大学生电子设计竞赛培训中的问题与应对策略_林志源.pdf

Application 创新应用136 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月摘要：阐述大学生电子设计竞赛培训中的问题与应对策略，将竞赛培训与一流课程建设融合，给出了相应的解决办法。结果表明，这些解决办法不仅能够有效提升学生的电子设计能力和创新能力，也能进一步完善课程建设。关键词：电子设计，竞赛培训，课程建设，创新能力。中图分类号：TN0-4文章编号：1000-0755(2023)05-0136-04文献引用格式：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,2023,52(05):136-139.由图1可见，大学生电子设计竞赛不仅能培养大学生的创新能力、自主学习能力、解决实际工程问题的能力、动手能力，以及团队协作能力，也能锻炼他们不辞劳苦的意志品德和谨慎、务实的工作作风。大学生电子设计竞赛同样可以扩大指导教师的知识面，提高他们的综合素质，促使他们思考简洁、高效的教学方法，探索先进的实验手段，完善与强化实践教学环节，从而更好地推动课程体系和课程内容的改革，实现举办大学生电子设计竞赛的初衷。然而，大学生电子设计竞赛虽然在各高校都受到了高度重视，但也存在着这样或那样的问题，在无形中阻碍着高校竞赛的进一步发展。2 高校大学生电子设计竞赛培训中的问题场地资源建设的问题。大学生电子设计竞赛要想取得好成绩，没有能让学生随时练手的场所是不行的。此外，还得有高精度的实验仪器，以及与之配套的软件资源及平台支撑。许多高校中的实验室多办以实验箱、实验台为主，测量仪器基本是普通型的。所能完成的实验绝大部分也都是验证型的，对学生动手能力的锻炼不多，更不要说创新了。0 引言全国大学生电子设计竞赛自1994年举办至今，吸引了越来越多的高校学子参赛，参赛规模由最初几十个队增加到2021年的19 735队，而且还在不断扩大。全国大学生电子设计竞赛是高校电类专业普及最广、影响力最大的学科竞赛项目。大赛的宗旨是要促进电子信息类学科专业基础课教学内容的更新、整合与改革，培养大学生的创新意识，综合设计和工程实践能力。这一宗旨与“新工科”人才培养的要求也是一致的1。目前大学生电子设计竞赛在各高校，尤其是地方性高校中的开展并不顺利。主要的问题包括学生参赛积极性不高，教师不愿意投入过多的精力指导等，这些问题严重阻碍了电赛的进一步发展。本文正是基于上述问题，结合我校所采取的具体措施，给出解决问题的详尽办法。1 研究背景大学生电子设计竞赛的作用。作为多学科知识融合及综合应用的擂台，大学生电子设计竞赛像一张绵幂之网，串起了组委会专家教授、学校、教师和学生。如图1所示。大学生电子设计竞赛培训中的问题与应对策略林志源，刘玉良，叶云洋（温州理工学院 智能制造与电子工程学院，浙江 325035）Abstract This paper expounds the problems and countermeasures in the training of college students electronic design competition,integrates the competition training with the construction of first-class courses,and gives the corresponding solutions.The results show that these solutions can not only effectively improve students electronic design ability and innovation ability,but also further improve the curriculum construction.Index Terms electronic design,competition training,curriculum construction,innovation ability.Problems and Countermeasures in Undergraduate Electronic Design Competition TrainingLIN Zhiyuan,LIU Yuliang,YE Yunyang(School of Intelligent Manufacturing and Electronic Engineering,Wenzhou Institute of Technology,Zhejiang 325035,China.)作者简介：林志源，温州理工学院智能制造与电子工程学院，讲师，硕士；研究方向：电子信息工程。