以電子設計競賽促進自動化實踐教學改革研究

楊民生，伍宗富，任艷惠

摘要：對電子設計競賽培訓方法進行策略化的研究，可提升電子設計競賽培訓學生的受益面，合理地設計培訓的環節及培訓方法，可促進對自動化實踐教學內容與教學手段的改革，提升學生的專業綜合素質及動手創新能力，增強學生就業競爭力，構建電子設計競賽與實踐教學的良性循環。

關鍵詞：電子設計；自動化；實踐教學

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0123-02

全國大學生電子設計競賽由教育部高教司和信息產業部人事司共同主辦，大賽從一開始就確立了“推進教育教學改革，為人才培養服務”的宗旨，不斷推進高校教育教學的改革與發展，通過競賽推動高校對電子信息類專業的課程體系和課程內容的改革，促進高校實施素質教育，以此培養大學生的創斷能力，協作精神和理論聯系實際的能力。我院目前已經組織學生參與多次電子設計競賽并多次獲得了國家級及省級獎勵。本文從電子設計競賽的培訓方法與培養學生的實踐創新能力的關系入手，探索電子設計競賽的培訓策略與自動化專業實踐教學改革的相互促進關系。

一、競賽形式及對創新能力的要求

全國大學生電子設計競賽以電子電路應用設計為主要內容，主要涉及電子技術、計算機技術、自動控制技術、通信技術和傳感技術、電氣工程與信息技術等多個專業，涉及到電路理論、單片機、可編程器件、嵌入式系統、智能控制等多門課程及電子信息類仿真軟件與工具的應用。競賽時間為連續的四個白天和三個晚上，在半封閉狀態下進行。參賽成員需要在規定時間內獨立提出設計方案，完成系統的硬件制作及軟件調試，并且完成制作設計報告的撰寫。由于時間緊、任務重，該競賽對學生創新能力、設計制作能力、心理素質、團隊精神以及身體素質都是一個挑戰，它將檢驗學生綜合運用知識的能力和實踐創新能力。

二、電子設計競賽培訓策略與方法

電子設計競賽涉及到多個學科專業知識的應用及綜合創新能力的培養，作者認為，電子設計競賽培訓應當作為一項系統性的工作來進行，在前期經過充分宣傳的基礎上，吸收部分學習積極性高、學習能力強的學生加入到競賽培訓隊伍中來，利用周末、假期等課余時間進行集中學習培訓，增強學生的創新能力與實踐能力。整個培訓過程可大致分成以下幾個階段。

1.發動宣傳階段。利用入學教育、參觀學習、作品展示、視頻學習等方式，從進入大學的起，在入學教育講座中，有意識地培養學生的創新精神及宣傳電子設計競賽對創新能力培養的促進作用；充分發揮大一、大二學生對學習方面的積極性及主觀能性，在培養學生學習興趣的同時，強化對學校的支持性政策的宣傳。促進學生對電子設計競賽的參與興趣的培養，吸收一批優秀的學生加入到大學生電子設計競賽的培養隊伍中，擴大培訓的基數，充分發揮電子設計競賽培訓對學生創新能力培養的促進作用。

2.理論學習階段。通過專業課程、選修課程、學術講座等培養學生的專業理論知識，主要是《電路理論》、《電子技術》、《自動控制理論》、《EDA技術》、《單片機原理與應用技術》等。充分利用專業教育中的理論課教學環節，在《電路理論》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《單片機原理與應用》、《檢測與傳感技術》等相關課程的知識傳授作用，而對于低年級同學，則建議其提前了解相關的專業課程，并重點學習如《單片機原理與應用》等相關技能課程。

3.集中培訓階段。在集中培訓階段，主要完成專業工具軟件的學習培訓及硬件功能模塊的設計、實驗制作與應用調試。電子設計競賽主要所涉及到的學科包括電氣信息類、電子技術類及智能控制類等，相關的專業仿真及應用軟件，如Multisim，Pspice，Simulink，Proteus+keil C，protel等。專業工具軟件的應用培訓分小組進行，參與設計培訓的學生可根據本人興趣在指導老師的統籌協調下參與不同組別的專業軟件應用培訓，以便在提升學生具體技能的同時在參與競賽時能進行協調搭配，充分發揮團隊的合作力量。在集中培訓階段，還需要完成常用功能模塊電路的設計制作與調試工作。在電子設計競賽中，不同的設計課題需要采用不同的設計控制方案，但是對于常見的設計任務而言，一般需要完成電能變換主電路，信息采集與轉換電路，輸出顯示（指示）電路與控制電路等，此外還需要基本的控制器最小系統，因此，在平時的集中訓練中，分專題地對相關的電子信息類的功能電路模塊進行分析與設計，通過模塊電路的實際制作與實驗調試掌握其基本技術性能，通過模塊電路的實驗數據結合仿真軟件的仿真結果數據來對相關電路模塊的功能參數進行修正，對相關的功能電路進行模塊化、標準化設計，為下一階段及競賽提供實物支持。

