淺談電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練組織工作

黃根春 （武漢大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 武漢 430079）

為了培養(yǎng)大學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，教育部和工信部聯(lián)合舉辦了全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，從1994首屆開始，至今已成功舉辦了8屆，參與的賽區(qū)從最初3個發(fā)展到現(xiàn)在的29個，說明該項活動越來越受學(xué)生的歡迎。隨著全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的影響力日益增強，參賽的學(xué)生日趨增多，競賽難度也越來越大。為了取得良好的成績，對參賽學(xué)生進行培訓(xùn)是必不可少的工作。電子設(shè)計競賽的組織訓(xùn)練工作具有時間跨度大、訓(xùn)練項目多和實施難度大等特點。要做好電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練組織工作，需要具有一個完備的訓(xùn)練系統(tǒng)，該訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)包含以下3個方面，即組織保障、訓(xùn)練體系和基地建設(shè)，上述內(nèi)容是成熟的組織訓(xùn)練系統(tǒng)所不可缺少的重要組成部分。為此，筆者根據(jù)多年實際工作經(jīng)歷，對全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練組織工作進行了探討。

1 訓(xùn)練組織工作內(nèi)容

1.1 教師資源

電子設(shè)計競賽的賽前訓(xùn)練組織工作具有時間跨度長、工作強度大的特點，從宣傳、選拔到最后參賽、總結(jié)，時間長達1年半，參賽學(xué)生有上百人，訓(xùn)練工作的強度遠大于日常教學(xué)工作強度。根據(jù)上述特點，必須為電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練配備業(yè)務(wù)能力強的專職教師以及相關(guān)人力資源。只有專職的教師團隊才能有充足精力投身到訓(xùn)練工作中，因而必須保持專職教師團隊的相對穩(wěn)定，才能在電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練組織工作中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷積淀出有特色的訓(xùn)練思路與體系，從而為取得良好訓(xùn)練效果和競賽成績提供重要保證。此外，在訓(xùn)練過程中可以邀請各領(lǐng)域的專家做講座，遇到疑難問題可請學(xué)校各領(lǐng)域的骨干教師進行指導(dǎo)。

1.2 訓(xùn)練經(jīng)費

在電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練工作中需要使用大量器件，每更換一次試驗方案都要消耗一定經(jīng)費，因而必須保證充足的經(jīng)費是非常重要的，這樣可以讓學(xué)生放手進行嘗試，學(xué)到更多經(jīng)驗，從而體驗更好的訓(xùn)練過程，獲得最佳訓(xùn)練效果。

1.3 后勤保障

由于電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練持續(xù)時間很長，對實驗室的要求不同于學(xué)生進行實驗的普通實驗室，所以應(yīng)有專門訓(xùn)練基地作為依托，該基地應(yīng)隨時向參與訓(xùn)練的學(xué)生開放。由于電子設(shè)計競賽試題與實際生產(chǎn)和科研密切相關(guān)，其難度也越來越大，這就要求訓(xùn)練基地能提供與之相適應(yīng)的測試儀器和開發(fā)設(shè)備。此外，在訓(xùn)練過程中會涉及到學(xué)生食宿安排、供水供電等事務(wù)，上述過程都需要強有力的后勤保障作基礎(chǔ)。

2 訓(xùn)練體系

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練體系主要包括基礎(chǔ)訓(xùn)練階段、提高階段和賽前沖刺階段，上述階段各有其工作要點，具體內(nèi)容如下。

2.1 基礎(chǔ)訓(xùn)練階段

基礎(chǔ)訓(xùn)練階段的重點是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在訓(xùn)練開始時，可以讓學(xué)生先認識各種元器件和練習(xí)焊接技術(shù)，然后要求學(xué)生做一個數(shù)字鐘或安裝一臺中波收音機等。還可以向?qū)W生介紹運放的原理以及有運放組成的放大器、跟隨器、移相器和有源濾波器等，并給出完整的電路和參數(shù)，讓學(xué)生照圖組裝和調(diào)試。學(xué)生完成任務(wù)后，教師應(yīng)及時驗收并多加鼓勵和表揚。

