基于電子競賽的高職電子專業教學的一體化教學模式研究

江蘇蘇州健雄職業技術學院電氣工程學院 施紀紅

全國大學生電子設計競賽是國家教育部、信息產業部等部委負責的電子學科最大的比賽之一。比賽內容涉及應用電子、自動控制、無線通信、儀器儀表和傳感器等多領域；比賽的目的是檢驗學生電子基礎知識與設計調試能力的掌握程度、新技術、新工藝的了解與應用情況，以此引導各類學校對學生創新應用、團體合作等綜合能力的培養，推進電子學科課程體系、教學內容與教學模式的改革[1]。

1 電子競賽反映出的電子專業教學的不足

電子競賽中學生反映出的思考不全面、動手能力不足、溝通不和諧及競賽結果的不理想，均暴露了以往電子專業教學模式的不合理與教學內容的不完善。

1.1 競賽中學生思考不全面，表現在針對單獨的比賽要求能設計出相應的電路，但卻不能整合，只能將每部分電路死板地堆砌，結果導致設計的電路繁瑣復雜、安裝調試困難，最終出不了效果。反映學生專業基礎知識不扎實、知識面狹窄、缺少綜合項目的訓練。

1.2 競賽中學生動手能力不足，表現在PCB 設計中，布局不合理，不能考慮后續安裝要求。電路板焊接質量不高，出現故障后不能有效排查。反映教師平時上課注重學生電路設計與分析能力的培養，缺少電路板實際設計與制作的練習，特別是學生獨立完成一個項目的機會很少[2]。

1.3 競賽中同學間的分工不明確。有些小組，有人閑、有人忙；有些小組成員間缺少溝通，導致電路無法合理對接。有些小組沒有主心骨，出現分歧后不能決斷，坐以待斃。反映出平時實訓中教師主導多、包辦多，一旦出現問題習慣性依賴老師去協調，喜歡單兵作戰，以自我為中心。

1.4 競賽結果不理想，表現在校級比賽學生不愿參加，而參加省級、國家級比賽的能力又不夠，最終各種比賽的參加率和成績都不理想。反映學生專業課學習興趣不濃，課堂外的訓練不夠，好高騖遠。

2 電子競賽促進教學模式的改革

針對電子競賽暴露出的問題，我們對現已實施的教學做一體化教學模式，從教學內容、教學方法、教學支持、鼓勵機制等方面都進行了深入的研究與改革。

2.1 根據競賽要求構建一體化課程體系，加強“做”的要求

競賽的基本流程是制定方案、選擇元器件、設計電路、編寫程序、制作PCB 板、焊接、調試電路、測試參數、撰寫報告。這是電子產品從頂層到底層設計的過程，但是根據高職學生的職業能力發展規律，我們設計了一個從底層到頂層的培養過程。我們在第一、二學期的電學基礎課中，通過一個個實際可見產品的焊接、組裝、參數測量、調試、完成學生電學基礎知識點與單項技能點的培養。通過實踐，學生識圖、儀器儀表的使用、電路的焊接組裝調試與錯誤的排查等能力得到了極大的提高。第三學期，將C 語言、單片機、PCB 設計等課程進行整合，通過4～6 個項目完成學生簡單電路的編程能力、器件選擇、PCB 設計與制作等能力的培養。第四、五學期根據社會需要，對學生進行新技術、新器件的介紹與應用，根據不同的專業開設了ARM、FPGA、自動測試技術、無線傳感網絡、物聯網等新課程。第五學期最后設計了一門綜合實訓課程，參考競賽的流程，規定學生在三周內獨立完成一個完整項目的設計、制作與調試并提供相應的報告。

2.2 采用項目導向、任務驅動教學方法，充分利用學生的課外時間

在整個專業課程教學中推廣采用“項目導向、任務驅動”的教學方法，在一體化實驗教室完成“教學做”。教師課前下達任務書、布置每個項目的學習目標與任務，引導學生自主完成課程理論知識的學習，培養學生的自學能力；課上教師通過任務的開展與實施，檢查學生理論學習的情況，針對性地進行理論知識的查缺補漏，課堂的重點放在做和評上，培養學生的動手實操技能；課后設置拓展任務，讓學生根據老師的點評，進行思考與改進，最后完善相應實訓設計與報告。

根據項目特點，我們將課程中項目的實現分成實物制作與利用計算機虛擬實現兩種。初期簡單電路全部采用實物制作方式。因為高職學生的抽象思維有欠缺，在接觸電子學初期，通過實物可以更好地幫助學生建立器件、電路、測量的概念，更好地去理解電路，并且可以練習學生的焊接、儀器儀表的使用。在后期單片機等復雜電路的設計中，更多地借助EDA 技術和實驗開發板開展理論、實驗一體化教學。項目中先利用虛擬元器件搭建電路模型，仿真結果，然后下載到開放板進行調試。但最后綜合實訓課程中要將兩者結合。學生先利用虛擬軟件完成電路的系統設計與仿真，在仿真正確后進行PCB 板的設計制作、元器件的焊接，最后進行調試與檢測，從而真正掌握電子產品設計與實現、制造的全過程[3]。

