藍(lán)橋杯電子類競賽的教學(xué)實(shí)踐

郭海如　崔雪梅　熊曾剛　劉桂濤　徐翠琴　李驥

摘 要： 藍(lán)橋杯競賽對提高學(xué)生的動(dòng)手編程能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力有極大幫助。作者根據(jù)近幾年組織指導(dǎo)學(xué)生參加全國藍(lán)橋杯電子類學(xué)科競賽實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，圍繞藍(lán)橋杯競賽為核心，總結(jié)我校近幾年如何組織第一課堂教學(xué)、如何組織實(shí)踐教學(xué)、如何進(jìn)行學(xué)生管理等，并提出其他相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞： 藍(lán)橋杯 電子類競賽 教學(xué)方法

隨著計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)中的應(yīng)用，嵌入式計(jì)算機(jī)幾乎能進(jìn)入任何跟電子相關(guān)的產(chǎn)品，嵌入式技術(shù)作為后PC時(shí)代，廣泛出現(xiàn)在人們的日常生活中，當(dāng)今社會(huì)對嵌入式技術(shù)人才，尤其是應(yīng)用型人才的需求越來越大[1]。在嵌入式系列課程教學(xué)過程中，各專業(yè)往往未從本專業(yè)角度進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的安排，不能滿足不同專業(yè)學(xué)生對該系列課程的學(xué)習(xí)要求[2]。學(xué)科競賽是提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力最有效的平臺，以學(xué)科競賽為核心，以學(xué)科競賽促進(jìn)教學(xué)改革，以學(xué)科競賽為平臺提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[3-5]。

藍(lán)橋杯競賽（即藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽）由教育部就業(yè)指導(dǎo)中心支持，工業(yè)和信息化部人才交流中心舉辦，其中藍(lán)橋杯電子類競賽包括單片機(jī)和嵌入式競賽，以實(shí)際的企業(yè)工程項(xiàng)目作為競賽賽題，對促進(jìn)軟件和信息領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)，提升高校畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，有非常重要的促進(jìn)作用[6]。我院于2014年首次組隊(duì)參加全國藍(lán)橋杯電子類競賽，以近幾年我院學(xué)生參賽實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究以藍(lán)橋杯電子類學(xué)科競賽為核心的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐。

一、藍(lán)橋杯競賽促進(jìn)第一課堂教學(xué)改革

藍(lán)橋杯電子類競賽包括單片機(jī)和嵌入式競賽，主要考查學(xué)生的驅(qū)動(dòng)程序編程能力和C語言邏輯編程能力。為了配合藍(lán)橋杯競賽，在第一課堂的教學(xué)中我們進(jìn)行了幾次改革。

首先，調(diào)整單片機(jī)和嵌入式課程的開課時(shí)間。從理論上講，單片機(jī)原理與應(yīng)用課程會(huì)用到數(shù)字電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)又會(huì)用到模擬電子技術(shù)和電路知識，而電路知識的學(xué)習(xí)包含高等數(shù)學(xué)下冊的知識。若按照上面的邏輯循序，單片機(jī)原理與應(yīng)用課程應(yīng)該安排在大三上學(xué)期或下學(xué)期，我院2010年的培養(yǎng)方案就是安排在大三上學(xué)期。由于單片機(jī)原理是智能車競賽的核心基礎(chǔ)課，因此，單片機(jī)原理與應(yīng)用課程提前到大二開設(shè)，模擬電子和數(shù)字電子技術(shù)課程在大二上學(xué)期同時(shí)開設(shè)。由于藍(lán)橋杯電子類競賽直接用到單片機(jī)原理課程，我們直接將單片機(jī)課程提前排課，安排在大一下學(xué)期講授，學(xué)生學(xué)完C語言后就開設(shè)單片機(jī)原理課程。為了調(diào)整培養(yǎng)方案，幾經(jīng)周折，期間受到領(lǐng)導(dǎo)和部分教師的質(zhì)疑。

