電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)構(gòu)建的探索

鄧開連, 劉 浩, 張永芳, 燕 帥, 劉曉潔

(東華大學 信息科學與技術(shù)學院 數(shù)字化紡織服裝技術(shù)教育部工程研究中心，上海 201620)

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電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)構(gòu)建的探索

鄧開連, 劉 浩, 張永芳, 燕 帥, 劉曉潔

(東華大學 信息科學與技術(shù)學院 數(shù)字化紡織服裝技術(shù)教育部工程研究中心，上海 201620)

為了加強大學生實踐能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力和拼搏精神的培養(yǎng)，全國大學生電子設(shè)計競賽是自動化、通信、電子、計算機、機械等專業(yè)實踐教學的有效檢測平臺，電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)的構(gòu)建是實踐教學體系實施的有力保障之一，通過電子設(shè)計競賽能夠加強大學生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)，特別是創(chuàng)新精神的培養(yǎng)?，F(xiàn)結(jié)合全國大學生電子設(shè)計競賽和東華大學電子設(shè)計競賽的實際開展情況，以電工電子實驗中心為依托，構(gòu)建了“電子設(shè)計競賽指導團隊”“電子設(shè)計競賽創(chuàng)新協(xié)會”“電子設(shè)計競賽創(chuàng)新基地”和“電子設(shè)計競賽階梯培訓”等四位一體的電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)。具體實踐表明，電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)具有一定的科學性、創(chuàng)新性，并逐步呈現(xiàn)出示范性、開放性等優(yōu)點。

電子設(shè)計競賽； 培訓系統(tǒng)； 創(chuàng)新實驗室

0 引 言

全國大學生電子設(shè)計競賽是由教育部和工業(yè)與信息化部共同組織的面向大學生的群眾性學科競賽，是教育部倡導的四大學科競賽之一[1]。通過競賽，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作精神、拼搏精神[2-3]，促使本科教學達到“以學生為主體，以教師為主導”的因材施教目的，有利于學生基本技能和創(chuàng)新能力的提高[4]，有助于培養(yǎng)高素質(zhì)拔尖創(chuàng)新型人才[5]。從1994首屆開始，至今已成功舉辦了10屆，2015年競賽報名參賽的總規(guī)模較2013年的略有增加，共有來自全國31個省、自治區(qū)和直轄市的1 097所高校、13 063支代表隊，共計39 189名同學報名參賽。2015年報名情況與2013年參賽情況比較，參加競賽的學校數(shù)量增加了53所，參賽隊增加了1 225隊，增長率達到了10%，這正因為各賽區(qū)積極有序的組織，保持了參賽規(guī)模的增長趨勢，從另一方面說明了全國競賽在高校和學生中的影響力和受歡迎程度。各個高校為了取得良好的成績，對參賽學生進行培訓是必不可少的工作。我校作為一所211高校，主導大學生電子設(shè)計競賽的是信息科學與技術(shù)學院，而該學院目前領(lǐng)導班子換屆，新老教師交替，電子設(shè)計競賽的傳統(tǒng)領(lǐng)導班子轉(zhuǎn)崗、相關(guān)負責人退休、競賽指導教師團隊解散?，F(xiàn)根據(jù)2013年全國大學生電子設(shè)計競賽、2014年上海市大學電子設(shè)計競賽(TI杯)、2014年全國大學生電子設(shè)計競賽模擬電子系統(tǒng)設(shè)計專題邀請賽(TI杯)、2015年全國大學生電子設(shè)計競賽等賽事的實際工作經(jīng)歷，對我校大學生電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)的構(gòu)建進行探索：電子設(shè)計競賽的組織培訓工作具有時間跨度大、實踐項目多和實施難度大等特點。要做好電子設(shè)計競賽的組織培訓工作，需構(gòu)建一個完備的培訓系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含電子設(shè)計競賽指導團隊、電子設(shè)計競賽創(chuàng)新協(xié)會、電子設(shè)計競賽創(chuàng)新基地的組織與建立和電子設(shè)計競賽的階梯培訓。

