面向电子信息类学科竞赛的综合训练平台建设

肖 建， 张 胜， 郝学元， 陈建飞， 孙科学， 郭宇锋， 刘芫健

(南京邮电大学 a.电子与光学工程学院、微电子学院;b教务处，南京 210023)

0 引 言

2017年2月教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》[1]，提升新时期工程人才培养质量，培养造就多样化、创新型卓越工程科技人才作为全国高校的重点工作而被更多关注[2]，相关领域成为研究热点。高水平学科竞赛为创新型人才培养与改革提供了方向引领与验证舞台。近年来，在面向创新人才培养的实验室管理[3-8]、开放模式[9-10]、平台建设[11-14]、科研与课程结合[15-16]、课程内容改革与创新课程体系构建[17-18]等方面，多个高校和研究人员获得了较好的理论与实践成果。

随着科技的迅猛发展，紧密跟随技术进步的各个学科竞赛的规模也快速增长。在参赛学生数量与竞赛种类同时递增的情况下，学科竞赛的培训所涉及学科知识点的丰富性、学生实践能力的全面性、资源优化需求都给竞赛培训与相关管理工作带来了新的挑战。一个学科竞赛配备一套环境与指导师资已不太现实，如何合理分配各项资源，提升教学效果，构建面向多个学科竞赛的综合训练平台成为值得研究的课题。

1 主要研究与建设内容

我校是教育部与江苏省共建的“双一流”建设高校，历来充分重视大学生课外科技创新实践活动与创新能力培养，组织了“一院一国赛”学科竞赛活动[19]，即结合每个学院的学科特色负责承担一项国家级大学生学科竞赛的组织参赛工作，有针对性成体系地开展活动，激发、引导和培养学生的创新实践能力。电子与光学工程学院、微电子学院创新中心承担了我校多项电子信息类学科竞赛的组织参赛工作，主要包括全国大学生电子设计竞赛、全国大学生电子设计竞赛模拟电子系统设计专题邀请赛、全国大学生FPGA创新设计邀请赛(前身为江苏省FPGA邀请赛)、全国大学生光电设计竞赛、全国大学生智能互联创新大赛、全国大学生集成电路设计应用创新大赛、江苏省大学生电子设计竞赛等9项省级以上学科竞赛的校级竞赛组织及多项校级科技活动的承办工作，面向全校学生，工作量较大。如何在有限的场地、资金、人员配备、仪器工具等条件下，从面向多个学科竞赛对参赛学生不同的素质需求以及培养新工科创新性人才为目标出发，系统性构建一个面向多学科竞赛的综合训练平台，成为我院面临的一项重要挑战。

自2015年起，我院逐步梳理建设了“基础课程-模块训练-专业提升-学科竞赛”4个层次2个阶段的学科竞赛培训课程体系，构建了较为完整的培训平台及相应的管理与激励方法，在近年来的创新人才培养过程中进行了实施验证与优化。

2 平台建设与培养体系实施过程

在该综合训练平台建设过程中，较为重要的环节包括：课程体系建设、师资队伍建设、实验室建设与对外交流4个方面。

2.1 建设电子信息类学科竞赛培训课程体系

针对所承办的学科竞赛对学生知识体系与实践能力的不同要求，梳理了各学科竞赛参赛培训过程中的共性专业基础知识，并加以归纳分类。在此基础上，把多个学科竞赛的培训过程统一分成2个阶段：基础能力培训阶段与专业技能提升阶段。

在基础能力培训阶段，为适应电子信息类相关学科竞赛对大学生创新能力与实践素质的“宽基础”的要求，2015年12月，我院向学校提出了“电子设计与创新培养综合改革方案”获得大力支持。该方案以理论教学与实践教学穿插结合的人才培养模式，面向低年级同学强化基础创新能力培养过程，方案包含4个模块：

(1) 综合性基础强化任选课。春、秋2学期，分别面向第二学期、第三学期学生新开设“电子设计与创新基础A/B”2门综合性任选课，每门课程课内64学时；课程形式包含课前MOOC自主学习、理论结合实践的课堂教学、课外开放性口袋实验、集中性研讨与答疑等环节。课堂教学全部在周六完成，上午理论教学，下午完成对应知识点的实验操作，课外完成提高内容。“电子设计与创新基础A”内容涵盖：电子设计中的电路理论、模拟电子电路理论与应用、电工电子实验I等；“电子设计与创新基础B”内容涵盖：数字逻辑与系统设计、电工电子实验II、通信电子电路与通信电子电路实验。“电子设计与创新基础”每学期选课人数稳定在180人左右，以3人小组的形式进行团队学习，以模拟学科竞赛的常见组队形式，从一开始就注重学生的团队协作精神培养。