4.賽前綜合培訓。在參與競賽之前的約一個月的時間內進入賽前綜合培訓，在前期理論與實踐強化的基礎之上，主要進行電子系統集成綜合培訓，即根據電子競賽的要求及歷年的試題情況，對競賽試題進行總結歸納的基礎之上，針對設計要求，將前期的功能模塊進行系統集成，組成具有完整功能的電子系統。在賽前綜合培訓中，指導教師需要對系統的設計方向進行總體把握，提出相應的設計任務，要求學生在規定的時間內完成相關的硬件、軟件設計，并對最后的設計制作成品進行性能等級評定，指出其優點及不足之處，以便快速地提升學生的綜合創新能力。根據培訓結果及學生個人的特點，對參賽小組的成員進行動態調整與優化組合，考慮到不同成員的具體特長及團隊協作能力，充分發揮競賽團隊成員的團隊協作能力，使小組成員之間的優勢互補。

三、自動化實踐教學改革電子設計競賽的相互促進

自動化專業教育要適應經濟發展對人才需要的要求，更新課程體系，提高教學質量，強化學生的動手創新能力與專業綜合素質。自動化專業作為一個工科專業，社會對于自動化專業相關人員的需求時尤其注重學生的專業綜合素質、手創新能力及在校期間是否參加過相關的專業實踐活動。鑒于目前電氣信息與電子技術的快速發展，自動化及電氣信息類的相關專業的實踐教學總是落后于技術的發展進度，一般性的本科院長，受到教學經費投入的制約，在教學模式尤其是實踐教學上，實驗教學儀器相對老化，實驗項目的設立比較僵化，缺乏靈活性，與培養學生就業，進一步拓寬行業就業范圍的要求相矛盾，電子競賽要求改革實踐教學環節的傳統方法，把最新的開發工具和應用技術引入到實踐教學中，如將新技術、新器件和先進的實驗平臺軟件引入本科生的實踐教學過程中，加強《單片機原理與應用》、《DSP技術及嵌入式系統》等方面課程教學，將Pspice、MAX-Plus、Protel和Proteus等專業仿真工具軟件的應用與理論、實踐的教學有機結合起來，將軟件開發工具穿插應用于相關課程的實踐教學環節中。電子競賽可以提高參賽學生對新技術的掌握能力，通過大賽和相關學科競賽的鍛煉，學生對新知識的選擇性和靈活能力得到加強，這種能力在今后的就業中有著很大的優越性。同時，通過電子設計競賽及培訓活動，可增強學生對創新性學習活動的興趣，強化學習效果。培養學生適應社會發展和科技進步需要，具備較高的綜合素質、堅實寬廣的工程技術基礎、系統的專業知識和較強的實踐能力和創新精神，具有解決自動化類專業技術問題的能力，在建筑電氣與智能化、工業自動化以及電子信息等領域從事與工程設計、系統分析與運行、研究與開發、決策管理等相關方面工作的高層次應用型人才。強化電子設計競賽培訓對教學內容擴充和補充，解決社會需求和學生就業之間的矛盾，增強自動化專業實踐教學特色、更新培養模式、提高教學質量，以更好地滿足社會對人才的需求。

電子設計競賽及培訓可以增強學生的專業綜合素質及動手創新能力，有利于激發學生的創新思維，培養學生嚴謹的科學工作態度、理論聯系實際的學風、腳踏實地的實踐創造能力和團結合作精神。從培訓方法及培訓策略等方面進行創新，將電子設計競賽培訓與自動化專業的實踐教學改革進行有機結合，解決電子設計競賽培訓受益學生人數少與自動化專業實踐教學模式與手段相對落后的問題，促進實踐教學手段與內容的改革，增強學生的就業競爭力。上述方法通過近年來我校自動化及相關專業的電子設計競賽的實踐檢驗，極大地提升了教學效果，增強了學生的就業競爭力。

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基金項目：論文得到湖南文理學院教研項目（WHSZ1209，JGZC1113，FRjg1105）的支持