以电子设计竞赛带动电类专业第二课堂建设的研究与实践

［摘           要］  针对广西职业技术学院电类专业第二课堂建设落后、课外学习氛围较差等问题，研究了以电子设计竞赛带动电类专业第二课堂建设的方法，以竞赛作品吸引学生模仿创作，以参赛队员组建“电子协会”社团，开展电路技能培训、校内电子竞赛和社区家电义务维修等科技活动，经实践表明，新的第二课堂丰富了学生课外活动，吸引了更多学生参与第二课堂，达到了更大面积培养学生的目的。

［关    键   词］  第二课堂；电子设计竞赛；电子协会

［中图分类号］  G717                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2024）10-0117-04

一、引言

第二课堂是指在第一课堂外的时间进行的与第一课堂相关的教学活动，实践证明，高校的第二课堂已经成为素质拓展的重要载体，其突出作用是塑造人格、激发潜能和培养创新意识等，其所起作用有些是第一课堂不可代替的[1，2]。培养和提高电类专业学生的创新设计与工程实践能力，仅仅依靠课堂教学提供的实践机会是远远不够的，更多实践技能则需要学生通过第二课堂获取[3，4]。由于种种原因，当前我院电类专业第二课堂建设并未得到重视，活动多是学生自发组织，缺乏教师指导，缺乏规划，活动内容浅显或与专业不合，活动吸引力不高，因此，电类专业第二课堂所起的成效还十分有限，还没有真正实现人人参与第二课堂，人人通过第二课堂成才。

二、我院参加大学生电子设计竞赛成绩突出

我院历年来经过指导教师团队多年持续不断努力，竞赛成绩稳居广西高职高专同类院校前列。我院历年参加全国大学生电子设计竞赛获奖数量如图1所示，累计共获得全国一等奖5项、全国二等奖10项，并2次捧取广西赛区专科组最高奖杯。通过多年电子设计竞赛活动，打造了一支团结互助、共同进步的指导教师团队，培养了一批理论基础扎实、技术技能强、综合素质高的学生代表，积累了以赛促教、以赛促学、以赛育人的丰富经验（如图1）。

三、电类专业第二课堂建设

大学生电子设计竞赛是特殊第二课堂活动，特殊表现在：官方主办，级别高，活动规范化、常态化。但是能参与官方举办的电子设计竞赛，并从竞赛中成才的学生毕竟是少数[5，6]，更多学生只能参与校内的第二课堂活动。因此，总结与实践电子设计竞赛在促进人才培养方面的成功经验，可以更好推动电类专业的第二课堂建设，使电类专业的第二课堂开展系统有序、活动内容吻合专业教学、活动举办常态化，从而吸引更多学生参与第二课堂，达到更大面积培养学生的目的[7，8]。

（一）以电子竞赛作品吸引学生，带动电子作品创作热潮

1.我院积累电子竞赛作品数量丰富，方便学生观摩学习

从2003年至今，我院参加大学生电子设计竞赛20年，参赛学生累计超400人次，获全国一等奖和二等奖共15项，获广西区级奖项超40项，现有参赛作品数量近百件。

学生开始电子作品创作往往先从模仿开始，通过模仿优秀电子竞赛作品，可以快速提升个人技能，我院参加电子设计竞赛历史悠久，可供学习的参赛作品数量相当丰富。由于大学生电子设计竞赛主要以考核作品功能和参数指标为主，竞赛作品往往缺乏趣味性和互动性。因此，需要升级改造获奖电子设计竞赛作品，在原有功能及指标的基础上，增加作品的趣味性和互动性，以便激发学生学习观摩兴趣，以及模仿作品再创作热情，进而带动更多学生进入电子作品创作大门。

2.电子竞赛作品经过互动性和趣味性改造，可有效激发学生的创作热情

兴趣是最好的老师，通过对电子竞赛作品升级改造，合理增加趣味性和互动，让学生对作品感兴趣，可激发学生创作热情。以2009年和2017年电子竞赛作品改造为例。

低频功率放大器（2009年获全国一等奖），该作品获奖的关键是出色完成了高增益和低失真度等主要技術指标。纯粹的技术指标参数满足了竞赛评比要求，但没有趣味，很难吸引学生，为了凸显作品的观赏性和互动性，在原作品基础上增加了两项配套功能，分别是频谱LED灯柱和无线音频模块，LED灯柱的亮灭节奏跟随音乐节奏同步变化，进而形成可视化的舞动音乐；无线音频模块支持用户接入个人手机音乐，方便用户切换曲目及音量控制。将升级改造后的竞赛作品和获国家一等奖证书同台展示，不仅是为了展示作品实力，更重要的是借此激发学生模仿创作电子作品的动力，进一步要求学生做到“边听边看边想”，一边聆听功放音乐，一边观看动态频谱灯柱，还一边思考作品的电路工作原理。

