结合电子设计竞赛 探索电子类实验教学改革

杜月林 王峰

【摘要】本文分析了大学生电子设计竞赛的内容和特点及意义，指出了目前电子类实验教学的现状与不足，提出了电子信息类教学课程及教学模式的改革方案，这些改革措施提高了学生的创新能力、协作能力和工程实践能力，为创新型人才培养提供了很好的借鉴作用。

【关键词】电子竞赛;电子信息;创新人才;人才培养

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风;有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力;有助于吸引、鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件。

1.电子设计竞赛的内容与特点

1.1 组织形式

全国大学生电子设计竞赛从1994年开始到2013年以成功举办过11届 ，每二年举办一届，竞赛时间定于竞赛举办年度的9月份，赛期四天。竞赛的组织运行模式为：“政府主办、专家主导、学生主体、社会参与”十六字方针，以充分调动各方面的参与积极性。

1.2 竞赛特点与特色

全国大学生电子设计竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合，以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。竞赛的特色是与理论联系实际学风建设紧密结合，竞赛内容既有理论设计，又有实际制作，以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。

1.3 竞赛内容

电子设计竞赛试题的内容分为基础部分、发挥部分和设计报告部分。其中，基础部分是为了考察学生对基础知识的掌握程度;发挥部分是为部分优秀学生设置的，进一步考察这些学生知识灵活应用程度和技能;设计报告部分主要考察学生理论的实践运用分析、总结、综合能力和科技报告的书写能力。

从往届竞赛的试题来看，可以归纳为6类：

（1）电源类：简易数控直流电源、直流稳压电源，AC-DC电源;

（2）信号源类：实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制LC振荡器等;

（3）高频无线电类：简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、短波调频接收机、调频收音机等;

（4）仪器仪表及放大器类：电容和电感测试仪、简易数字频率计、频率特性测试仪、简易逻辑分析仪、高效率音频功率放大器、宽带放大器等;

（5）数据采集与处理类：多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统;

（6）控制类：水温控制系统、简易智能电动车、液体点滴速度监控装置、四翼飞行器等。

在4天3夜时间里，学生要完成方案设计、PCB板制作、软件编程、系统电路调试和报告撰写等5项工作。这就要求学生不但对电子信息技术、单片机控制、数字电路设计、现代电子技术等课程的基本概念、基本分析和设计方法熟练掌握，还要熟悉系统指标、误差、工程设计等工程概念，而且要具有较强的实践动手能力、创新能力和电路系统调试经验。

2.电子类实验教学的现状

电子设计竞赛要求学生对电路设计、低频、高频、数字电路、单片机控制、通信、电源设计、PCB板制作等知识要熟练掌握，目前电子类实验教学的现状为[1-3]：

（1）电子信息类课程设置不够合理。我校参赛学生大多是二、三年级学生，他们中有一些专业课程开设滞后，学生专业知识缺乏，不少学生不能根据竞赛题意准确、合理地设计方案。

（2）实验教学内容长期不变，业界流行的设计软件、产品跟现有的教学内容部分脱节。

（3）将理论知识应用于实际的能力较差。部分同学不能运用所学知识分析问题、解决问题，不能运用理论知识对系统电路进行周密分析，在系统联调中出现问题很难准确地判断故障点，不能独立解决问题。

（4）部分学生动手能力、实践技能不扎实。在组装连接电路时，布局不太规范，电路走线随意，考虑问题不全面。有些学生对仪器使用、焊接等操作不太熟练。

（5）综合能力较差。不会写设计报告，对单元电路论证缺少系统分析，对系统电路论证缺乏逻辑性。报告格式、文档编辑不规范。

3.电子类实验教学改革方案

电子设计竞赛不仅能够反映学生综合能力，也基本反映出一个学校的教学水平，特别是实践教学水平。针对竞赛中暴露的课程设置、实践内容、综合能力等方面的问题，我们应对电子类实践课程体系、教学内容与教学模式进行改革与探索。

