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大学生电子设计竞赛梯队培训探索

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摘要:

全国大学生电子设计竞赛是检验学生创新实践能力的一个重要的平台,得到了相关高校的高度重视。为了能在大赛中获得理想成绩,对学生进行有针对性的培训是很有必要的。以创新实践基地为培训平台,根据不同年级学生知识掌握的程度,进行电子制作兴趣入门、基本电子操作技能、理论知识应用实践、系统设计能力等环节培训。实践证明经过系列的项目培训,学生的动手实践能力有很大的提升,并培养了学生的创新能力,为参赛做好了必要的准备。

关键词:

电子设计竞赛;培训模式;创新实践

一、前言

全国大学生电子设计竞赛是教育部高等教育司和信息产业部人事司共同举办并与教学改革实践紧密结合的大型学科竞赛之一,其规模和影响力不断扩大,竞赛的指导思想是积极认真参与竞赛,丰富学生科技活动,推动教学改革与课程建设。建立科学有效的培训体系,培养学生提高专业理论水平、工程素质及创新能力,锻炼学生意志品德,树立协作精神,赛出成绩,赛出水平[1]。我校长期以来重视学生“学习能力、实践能力、创新能力”的培养,突出“专业基础和应用能力并重”的人才培养特色,近年来不断加大经费投入,实验、实习条件得到很大改善。很多动手实践能力强的学生参加全国各种电子设计大赛并取得非常优异的成绩,通过竞赛,涌现了一批创新性强、实用性好的优秀作品,为优秀学生的脱颖而出搭建了一个很好的展示平台。电子设计竞赛所需知识覆盖面广,实践性又较强,从参赛人员结构上看,大部分是以大三的学生为主,虽然他们学完相关基础课程和大部分专业课程,但还缺乏用理论知识解决实际设计应用能力,此时让这些没有经过系统培训的学生参加竞赛,显然也不可能取得理想成绩。笔者认为电子设计竞赛赛前训练是精英教育模式的一个重要环节,培训内容应有针对性、继承性和前瞻性;培训应分阶段进行,兼顾知识梯度与受众面;注重基础知识与基本技能的培养;强化综合技能培养,激发创新能力;注意培养协作精神与竞争意识。所以如何建立一套良好的培训模式,让学生能够得到更好的系统培训从而提高竞赛水平是一项重要工作。为充分挖掘学生的潜力,培养创新型人才,将实践教学与竞赛有机结合起来,让对电子制作方面有爱好、学有余力、动手能力强、喜欢挑战的学生加入进来,形成从大一开始选拔培训对象,大二加强理论和动手能力的培训,到大三进行系统的有针对性的培训这一梯队培训模式。这样可以避免出现参赛学生断层现象,也可以让高年级的学生带动低年级的学生学习,形成良好的学习培训氛围[2]。

二、创新实践基地平台的建设

我校在2008年就建立了创新实践基地,为对电子制作有兴趣的学生进行课外学习培训提供了良好的环境。基地为学生聘请了有经验的指导教师,每周都安排时间进行答疑,及时解决学生在电子制作过程中遇到的问题,不定期开展专题讲座,针对学生普遍存在的问题进行专门辅导培训,同时也要让学生培养独立研究思考的能力。另外学院还根据学生进行电子制作的需求和培训的需要,购置了必要的实验桌椅、电脑、示波器、信号源、万用表、稳压电源等常用仪器设备,还根据不同类型的竞赛题目配置了单片机实验板、EDA开发板、ARM试验箱、自动控制模块、电路板雕刻机等设备,极大满足了培训学习需求。为了带动和培养更多的电子制作爱好者,以创新基地为平台,每学期都会举办校级的电子设计竞赛,依托校企合作的丰富资源,在双赢的基础上由企业赞助经费或者元器件,让学生得到更大的动力支持。如我院在ALTERA公司的赞助下,已经成功地举办了三届的Altera杯EDA创新设计竞赛。创新实践基地平台的建设为后面竞赛培训的展开发挥了至关重要的作用。

