大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽人才培養(yǎng)方法的探索與實(shí)踐

鄭桂林　張青

摘 要 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合解決問題的能力。結(jié)合滁州學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院開展電子設(shè)計(jì)競賽工作的相關(guān)情況，依托學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，探索了一套符合學(xué)院教學(xué)實(shí)際的人才培養(yǎng)方法。該方法涵蓋人才選拔、人才培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)三個(gè)方面。近兩年的競賽獲獎(jiǎng)情況表明，該方法效果較好，但仍有一些問題需要在今后的實(shí)踐中進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞 電子設(shè)計(jì)競賽 人才培養(yǎng) 實(shí)踐 教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽是教育部與工業(yè)和信息化部共同發(fā)起的大學(xué)生學(xué)科競賽之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動(dòng)，目的在于按照緊密結(jié)合教學(xué)實(shí)際，著重基礎(chǔ)、注重前沿的原則，推動(dòng)高等學(xué)校促進(jìn)電子信息類專業(yè)和課程的建設(shè)，引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(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活動(dòng)，為優(yōu)秀人才脫穎而出服務(wù)社會(huì)創(chuàng)造條件。

1現(xiàn)狀分析

1.1生源

滁州學(xué)院在安徽省內(nèi)屬于本科第二批錄取的高校。以2019年為例，安徽省理工類二批控制線為426分，滁州學(xué)院投檔線為460分，僅超過省控線34分，該分?jǐn)?shù)段的考生在安徽省排名在11萬左右。機(jī)械與電氣工程學(xué)院中與電子設(shè)計(jì)競賽相關(guān)的電類專業(yè)招生人數(shù)為380人，所錄取學(xué)生的平均分略高于投檔線。招生人數(shù)多、生源整體質(zhì)量不是很高，是影響競賽工作開展的一個(gè)重要因素。

1.2指導(dǎo)教師隊(duì)伍

學(xué)院當(dāng)前生師比大，并且對(duì)競賽指導(dǎo)教師的激勵(lì)力度不足，導(dǎo)致目前競賽的指導(dǎo)老師只有2名，且其中1名老師除了該競賽外，還擔(dān)負(fù)另外2個(gè)學(xué)科競賽的指導(dǎo)工作，這與其他高校十幾名、甚至幾十名指導(dǎo)教師相比，劣勢明顯。指導(dǎo)教師除了負(fù)責(zé)學(xué)生的指導(dǎo)工作外，還要負(fù)責(zé)競賽前后與組委會(huì)聯(lián)系、校內(nèi)部門協(xié)調(diào)、學(xué)生安全管理、元器件采購、競賽期間財(cái)務(wù)管理、后勤服務(wù)等工作，導(dǎo)致指導(dǎo)教師真正能用于指導(dǎo)學(xué)生的時(shí)間不多。缺少競賽教師團(tuán)隊(duì)是影響競賽工作開展的另一個(gè)因素。

1.3參賽學(xué)生的學(xué)年分布

受考研形勢的大環(huán)境影響，參與考研的學(xué)生比例高達(dá)60%以上，且大多數(shù)學(xué)生從大學(xué)三年級(jí)開始便全身心投入考研復(fù)習(xí)工作。“考研早，考研多”的情況，使得參與競賽的學(xué)生以大二學(xué)生為主力，這與正常的參賽學(xué)生分布不符合。競賽的培訓(xùn)是一個(gè)長期的工作，學(xué)生需要經(jīng)過長時(shí)間的知識(shí)儲(chǔ)備、經(jīng)驗(yàn)積累、技能鍛煉、團(tuán)隊(duì)磨合才能在比賽中獲得較好的成績。而競賽相關(guān)的課程如模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)等，在大學(xué)一年級(jí)均未開設(shè)，因此學(xué)生只能從二年級(jí)開始參加競賽。一般情況下學(xué)生在大二參加一次比賽，熟悉了競賽流程，了解了團(tuán)隊(duì)的不足。在大三時(shí)有針對(duì)性的進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，才有可能在第二次比賽中獲得好成績。而在三年級(jí)參賽又與考研相互沖突，因此多數(shù)學(xué)生選擇了考研放棄了繼續(xù)參賽，這使得指導(dǎo)教師精心培養(yǎng)的學(xué)生才剛剛?cè)腴T就要放棄，嚴(yán)重影響了參賽學(xué)生的質(zhì)量。學(xué)院在2019年之前，尚未給競賽分配一個(gè)專門的實(shí)驗(yàn)室，也沒有配套的常用元器件、儀器設(shè)備，導(dǎo)致學(xué)生“用無所依、居無定所”，硬件上的缺失也影響了競賽工作的順利開展。