1 電子設(shè)計競賽指導團隊的組織與建立

電子設(shè)計競賽的賽前培訓組織工作具有時間跨度長、工作強度大的特點，培訓工作的強度遠大于日常教學工作強度。根據(jù)上述特點，必須為電子設(shè)計競賽的培訓工作配備業(yè)務(wù)能力強的專職教師以及相關(guān)人力資源。只有專職的教師團隊才能有充足精力投身到培訓工作中，因而必須保持專職教師團隊的相對穩(wěn)定，才能在電子設(shè)計競賽的培訓組織工作中總結(jié)經(jīng)驗教訓，不斷積淀出有特色的培訓思路與體系，從而為取得良好培訓效果和競賽成績提供重要保證[6]。鑒于我校信息科學與技術(shù)學院的本科教學任務(wù)繁重，新進教師數(shù)量有限，新進教師科研壓力較大、新進教師經(jīng)驗缺失等特點，電子設(shè)計競賽指導團隊的組織和建立初步采取以下方式：邀請學院電子科學與技術(shù)系主任兼職作為團隊的主要領(lǐng)導層，邀請一位技術(shù)和經(jīng)驗極其豐富的老教師兼職作為團隊的技術(shù)培訓負責人，邀請三位專職實驗師兼職作為團隊的技術(shù)實施、經(jīng)費管理、后勤保障、對外交流等事宜，聘請往屆高年級的參加過電子設(shè)計大賽并且擁有豐富經(jīng)驗的學生對電子設(shè)計競賽新學員進行階梯培訓，遇到特別疑難問題請學校對應(yīng)領(lǐng)域的專家或教授解惑。

2 電子設(shè)計競賽創(chuàng)新協(xié)會的組織與建立

目前我校的學生普遍有以下特點：一年級新生，熱情高漲，積極性較高，熱愛參加團體活動；二年級學生，課程學業(yè)壓力大，課余時間不是很充足；三年級學生，課程學業(yè)壓力相對較小，課余時間娛樂活動較多，自主性較強，難以統(tǒng)一集中管理；四年級學生，準備研究生相關(guān)事宜或積極尋找實習單位或已經(jīng)進入單位進行崗前培訓學習等，同時還要面臨畢業(yè)設(shè)計等課題。以往參加電子設(shè)計競賽的學生是直接從二、三年級的學生中選拔的，獲獎成績較好的往往是三年級的學生。這種臨時性的選拔需要學生和老師在短時間內(nèi)付出更多的勞動力，而真正獲得較好成績的常常都是在大學一年級的時候就已經(jīng)對電子設(shè)計感興趣并在課余時間付出艱辛努力的學生。鑒于上述情形，建立電子設(shè)計競賽創(chuàng)新協(xié)會勢在必行，通過協(xié)會的建立，招募真正對電子設(shè)計感興趣的一年級新生，對他們進行恰當?shù)囊龑?，在課余時間或者寒暑假對他們進行階梯式的培訓和考核，然后綜合他們重要理論課程成績、實踐課程成績、平時的培訓成績、綜合測試成績和面試情況等進行層層選拔，錄用創(chuàng)新能力、實踐能力和溝通協(xié)調(diào)能力較強的學員，最后錄用的學員進行組隊參加電子設(shè)計競賽。

3 電子設(shè)計競賽創(chuàng)新基地的組織與建立

創(chuàng)新型實驗室是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要基地[7]，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一個重要條件[8]。創(chuàng)新的源頭在于實踐。各個高校需要努力創(chuàng)造條件，建設(shè)創(chuàng)新實驗室，使學生能有更多的實踐機會、更多的實踐空間。近年來，浙江大學、南京理工大學、清華大學、華南理工大學等知名高校投入數(shù)百萬資金建設(shè)“電子設(shè)計創(chuàng)新實驗室”即是這種改革的一種嘗試[9]。但創(chuàng)新實驗室存在如下顯著特點：時間不定性、內(nèi)容不定性、人員不定性和儀器設(shè)備多樣性[10]。為此，綜合與創(chuàng)新實驗室近幾年在很多方面進行了認真探索，逐漸形成了比較有特色的模式[11]：規(guī)范創(chuàng)新實驗室的經(jīng)費管理[12]；引入門禁系統(tǒng)提高開放實驗室管理效率[13]；與政府共建公共技術(shù)服務(wù)平臺、加大資金投入、舉辦電子設(shè)計競賽、改革實踐教學體系；開放實驗室、建立元器件庫、配備專職教師和實驗技術(shù)人員。另外，建立人性化、全開放的實驗室管理模式，構(gòu)建全開放實踐教學內(nèi)容、實驗裝置及教學模式，構(gòu)建基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實踐培養(yǎng)計劃，建立全開放的實踐教學資源籌措渠道，創(chuàng)新實驗室規(guī)范、全開放的管理機制等措施為學科競賽提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)和制度保證。鑒于我校電子設(shè)計競賽經(jīng)費緊張，場地有限，教師資源緊缺等實際情況，初步建立了可以容納20多個學生的創(chuàng)新基地，創(chuàng)新基地創(chuàng)建了學生管理規(guī)范、學生入駐創(chuàng)新基地協(xié)議書等一系列管理規(guī)范制度，創(chuàng)新基地由2名實驗師兼職統(tǒng)籌管理，以學生自主管理、自主實踐和自主提高為主，創(chuàng)新基地提供創(chuàng)新實踐及電子設(shè)計競賽需求的普通儀器若干和少量精密測試儀器，焊臺、烙鐵和熱吹風機若干、簡易PCB制板設(shè)備一套，鉆孔設(shè)備一套，電子設(shè)計競賽基本開發(fā)套件和元器件若干等。功能齊全的可以暫時性為電子設(shè)計競賽提供創(chuàng)新培訓的基礎(chǔ)平臺。