收稿日期：2023-01-09；修回日期：2023-05-11。Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 137竞赛氛围的问题。许多高校的学生，在大二的时候是很愿意参加竞赛的。但此时，他们所修完的课程只有模拟电子技术数字电子技术电路分析等，基本不知道综合设计是什么；到了大三，学生虽然具备了一些能力，但专业课程也随之加重，成绩好些的又要忙于考研、考公、就业培训等，根本无暇顾及比赛；指导教师也只是在临近暑假时看看学生，平时对学生基本上都是不管不问。学科课程体系和内容的问题。目前，在大多数高校中，大一学生所开设的课程除专业概论外，基本都是公共课；专业课要到大二时才有所涉及，开设的也是以三大电路为主，且各自为主，这种课程体系和内容编排显然是不能应付大学生电子设计竞赛的。3 解决问题的对策针对上述问题，我校将电赛培训和省一流课程建设完美结合，资源共享，互为补充。不仅有效提升了学生的工程设计能力和创新能力，也使省一流课程建设更趋完善，让更多师生受益。具体如下。场地资源建设。经过多年的努力，我校在领导、老师和学生的共同努力下，建立起了电子创新、电子创客等实验室，供师生随时使用。并配合电子设计自动化省一流课程建设，打造了线上、线下配套的软、硬件资源平台2。如图2所示。其中，学校主要负责提供实验场地，提供资金根据指导教师的建议购置先进的实验仪器、学生动手设计所需的耗材等；作为指导教师，笔者不仅及时搜集、整理了历年的竞赛试题，部分试题的解决办法、命题专家的命题意图及解题思路，还对一些关键知识点的复习、巩固等作了视频，并将这些作为线上资源，供学生随时学习和使用3；学生根据布置的适时任务或由他们自己想定的设计内容去创新、解决问题，并将所思所得及时反馈给教师。良好氛围的创设。良好氛围的创设离不开好的激励政策。同样，光靠兴趣，既不能吸引到好的学生，也不能让教师全身心投入到竞赛培训中去。提升竞赛成绩在职称评审等事关教师核心利益中的档次，让教师切身感受到自己辛勤付出所获得的成果能得到应有的尊重比什么都重要。否则，如果学校一味地只重论文，就会迫使绝大多数教师转而去写论文，像竞赛培训这种吃力而收效不大的事情就不可能有多少教师愿意花精力去做。图1 大学生电子设计竞赛的作用图2 场地资源建设Application 创新应用138 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月出台一系列政策，鼓励、诱导学生参与到竞赛培训中来。（1）实行个性学分顶替。在如等级实训、电子实训等环节中融入创新实践、综合实践等内容。这样做，不仅能让学生学到知识，拿到学分，还充分锻炼了他们的创新能力、动手能力和解决实际问题的能力。（2）采取多种评价方式，以过程性评价为主，增加创新评价的比重。评价目的在于激发学生学习、探究、创新的动力和专业志趣，过程性评价能让学生及时感受到付出的价值，鼓励创新是促成学生积极创新的最好手段。（3）设置单项奖学金，创新基金，提高大学生创新创业项目的含金量等。有条件的话还可以考虑到学生的保研问题，让学生切实感受到参加大学生电子设计大赛的好处。（4）正确的引导同样重要。由优秀学长向他们的学弟、学妹们展示他们的创新创意作品，获得的荣誉、奖励等，并分享自己成功的经验。分组协作式学习、讨论，分模块专人负责，以点带面，点面结合。引导学生在做中学，在学中做，鼓励优秀学子为其他同学传授知识、技能和经验。对他们的劳动付出，不仅要给予一定的物质报酬，还要对做得好的同学颁发奖状，以资鼓励。指导教师要定期开展一些竞赛专题培训或创新项目设计，创设拟实的环境，诱导、促使学生参与，学校也应对此给予支持。4 学科课程体系和内容与教学实践完善课程体系4。前已述及，在现行课程体系中，学生直到大二时才接触到专业课程，这就造成了学生动手能力、综合分析问题和解决问题的能力不足。为此，本文作者将电赛培训，省一流课程建设及各主干专业课程有机串接在一起，构成完整的课程体系，如图3所示。图3中，学生通过对线上线下一流课程微课及经典案例的学习，掌握EDA工具的使用及分析、解决问题的方法和手段，再利用所学去创新、设计、仿真各专业课程中的知识点，通过验证、总结，制作模块，服务于电赛培训或进一步完善经典案例。丰富课程内容。每年的竞赛题及学生的创新设计都为我们提供了大量新的方法、思路，极大丰富了课程内容5。（1）新器件及其应用。大学生电子设计竞赛是展示新型元器件的理想舞台，新器件及其应用锻炼了学生对文献的检索能力，快速吸收新知识的能力等，将其融入专业课程中的相关知识点，更能让学生学以致用。（2）新技术、新方法、新手段的应用。大学生电子设计竞赛同样是新技术、新方法和新手段的应用舞台。