2.2 提高階段

指導(dǎo)教師可以對該階段進行如下安排，即首先介紹單片機原理，然后指導(dǎo)學(xué)生進行單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 （16×1LCD顯示和4個按鍵），設(shè)計時間為3周。在學(xué)生完成該設(shè)計后，可以在單片機最小系統(tǒng)中加上A／D、D／A和RAM，可以完成一個語音采集和回放系統(tǒng)，其功能類似于復(fù)讀機。在最小系統(tǒng)最初設(shè)計階段，軟件采用匯編語言，目的是讓學(xué)生充分了解單片機的結(jié)構(gòu)及其工作狀況，這對學(xué)生認識單片機有很大幫助，在此基礎(chǔ)上再采用C51編寫程序。

在電子設(shè)計中還有一個非常重要的內(nèi)容，就是硬件描述語言。在學(xué)生掌握了單片機技術(shù)后要及時引入Verilog HDL語言，讓學(xué)生利用該語言練習(xí)做DDS信號發(fā)生器。在設(shè)計過程中可用CPLD（Complex Programmable Logic Dvice，復(fù)雜可編程邏輯器件）或FPGA （Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）做相位累加器，具體應(yīng)用Verilog HDL語言、QuartusⅡ以及可編程器件，最后以DAC作數(shù)模轉(zhuǎn)換。

訓(xùn)練提高階段主要以歷年競賽試題作為訓(xùn)練內(nèi)容，要求學(xué)生根據(jù)題意獨立進行方案的選擇和器件的選擇。當(dāng)遇到難題時，可以參考歷屆參賽優(yōu)秀作品，找出差距在哪里，哪些方面有待提高，通過進行有針對性地訓(xùn)練來提高學(xué)生的競賽水平。

2.3 賽前沖刺階段

在該階段應(yīng)主要做好如下工作：①將各種單元電路做精做細，比如小信號放大器、AGC（Automatic Generation Control，自動增益控制）、鎖相環(huán)、諧振功率放大器、整形電路、鑒相器等，能夠?qū)崿F(xiàn)功能化和模塊化。②熟悉各類算法，比如控制算法、軟件濾波等。此外，應(yīng)加強平時訓(xùn)練中的薄弱環(huán)節(jié)。在該階段以系統(tǒng)項目為訓(xùn)練手法，但所做系統(tǒng)項目類的題目不應(yīng)局限于往屆的競賽試題，要讓學(xué)生自己出題來進行訓(xùn)練，學(xué)會解決未曾遇到的問題，從而培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

此外，在訓(xùn)練過程中指導(dǎo)教師應(yīng)注意以下幾點：①制定一個完整競賽的訓(xùn)練計劃，具體包括訓(xùn)練的內(nèi)容和時間。由于學(xué)生的水平參差不齊，訓(xùn)練計劃要留有余地。訓(xùn)練內(nèi)容的順序非常重要，要有連貫性和科學(xué)性。②要求學(xué)生平時做好訓(xùn)練筆記，包括使用的器件、遇到的問題、解決的方法、測試記錄、設(shè)計的電路圖等。③要求學(xué)生制作一張訓(xùn)練流程表，每做完一項后進行注明，避免遺漏。

3 結(jié) 語

要在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中取得好的成績，必須做好訓(xùn)練組織工作，其具體內(nèi)容包括教師資源、訓(xùn)練經(jīng)費和后勤保障，而訓(xùn)練體系主要包括基礎(chǔ)訓(xùn)練階段、提高階段和賽前沖刺階段。在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練組織工作應(yīng)以參賽學(xué)生為中心，制定符合學(xué)生實際的訓(xùn)練計劃，通過系統(tǒng)有針對性地訓(xùn)練，使參賽學(xué)生練好基本功，從而在競賽中取得佳績。