直流电动机测速装置（2017年获全国一等奖），该作品的基本功能是通过供电回路串联取样电阻测量转速，功能是通过自制感应线圈，检测电机外壳磁场变化，进而测出电机转速。该竞赛作品的测量速度、精度和稳定度均已达到市售光学测速计同等水平，获得国家一等奖也是意料之中。在该作品稳定测速功能基础上，进一步增加两项扩展功能，其一是电机转速控制功能，最直接的方法是改变直流电机供电电压即可调整电机转速，但是为了增加作品互动效果，最终采用了间接温度控制电机转速方法，即温度升高转速变快，反之亦然，在作品展示环节，用户仅需用手触摸温度传感器即可改变电机转速。其二是电机转动异常自动警报功能，在供电正常情况下，当电机负载过重或者电机被卡时，导致电机转速明显偏低，甚至转速为零时，系统发出声光警报，同时自动断开电机供电电源，以保护电机被烧坏。温控电机转速和电机转动异常自动警报两项扩展功能，不仅具有一定的互动效果，而且也很容易让人操作，实现了竞赛作品兼具展示和互动功效。

3.电子设计竞赛作品与国家专利相结合，引导学生学会发明创作

除了给电子竞赛作品增加观赏性或互动性功能以外，还可以进一步提炼，将电子设计竞赛作品与国家专利相结合，通过从竞赛作品中精选有创意的电路设计，以“广西职业技术学院”作为权利人，以学生和老师为共同发明人申报国家专利，最终以“电子竞赛作品+获奖证书+专利授权证书”三合一模式展示，有利于激发学生电子创作乐趣，引导学生热爱电子技术，以及带领学生开展发明创造。部分电子设计竞赛获奖作品及相关专利授权情况如表1所示。

（二）以电子竞赛队员带动电类专业学生，开展电路技能提升活动

参加过电子竞赛的优秀学生培训其他学生，自带两大优势，其一是榜样的力量，因为亲自参加过电子设计竞赛且获奖的同学，无形中自带获奖光环，在开展课后培训过程中，其他同学会以其为榜样，自然加倍努力学习想要成为他，超越他。其二是年龄无代沟使培训更容易，因为学生之间年龄相仿，彼此更了解，所以沟通交流容易产生共情、共鸣，能够有效影响更多对电子技术感兴趣的人。

参加过电子设计竞赛的同学具有基础知识扎实、实践经验丰富的特点，特别是电子竞赛获奖队员，他们的电路设计、制作和调试水平已经有质的飞跃。结合大部分学生理论知识和基础技能相对薄弱的特点，在开展课后专业技术培训过程中，让电子竞赛获奖队员组建技术团队，发挥集体力量优势，精选培训项目内容，面向电类专业学生定期开展专业相关主题培训活动，主要围绕他们感兴趣的典型功能电路设计与制作等项目展开，具体实施步骤如下：

1.使用不同方法实现相同功能，培训学生多角度解决问题能力

例如，使用三种方法设计水位控制装置，方法一是采用集成运放电路组成的比较器设计水位控制装置，训练学生熟练掌握迟滞电压比较器的工作原理及实际应用方法。方法二是采用555集成电路组成的双稳态电路设计水位控制装置，训练学生熟练掌握555集成电路双稳态工作原理及各管脚的灵活运用。方法三采用单片机及外围电路设计水位控制装置，相比较方法一和方法二，采用单片机控制更加简单方便，可以引导学生从纯硬件电路过渡到单片机可编程电路。其他抢答器、方波发生器、温度过高过低报警器和功率放大器等功能电路如表2所示，通过不同路径达到相同功能目标，可以训练学生的发散性思维，培养学生学习从不同的角度思考问题、解决问题的能力。

2.逐步完善电路功能，提升学生综合电路设计能力

以数字电压表的设计为例，在初步完成0～5V测量基础上，继续扩大测量量程，实现0～1000V直流电压测量功能，进一步从手动切换档测量升级为全自动测量，从直流电压测量过渡到交直流均可测量。通过逐级增加电压测量范围，引导学生思考如何用硬件电路分压，将0～1000V转化为0～5V，进而实现大电压测量；从直流电压测量过渡到交流电压测量，需要学生思考如何将交流转化为直流，因为单片机仅允许测量直流电压；由于增加了自动换挡，以及正负电压判别电路，还需要学生思考用单片机如何控制自动切换档位，以及如何判别待测电压的极性，通过编程实现软硬件在线联调，进而达到训练学生完成综合性复杂电路的目的。其他综合性典型电路的设计如表3所示。

（三）开展校内电子设计及制作比赛，吸引更多学生加入电子创作

开展校内电子设计及制作比赛，提供一个竞技平台，让更多爱好電子的学生得到展示机会。为了突出展示专业特色，电类专业主要围绕观赏性、趣味性、互动性的电子作品进行设计和制作。例如，最近举办完成的“LED灯光秀”作品大赛，其中有广州灯塔、摩天轮、光立方、点阵贪吃蛇、频谱音响和特斯拉感应灯等作品，本次比赛不仅带动了大量电子专业学生积极参赛，同时，也吸引了机电一体化、自动化、无人机等专业学生同台竞技。

