面向電子信息類學(xué)科競賽的綜合訓(xùn)練平臺建設(shè)

肖 建， 張 勝， 郝學(xué)元， 陳建飛， 孫科學(xué)， 郭宇鋒， 劉芫健

(南京郵電大學(xué) a.電子與光學(xué)工程學(xué)院、微電子學(xué)院;b教務(wù)處，南京 210023)

0 引 言

2017年2月教育部發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》[1]，提升新時期工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)造就多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才作為全國高校的重點工作而被更多關(guān)注[2]，相關(guān)領(lǐng)域成為研究熱點。高水平學(xué)科競賽為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與改革提供了方向引領(lǐng)與驗證舞臺。近年來，在面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實驗室管理[3-8]、開放模式[9-10]、平臺建設(shè)[11-14]、科研與課程結(jié)合[15-16]、課程內(nèi)容改革與創(chuàng)新課程體系構(gòu)建[17-18]等方面，多個高校和研究人員獲得了較好的理論與實踐成果。

隨著科技的迅猛發(fā)展，緊密跟隨技術(shù)進(jìn)步的各個學(xué)科競賽的規(guī)模也快速增長。在參賽學(xué)生數(shù)量與競賽種類同時遞增的情況下，學(xué)科競賽的培訓(xùn)所涉及學(xué)科知識點的豐富性、學(xué)生實踐能力的全面性、資源優(yōu)化需求都給競賽培訓(xùn)與相關(guān)管理工作帶來了新的挑戰(zhàn)。一個學(xué)科競賽配備一套環(huán)境與指導(dǎo)師資已不太現(xiàn)實，如何合理分配各項資源，提升教學(xué)效果，構(gòu)建面向多個學(xué)科競賽的綜合訓(xùn)練平臺成為值得研究的課題。

1 主要研究與建設(shè)內(nèi)容

我校是教育部與江蘇省共建的“雙一流”建設(shè)高校，歷來充分重視大學(xué)生課外科技創(chuàng)新實踐活動與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，組織了“一院一國賽”學(xué)科競賽活動[19]，即結(jié)合每個學(xué)院的學(xué)科特色負(fù)責(zé)承擔(dān)一項國家級大學(xué)生學(xué)科競賽的組織參賽工作，有針對性成體系地開展活動，激發(fā)、引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。電子與光學(xué)工程學(xué)院、微電子學(xué)院創(chuàng)新中心承擔(dān)了我校多項電子信息類學(xué)科競賽的組織參賽工作，主要包括全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽模擬電子系統(tǒng)設(shè)計專題邀請賽、全國大學(xué)生FPGA創(chuàng)新設(shè)計邀請賽(前身為江蘇省FPGA邀請賽)、全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽、全國大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生集成電路設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新大賽、江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽等9項省級以上學(xué)科競賽的校級競賽組織及多項校級科技活動的承辦工作，面向全校學(xué)生，工作量較大。如何在有限的場地、資金、人員配備、儀器工具等條件下，從面向多個學(xué)科競賽對參賽學(xué)生不同的素質(zhì)需求以及培養(yǎng)新工科創(chuàng)新性人才為目標(biāo)出發(fā)，系統(tǒng)性構(gòu)建一個面向多學(xué)科競賽的綜合訓(xùn)練平臺，成為我院面臨的一項重要挑戰(zhàn)。

自2015年起，我院逐步梳理建設(shè)了“基礎(chǔ)課程-模塊訓(xùn)練-專業(yè)提升-學(xué)科競賽”4個層次2個階段的學(xué)科競賽培訓(xùn)課程體系，構(gòu)建了較為完整的培訓(xùn)平臺及相應(yīng)的管理與激勵方法，在近年來的創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中進(jìn)行了實施驗證與優(yōu)化。

2 平臺建設(shè)與培養(yǎng)體系實施過程

在該綜合訓(xùn)練平臺建設(shè)過程中，較為重要的環(huán)節(jié)包括：課程體系建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、實驗室建設(shè)與對外交流4個方面。

2.1 建設(shè)電子信息類學(xué)科競賽培訓(xùn)課程體系

針對所承辦的學(xué)科競賽對學(xué)生知識體系與實踐能力的不同要求，梳理了各學(xué)科競賽參賽培訓(xùn)過程中的共性專業(yè)基礎(chǔ)知識，并加以歸納分類。在此基礎(chǔ)上，把多個學(xué)科競賽的培訓(xùn)過程統(tǒng)一分成2個階段：基礎(chǔ)能力培訓(xùn)階段與專業(yè)技能提升階段。