在沒有開設(shè)電路、電子技術(shù)的前提下講解單片機(jī)原理，對于任課教師來講是一個(gè)挑戰(zhàn)。在講授該課程的時(shí)候，涉及電子相關(guān)的知識，盡量簡化其理論，主要講解其功能和應(yīng)用。經(jīng)過這樣改革，學(xué)生于2014年第一次參加藍(lán)橋杯競賽時(shí)，20個(gè)學(xué)生參賽只有兩三個(gè)學(xué)生沒有獲獎(jiǎng)，其他學(xué)生均獲得全省三等以上獎(jiǎng)項(xiàng)。其中單片機(jī)競賽獲得全國總決賽二等獎(jiǎng)，并且獲全國二等獎(jiǎng)的學(xué)生是大一下學(xué)期剛上完單片機(jī)原理與應(yīng)用，然后進(jìn)入競賽培訓(xùn)，經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的培訓(xùn)之后再參加競賽就獲得全國總決賽二等獎(jiǎng)。另外，由于該課程的提前開設(shè)，我院智能車競賽也有質(zhì)的飛躍，連續(xù)兩年獲得全國恩智浦杯智能車競賽決賽特等獎(jiǎng)（全國第三名、和全國第二名），并獲得華南賽區(qū)舉辦權(quán)。實(shí)踐證明，單片機(jī)原理與應(yīng)用課程在培養(yǎng)方案中調(diào)整排課順序是正確的，對實(shí)踐教學(xué)有很好的促進(jìn)作用。

其次，調(diào)整單片機(jī)原理與應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于單片機(jī)原理課程非常抽象，不適合學(xué)生自學(xué)，入門比較難。因此，課堂講授內(nèi)容盡量簡單，盡量讓學(xué)生輕松入門。講授課程時(shí)例題盡量少而精，重點(diǎn)講授單片機(jī)原理、程序的思路。每次講完例題之后，首先在課堂上仿真，讓學(xué)生看到現(xiàn)象；然后在學(xué)習(xí)板上實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生看到實(shí)物；接著讓學(xué)生在課下把例題多看幾遍，然后自己在實(shí)物上實(shí)現(xiàn)，要求學(xué)生把所有例題吃透。學(xué)生學(xué)完IO口、定時(shí)器、中斷和串行口之后，基本上已經(jīng)入門。學(xué)生入門之后，集中做課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生完成功能比較復(fù)雜的題目。

為了有效銜接藍(lán)橋杯競賽，當(dāng)學(xué)生入門之后，課堂例題直接選用藍(lán)橋杯競賽板上的基礎(chǔ)題目。這些題目比入門之前難度大一點(diǎn)，但基本的技術(shù)知識點(diǎn)一樣，只是更接近競賽。

一般來講，一個(gè)學(xué)期下來，學(xué)生基本上只能學(xué)點(diǎn)基本知識，沒有時(shí)間繼續(xù)加深拓展。因此，只能利用暑假時(shí)間，對參加藍(lán)橋杯競賽的學(xué)生進(jìn)行專門培訓(xùn)。

二、藍(lán)橋杯競賽對實(shí)踐教學(xué)的促進(jìn)作用

實(shí)踐教學(xué)主要包含實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和競賽培訓(xùn)幾個(gè)環(huán)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)跟理論教學(xué)密切相關(guān)，實(shí)驗(yàn)題目即課堂講授的題目，要求學(xué)生在完全理解程序的前提下做實(shí)驗(yàn)。入門階段題目盡量簡單，實(shí)驗(yàn)主要采用核心板和各種外設(shè)模塊，讓學(xué)生接線實(shí)現(xiàn)各種功能。

課程設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)之上綜合三四個(gè)技術(shù)知識點(diǎn)。課程設(shè)計(jì)還是以核心板加外設(shè)模塊作為實(shí)物。為了充分照顧基礎(chǔ)一般的學(xué)生和動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，課程設(shè)計(jì)基本功能的源代碼公開發(fā)給所有學(xué)生，要求學(xué)生在基本功能基礎(chǔ)之上擴(kuò)展其他功能。每兩個(gè)學(xué)生一組，要求所有人實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展功能都不相同，沒有最高要求，只設(shè)定最低要求。因此，所有學(xué)生都能夠完成課程設(shè)計(jì)，但課程設(shè)計(jì)最后做出來功能都不一樣。最后根據(jù)學(xué)生實(shí)現(xiàn)的功能復(fù)雜程度進(jìn)行打分。這種課程設(shè)計(jì)安排方式極大地調(diào)動(dòng)了大家的學(xué)習(xí)積極性，收到的效果非常好。