(2) 层次化电工电子实验教学。在面向全校的专业基础实验课程“电工电子实验”教学过程中，注重过程化管理，区分实验难度等级和选做内容，面向全校二年级学生大面积实施了分层次实验实践教学。

(3) 模块强化训练。在每年春学期，面向拟参加本年度学科竞赛学生开设“综合电子技术”任选课，进行模块化培训，针对经过选拔的拟参赛同学，由指导教练团队进行分方向强化，每学期完成4个左右的功能模块训练，并进行过程化量化考核，通过阶段性测试选拔优秀选手。

(4) 冬令营/夏令营强化训练。2016年1月起，每年寒假内2周时间，面向全校选拔250名同学进行基础强化训练；每年暑期内1个月左右时间，组织全体参赛选手进行赛前封闭强化集训。

以上4个环节中，(1)和(2)构成基础层次课程，(3)和(4)构成模块训练层次课程。在成绩管理方面，经校教务处特别批准，选修电子设计与创新基础A、电子设计与创新基础B成绩合格者，可同等级分别替代必修性质的专业基础课电工电子实验I、电工电子实验II成绩，以鼓励基础较好的同学提前一学期完成相应的电子类基础课程学习。该学分替代制度受到很多低年级学有余力同学的欢迎。在基础能力培训阶段教学过程中，较为优秀的学生不断涌现，从中选拔不同特长的优秀学生针对不同学科竞赛的特点预组队，构成相应竞赛的种子队伍，并进入第二阶段培训过程。

在阶段二专业技能提升培训过程中，参训学生需要参加针对特定比赛的专业实训与参赛。按照指导教师的专业特长，我院组织了各竞赛的专业指导团队，面向参赛学生进行精准培训与辅导。阶段二以技术讲座与测试交流为主要教学形式，以“赛题讲解-课后实现-课内测评”的方式循环，大量采用了案例教学方法。在以往参赛的优秀作品中，挑选保留了优秀方案和部分实物，提供给学生足够的工具、器件、参考样板和自由发挥空间，在指导团队的引领下，完成多个系统级作品的训练任务。在各竞赛结束后，省级以上的获奖参赛报告、国家级获奖实物作品及相关资料予以留存，用于成果展示与积累。

2.2 整合多学院师资力量，组建专业指导团队

在综合训练平台框架落实后，我院通过各渠道汇集了来自全校通信工程学院、电子与光学工程学院、微电子学院、计算机学院、自动化学院、工程训练中心等30余名在电子信息类竞赛中有丰富指导经验的教师，组建了一支专业基础扎实、具备专业特长、乐于奉献的电子信息类学科竞赛指导团队，为训练平台的建设提供了有力的师资保障。

指导团队的培训活动开展由我院创新中心负责组织，贯穿基础教学和专业提升2个阶段。稳定的师资队伍是综合训练平台持续发展的重要保障，在长期的培训过程中，高频度的师生沟通与交流使得指导团队与参赛学生彼此非常熟悉，在指导过程中毫无障碍。近年来，我院组织学科竞赛培训讲座每年超过150场，年培训学生超过7 000人次。

2.3 深度开放创新实验室，建立学长导师制度

为保障参训学生在课外时间有足够的训练场地与设备环境，学院不断扩大课外创新活动专用场地，添置高性能仪表。目前学院创新中心与学院科协所使用的创新实验室共有1 000余m2，面向参训学生全天候开放。仪表借用、元器件保存与使用责任到人，相关工作在学院创新中心指导下由学生管理团队完成。