三、兴趣培养和入门培训阶段

兴趣培养阶段主要针对大一的学生,因为他们刚进入大学校园不久,对很多事物都感到新鲜,有很多学生对电子制作感兴趣加入了电子制作协会,也有很多新生对自己所选的专业不太了解,不知道以后毕业能从事什么工作,处于迷茫中。所以我们要采取多种方式引导和激发他们参加电子制作的兴趣:一是组织他们参观创新基地,通过高年级的学生对演示性较强的电子作品进行展示和讲解,让他们了解并接触到具体的作品,在脑海中产生深刻的印象。二是通过专业教师在课堂上给学生介绍专业知识及专业发展方向,让学生定位自己的发展目标,这也会激发一部分学生投入到电子制作中。三是通过培训讲座的开展,让有兴趣的学生了解进行电子制作需要掌握的知识和获得相关知识的途径。通过一段时间的兴趣培养,发现一批对电子制作产生浓厚兴趣的学生,组织这些学生进入创新基地参加电子制作入门培训学习。对于大一的学生来说,大部分专业基础课程还没学过,很多知识都要靠自学,慢慢积累。在这阶段学生应该学习认识常用元器件及其功能用途,学会焊接制作电路板的技巧,学习电路图绘图软件的使用,以及常用仪器设备的使用,如万用表、示波器、信号源等,创新基地组织指导教师或者高年级有经验的学生给他们培训指导。有了一定基础后可以做一个简单的制作项目,如抢答器、计时器、直流稳压电源等,这样既可以学会电路板制作的流程,又可以做一个实用的作品,迈出电子制作的第一步,同时又学习到电路方面的相关知识,提高他们继续努力的信心。

四、理论和动手能力的培训

对于大二的学生,已经开始学习模拟电路、数字逻辑电路、单片机技术与应用、EDA技术、非电量检测技术等专业基础课,他们的理论知识在慢慢积累增加,但是用理论知识进行相关电路设计的能力还比较缺乏,设计经验还比较欠缺。因此需要针对大二学生的情况作出合理的培训安排,让他们在这个阶段能得到最大限度的锻炼和提高。对于模拟电路,可以安排的培训项目有小信号放大器、功率放大器、滤波器等;数字逻辑电路可以培训抢答器的设计,用74系列芯片设计电子时钟等。单片机技术可以培训的项目很多,如频率计的设计、波形发生器、数据采集等,单片机是参赛培训学生必须掌握的核心技术,因为在比赛过程中大部分项目都要用到单片机作为主控器件。EDA技术在做仪器仪表类题目中用得比较多,可以开展的培训项目可以有DDS信号发生器、高速数据采集及存储等,一般复杂的数字电路都可以用可编程逻辑器件来进行设计,可以大大提高设计效率和系统稳定性。非电量检测技术是要掌握几种常用传感器的应用,如光电传感器、温湿度传感器、红外传感器、角度传感器、超声波传感器等,这些传感器在智能小车等控制类题目中经常要用到。通过对这些理论课程的学习与实践设计的培训,让学生初步具备了电子设计及调试电路的能力。根据电子设计竞赛的参赛模式,一般是以三个学生为一组进行比赛,所以在进行电子设计技能培训的同时也要进行分组筛选的工作。在参赛过程及平时培训过程中很多工作都要团结协作完成,遇到问题要一起讨论,要有良好的沟通氛围,不能各自为战,各个队员都要努力提高自己软硬件设计方面的知识,经过不断磨合及互相了解后,增加配合的默契感,这样才能在全国电子设计大赛中取得理想的成绩[3]。