為了做好藍(lán)橋杯競賽銜接，學(xué)生課程設(shè)計(jì)之后，我們更改學(xué)生的硬件環(huán)境，后面所有實(shí)踐全部采用藍(lán)橋杯競賽板。第一課堂結(jié)束之后，學(xué)生基本上已經(jīng)入門，能夠結(jié)合幾個(gè)技術(shù)知識點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一定的功能，但離藍(lán)橋杯競賽的水平還有相當(dāng)?shù)木嚯x。因此，在放假期間就需要對學(xué)生進(jìn)行競賽培訓(xùn)。

在競賽培訓(xùn)階段，我們根據(jù)往年的參賽題目自行設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)試題。每次試題一般會(huì)用到兩三個(gè)新的技術(shù)知識點(diǎn)，并告訴學(xué)生需要提前復(fù)習(xí)這些知識點(diǎn)。下一次試題都會(huì)用到本次試題的知識點(diǎn)，循序漸進(jìn)，逐步加深。經(jīng)過做五六次試題之后，所有技術(shù)知識點(diǎn)基本上全部解決，最后一次培訓(xùn)的試題跟省賽真題相比，基本上差不多，只是邏輯上要求簡單一些。由于藍(lán)橋杯電子類競賽是個(gè)人賽并且在半封閉狀態(tài)下進(jìn)行，因此我們要求每次試題做兩周，第一周要求學(xué)生做出來，然后要求學(xué)生做熟練，做熟練之后第二周再測試一次。做完五六套題目之后，讓學(xué)生接著做省賽真題，一般做兩三套省賽真題之后一個(gè)學(xué)期又結(jié)束了。

在做完三套省賽真題之后，我們要求學(xué)生根據(jù)自己平時(shí)做的情況，寫好函數(shù)模塊。要求放寒假在家把所有函數(shù)模塊記住，開學(xué)初檢查。根據(jù)近幾年經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生放寒假在家一個(gè)月左右，開學(xué)時(shí)忘了很多知識。因此，我們要求學(xué)生把上學(xué)期最后三套省賽真題重新做一遍，但這個(gè)階段做真題要求一周做一兩套，盡量做熟練，學(xué)有余力的學(xué)生可以多做幾套真題。

我們采取上述方法實(shí)踐了三年，每年大約二十人參賽，省賽獲獎(jiǎng)學(xué)生達(dá)到十八人次左右，每年獲得“優(yōu)勝學(xué)?！睒s譽(yù)稱號。實(shí)踐證明，這種培訓(xùn)方式對學(xué)生編程能力的培養(yǎng)非常有效。

三、藍(lán)橋杯競賽的學(xué)生管理

學(xué)生管理在藍(lán)橋杯電子類競賽中起著很重要的作用，這種管理模式跟班主任管理有很多共同點(diǎn)，尤其在地方性本科院校更是如此。

由于藍(lán)橋杯競賽主要為個(gè)人賽，賽題臨時(shí)給出，在半封閉狀態(tài)下舉行競賽，賽題難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于課堂實(shí)驗(yàn)要求。我們院每年有二十多學(xué)生參加電子類競賽，因此，對學(xué)生進(jìn)行有效管理非常重要。

首先，負(fù)責(zé)人管理。由于藍(lán)橋杯競賽跟平時(shí)考試有點(diǎn)類似，因此，競賽培訓(xùn)的試題可以統(tǒng)一，所有學(xué)生做的題目可以全部一樣。因此，我們的管理方法就是，首先班級負(fù)責(zé)人必須把題目做出來，其他同學(xué)不會(huì)的話就向本班負(fù)責(zé)人請教。指導(dǎo)教師主抓每個(gè)班級負(fù)責(zé)人，這樣可以大大減輕教師負(fù)擔(dān)，同時(shí)，分層管理可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

根據(jù)近幾年經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)班級可以選定一個(gè)負(fù)責(zé)人。班級負(fù)責(zé)人的選擇尤為重要，一個(gè)好的負(fù)責(zé)人可以帶動(dòng)整個(gè)班級學(xué)習(xí)氛圍，負(fù)責(zé)人若沒選好，整個(gè)班所有學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性會(huì)大打折扣。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前應(yīng)該舉行一次考試，考試分?jǐn)?shù)最高的學(xué)生直接指定某班級負(fù)責(zé)人。在2015年的培訓(xùn)中，我們沒有舉行培訓(xùn)前的考試，根據(jù)學(xué)生積極性和自薦情況選擇負(fù)責(zé)人。但經(jīng)過一兩個(gè)月之后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)負(fù)責(zé)人跟不上進(jìn)度，最終自我淘汰出局。而該班級其他成員更難跟上，最終導(dǎo)致該班級成績不是很理想。因此，我們定下規(guī)矩，進(jìn)入競賽實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)的學(xué)生都必須參加考試，根據(jù)考試成績選擇有一定基礎(chǔ)的學(xué)生參加競賽，若基礎(chǔ)比較差的學(xué)生也希望參加競賽，都必須寫申請，同時(shí)進(jìn)行單獨(dú)溝通交談，讓他們感受機(jī)會(huì)來之不易。這樣后期管理就方便很多，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性會(huì)提高很多。