4 電子設(shè)計競賽階梯培訓的組織與建立

大學生電子設(shè)計競賽試題具有實用性強、綜合度高、技術(shù)水平發(fā)揮余地大的特點，涉及到多門電子信息類專業(yè)課程，考核學生的創(chuàng)新思維和綜合運用基礎(chǔ)知識的能力。全國大學生電子設(shè)計競賽的選題范圍“以電子技術(shù)(包括模擬電路和數(shù)字電路)的應(yīng)用設(shè)計為主，可以涉及單片機、可編程器件及微機(微機主要作開發(fā)用)。題目盡可能考慮到教學的基本要求，并兼顧新技術(shù)的發(fā)展，同時對教學內(nèi)容和課程體系的改革起到引導作用。

電子設(shè)計競賽指導團隊初步將往屆的試題類型進行了詳細分析，結(jié)合學校資源的實際情況，考慮學生的整體水平，確定了學校目前及未來學生的主要訓練題型是：儀器儀表類題型和控制類題型。指導團隊初步將學生的訓練題型進行了細化，給出了電子設(shè)計競賽的階梯培訓步驟：

(1) 基本技能培訓。電子設(shè)計競賽創(chuàng)新協(xié)會招募的大一新學員，他們很多基礎(chǔ)專業(yè)課和專業(yè)課的知識都未學習，對電子設(shè)計競賽完全是未知的，故做如下系列訓練：電子設(shè)計元器件的展示與引導性學習；四大基礎(chǔ)儀器的強化培訓；基礎(chǔ)電子設(shè)計參考書籍及相關(guān)電子設(shè)計參考書系列推薦；基礎(chǔ)焊接技能訓練；舉行校內(nèi)焊接大賽；PCB制板設(shè)計及實踐；簡易電子制作的焊接、調(diào)試和故障診斷；自主設(shè)計制作簡單的具有一定功能的PCB板并完成焊接、調(diào)試、設(shè)計報告。

(2) 專業(yè)課程知識培訓。該培訓階段要求學生實踐專業(yè)理論課程未能學習的知識。比如給學員分發(fā)一套TI公司捐贈的MSP430系列單片機，提供完備電子參考資料，定期考察學生單片機學習完成情況并做記錄；舉行模擬電子工程設(shè)計的專題研討會，提供模擬電子工程設(shè)計與學習的電子版資料，要求學生對模擬電子工程設(shè)計模塊或者案例進行學習、仿真，仿真完畢后再從實驗室借用各種面包板或洞洞板進行實際搭接和調(diào)試，最后定期考察學生模擬電子工程設(shè)計能力并做記錄；舉行FPGA的專題研討會，提供軟件和設(shè)計資料供學生自主學習，定期考察學生實踐能力并做記錄。

(3) 電子設(shè)計模塊培訓。該培訓階段是將儀器儀表類和控制類題型進行細化分析提煉出核心的模塊。比如儀器儀表類的核心模塊：峰值檢測、移相電路、直流電源、自動增益、電壓比較器、三級放大……這些模塊要求學生先仿真，然后再進行PCB設(shè)計、制作、調(diào)試，最后指導團隊對各個組隊的每個模塊進行測試記錄。該培訓階段還會邀請相關(guān)領(lǐng)域的專家、經(jīng)驗豐富的老教師、具有競賽經(jīng)驗的學生進行多場次的專題講座，及時修正學生的學習誤區(qū)、引導學生快捷有效地進入電子設(shè)計競賽的最佳狀態(tài)。