参赛作品采用“大众评审团+专业老师”评分模式，大众评审方式可以吸引更多同学参与比赛，以及关注电子技术的魅力，大众评审主要从作品创意和艺术效果等方面进行评分，专业老师主要负责作品技术含量和创作难度评分，进而实现艺术与技术共同为作品加分。通过校内电子设计及制作比赛，可以激发学生设计及创作热情，通过作品让学生获得鼓励和肯定，也是建立学生自信心的有效途径。获奖学生通过自身努力获得掌声和荣誉，不仅会激励他们进一步努力学习，同时也会影响周围同学，带动更多人爱好电子制作。

（四）效仿电子设计竞赛组队方式，开展小组间交流比拼，促进共同进步

历年电子设计竞赛均为三人一队，队员分工合作，共同完成参赛作品的设计、制作，以及作品论文的撰写工作。因此，为了营造各电子小组间相互比拼、共同提高的学习氛围，各小组的完成进度都会实时张榜公布，不仅起到鼓励积极先进小组的作用，也会给其他落后小组带来无形压力，促使落后小组自发奋进，进而共同提高学习成效。各小组在完成电路作品设计和制作后，需要进行公开汇报交流，首先演示电路作品的功能，然后通过PPT向大家汇报设计技巧和制作经验。通过PPT汇报，训练学生学会自我总结、归纳在完成作品过程中所碰到的问题，以及解决问题的方法，同时，也训练了学生的文字归纳和提炼能力；通过经验交流，可以相互学习彼此长处，还可以激发学生勇于展示自我和表达自我的能力，进而培养学生“会做、会说、会听”的综合素养，并形成良好的共同学习氛围。

（五）以电子竞赛成员为核心，组建“电子协会”社团，开展课外科技活动

创新实训室为一间开放式实训室，主要服务于电类专业，现在已成为我院电类学生开展课外科技活动的主要场所，也是“电子协会”社团固定学习交流所在地。通过“电子协会”开展电子制作比赛、家电义务维修、社会科技服务等活动，有效调动了电子协会成员学理论、练技能的热情，通过各种活动也吸引了更多学生加入“电子协会”社团，进而为大学生电子设计竞赛提供了更多优秀可选参赛对象。近十年的统计数据表明，大学生电子设计竞赛的参赛队员近九成以上来自电子协会成员，因此，大学生电子设计竞赛能够持续取得优异成绩与“电子协会”的人才输出有着密不可分的联系。

以社区家电义务维修活动为例，带领学生走出校门，走进社区，使“电子协会”成为有效服务社会的学生科技社团。通过电子产品义务维修活动，可以更好锻炼学生的实践动手能力，利用所学知识解决实际问题，并力求实现快速、高效完成维修，给社区百姓满意的服务。经过社区义务维修活动，学生不仅能收获维修成功后的喜悦，还能领悟到学以致用的快乐。同时，在维修过程中，也会碰到一些无法解决的技术难题，进而促使学生自我反思，继续努力学习，完善自我。通过义务维修活动，让学生接触社会生活，可以建立学生与社会沟通的桥梁，锻炼学生解决问题的能力，也让学生真实感受到知识就是力量，进而激发学生更加努力学好理论和技能的热情。

四、结束语

将电子设计竞赛与电类专业第二课堂紧密结合，以电子竞赛参赛队员及其作品激发学生电子创作热情，通过开展院内电子设计及制作、家电义务维修等课外科技活动，以达到更大面积培养学生的目的。经过近五年来实践表明，以电子设计竞赛参赛队员为核心的“电子协会”科技社团，极大丰富了电类专业学生课外科技活动，带动了更多学生热爱电子创作；“电子协会”科技社团也为电子设计竞赛提供了更多优秀苗子，为我院电子竞赛持续取得优异成绩贡献力量，电子竞赛与“电子协会”相互成就，共同推动了电类专业第二课堂的建设与发展。

参考文献：

［1］阎志斌.高职学生第二课堂活动课程化设计实践探究：以柳州职业技术学院为例［J］.广西教育，2023（4）：94-97.

［2］林志源，刘玉良，叶云洋.大学生电子设计竞赛培训中的问题与应对策略［J］.电子技术，2023（5）：136-139.

［3］邹姣.职业教育中的电子竞赛教学模式设计［J］.电子技术，2022（7）：172-174.

［4］梁启文，龙世瑜，陈伟军.电子设计竞赛训练模式的改革与实践［J］.实验科学与技术，2022（1）：86-90.

［5］付春艳，王书亮，李松霞，等.结合第一课堂和第二课堂教学机制的创新［J］.教育现代化，2018（1）：54-55，66.

［6］邓云，覃贵礼.模拟电子技术实验教学改革探索［J］.广西教育，2016（12）：156-158.

［7］史长城.关于电子设计竞赛促进电子类专业建设的研究［J］.天津电大学报，2017（3）：40-44.

［8］韓顺杰，齐冀樊.大学生电子设计竞赛活动运行机制的探索与实践［J］.教育教学论坛，2017（10）：141-142.

◎编辑 马花萍