結合電子設計競賽 探索電子類實驗教學改革

杜月林 王峰

【摘要】本文分析了大學生電子設計競賽的內容和特點及意義，指出了目前電子類實驗教學的現狀與不足，提出了電子信息類教學課程及教學模式的改革方案，這些改革措施提高了學生的創新能力、協作能力和工程實踐能力，為創新型人才培養提供了很好的借鑒作用。

【關鍵詞】電子競賽;電子信息;創新人才;人才培養

全國大學生電子設計競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，目的在于推動高等學校促進信息與電子類學科課程體系和課程內容的改革，有助于高等學校實施素質教育，培養大學生的實踐創新意識與基本能力、團隊協作的人文精神和理論聯系實際的學風;有助于學生工程實踐素質的培養、提高學生針對實際問題進行電子設計制作的能力;有助于吸引、鼓勵廣大青年學生踴躍參加課外科技活動，為優秀人才的脫穎而出創造條件。

1.電子設計競賽的內容與特點

1.1 組織形式

全國大學生電子設計競賽從1994年開始到2013年以成功舉辦過11屆 ，每二年舉辦一屆，競賽時間定于競賽舉辦年度的9月份，賽期四天。競賽的組織運行模式為：“政府主辦、專家主導、學生主體、社會參與”十六字方針，以充分調動各方面的參與積極性。

1.2 競賽特點與特色

全國大學生電子設計競賽的特點是與高等學校相關專業的課程體系和課程內容改革密切結合，以推動其課程教學、教學改革和實驗室建設工作。競賽的特色是與理論聯系實際學風建設緊密結合，競賽內容既有理論設計，又有實際制作，以全面檢驗和加強參賽學生的理論基礎和實踐創新能力。

1.3 競賽內容

電子設計競賽試題的內容分為基礎部分、發揮部分和設計報告部分。其中，基礎部分是為了考察學生對基礎知識的掌握程度;發揮部分是為部分優秀學生設置的，進一步考察這些學生知識靈活應用程度和技能;設計報告部分主要考察學生理論的實踐運用分析、總結、綜合能力和科技報告的書寫能力。

從往屆競賽的試題來看，可以歸納為6類：

（1）電源類：簡易數控直流電源、直流穩壓電源，AC-DC電源;

（2）信號源類：實用信號源的設計和制作、波形發生器、電壓控制LC振蕩器等;

（3）高頻無線電類：簡易無線電遙控系統、調幅廣播收音機、短波調頻接收機、調頻收音機等;

（4）儀器儀表及放大器類：電容和電感測試儀、簡易數字頻率計、頻率特性測試儀、簡易邏輯分析儀、高效率音頻功率放大器、寬帶放大器等;

（5）數據采集與處理類：多路數據采集系統、數字化語音存儲與回放系統、數據采集與傳輸系統;

（6）控制類：水溫控制系統、簡易智能電動車、液體點滴速度監控裝置、四翼飛行器等。

在4天3夜時間里，學生要完成方案設計、PCB板制作、軟件編程、系統電路調試和報告撰寫等5項工作。這就要求學生不但對電子信息技術、單片機控制、數字電路設計、現代電子技術等課程的基本概念、基本分析和設計方法熟練掌握，還要熟悉系統指標、誤差、工程設計等工程概念，而且要具有較強的實踐動手能力、創新能力和電路系統調試經驗。

2.電子類實驗教學的現狀

電子設計競賽要求學生對電路設計、低頻、高頻、數字電路、單片機控制、通信、電源設計、PCB板制作等知識要熟練掌握，目前電子類實驗教學的現狀為[1-3]：

（1）電子信息類課程設置不夠合理。我校參賽學生大多是二、三年級學生，他們中有一些專業課程開設滯后，學生專業知識缺乏，不少學生不能根據競賽題意準確、合理地設計方案。

（2）實驗教學內容長期不變，業界流行的設計軟件、產品跟現有的教學內容部分脫節。

（3）將理論知識應用于實際的能力較差。部分同學不能運用所學知識分析問題、解決問題，不能運用理論知識對系統電路進行周密分析，在系統聯調中出現問題很難準確地判斷故障點，不能獨立解決問題。

（4）部分學生動手能力、實踐技能不扎實。在組裝連接電路時，布局不太規范，電路走線隨意，考慮問題不全面。有些學生對儀器使用、焊接等操作不太熟練。

（5）綜合能力較差。不會寫設計報告，對單元電路論證缺少系統分析，對系統電路論證缺乏邏輯性。報告格式、文檔編輯不規范。

3.電子類實驗教學改革方案

電子設計競賽不僅能夠反映學生綜合能力，也基本反映出一個學校的教學水平，特別是實踐教學水平。針對競賽中暴露的課程設置、實踐內容、綜合能力等方面的問題，我們應對電子類實踐課程體系、教學內容與教學模式進行改革與探索。

