中小學(xué)生電子制作的現(xiàn)狀與對(duì)策

武漢市第二中學(xué) 夏 宇

中小學(xué)生電子制作的現(xiàn)狀與對(duì)策

武漢市第二中學(xué) 夏 宇

分析中小學(xué)生電子制作現(xiàn)狀，探索成因，研究對(duì)策，提出解決措施。重點(diǎn)討論了電子制作的基本要求、基本過(guò)程以及電子制作競(jìng)賽的賽前訓(xùn)練等方面問(wèn)題，與大家商榷。

電子制作；科技創(chuàng)新；人才培養(yǎng)；現(xiàn)狀；對(duì)策

目前，在中小學(xué)中，電子游戲在校園內(nèi)盛行，因游戲成癮而荒廢學(xué)業(yè)的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮。然而，在過(guò)去若干年前，電子制作在中小學(xué)中同樣盛極一時(shí)，也不乏沉迷者，但當(dāng)時(shí)大多稱(chēng)之為“無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者”或“電子發(fā)燒友”，并多見(jiàn)正面報(bào)道。同時(shí)，全國(guó)及各省、市相繼舉辦過(guò)多屆電子制作或電子技術(shù)競(jìng)賽，如：全國(guó)青少年電子制作錦標(biāo)賽和全國(guó)青少年無(wú)線(xiàn)電通信錦標(biāo)賽[1]，北京市中小學(xué)電子技術(shù)競(jìng)賽[2]，上海市青少年電子制作競(jìng)賽[3]等。近年來(lái)，這類(lèi)競(jìng)賽在中小學(xué)中有萎縮之勢(shì)。產(chǎn)生這一現(xiàn)象有諸多原因。概括起來(lái)，主要有兩方面原因：一方面，因受中考、高考新規(guī)加分政策的限制，中小學(xué)生以及學(xué)生家長(zhǎng)們降低了電子制作競(jìng)賽的參賽熱情。另一方面，電子制作成本大、技術(shù)門(mén)檻高，速成難，想要取得明顯成效，需要長(zhǎng)期的培訓(xùn)和系統(tǒng)的指導(dǎo)，使不少中小學(xué)生及學(xué)生家長(zhǎng)們望而卻步。第一方面屬于利益驅(qū)動(dòng)方面原因。由此可見(jiàn)，在目前情況下，在中小學(xué)信息技術(shù)相關(guān)課程教學(xué)中，采用以興趣培養(yǎng)為導(dǎo)向的情感教學(xué)[4]和以創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)為導(dǎo)向的技能訓(xùn)練[5]相結(jié)合的教學(xué)方式，顯得尤為重要。第二方面屬于技術(shù)方面原因，這是本文討論的重點(diǎn)。下面，針對(duì)此方面原因，結(jié)合本人多年的實(shí)踐與思考，給出一些解決思路，供大家參考。

1 電子制作的基本要求

在電子制作之前，必須做好必要的知識(shí)儲(chǔ)備。首先，要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和基本技能的訓(xùn)練，特別要注意電學(xué)、光學(xué)、機(jī)械、控制以及常用電子模塊、常用電子儀器儀表等方面的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。其次，需要了解相關(guān)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用背景知識(shí)。相關(guān)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用背景知識(shí)的掌握，可能因?qū)W生參與電子制作內(nèi)容的不同而有所不同[6]。

經(jīng)過(guò)較系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)達(dá)到如下幾項(xiàng)基本要求：

（1）在基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)中，應(yīng)兼顧各個(gè)專(zhuān)項(xiàng)賽題的不同特點(diǎn)，學(xué)習(xí)相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。并且，至少熟悉兩個(gè)以上專(zhuān)業(yè)方向的知識(shí)，以從容應(yīng)對(duì)不同專(zhuān)業(yè)方向的賽題；

（2）在專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練中，至少應(yīng)熟悉一種微處理器控制系統(tǒng)（如遙控系統(tǒng)）的工作原理，并融于電子作品的制作中。這是因?yàn)椋F(xiàn)代電子設(shè)備大多是由基于微處理器的電路構(gòu)成，缺少微處理器的電子設(shè)備，往往在功能上和性能上稍遜一籌；

（3）在電子作品的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中，在實(shí)現(xiàn)基本功能基礎(chǔ)上，需要特別注重性能指標(biāo)的改善。電子作品的性能指標(biāo)往往通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)來(lái)體現(xiàn)，而技術(shù)參數(shù)的提高主要依靠模擬電子技術(shù)。模擬電子技術(shù)是最基礎(chǔ)的技術(shù)，必須掌握。