五、系统的综合性项目培训

经过前几个阶段的知识积累和实践能力的提高后,学生的应用设计能力会有很大的提升,再经过大三对专业课程的深入学习,理论知识不断丰富,这时可以培训学生对知识的综合应用能力。比较有效的培训方法是让每组队伍在规定时间内利用课余时间完成一项综合设计任务,创新基地可以拿出部分经费资助学生购买元器件,既让学生有紧迫感,同时又调动其积极性。根据往届竞赛题目的类型来看主要有以下几个设计方向:功率电子、仪器仪表、自动控制、高频通信、电路系统等,培训时可以选做往年电子大赛的设计项目,也可以做指导教师出的模拟赛题。每组队伍在选定训练项目时要根据各自队员的知识掌握情况及兴趣来选择主攻1-2个设计方向,各组选题要相互错开,避免扎堆同校竞争。在进行系统设计培训的同时,各组要形成和完善一套符合自身选题方向的单元模块电路和相应的程序模块。主要的模块电路有:单片机小系统、高速A/D和D/A模块、CPLD/FPGA系统板、小信号放大器模块、LCD显示模块、电机驱动模块、无线通信模块、红外探测模块及各种传感器模块等。这些模块电路调试稳定后在竞赛中可以直接使用,为参赛过程节省很多宝贵的时间,奠定了取得理想成绩的基础。在完成一阶段综合项目培训之后,各组之间要及时进行项目设计交流总结,并对资料进行整理和共享,这些工作有利于大家共同进步,经过交流能学到别人的设计优点和积累设计经验,避免因重新摸索造成的时间精力的浪费。

六、暑假赛前集训阶段

全国电子设计竞赛一般是在8、9月份进行,所以在暑假阶段的培训尤为重要。并不是每个学生都可参加全国电子设计竞赛,为了体现公平竞赛原则,必须进行校内选拔淘汰竞争,有电子制作基础的学生都可以参加选拔,选出在电子制作方面最优秀的学生参加全国竞赛。被选拔出来的学生在暑假要进行集中强化培训,把综合设计能力进一步提升。在暑假一个多月的时间里,每组参赛队必须完成2-3个题目的设计,每完成一项设计要撰写论文报告,要求跟竞赛题目一样,各个指标都要尽量完成,在这个过程中遇到问题积极跟指导老师讨论。在完成设计后指导教师要对学生的项目设计过程进行总结,如设计方案是否合理,提出需要改进的地方。针对出现的问题要求学生进行学习整改,避免在正式比赛中出现类似的问题。通过这段时间的强化集训,学生的竞赛水平将会有很大的提高。在赛前需要让学生树立正确的比赛观念,不要让其在比赛期间心理压力过大而发挥不理想。参赛的意义是为了自我提高,学以致用,培养团队精神,并不是以获奖为惟一目的。经过几个阶段的学习培训,学生已经大大丰富了自身知识和提高动手实践技能,这才是比赛本身追求的目标[4]。

六、结束语

从2007年起,通过电子设计竞赛梯队培训模式的实践,我校多名学生在参加国家级电子设计竞赛和省部级电子设计竞赛都取得了优异成绩,更重要的是通过培训提高了学生的动手实践能力和创新应用能力,推动了实践教学改革的发展,使更多学生体验到了电子制作的成就感,并从参加电子设计竞赛的过程中受益良多。

参考文献:

[1]姚有峰,赵江东,汪明珠.从电子设计竞赛谈电子类实践教学改革[J].实验技术与管理,2009(7):132-148.

[2]高原.基于大学生电子设计竞赛的学生培训模式探索[J].广西民族师范学院学报,2012(3):68-70.

[3]杨威.基于科技与学习竞赛的大学生科技创新能力培养[J].科技与管理,2010(3):120-123.

[4]刁鸣,王松武,李海波.大学生电子设计竞赛的实施与思考[J].实验技术与管理,2010(9):127-129.基金项目:2014年广西高等教育教学改革工程项目“独立学院体制下电子设计竞赛系统培训模式探索与实现”(2014JGB405)。

作者:李德明 单位:桂林电子科技大学 信息科技学院

大学生电子设计竞赛梯队培训探索责任编辑:杨雪    阅读:人次