在高年级本科生和研究生中，选拔了一批曾获得过各学科竞赛国家级一等奖的同学，参与到竞赛培训过程中，作为教师指导团队的有益补充，该项举措被称为“学长导师制”。学长导师成员都曾经是参赛主力选手，经历过竞赛培训、集训、参赛的全过程，对涉及的学科竞赛有自己独到的理解，并在某些知识点上有自己的技术特长。将部分基础知识培训交由学长导师们完成授课与指导，保障了学生在遇到很多初级技术问题时，在短时间内即可得到解决，既减轻了指导教师精力太过分散的压力，也便于各学科竞赛的成果积累与知识传承。

2.4 强化校内校外联合培养机制

“校企合作、协同育人”是工程人才培养的重要途径，以“优势互补、资源共享、互惠双赢、共同发展”为原则，我院和国内外知名电子信息类企业密切合作，强化校内外协同联合培养。近年来与企业共建联合实验室12个(见表1)，并邀请了多家企业技术人员合作开展技术交流与培训活动。

表1 近年新建校企联合实验室

2016年以来，综合训练平台指导团队与德州仪器公司、瑞萨电子、ARM公司、Xilinx公司、依元素公司、迪芝伦公司、意法半导体、深圳鼎阳等多家企业开展深度协同育人合作，签订了教育部产学合作协同育人项目15项，接受企业捐赠软件、仪表、开发套件、元器件等1 000余种，价值500余万元，为综合训练平台开展学科竞赛培训与实践活动创造了有利条件。

2.5 积极承办高水平学科竞赛活动

为增加我校学子对高水平学科竞赛的了解和直观认识，提供师生与高水平队伍与作品的接触交流机会，近年来我院积极申请承办了多项省级以上学科竞赛及测评活动，主要包括:2013年江苏省大学生电子设计竞赛、2013年全国大学生电子设计竞赛全国复测活动、2018年全国大学生电子设计竞赛模拟电子系统设计邀请赛、2017年全国研究生电子设计竞赛(华东赛区)、2017年大学生集成电路创新应用大赛(华东赛区)、2017年全国大学生智能互联创新应用大赛(华东赛区)、2018年全国大学生集成电路创新设计应用大赛(华东赛区)等全国和区域性学科竞赛10余次，总计接待了来自全国近400所高校的1万余名师生。

3 主要效益与学生标志性成果

在学校、教务处、学院领导的关心与支持下，我院构建的综合性学科竞赛培训平台不断发展，面向全校培训学生人数逐年增加，培训内容不断丰富充实，所培训指导的学生在相应学科竞赛中获得了一定的成绩。自2013年以来，经平台培训的学生在各学科竞赛中获得的省级以上部分成绩统计如表2所示，主要包括2017年全国大学生电子设计竞赛本科组最高奖“瑞萨杯”、2017年全国大学生智能互联创新应用大赛“ARM企业创新大奖”、2015年全国大学生电子设计竞赛江苏赛区本科组“TI杯”等在内的国家级奖项59项，省级奖项235项，获奖数量与质量持续上升。

表2 近年来训练平台培训学生竞赛获奖情况

4 存在的问题

虽然综合训练平台在电子信息类学科竞赛训练与参赛中获得了一定成绩，但本文所阐述的平台与体系依然有很多不足。

(1) 学生在基于综合训练的“命题型”竞赛(如全国大学生电子设计竞赛)中成绩相对稳定，而自由发挥性的“非命题”竞赛中成绩尚不能令人满意。需要动员吸引更多科研型、应用型教师投入各项学科竞赛指导工作。

(2) 学生流动性较大，兴趣转移快。一些经过平台培训出的优秀苗子，往往在取得一个阶段性成果后兴趣立即转移，不再深挖学科竞赛的后继成果，如专利申报、论文撰写。在后继工作中，应在后继培训体系优化过程中注重系统性素质培养的理念，从学生角度出发，充分发掘学科竞赛训练体系的附加成果。

5 结 语

面对多学科竞赛对学生综合素质的差异化培训要求，如何建设多学科竞赛综合性创新训练平台，是具备相当实用价值与研究价值的课题。更加合理分配资源，提高培训效率、优化创新实践培养模式对于提升人才培养质量意义重大，也是一个长远的过程。综合性平台的建设内容丰富，需要从顶层开始系统性设计与布局，在实践中不断探索与研究，到目前为止,只是做了一些初步的工作，提出并按照规划方案予以实施，但还远远不够。今后将继续深化课程内容建设，引进更先进的创新人才教学理念，推进课程教学综合改革，不断增强创新人才的培养能力。