一般說(shuō)來(lái)，電子作品的性能指標(biāo)包括軟指標(biāo)和硬指標(biāo)兩方面。其中，軟指標(biāo)體現(xiàn)于功能實(shí)現(xiàn)的完整性與新穎性，主要是通過(guò)程序來(lái)控制，作用于整個(gè)數(shù)字邏輯電路（或數(shù)字系統(tǒng)），注重編程思路的巧妙及邏輯上的合理性，常用來(lái)作定性判斷和主觀評(píng)價(jià)。硬指標(biāo)體現(xiàn)于技術(shù)參數(shù)的達(dá)成度與顯示度，主要是通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)度量，作用于模擬電子電路（或模擬系統(tǒng)）的整體與局部，如系統(tǒng)架構(gòu)、單元模塊、元器件等，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的可測(cè)性與一致性，常用來(lái)作定量測(cè)試和客觀評(píng)價(jià)，便于直觀比較和觀測(cè)結(jié)果。

圖1 電子制作的基本過(guò)程

2 電子制作的基本過(guò)程

電子作品性能指標(biāo)的優(yōu)劣很大程度上取決于制作過(guò)程是否規(guī)范。過(guò)去，許多初學(xué)者心存誤解，認(rèn)為各類(lèi)電子作品的結(jié)構(gòu)、功能與性能不盡相同，各人知識(shí)背景與興趣愛(ài)好存在差異，制作過(guò)程可以因人而異，隨心所欲。然而，失敗的教訓(xùn)和成功的經(jīng)驗(yàn)提示我們：反復(fù)做好一件事的人成為專(zhuān)家，一定是掌握了某種規(guī)律。電子制作也不例外，確實(shí)有規(guī)律可循[7]。一種有代表性的通用設(shè)計(jì)規(guī)范如圖1所示。包括如下幾方面：應(yīng)用需求（設(shè)計(jì)目標(biāo)）分析、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)（系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)）、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（單元電路設(shè)計(jì)）、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（軟件模塊編程）、系統(tǒng)軟硬件綜合仿真與調(diào)試、測(cè)試數(shù)據(jù)分析及系統(tǒng)性能優(yōu)化、系統(tǒng)應(yīng)用與升級(jí)等。

需要說(shuō)明，圖1所描述的是一種通用框架（或規(guī)范），許多細(xì)節(jié)需要結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)在實(shí)際制作過(guò)程中逐步完善。

3 電子制作競(jìng)賽的賽前訓(xùn)練

在賽前學(xué)習(xí)和訓(xùn)練中，重點(diǎn)是掌握電子技術(shù)中相關(guān)的重要概念，特別是各類(lèi)放大器、振蕩器、調(diào)制解調(diào)器、傳感器、控制器、微處理器等相關(guān)的重要概念。在此基礎(chǔ)上，完善系統(tǒng)功能，優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)（尤其是與模擬電子技術(shù)相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)），并協(xié)調(diào)好微處理器系統(tǒng)與電子技術(shù)的關(guān)系。微處理器是絕大部分電子設(shè)備的控制核心，掌握好微處理器及其開(kāi)發(fā)技術(shù)是電子制作最基本條件。同時(shí)，合理運(yùn)用可編程器件將能加快開(kāi)發(fā)速度，大幅度提高電子作品的可靠牲。賽前盡可能多地掌握先進(jìn)器件和先進(jìn)技術(shù)，競(jìng)賽時(shí)方能步步領(lǐng)先。

另外，賽前應(yīng)多做一些針對(duì)性的強(qiáng)化訓(xùn)練。可適當(dāng)做一些往年賽題，并在方案選擇、功能分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格按照“技術(shù)指標(biāo)”的要求進(jìn)行，不要片面追求電子作品的外觀。具體說(shuō)來(lái)，應(yīng)根據(jù)“最小系統(tǒng)”和“節(jié)能減排”原則，著重考慮“性?xún)r(jià)比”與“系統(tǒng)功耗”指標(biāo)。“性?xún)r(jià)比”與“系統(tǒng)功耗”指標(biāo)是設(shè)計(jì)任何電子作品必須具備的限定性指標(biāo)。

在賽前訓(xùn)練過(guò)程中，還應(yīng)養(yǎng)成良好的歸納總結(jié)習(xí)慣。要求在構(gòu)成完整的電子作品之前，事先做好如下幾方面準(zhǔn)備工作：