在基礎(chǔ)能力培訓(xùn)階段，為適應(yīng)電子信息類相關(guān)學(xué)科競賽對大學(xué)生創(chuàng)新能力與實踐素質(zhì)的“寬基礎(chǔ)”的要求，2015年12月，我院向?qū)W校提出了“電子設(shè)計與創(chuàng)新培養(yǎng)綜合改革方案”獲得大力支持。該方案以理論教學(xué)與實踐教學(xué)穿插結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，面向低年級同學(xué)強化基礎(chǔ)創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程，方案包含4個模塊：

(1) 綜合性基礎(chǔ)強化任選課。春、秋2學(xué)期，分別面向第二學(xué)期、第三學(xué)期學(xué)生新開設(shè)“電子設(shè)計與創(chuàng)新基礎(chǔ)A/B”2門綜合性任選課，每門課程課內(nèi)64學(xué)時；課程形式包含課前MOOC自主學(xué)習(xí)、理論結(jié)合實踐的課堂教學(xué)、課外開放性口袋實驗、集中性研討與答疑等環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)全部在周六完成，上午理論教學(xué)，下午完成對應(yīng)知識點的實驗操作，課外完成提高內(nèi)容。“電子設(shè)計與創(chuàng)新基礎(chǔ)A”內(nèi)容涵蓋：電子設(shè)計中的電路理論、模擬電子電路理論與應(yīng)用、電工電子實驗I等；“電子設(shè)計與創(chuàng)新基礎(chǔ)B”內(nèi)容涵蓋：數(shù)字邏輯與系統(tǒng)設(shè)計、電工電子實驗II、通信電子電路與通信電子電路實驗。“電子設(shè)計與創(chuàng)新基礎(chǔ)”每學(xué)期選課人數(shù)穩(wěn)定在180人左右，以3人小組的形式進(jìn)行團(tuán)隊學(xué)習(xí)，以模擬學(xué)科競賽的常見組隊形式，從一開始就注重學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神培養(yǎng)。

(2) 層次化電工電子實驗教學(xué)。在面向全校的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程“電工電子實驗”教學(xué)過程中，注重過程化管理，區(qū)分實驗難度等級和選做內(nèi)容，面向全校二年級學(xué)生大面積實施了分層次實驗實踐教學(xué)。

(3) 模塊強化訓(xùn)練。在每年春學(xué)期，面向擬參加本年度學(xué)科競賽學(xué)生開設(shè)“綜合電子技術(shù)”任選課，進(jìn)行模塊化培訓(xùn)，針對經(jīng)過選拔的擬參賽同學(xué)，由指導(dǎo)教練團(tuán)隊進(jìn)行分方向強化，每學(xué)期完成4個左右的功能模塊訓(xùn)練，并進(jìn)行過程化量化考核，通過階段性測試選拔優(yōu)秀選手。

(4) 冬令營/夏令營強化訓(xùn)練。2016年1月起，每年寒假內(nèi)2周時間，面向全校選拔250名同學(xué)進(jìn)行基礎(chǔ)強化訓(xùn)練；每年暑期內(nèi)1個月左右時間，組織全體參賽選手進(jìn)行賽前封閉強化集訓(xùn)。

以上4個環(huán)節(jié)中，(1)和(2)構(gòu)成基礎(chǔ)層次課程，(3)和(4)構(gòu)成模塊訓(xùn)練層次課程。在成績管理方面，經(jīng)校教務(wù)處特別批準(zhǔn)，選修電子設(shè)計與創(chuàng)新基礎(chǔ)A、電子設(shè)計與創(chuàng)新基礎(chǔ)B成績合格者，可同等級分別替代必修性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)課電工電子實驗I、電工電子實驗II成績，以鼓勵基礎(chǔ)較好的同學(xué)提前一學(xué)期完成相應(yīng)的電子類基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)。該學(xué)分替代制度受到很多低年級學(xué)有余力同學(xué)的歡迎。在基礎(chǔ)能力培訓(xùn)階段教學(xué)過程中，較為優(yōu)秀的學(xué)生不斷涌現(xiàn)，從中選拔不同特長的優(yōu)秀學(xué)生針對不同學(xué)科競賽的特點預(yù)組隊，構(gòu)成相應(yīng)競賽的種子隊伍，并進(jìn)入第二階段培訓(xùn)過程。

