平學(xué)生需求，最終取得了較好的效果。

電子設(shè)計；競賽；教學(xué)培訓(xùn)

引言：

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生學(xué)科競賽之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動，目的在于推動高等學(xué)校促進信息與電子類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革，有助于高等學(xué)校實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識與基本能力、團隊協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對實際問題進行電子設(shè)計制作的能力；有助于吸引、鼓勵廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件?？傊?，大學(xué)生電子設(shè)計競賽是一項有利于學(xué)生實踐能力提高的活動，下面就該競賽的意義、目前存在問題和我校在競賽培訓(xùn)中采取的教學(xué)方法做簡單的闡述。

一、電子設(shè)計競賽的意義

1.有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。大學(xué)生電子設(shè)計競賽的操作性很強，主要側(cè)重于鍛煉學(xué)生的動手操作能力。競賽需要參賽者根據(jù)題目要求，做技術(shù)方案，選擇合理的元件，完成電路的設(shè)計，最后通過安裝、調(diào)試做出一個符合要求的作品，而不是簡單地在電腦上對虛擬的元件進行組裝。因而，學(xué)生從中實踐能力得到了極大提高。同時，通過參加競賽，學(xué)生的創(chuàng)新大幅度提高，競賽題目只要求完成任務(wù)并達到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，而對采用的技術(shù)手段和方法，沒有任何限制，學(xué)生在競賽過程中，八仙過海各顯神通，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力。競賽使一批優(yōu)秀人才脫穎而出，對學(xué)生的就業(yè)、考研和創(chuàng)業(yè)過程等幫助極大，我校參與競賽的學(xué)生，尤其是獲得好成績的，在大四就業(yè)過程中，獲得了用人單位的極大肯定，有很多單位指定要參加過電子設(shè)計競賽或其他競賽的學(xué)生，并且免去很多招聘環(huán)節(jié)直接錄用，更有不少學(xué)校，對獲得電子設(shè)計競賽全國獎的學(xué)生直接報送本校的研究生。

2.促進師資隊伍的建設(shè)。大學(xué)生電子設(shè)計競賽，是對高校電子類專業(yè)師資水平、實驗室硬件設(shè)施建設(shè)和學(xué)生綜合應(yīng)用能力的一個系統(tǒng)檢驗，同時，對師資水平和實驗室建設(shè)起到了良好的推動作用。在知識更新速度不斷加快的今天，教師只有在不斷學(xué)習(xí)新的知識、新的理論、新的技術(shù)和開展科研活動的過程中，不斷提高自身的素質(zhì)，才能更好地為學(xué)生傳道、授業(yè)、解惑，才能更好地指導(dǎo)電子設(shè)計競賽工作。

3.促進實驗室建設(shè)。長期以來，電子實驗儀器基本上是老三樣（萬用表、信號源、示波器），學(xué)生在實驗中接觸不到先進的儀器設(shè)備，更談不上使用先進的實驗手段來完成實驗。這個問題在平時的實驗中表現(xiàn)并不明顯，但在大學(xué)生電子設(shè)計競賽中就顯得非常突出。誰使用了先進的儀器和設(shè)備，誰采用了先進的實驗手段，誰就會在其他條件相同的情況下贏得更多的時間，從而取得更好的成績。因此在實驗室建設(shè)中，擁有完善、先進的實驗儀器器材，成為了在競賽中取得好成績的有力保障。

4.更新教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)課程體系。電子設(shè)計競賽強調(diào)基礎(chǔ)，但同時又鼓勵采用新技術(shù)、新器件，以利于取得好成績，但這些新技術(shù)、新器件在教科書上不一定會涉及到，這就要求我們更新教學(xué)內(nèi)容，除了加強學(xué)生基礎(chǔ)內(nèi)容教學(xué)以外，必須引入新技術(shù)的教學(xué)，例如ASIC教學(xué)內(nèi)容（如：CPLD，F(xiàn)PGA等）。同時讓學(xué)生了解、使用新器件，有利于學(xué)生在競賽中取得好成績。電子技術(shù)基礎(chǔ)是工程設(shè)計性很強的課程，在教學(xué)改革中必須用系統(tǒng)的觀念重構(gòu)課程體系。