（1）收集整理有關(guān)資料。包括圖書(shū)、報(bào)刊資料和網(wǎng)上資料等；

（2）列出元器件清單，有針對(duì)性地做好相應(yīng)準(zhǔn)備；

（3）準(zhǔn)備好現(xiàn)有的組裝套件。包括單片機(jī)系統(tǒng)、遙控汽車(chē)模型、遙控飛機(jī)模型等。

4 建議與展望

在中小學(xué)中開(kāi)展電子制作競(jìng)賽，應(yīng)該從認(rèn)知與感知到興趣與志向的過(guò)程加以引導(dǎo)，由易到難，由淺入深。在具體實(shí)施時(shí)，可以考慮從套件組裝與調(diào)試著手，逐步擴(kuò)展一些電子、光學(xué)、機(jī)械、控制的基本知識(shí)，上升到制作與設(shè)計(jì)階段。其中，收音機(jī)、電子音樂(lè)盒、電子發(fā)光棒、遙控汽車(chē)、遙控飛機(jī)（或航模）等制作項(xiàng)目是較佳選擇。以上內(nèi)容與大學(xué)中開(kāi)設(shè)的《電子工藝實(shí)習(xí)》課程內(nèi)容相銜接。《電子工藝實(shí)習(xí)》課程是全國(guó)各高校大多數(shù)工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課。此外，中小學(xué)中開(kāi)展的電子制作競(jìng)賽與大學(xué)中開(kāi)展的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽有直接的繼承性。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是電子制作競(jìng)賽的高級(jí)形式，知識(shí)更廣泛，內(nèi)容更深入，要求更苛刻，不僅要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照題目規(guī)定的任務(wù)完成電子作品制作，撰寫(xiě)出規(guī)范的系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告，而且要求在方法上有所創(chuàng)新，做到理論指導(dǎo)實(shí)踐，才能保證作品性能指標(biāo)突出[8]。在大學(xué)中開(kāi)展電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的目的，主要是作為高等學(xué)校電子信息類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展課程體系與教學(xué)內(nèi)容改革的實(shí)踐載體，旨在推動(dòng)電子信息類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)、教學(xué)改革以及人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)、制作的綜合能力，吸引、鼓勵(lì)廣大學(xué)生踴躍參加課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，擴(kuò)大受益面，為優(yōu)秀人才脫穎而出、服務(wù)社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造條件[9]。一旦這些訓(xùn)練有素的學(xué)生學(xué)成畢業(yè)，走向社會(huì)，將成為各行各業(yè)的技術(shù)骨干，推動(dòng)全社會(huì)的科技創(chuàng)新。可以預(yù)見(jiàn)，經(jīng)過(guò)各方共同努力，在不久將來(lái)，中國(guó)將真正形成“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”的局面。

[1]國(guó)家體育總局官方網(wǎng)站．關(guān)于舉辦2014年全國(guó)青少年電子制作錦標(biāo)賽和全國(guó)青少年無(wú)線(xiàn)電通信錦標(biāo)賽的通知[EB/OL]．http://www．sport．gov．cn/n16/n33193/n33223/ n35064/n2530636/n2530991/5299758．html,2014-04-30．

[2]北京學(xué)生科技教育網(wǎng)．關(guān)于舉辦2014年北京市中小學(xué)生電子技術(shù)競(jìng)賽的通知[EB/OL]．http://kjjy．bjedu．cn/ keji/keji_tzgg/2014-10-24/4998．html,2014-10-24．

[3]上海市青少年科技教育網(wǎng)．2014“徐教院附中杯”青少年電子制作活動(dòng)隆重舉行[EB/OL]．http://www．sycste．org．cn/article/XinWenKuaiDi/5734．html,2014-05-24．

[4]李益博．中學(xué)信息技術(shù)課程情感教學(xué)策略探討[J]．電子制作,2015(9):127．

[5]郭根福．淺談電子制作對(duì)培養(yǎng)青少年創(chuàng)新意識(shí)的作用[J]．讀與寫(xiě),2013(11):190．

[6]葛介康,楊慶國(guó)．青少年電子制作[M]．福建科學(xué)技術(shù)出版社,2012．

[7]陳賾,鄒道勝．電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)[M]．科學(xué)出版社,2008．

[8]王敏．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的應(yīng)賽策略[J]．電子世界,2014(11):10．

[9]全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽官方網(wǎng)站．關(guān)于組織2015年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的通知[EB/OL]．http://ftp．nuedc．com．cn/news．a(chǎn)sp?bid=5&sid=20&id=695,2015-03-17．