在階段二專業(yè)技能提升培訓(xùn)過程中，參訓(xùn)學(xué)生需要參加針對特定比賽的專業(yè)實訓(xùn)與參賽。按照指導(dǎo)教師的專業(yè)特長，我院組織了各競賽的專業(yè)指導(dǎo)團(tuán)隊，面向參賽學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)培訓(xùn)與輔導(dǎo)。階段二以技術(shù)講座與測試交流為主要教學(xué)形式，以“賽題講解-課后實現(xiàn)-課內(nèi)測評”的方式循環(huán)，大量采用了案例教學(xué)方法。在以往參賽的優(yōu)秀作品中，挑選保留了優(yōu)秀方案和部分實物，提供給學(xué)生足夠的工具、器件、參考樣板和自由發(fā)揮空間，在指導(dǎo)團(tuán)隊的引領(lǐng)下，完成多個系統(tǒng)級作品的訓(xùn)練任務(wù)。在各競賽結(jié)束后，省級以上的獲獎參賽報告、國家級獲獎實物作品及相關(guān)資料予以留存，用于成果展示與積累。

2.2 整合多學(xué)院師資力量，組建專業(yè)指導(dǎo)團(tuán)隊

在綜合訓(xùn)練平臺框架落實后，我院通過各渠道匯集了來自全校通信工程學(xué)院、電子與光學(xué)工程學(xué)院、微電子學(xué)院、計算機學(xué)院、自動化學(xué)院、工程訓(xùn)練中心等30余名在電子信息類競賽中有豐富指導(dǎo)經(jīng)驗的教師，組建了一支專業(yè)基礎(chǔ)扎實、具備專業(yè)特長、樂于奉獻(xiàn)的電子信息類學(xué)科競賽指導(dǎo)團(tuán)隊，為訓(xùn)練平臺的建設(shè)提供了有力的師資保障。

指導(dǎo)團(tuán)隊的培訓(xùn)活動開展由我院創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)組織，貫穿基礎(chǔ)教學(xué)和專業(yè)提升2個階段。穩(wěn)定的師資隊伍是綜合訓(xùn)練平臺持續(xù)發(fā)展的重要保障，在長期的培訓(xùn)過程中，高頻度的師生溝通與交流使得指導(dǎo)團(tuán)隊與參賽學(xué)生彼此非常熟悉，在指導(dǎo)過程中毫無障礙。近年來，我院組織學(xué)科競賽培訓(xùn)講座每年超過150場，年培訓(xùn)學(xué)生超過7 000人次。

2.3 深度開放創(chuàng)新實驗室，建立學(xué)長導(dǎo)師制度

為保障參訓(xùn)學(xué)生在課外時間有足夠的訓(xùn)練場地與設(shè)備環(huán)境，學(xué)院不斷擴大課外創(chuàng)新活動專用場地，添置高性能儀表。目前學(xué)院創(chuàng)新中心與學(xué)院科協(xié)所使用的創(chuàng)新實驗室共有1 000余m2，面向參訓(xùn)學(xué)生全天候開放。儀表借用、元器件保存與使用責(zé)任到人，相關(guān)工作在學(xué)院創(chuàng)新中心指導(dǎo)下由學(xué)生管理團(tuán)隊完成。

在高年級本科生和研究生中，選拔了一批曾獲得過各學(xué)科競賽國家級一等獎的同學(xué)，參與到競賽培訓(xùn)過程中，作為教師指導(dǎo)團(tuán)隊的有益補充，該項舉措被稱為“學(xué)長導(dǎo)師制”。學(xué)長導(dǎo)師成員都曾經(jīng)是參賽主力選手，經(jīng)歷過競賽培訓(xùn)、集訓(xùn)、參賽的全過程，對涉及的學(xué)科競賽有自己獨到的理解，并在某些知識點上有自己的技術(shù)特長。將部分基礎(chǔ)知識培訓(xùn)交由學(xué)長導(dǎo)師們完成授課與指導(dǎo)，保障了學(xué)生在遇到很多初級技術(shù)問題時，在短時間內(nèi)即可得到解決，既減輕了指導(dǎo)教師精力太過分散的壓力，也便于各學(xué)科競賽的成果積累與知識傳承。

2.4 強化校內(nèi)校外聯(lián)合培養(yǎng)機制

“校企合作、協(xié)同育人”是工程人才培養(yǎng)的重要途徑，以“優(yōu)勢互補、資源共享、互惠雙贏、共同發(fā)展”為原則，我院和國內(nèi)外知名電子信息類企業(yè)密切合作，強化校內(nèi)外協(xié)同聯(lián)合培養(yǎng)。近年來與企業(yè)共建聯(lián)合實驗室12個(見表1)，并邀請了多家企業(yè)技術(shù)人員合作開展技術(shù)交流與培訓(xùn)活動。