经过师生的共同整理、总结、分析、消化后，就可以成为经典案例的一部分。（3）多元化因素的加入。“育人的根本在于立德”，竞赛过程中的团队协作精神、创新精神、坚毅的品质和大局观念等才是每个学子真正应该掌握的。实验内容的创新。实验内容的创新采用的是递进式、分层展开的：（1）在原有验证性实验的基础上，强调元器件的应用和设计方法的优化，利用EDA工具探究改进和完善的方法和手段6。（2）专题教学训练。“施教之功，贵在引路，妙在开窍”，理论知识必须转化为具体实践及工程应用，才能发挥其应有的价值。以555定时器为例，可以采用的专题教学训练如图4所示。图4中，各训练层次一目了然，它所能达到的效果也是可预见的。（3）适度扩展为面对实际工程问题的综合性、应用性较强的实验7，包括最先进电子元器件的应用，各类电路的设计方法以及最新电路的设计手段等。推广基于问题或案例式设计，让学生有发挥他们创新性设计的抓手，进一步提升他们对新技术、新器件的应用能力，文献检索能力，综合应用知识的能力及创新能力。（4）研究性实验8。主要体现在打破课程的界线。例如2018年的竞赛题D题“手势识别装置”，2019年竞赛题F题“纸张计数显示装置”，以及K题“简易多功能液体容器（高职高专组）”，这三题看似风马牛不相及，但却可以用相同的方法解答。我们基于芯片FDC2214，利用式（1）和式（2）将待测值转化为可变电容，再转化为频率，通过测频就知道要测的量了。（1）图3 完善课程体系图4 555定时器专题训练Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 139 （2）在“手势识别装置”中，通过一个金属极管和人的手势之间构成一个可变电容，不同的手势和金属极板之间的正对面积不同，其对应的电容也不同，也即通过保证式（2）中的和d不变，即可建立起关系，如式（3）。不同手势C的变化f的变化（3）在“纸张计数显示装置”中，取一个大夹子，在两夹钳位置各固定一个极板，纸张放在夹钳之间，即在式（2）中，通过保证和S不变，即可建立起关系，如式（4）。纸张的多少d的变化C的变化f的变化 （4）在“简易多功能液体容器”中，将一个自制电容浸没在容器中的液体里，即在式（2）中，通过保证S和d不变，即可建立起关系，如式（5）。不同的液体电容极板间不同C的变化f的变化 （5）像这样，通过不同知识点的串接及练习，学生的创新能力及动手解决实际工程问题的能力得到了很大的提高。实验室建设新思路理、虚、实完美结合在实验室建设方面，我们着眼于理、虚、实的完美结合，如图5所示。其中，理论分析主要包括：（1）工程分析。工程分析主要为读懂题设要求，分析已知条件和约束条件，包括隐含条件，如寄生电容、寄生电感及可能的干扰等。（2）系统总体设计方案框图。包括单元电路的设计与实现，方案论证，元器件选型，电路原理图的设计，PCB的设计等。（3）软件设计。包括程序流程图的设计，源程序代码的编写，编译等。（4）数据的分析和处理。主要处理来自EDA仿真软件测得的数据，以及来自实物测得的数据。虚拟仿真：（1）电路原理图的绘制及仿真。（2）软、硬件联调。（3）参数的测量和数据的获取。根据虚拟仿真测得的数据，可以检验理论分析的正确性，改进和完善电路设计，在用EDA工具进行仿真之前，那些不熟悉EDA仿真工具的同学，可以借助一流课程平台中的微课等资源学习、改进和完善电路设计，如果没有问题，还可以将整个电路原理图制成PCB，以便接下来的实物制作、测试与验证。整个工程的虚拟仿真也可以作为一流课程的实例资源，供更多的同学线上学习、研讨。实物制作、测试与验证。实物制作、测试与验证是对利用EDA仿真工具的进一步验证，虚拟仿真没有问题并不代表实际电路不会出现问题。虚拟仿真更利于学生的创新设计，而实物的制作不仅可以检验利用EDA工具设计的正确性，更让学生切实从虚拟走向实际，从理性到感性，从概念到产品。二者的互补才能搭建出完美的实验实训平台。5 教学成效的评估经过师生的不断努力，我校的电赛先后取得了两个省一等奖，四个省二等奖及省三等奖的好成绩。电赛培训平台初步搭建完成，省一流课程建设平台日趋完善，越来越多学子的动手能力和创新能力也日益得以提高，改革的成效正逐步显现出来。6 结语教学有常，以学生为主。培养大学生的创新能力、协作精神、坚毅的品质、理论联系实际的学风以及严谨、务实的作风等，不仅是大学生电子设计竞赛的宗旨，“新工科”建设的理念，也是省一流课程建设的目标。三者的完美结合、优势互补一定能更好地培育出面向未来，面向新经济发展需求的新型合格人才。参考文献1 荣海林,徐向华,姚福安.新工科电子技术实践教学模式探索与实践J.电气电子教学学报,2021,43(01):117-120.2 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