3.1 電子類課程體系和教學內容改革方案

大學生電子設計競賽試題的內容涉及電子、通信、傳感與測試、控制和計算機科學等學科類課程。對這類專業電子信息類課程應分為5個模塊開設：

（1）電子信息類公共基礎課程模塊

公共基礎模塊包括電子技術與計算機技術基礎課程，其中電子技術部分課程主要有：電路、模擬電子技術、數字電子技術;計算機部分課程主要有：C語言、微機原理、單片機原理等;通過加強這些課程的教學，為學生以后相關專業課程的學習奠定了堅實的電子技術和計算機軟硬件技術知識基礎，也是學生參加電子設計競賽所必備的基礎知識。該部分課程的學習應從第一、第二、第三學期開設。

（2）現代電子技術課程模塊

電子技術的快速發展主要體現器件的不斷更新，其中經歷了從電子管到半導體晶體管、從晶體管到集成電路及超大規模集成電路、從線路連接關系固定的常規集成電路到連接關系可變可編程邏輯器件等幾個階段。我們應將可編程邏輯器件、VHDL硬件描述語言和ARM控制器等課程構成現代電子技術課程模塊。該部分課程的學習應從第三、第四學期開設。

（3）無線通信技術類課程模塊

無線通信類題目基本每屆賽題中都有，也是IT界所必備的知識。該課程模塊主要包括信號與系統、高頻電子線路、通信原理等課程;該課程應從第三、第四、第五學期開設。

（4）測控技術類課程模塊

測控技術類課程模塊主要包括傳感器及檢測技術。自動控制原理、計算機控制等課程。該課程應從第三、第四、第五學期開設。

（5）電子電路仿真軟件課程模塊

目前電子技術發展迅速，要借助先進的虛擬仿真軟件對設計的電路先期進行電路仿真，將對電路設計方案起到了至關重要的作用;該課程模塊主要有：Candence PCB制作軟件、Proteus、Multisim、TINA、Labview及電源設計軟件等。

3.2 教學模式改革方案

要想在短期內完成上述課程的講授和實踐部分，我們必須要從學生選拔、教師選拔、學生學分認定、教學內容變革、教師工作量考核、學生管理等各個方面進行一整套完整的改革方案，讓選拔出的學生要有很好的績點，教師要有較高的教學業績點，同時學生正真從競賽準備中能力得到提高，將來就業社會認可度高。要充分發揮大學生科技創新基地、校企共建聯合實驗室等平臺作用，為創新性人才培養提供堅實的基礎[4-6]。

4.結束語

大學生電子設計競賽在推動電子信息類課程建設、引導高校在教學中培養學生的創新能力、協作能力和工程實踐能力，提高學生根據具體設計任務指標進行電子設計制作的能力起到了非常重要的作用，在多年的實踐教學改革中，我校不斷提升對電子設計競賽的重視程度，并對拔尖創新人才培養體系進行全面的改革，我校從首屆全國大學生電子設計競賽開始參加，多年來取得了許多項全國一等獎、二等獎，并獲得過最高獎“索尼杯”，獲獎面廣、參與學生多，我校畢業生得到了社會的一直好評。

參考文獻

[1]劉電霆.電子設計競賽對電子信息類課程體系改革的促進[J].高教論壇，2007（10）.

[2]姚有峰.從電子設計競賽談電子類實踐教學改革[J].實驗技術與管理，2009（7）.

[3]高明亮.基于全國大學生電子設計競賽探索單片機教學模式的改革[J].信息系統工程，2012（4）.

[4]陳小虎.校企融合，構建應用型人才培養的一種全新模式[J].中國大學教育，2007（4）.

[5]曾小彬.深化實驗實踐教學改革 提升應用型人才培養質量[J].實驗室研究與探索，2010（02）.

[6]袁銀男，許楨英，劉會霞，王勻.完善實踐教學體系 強化創新能力培養[J].實驗室研究與探索，2010（04）.

基金項目：南京郵電大學實驗室工作研究重點課題（編號：2014XSG07）。

作者簡介：杜月林（1975—），男，山西原平人，博士，講師，主要研究方向：實驗室建設管理、通信信號處理、嵌入式系統控制。