表1 近年新建校企聯(lián)合實驗室

2016年以來，綜合訓(xùn)練平臺指導(dǎo)團(tuán)隊與德州儀器公司、瑞薩電子、ARM公司、Xilinx公司、依元素公司、迪芝倫公司、意法半導(dǎo)體、深圳鼎陽等多家企業(yè)開展深度協(xié)同育人合作，簽訂了教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目15項，接受企業(yè)捐贈軟件、儀表、開發(fā)套件、元器件等1 000余種，價值500余萬元，為綜合訓(xùn)練平臺開展學(xué)科競賽培訓(xùn)與實踐活動創(chuàng)造了有利條件。

2.5 積極承辦高水平學(xué)科競賽活動

為增加我校學(xué)子對高水平學(xué)科競賽的了解和直觀認(rèn)識，提供師生與高水平隊伍與作品的接觸交流機會，近年來我院積極申請承辦了多項省級以上學(xué)科競賽及測評活動，主要包括:2013年江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽、2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽全國復(fù)測活動、2018年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽模擬電子系統(tǒng)設(shè)計邀請賽、2017年全國研究生電子設(shè)計競賽(華東賽區(qū))、2017年大學(xué)生集成電路創(chuàng)新應(yīng)用大賽(華東賽區(qū))、2017年全國大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新應(yīng)用大賽(華東賽區(qū))、2018年全國大學(xué)生集成電路創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用大賽(華東賽區(qū))等全國和區(qū)域性學(xué)科競賽10余次，總計接待了來自全國近400所高校的1萬余名師生。

3 主要效益與學(xué)生標(biāo)志性成果

在學(xué)校、教務(wù)處、學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心與支持下，我院構(gòu)建的綜合性學(xué)科競賽培訓(xùn)平臺不斷發(fā)展，面向全校培訓(xùn)學(xué)生人數(shù)逐年增加，培訓(xùn)內(nèi)容不斷豐富充實，所培訓(xùn)指導(dǎo)的學(xué)生在相應(yīng)學(xué)科競賽中獲得了一定的成績。自2013年以來，經(jīng)平臺培訓(xùn)的學(xué)生在各學(xué)科競賽中獲得的省級以上部分成績統(tǒng)計如表2所示，主要包括2017年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽本科組最高獎“瑞薩杯”、2017年全國大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新應(yīng)用大賽“ARM企業(yè)創(chuàng)新大獎”、2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽江蘇賽區(qū)本科組“TI杯”等在內(nèi)的國家級獎項59項，省級獎項235項，獲獎數(shù)量與質(zhì)量持續(xù)上升。

表2 近年來訓(xùn)練平臺培訓(xùn)學(xué)生競賽獲獎情況

4 存在的問題

雖然綜合訓(xùn)練平臺在電子信息類學(xué)科競賽訓(xùn)練與參賽中獲得了一定成績，但本文所闡述的平臺與體系依然有很多不足。

(1) 學(xué)生在基于綜合訓(xùn)練的“命題型”競賽(如全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽)中成績相對穩(wěn)定，而自由發(fā)揮性的“非命題”競賽中成績尚不能令人滿意。需要動員吸引更多科研型、應(yīng)用型教師投入各項學(xué)科競賽指導(dǎo)工作。

(2) 學(xué)生流動性較大，興趣轉(zhuǎn)移快。一些經(jīng)過平臺培訓(xùn)出的優(yōu)秀苗子，往往在取得一個階段性成果后興趣立即轉(zhuǎn)移，不再深挖學(xué)科競賽的后繼成果，如專利申報、論文撰寫。在后繼工作中，應(yīng)在后繼培訓(xùn)體系優(yōu)化過程中注重系統(tǒng)性素質(zhì)培養(yǎng)的理念，從學(xué)生角度出發(fā)，充分發(fā)掘?qū)W科競賽訓(xùn)練體系的附加成果。

5 結(jié) 語

面對多學(xué)科競賽對學(xué)生綜合素質(zhì)的差異化培訓(xùn)要求，如何建設(shè)多學(xué)科競賽綜合性創(chuàng)新訓(xùn)練平臺，是具備相當(dāng)實用價值與研究價值的課題。更加合理分配資源，提高培訓(xùn)效率、優(yōu)化創(chuàng)新實踐培養(yǎng)模式對于提升人才培養(yǎng)質(zhì)量意義重大，也是一個長遠(yuǎn)的過程。綜合性平臺的建設(shè)內(nèi)容豐富，需要從頂層開始系統(tǒng)性設(shè)計與布局，在實踐中不斷探索與研究，到目前為止,只是做了一些初步的工作，提出并按照規(guī)劃方案予以實施，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。今后將繼續(xù)深化課程內(nèi)容建設(shè)，引進(jìn)更先進(jìn)的創(chuàng)新人才教學(xué)理念，推進(jìn)課程教學(xué)綜合改革，不斷增強創(chuàng)新人才的培養(yǎng)能力。