2.3 建設開放的實訓平臺，加強教學

支持保障

要在電子競賽中取得好成績，僅僅利用課堂內的教學時間是遠遠不夠的，需要充分利用學生的課外時間，為此我們建立了數字化智能創新訓練平臺與開放實驗室，為學生的課外學習提供資源；通過成立電子社團引導學生的學習興趣，建立良好的電子學習氛圍。

2.3.1 建立數字化智能創新訓練平臺

我校從2012 年開始實施“導師制”的班級管理方法，即學生一入校，即為學生安排了專業學習的導師，在此基礎上我們提出了學生電子競賽的全員全程化培養方案。“全員”即全體學生都要參與；“全程”是指學生在建立的數字化智能創新訓練平臺完成從選題，收集技術資料，設計方案論證，硬件、軟件設計，元器件選擇，組裝制作，調試測試，排除故障，做出樣品到撰寫設計報告的全過程，而在整個過程中，導師進行全程實時跟蹤，及時對學生的進程提出自己的建議或意見，學生也可以及時向導師就項目的進展進行反饋。同時平臺提供歷年的電子競賽樣題、工業案例庫及相關電子資源庫。平臺的建立方便了教師對學生的指導和督促，也方便了學生的學習。

2.3.2 建立開放實驗室

學校設計開發了學生專用的24 小時開放性實驗室。在開放實驗室里設置了信號發生器、數字與模擬示波器、萬用表等常規實驗設備，配備了電腦與網絡，根據導師的推薦還可以租借單片機、嵌入式開發板等設備，鼓勵學生自主完成了他們的創新項目。

2.3.3 成立電子社團

一入校就在新生中開展電子社團的介紹，鼓勵大部分的學生加入電子社團。根據學生能力，將社團分成初中高幾個等級。在初級階段主要是簡單電子產品的組裝焊接，鍛煉學生的閱讀電路、焊接電路、組裝電路的能力。中間階段是電器維修，鍛煉學生的差錯、調試、維修電路的能力。高級階段是創新設計、學生創新設計一些小項目小制作或者參與一些教師的教科研、企業項目，鍛煉學生的綜合設計制作能力。在社團中采用傳幫帶的形式，以老帶新，高年級的指導低年級的，技術強的幫助能力弱的。

2.4 完善激勵機制，提升學生的學習動力

2.4.1 學分激勵

根據參加社團活動的時間長短，完成項目的多少可以獲得相應的選修學分。

2.4.2 以賽促學

在校3 年分別開展焊接大賽、裝修調大賽、PCB 設計與制作大賽、電子設計大賽、電子創新大賽等等。其中電子創新大賽以培養學生自主學習意識和創新能力為目的，選題以創新性和實用性為原則，要求項目來源于學生的日常發現與發明創新。近幾年的創新項目中最突出的就是智能門鎖、智能窗簾、智能衣架、無線監控等智能家居主題。通過數字化智能創新訓練平臺的使用，既保證了學生探索的自主性，又及時給學生提供技術支持保障，減少了彎路，保護了學生的積極性。通過各種院級比賽選拔優秀的學生去參加省級和國家級的比賽，提高學院的競賽質量和獲獎等級。

3 總結

3.1 近三年來舉辦了各類電子競賽15 次，參與學生達200 人次。參加省級、國家級各類競賽12 次，獲獎10 次。在近年生源質量有所下降的情況下，參加各類競賽的學生比例有了提高，省級大賽的獲獎率與名次都有了較大的提升。

3.2 學習興趣不斷提升、學風有明顯好轉。通過各類競賽，讓學生找到了學習興趣和自信心。焊接大賽培養了學生的動手能力，一件件成功制作的作品，讓學生找到了自信。電子創新大賽激發了學生的創新意識，把一些學生以前不敢想、不敢做的項目變成了現實。競賽不斷提升學生的學習興趣，學風有了明顯好轉。

總之，電子競賽促進了學生創新能力的培養，同時也推動了電子專業教學的改革。教學質量的不斷改善和提高，又將提升電子競賽的層次，促進學生能力的培養。

[1]李震等.電子設計競賽對電子類課程體系和內容改革的促進作用——以華南農業大學為例[J]. 中國電子教育,2014（1）：60-61.

[2]莫琦.以電子設計競賽為契機推動實驗教學改革[J]. 課程教育研究,2014（12）：65-66.

[3]戈田一,擺銀龍.基于電子競賽的職業院校電子類課程實踐教學改革[J].中國冶金教育,2014（4）：63-64.