(4) 電子設(shè)計系統(tǒng)培訓。該培訓階段主要是將大學生電子設(shè)計競賽經(jīng)典試題進行重新編寫，提供給學生，然后規(guī)定一個時間段，學生全開放式地完成2到3題目，每次組隊的完成情況都要進行詳細記錄。

(5) 電子設(shè)計沖刺培訓。指導團隊模擬全國大學生電子設(shè)計競賽的形式進行元器件、賽題的公布、半開放式的賽事舉行，規(guī)定時間是7個白天。賽事結(jié)束后，指導團隊進行作品的集中儲存，答辯、測試記錄。

5 結(jié) 語

截止目前為止，學校在大學生電子設(shè)計競賽中取得了一定的成績：國家級一等獎1項，國家級二等獎7項，上海市一等獎30項，上海市二等獎若干。目前學校主導電子設(shè)計競賽的院系出現(xiàn)了領(lǐng)導班子換屆，新老教師交替，電子設(shè)計競賽的傳統(tǒng)領(lǐng)導班子轉(zhuǎn)崗等新情況。為了在較短時間內(nèi)過渡并承接好學校電子設(shè)計競賽的主要任務(wù)，學校成立了電子設(shè)計競賽指導團隊、電子設(shè)計競賽創(chuàng)新協(xié)會、電子設(shè)計競賽創(chuàng)新基地,構(gòu)建并完善電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)。同時,建立資源共享平臺，兄弟院校間進行交流，舉行部分校與校之間的電子設(shè)計大賽，加大學校電子設(shè)計競賽專項經(jīng)費的支持力度，建立指導團隊的激勵機制，實行電子設(shè)計競賽獲得一定級別獎項的學生可以免修一定的學分，引進企業(yè)工程師對在校學生進行集中培訓與指導，讓教師指導團隊定期到企業(yè)參觀、學習、實踐，搭建校企合作平臺……為了更好地構(gòu)建電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)，學校還有許多困難需要克服。目前，初步構(gòu)建的電子設(shè)計競賽培訓系統(tǒng)逐漸獲得學生的支持和認可，該系統(tǒng)本質(zhì)上是從工程實踐教育的角度訓練學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、溝通協(xié)作能力等，從根本上使學生的電子設(shè)計水平得到較大地提高，進一步拓展了本科教學的實踐環(huán)節(jié)。

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Exploration on the Construction of Electronic Design Contest Training System

DENGKai-lian,LIUHao,ZHANGYong-fang,YANShuai,LIUXiao-jie

(Engineering Research Center of Digitized Textile & Apparel Technology, College of Information Science and Technology, Donghua University, Shanghai 201620, China)

In order to strengthen college students’ practical ability, innovation ability, team cooperation ability and the spirit of hard work, National Undergraduate Electronic Design Contest is an effective detection platform for practice teaching of automation, communication, electronics, computer and machinery. The electronic design contest can enhance the comprehensive quality of college students, especially the cultivation of innovative spirit. The establishment of electronic design contest training system is one of the powerful guarantee for the implementation of the practical teaching system. Combined with the National Undergraduate Electronic Design Contest and the actual development of electronic design contest of Donghua University, based on the electrical and electronic experiment center, an electronic design contest training system is constructed, it consists of four parts of “electronic design contest guidance team”, “electronic design contest innovation associations”, “electronic design contest innovation base” and “electronic design contest step training”. Specific practice shows that the electronic design contest training system has a certain scientific and innovative, and gradually shows the advantages of demonstration and openness.

electronic design contest; training system; innovation laboratory

2015-09-07

2014年東華大學教改項目(104-03-0007054)；2013年東華大學卓越教改項目(2013)；2015年東華大學教改項目(104-01-0007045)

鄧開連(1984-)，男，安徽六安人，碩士，實驗師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用、現(xiàn)代電子技術(shù)與系統(tǒng)、實驗室管理與實驗教學研究。Tel.：13818519931;E-mail：dengkailian@dhu.edu.cn

G 642

A

1006-7167(2016)08-0221-03