3.1 电子类课程体系和教学内容改革方案

大学生电子设计竞赛试题的内容涉及电子、通信、传感与测试、控制和计算机科学等学科类课程。对这类专业电子信息类课程应分为5个模块开设：

（1）电子信息类公共基础课程模块

公共基础模块包括电子技术与计算机技术基础课程，其中电子技术部分课程主要有：电路、模拟电子技术、数字电子技术;计算机部分课程主要有：C语言、微机原理、单片机原理等;通过加强这些课程的教学，为学生以后相关专业课程的学习奠定了坚实的电子技术和计算机软硬件技术知识基础，也是学生参加电子设计竞赛所必备的基础知识。该部分课程的学习应从第一、第二、第三学期开设。

（2）现代电子技术课程模块

电子技术的快速发展主要体现器件的不断更新，其中经历了从电子管到半导体晶体管、从晶体管到集成电路及超大规模集成电路、从线路连接关系固定的常规集成电路到连接关系可变可编程逻辑器件等几个阶段。我们应将可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言和ARM控制器等课程构成现代电子技术课程模块。该部分课程的学习应从第三、第四学期开设。

（3）无线通信技术类课程模块

无线通信类题目基本每届赛题中都有，也是IT界所必备的知识。该课程模块主要包括信号与系统、高频电子线路、通信原理等课程;该课程应从第三、第四、第五学期开设。

（4）测控技术类课程模块

测控技术类课程模块主要包括传感器及检测技术。自动控制原理、计算机控制等课程。该课程应从第三、第四、第五学期开设。

（5）电子电路仿真软件课程模块

目前电子技术发展迅速，要借助先进的虚拟仿真软件对设计的电路先期进行电路仿真，将对电路设计方案起到了至关重要的作用;该课程模块主要有：Candence PCB制作软件、Proteus、Multisim、TINA、Labview及电源设计软件等。

3.2 教学模式改革方案

要想在短期内完成上述课程的讲授和实践部分，我们必须要从学生选拔、教师选拔、学生学分认定、教学内容变革、教师工作量考核、学生管理等各个方面进行一整套完整的改革方案，让选拔出的学生要有很好的绩点，教师要有较高的教学业绩点，同时学生正真从竞赛准备中能力得到提高，将来就业社会认可度高。要充分发挥大学生科技创新基地、校企共建联合实验室等平台作用，为创新性人才培养提供坚实的基础[4-6]。

4.结束语

大学生电子设计竞赛在推动电子信息类课程建设、引导高校在教学中培养学生的创新能力、协作能力和工程实践能力，提高学生根据具体设计任务指标进行电子设计制作的能力起到了非常重要的作用，在多年的实践教学改革中，我校不断提升对电子设计竞赛的重视程度，并对拔尖创新人才培养体系进行全面的改革，我校从首届全国大学生电子设计竞赛开始参加，多年来取得了许多项全国一等奖、二等奖，并获得过最高奖“索尼杯”，获奖面广、参与学生多，我校毕业生得到了社会的一直好评。

参考文献

[1]刘电霆.电子设计竞赛对电子信息类课程体系改革的促进[J].高教论坛，2007（10）.

[2]姚有峰.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）.

[3]高明亮.基于全国大学生电子设计竞赛探索单片机教学模式的改革[J].信息系统工程，2012（4）.

[4]陈小虎.校企融合，构建应用型人才培养的一种全新模式[J].中国大学教育，2007（4）.

[5]曾小彬.深化实验实践教学改革 提升应用型人才培养质量[J].实验室研究与探索，2010（02）.

[6]袁银男，许桢英，刘会霞，王匀.完善实践教学体系 强化创新能力培养[J].实验室研究与探索，2010（04）.

基金项目：南京邮电大学实验室工作研究重点课题（编号：2014XSG07）。

作者简介：杜月林（1975—），男，山西原平人，博士，讲师，主要研究方向：实验室建设管理、通信信号处理、嵌入式系统控制。