2人才培養(yǎng)方法的探索

2.1選拔時(shí)間

在校內(nèi)對(duì)學(xué)生選拔目的是選出優(yōu)秀學(xué)生參加競賽，提升競爭力，從而提升競賽的獲獎(jiǎng)率。同時(shí)也讓參賽學(xué)生體驗(yàn)競賽過程，從中找差距、找定位、磨合團(tuán)隊(duì)。選拔的學(xué)生數(shù)量要與實(shí)驗(yàn)室的容納能力相匹配，當(dāng)前我院實(shí)驗(yàn)室可容納24名學(xué)生，共8支隊(duì)伍，數(shù)量偏少。如果只依托實(shí)驗(yàn)室對(duì)這24名學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，出成績的幾率會(huì)小很多。為了解決這個(gè)問題，筆者將選拔分成兩個(gè)批次。第一批次選拔集中在大一下學(xué)期開學(xué)，選出的同學(xué)不放入實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，作為實(shí)驗(yàn)室的儲(chǔ)備人員。讓這些同學(xué)利用平時(shí)時(shí)間，提前自行學(xué)習(xí)競賽相關(guān)的知識(shí)，如軟件方面的51單片機(jī)、c語言知識(shí)，硬件方面的原理圖繪制、PCB繪制、萬用表的使用等。通過讓學(xué)生從一年級(jí)自學(xué)基本功，不僅解決了場地有限的問題、實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)備人才短缺的問題，還間接減小了生源質(zhì)量不高對(duì)競賽的影響。第二批次選拔集中在大二下學(xué)期開學(xué)，選出的同學(xué)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行集中培訓(xùn)，為暑期的競賽做準(zhǔn)備。

2.2選拔方式

分批次選拔人才可以解決場地小、生源質(zhì)量不高的問題。但是什么樣的選拔方式才能選出真正的人才，是最核心的問題。筆者從選拔通知的推送、選拔賽的賽題形式、選拔賽的時(shí)長、被選隊(duì)伍的建制四個(gè)方面進(jìn)行了探索。要選拔出人才，首先要保證參與選拔的學(xué)生足夠多，選拔才能有意義。在當(dāng)前的信息時(shí)代，將選拔的通知推送給學(xué)生有多種途徑，如通過QQ群、微信群、微博、院部官網(wǎng)、學(xué)習(xí)通軟件等等。借助學(xué)院的電子協(xié)會(huì)和智能車協(xié)會(huì)的QQ群進(jìn)行宣傳效果較好。院部的各種協(xié)會(huì)會(huì)員數(shù)量很大，基本覆蓋了相關(guān)專業(yè)的學(xué)生。能自愿參加這些協(xié)會(huì)的同學(xué)，必然是對(duì)電子設(shè)計(jì)方面有一定興趣的，興趣是最好的老師，選拔的條件之一就是要有興趣。消息的媒介也很重要，單一的文字消息不如海報(bào)形式的宣傳頁，宣傳頁又不如短視頻。借助抖音短視頻進(jìn)行宣傳，很容易引起學(xué)生的共鳴，宣傳效果較好。選拔賽的賽題形式一般可分為軟件題、硬件題、軟硬件結(jié)合題。賽題要盡可能覆蓋著三個(gè)類型，競賽主要考查的是學(xué)生的編程能力、硬件設(shè)計(jì)能力、軟硬結(jié)合能力和寫作能力，通過這三個(gè)類型的賽題，可選出對(duì)應(yīng)的人才。另外，要根據(jù)上一年度賽題的完成情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整賽題難度，否則難以體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)水平，從而選不出人才。選拔賽的時(shí)長跨度以兩周以內(nèi)為宜。學(xué)生課業(yè)繁忙，若超過兩周，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)投入時(shí)間少、懈怠、甚至放棄情況，導(dǎo)致達(dá)不到預(yù)期的選拔效果。在選拔時(shí)，被選隊(duì)伍的建制以2人以內(nèi)為宜，條件允許的情況下，可按照1人一隊(duì)進(jìn)行選拔。若3人一隊(duì)進(jìn)行選拔，會(huì)出現(xiàn)“魚龍混雜”情況。在以往的選拔中出現(xiàn)過類似的情況，有些隊(duì)員不能為隊(duì)伍做貢獻(xiàn)，但其他隊(duì)員礙于情面，不愿舍棄隊(duì)員，這就導(dǎo)致選拔出來的學(xué)生會(huì)出現(xiàn)無法完成培訓(xùn)任務(wù)的情況，達(dá)不到選拔的目的。