另外，在藍(lán)橋杯競賽正式報(bào)名之前也要舉行一次考試，所有考試不理想的學(xué)生都要單獨(dú)溝通，或者直接淘汰出局。在2016年藍(lán)橋杯競賽培訓(xùn)中，正式報(bào)名之前沒有舉行考試，等學(xué)校幫學(xué)生繳費(fèi)之后，有個(gè)別學(xué)生經(jīng)常缺勤，溝通之后才了解到學(xué)生不想?yún)①?。對?fù)責(zé)的指導(dǎo)教師來說，遇到這種尷尬的情況是件很令人氣憤的事情。

其次，對學(xué)生進(jìn)行分層管理。在前幾年競賽培訓(xùn)中，我們沒對學(xué)生進(jìn)行分層，所有學(xué)生要求一樣。但經(jīng)過兩三次國賽之后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生省賽獲獎(jiǎng)情況比較理想，但國賽有點(diǎn)力不從心。根本原因是，經(jīng)過寒假之后，學(xué)生忘記了很多知識，在參賽的那個(gè)學(xué)期，學(xué)生剛開學(xué)一個(gè)月左右就要參加省賽，學(xué)生都集中精力準(zhǔn)備省賽。省賽結(jié)束之后，沒有人知道自己是否能參加國賽，都在等著省賽結(jié)果。等省賽成績公布之后，入圍國賽的幾位學(xué)生又匆匆忙忙準(zhǔn)備國賽，時(shí)間根本來不及。因此，在正式比賽的前一個(gè)學(xué)期，我們根據(jù)學(xué)生做題的進(jìn)度，將學(xué)生分成兩個(gè)層次，進(jìn)度快的學(xué)生，提前做國賽真題，至少要將國賽涉及的所有技術(shù)知識點(diǎn)全部調(diào)試通過。

分層管理包括學(xué)生競賽補(bǔ)助分層，我們對學(xué)生的補(bǔ)助也拉開距離，根據(jù)學(xué)生競賽獲獎(jiǎng)的等級層次設(shè)置一定的補(bǔ)助比例。這樣更容易調(diào)動(dòng)優(yōu)秀同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，更有利于學(xué)生獲得國賽大獎(jiǎng)。

四、其他建議

藍(lán)橋杯競賽涉及的問題非常多，包括領(lǐng)導(dǎo)對教師的管理、經(jīng)費(fèi)支持、指導(dǎo)教師專業(yè)技能等，建議學(xué)校相關(guān)部門制定科學(xué)的獎(jiǎng)勵(lì)措施，對競賽指導(dǎo)教師的辛勤勞動(dòng)表示肯定，將學(xué)科競賽獲獎(jiǎng)證書作為學(xué)位條件，作為學(xué)生的實(shí)踐學(xué)分。建設(shè)開放實(shí)驗(yàn)室，給參賽師生提供必要的學(xué)習(xí)交流空間等。

五、結(jié)語

根據(jù)近幾年指導(dǎo)學(xué)生參賽經(jīng)歷，參加過藍(lán)橋杯電子類競賽的學(xué)生的編程能力得到了大幅提升，學(xué)習(xí)能力也得到了很好地鍛煉。參加競賽的學(xué)生考研分?jǐn)?shù)一般比較高，考研復(fù)試階段也占有很大的優(yōu)勢。參加過競賽的學(xué)生做畢業(yè)論文能夠得心應(yīng)手，找工作時(shí)比較自信?？傊?，實(shí)踐表明，參賽學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力都得到了很好的提升。

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基金項(xiàng)目：本文是湖北省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題[編號：2016GA034]和湖北工程學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目[編號：2016A29]的研究成果之一。

通訊作者：崔雪梅