5.加大實踐課教學(xué)的改革力度。根據(jù)競賽要求，加強實踐課教學(xué)的改革，在實驗內(nèi)容的開設(shè)上分為三個層次：第一，基礎(chǔ)性實驗；第二，設(shè)計性實驗；第三，綜合設(shè)計研究性實驗。基礎(chǔ)性實驗是基本電子器件的應(yīng)用性實驗，使學(xué)生具備設(shè)計、調(diào)試和測量簡單電路的能力。設(shè)計性實驗的教學(xué)內(nèi)容為單元電路的設(shè)計及小系統(tǒng)設(shè)計。使學(xué)生初步了解新產(chǎn)品的設(shè)計和制作過程，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力以及利用現(xiàn)代化分析、測試手段的能力。綜合設(shè)計研究性實驗，其教學(xué)內(nèi)容包括信號的檢測、控制、傳輸與處理以及單片機等應(yīng)用性較強的綜合設(shè)計研究性實驗。

二、目前存在的問題

競賽中學(xué)生暴露的問題充分暴露了傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式的不足之處。

1.綜合知識能力欠缺。學(xué)生在比賽中，提出的設(shè)計方案水平低，對參考電路生搬硬套，不會采用先進的簡便電路。另外，綜合運用知識分析問題的能力不強。究其原因，主要是對基本知識、基本理論、基本技能掌握不牢固，平時閱讀的參考資料和課外書籍太少，基本技能訓(xùn)練不夠。

2.查閱資料能力不強。參賽隊員選定題目后，不能盡快找到所需要的相關(guān)資料，多數(shù)學(xué)生是找教科書和教學(xué)參考書，這反映了我們實踐教學(xué)脫離了工程實際。

3.實驗調(diào)試技能不強。一些同學(xué)不會正確設(shè)計測試表格，不會分析實驗數(shù)據(jù)并解決問題。在焊接中，電路布局凌亂，電路調(diào)試與故障排除能力不強，反映了平時學(xué)習(xí)期間，實驗課內(nèi)容驗證性多而設(shè)計性少，更談不上綜合性實踐，所以學(xué)生的設(shè)計能力和綜合能力未能得到有效提高。

4.設(shè)計報告質(zhì)量不高。許多參賽學(xué)生設(shè)計報告格式存在許多不足，設(shè)計方案論述不夠嚴謹，電路設(shè)計缺少理論分析。說明我們的實驗教學(xué)忽略了實驗報告這一重要環(huán)節(jié)。

5.新器件、新技術(shù)應(yīng)用能力較差。有一些競賽題若能采用新技術(shù)、新器件，不僅電路簡單，而且省工、省時，性能指標(biāo)也優(yōu)于一般電路。參賽學(xué)生這方面的知識和能力與全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的要求尚有一定的差距。原因是目前課程缺少這方面的內(nèi)容。

針對以上存在的這些問題，要從根本上解決，我們認為要對學(xué)生進行系統(tǒng)的電子技術(shù)設(shè)計訓(xùn)練，必須建立一個完善的大學(xué)生電子設(shè)計競賽教學(xué)體系，學(xué)生通過該體系自主學(xué)習(xí)、老師輔導(dǎo)，最后參加電子設(shè)計競賽，從而較全面地掌握電子設(shè)計技術(shù)，并在某領(lǐng)域有所特長，成為競爭力強的電子技術(shù)專業(yè)人才。

三、建立電子設(shè)計競賽培訓(xùn)體系

我們建立的培訓(xùn)體系從宣傳報名、中間教學(xué)環(huán)節(jié)，一直到最后參賽。

1.加強宣傳，吸引優(yōu)秀學(xué)生參與電子設(shè)計競賽。我校工程訓(xùn)練中心承擔(dān)了全校的電子實習(xí)教學(xué)任務(wù)，我們在每學(xué)年第一學(xué)期開展電子設(shè)計競賽的培訓(xùn)報名工作。通過PPT介紹和視頻展示，在學(xué)生中間宣傳和普及電子競賽的知識；并邀請我校曾在電子設(shè)計競賽中獲獎的學(xué)生，介紹自身參與電子設(shè)計競賽的成長經(jīng)歷及對未來發(fā)展的益處。報名采用學(xué)生自主報名和教師推薦相結(jié)合，通過初審、面試等一系列環(huán)節(jié)，選拔優(yōu)秀學(xué)生參加電子設(shè)計競賽培訓(xùn)。