2.3人才培養(yǎng)

生師比高，指導(dǎo)教師人數(shù)少，為了確保參賽學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，必須有一套完善的人才培養(yǎng)流程進(jìn)行輔助，流程的引入可以大大提供工作效率，提高工作效率才能解放指導(dǎo)教師的雙手。針對(duì)學(xué)院學(xué)生情況，經(jīng)過反復(fù)摸索，制定了電子設(shè)計(jì)競賽的培訓(xùn)流程，如表1所示。

競賽培訓(xùn)應(yīng)分階段進(jìn)行，學(xué)生從基礎(chǔ)知識(shí)下手進(jìn)行學(xué)習(xí)，循序漸進(jìn)，經(jīng)過快速入門、小試牛刀、綜合練習(xí)和賽前集訓(xùn)，基本可以完成參賽所需的知識(shí)技能儲(chǔ)備。第一階段，在9月到10月份，由指導(dǎo)教師或高年級(jí)學(xué)長組織新進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)進(jìn)行集體培訓(xùn)。培訓(xùn)的基礎(chǔ)知識(shí)如表2所示。

第二階段，在11月到12月，選擇優(yōu)秀的高年級(jí)同學(xué)，就軟硬件方面成功的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分享，同時(shí)設(shè)置一些簡單的模塊電路和編程題給低年級(jí)同學(xué)進(jìn)行練習(xí)，以幫助低年級(jí)同學(xué)進(jìn)行快速入門MSP430或者STM32。以高年級(jí)同學(xué)為主進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分享，一方面可以促使高年級(jí)同學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)的查漏補(bǔ)缺，對(duì)自身是一個(gè)提高。另一方面，學(xué)生之間就學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行直接交流，低年級(jí)學(xué)生也更容易對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行吸收。第三階段，在3月到5月，這個(gè)時(shí)期從易到難地設(shè)置一些練習(xí)題給入門后的學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，讓學(xué)生達(dá)到可以熟練地利用相關(guān)軟硬件進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的水平。后期采用往年的競賽題給學(xué)生練習(xí)，以鍛煉學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。第四階段，在6月到7月，進(jìn)入賽前集訓(xùn)和賽前準(zhǔn)備階段。將比賽可能用到的電路盡可能全部模塊化，所有代碼模塊化，以方便比賽的時(shí)候直接調(diào)用，減少競賽期間的重復(fù)開發(fā)工作。組委會(huì)發(fā)布材料清單后，在可選的題型范圍內(nèi)，購置清單上的材料，引導(dǎo)學(xué)生直接使用清單上的元器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，熟悉相應(yīng)的元器件在競賽期間可以節(jié)約寶貴的時(shí)間。人才的培訓(xùn)流程原則上參考表1內(nèi)容，但也要能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活的調(diào)整，以適應(yīng)日益前沿化的競賽命題導(dǎo)向。

2.4實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

競賽實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)包括硬件建設(shè)和規(guī)章制度建設(shè)，經(jīng)過一年的摸索實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)已初見成效。硬件方面，建立了實(shí)驗(yàn)室專用庫房。儲(chǔ)備了一批常用的阻容元件、通用的集成芯片和常用的電路模塊。為每個(gè)參賽隊(duì)配備了一套常規(guī)的儀器儀表，如數(shù)字示波器、可調(diào)穩(wěn)壓電源、信號(hào)發(fā)生器、萬用表、恒溫烙鐵等，學(xué)生在日常的訓(xùn)練中可以很方便地使用，也提高了培訓(xùn)效率。

在規(guī)章制度方面，實(shí)驗(yàn)室引入了指紋打卡系統(tǒng)、周報(bào)制度、積分制考核制度、“傳、幫、帶”培養(yǎng)模式和文件歸檔平臺(tái)，這些規(guī)章制度可以讓培訓(xùn)工作更加高效，有效減輕指導(dǎo)老師的負(fù)擔(dān)。指紋考勤系統(tǒng)可以快捷地導(dǎo)出學(xué)生的打卡記錄，統(tǒng)計(jì)出打卡時(shí)長。要求學(xué)生完成每月至少20小時(shí)的考勤，即每個(gè)工作日一小時(shí)。考勤連續(xù)不合格的同學(xué)將進(jìn)行末位淘汰。考勤制度的引入可以淘汰不積極學(xué)習(xí)的學(xué)生，另一個(gè)方面對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)也能起到激勵(lì)作用，為參賽隊(duì)員的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合提供了保障。周報(bào)制度要求每個(gè)學(xué)生每周定時(shí)發(fā)出自己的學(xué)習(xí)周報(bào)，由專人負(fù)責(zé)收齊整理并提交指導(dǎo)老師，周報(bào)里詳細(xì)記錄本周的學(xué)習(xí)進(jìn)展以及遇到的問題，指導(dǎo)教師可通過周報(bào)快速了解學(xué)生當(dāng)前遇到的問題，可以及時(shí)為學(xué)生解惑答疑，圖1展示了某學(xué)生的一次周報(bào)內(nèi)容。

積分考核制度是在整個(gè)培訓(xùn)周期內(nèi)，針對(duì)設(shè)置的每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，由專人對(duì)完成情況進(jìn)行量化考核并累計(jì)積分，學(xué)生的積分過少將不能代表學(xué)院參加競賽，指導(dǎo)教師也能根據(jù)積分情況及時(shí)了解哪些學(xué)生存在問題，進(jìn)而進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)幫助。“傳、幫、帶”培養(yǎng)模式中，“傳”指經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的傳承，“幫”指實(shí)驗(yàn)室的一些管理工作由學(xué)生幫助老師完成，“帶”指高年級(jí)同學(xué)可以一個(gè)人帶多個(gè)低年級(jí)學(xué)生。通過“傳、幫、帶”培養(yǎng)模式，即鍛煉了高年級(jí)學(xué)生，又幫助了低年級(jí)學(xué)生，還減輕了指導(dǎo)教師的負(fù)擔(dān)，對(duì)培訓(xùn)工作的順利開展起著重要的作用。實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)了公共網(wǎng)盤作為實(shí)驗(yàn)室重要文件的歸檔平臺(tái)，平時(shí)完成較好的電路圖、PCB文件、源代碼、常用的數(shù)據(jù)手冊(cè)、學(xué)習(xí)材料都可以分類歸檔到網(wǎng)盤中，方便實(shí)驗(yàn)室成員查閱參考，為實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的傳承奠定了基礎(chǔ)。

3小結(jié)

在該培養(yǎng)方法的指導(dǎo)下，學(xué)院在2018年電子設(shè)計(jì)競賽中獲得省二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、省三等獎(jiǎng)一項(xiàng)，在2019年電子設(shè)計(jì)競賽中獲得國家二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、省一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、省二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、省三等獎(jiǎng)一項(xiàng)，從競賽獲獎(jiǎng)情況來看，獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)量與獲獎(jiǎng)等級(jí)都有提升，說明該方法的效果較好。但是整體來看，該方法還有一些局限性，比如培養(yǎng)的學(xué)生數(shù)量偏少。在未來，還有很多問題需要解決。形成指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室規(guī)模以擴(kuò)大學(xué)生受益面。向競賽工作開展較好的兄弟院校學(xué)習(xí)，調(diào)整院部的人才培養(yǎng)方案，提前開設(shè)與競賽相關(guān)的課程等，讓更多學(xué)生參與競賽。

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