2.電子基礎(chǔ)訓(xùn)練。學(xué)生報名、選拔工作完成后，于當(dāng)年10月份左右開始為期一學(xué)期的基礎(chǔ)培訓(xùn)。培訓(xùn)時間為12周，培訓(xùn)內(nèi)容以8051單片機為主，輔以簡單模擬電路。選擇以單片機為主的培訓(xùn)，是因為單片機入門較模擬電路容易，學(xué)生往往有成就感，不至于中途退出。8051單片機培訓(xùn)包括I/O口、鍵盤、顯示、中斷、定時和AD轉(zhuǎn)換等編程，有教師講解、單片機教學(xué)視頻等，每位培訓(xùn)同學(xué)配發(fā)一塊單片機開發(fā)板，從而創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。簡單模擬電路包括運算放大、有源濾波、比較電路和NE555信號發(fā)生等常規(guī)電路的制作訓(xùn)練。基礎(chǔ)電子技術(shù)培訓(xùn)最后是制作一個綜合項目，結(jié)合前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容，制作一個簡單綜合項目“紅外測距儀”，作為對學(xué)生一學(xué)期來學(xué)習(xí)的考核。

3.綜合項目化訓(xùn)練。完成了以上基礎(chǔ)訓(xùn)練，在每學(xué)年第二學(xué)期（3月份）開始項目化訓(xùn)練。完成3個綜合項目的制作，我們通過自定題目或選擇歷年國賽，內(nèi)容、技術(shù)指標(biāo)可適當(dāng)降低。為了提高教學(xué)質(zhì)量，每個項目都對學(xué)生考核，并有以下教學(xué)流程：布置任務(wù)、教師講解、過程指導(dǎo)、作品驗收、學(xué)生交流和教師點評等，這些過程保證了教學(xué)質(zhì)量。對制作不認真、完成不好的學(xué)生警告乃至最后淘汰。

4.暑期集訓(xùn)。暑期集訓(xùn)是提高學(xué)生參賽水平的關(guān)鍵。主要做歷年國賽和省賽真題，每周完成1題，教學(xué)流程齊全：布置任務(wù)、教師講解、過程指導(dǎo)、作品驗收、學(xué)生交流和教師點評等，要求學(xué)生按題目的要求和技術(shù)指標(biāo)嚴格、認真制作，鼓勵學(xué)生采用新技術(shù)、新器件，以降低電路復(fù)雜度、提高電路指標(biāo)。在臨近比賽時，我們安排學(xué)生一次模擬比賽，按比賽要求4天時間完成，完成后統(tǒng)一驗收、評獎，由于我校承辦過浙江省大學(xué)生電子設(shè)計競賽，這個模擬比賽環(huán)節(jié)，學(xué)生能感受比賽的真實狀況，從中受益匪淺。

5.競賽指導(dǎo)和服務(wù)工作。競賽期間，每組學(xué)生都有1～2名指導(dǎo)教師負責(zé)指導(dǎo)和把關(guān)，包括幫助學(xué)生申題、方案分析、過程指導(dǎo)、指標(biāo)檢查等，并在學(xué)校的大力支持下，安排相關(guān)人員，做好各種競賽服務(wù)工作，例如水電、網(wǎng)絡(luò)等，競賽期間的飲食安排得當(dāng)，由學(xué)校食堂一日三餐和夜點心送到比賽地點，減少學(xué)生負擔(dān)。競賽期間元件采購和管理，賽前盡量采購齊全的元件，競賽期間安排專人和專車采購，做到學(xué)生上午提出采購需求，下午能拿到元件。競賽個別題目會用到一些機械組件，做到學(xué)生上午提出需求，下午或第2天上午能加工好所需的組件。

6.其他。為了保證競賽教學(xué)的順利進行，還需加強了實驗室建設(shè)工作，增添先進儀器，例如數(shù)字示波器、程控電源、DDS信號發(fā)生器等。建立了競賽元件庫，各種常用、專用元件齊全，分門別類安放在柜子和元件和中，做到種類齊全，能滿足競賽各種題型的需求。建立了機械加工室和電路板加工室學(xué)生在訓(xùn)練和競賽期間，可完成簡單機械加工，例如鉆孔、切割等；可完成電路板的制作，例如轉(zhuǎn)印、腐蝕等。

四、結(jié)論

通過以上對競賽的問題分析，并建立競賽的培訓(xùn)體系，我校學(xué)生參賽成績得到了極大提高，在2012年我省的電子設(shè)計競賽中，獲得6個一等獎，成績位列全省第一；在2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，首次取得全國一等獎，在我省也位居前3位，這也是對我們工作的極大鼓勵。今后我們打算繼續(xù)完善競賽的培訓(xùn)，力爭在今后的比賽中，取得更好的成績。

[1]余小瀅，卞雨池.電子設(shè)計競賽促進實踐教學(xué)改革[J].實驗技術(shù)與管理，2007，24（6）.

[2]張學(xué)軍，王鎖萍.全面改革實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實驗室研究與探索，2006，24（1）：426.

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1674-9324（2014）11-0217-02