运用电子设计竞赛优势锻炼学生创新能力

近几年来，我校积极参与全国大学生电子设计竞赛，并在比赛中取得了骄人成绩。笔者作为电子设计大赛的指导教师，认真梳理指导学生参赛的经验和心得，与同行进行交流。

一、相关课程的开设与实验平台建设

我校组织参赛的对象主要是三年级以及二年级的本科生，根据学校课程设置和学习安排，有的课程需要到三年级或是四年级才开始学习，根本没有开设与竞赛相关的理论课程。为了保证学生具有相关的理论基础，所以与比赛相关课程的培训就显得非常必要。考虑相关竞赛所涉及到的基础理论，我们把相关课程进行综合，主要包括：开关电源设计、电机驱动、Protel制图、单片机原理、传感器检测技术、数字图像数据采集与处理等，合并称为智能控制应用技术，面向全校学生供选修学习，计三个学分。这样调动学生选修该课程的积极性，为后续的培训打下广泛的人才储备基础。通过对智能控制应用技术的学习，使参赛学生具有相应的理论基础。为保证相关赛事实训实习正常进行，就必须要有正常的实习实训场所，以及相应的电子元器件和工具。经过几年的投入和建设，学校为相关赛事提供了一定的比赛场所和实验平台。主要有：信号与系统实验室建设、传感器与检测技术实验室建设、模拟电子实验室建设、电路实验室建设等，同时兼顾应用技术潮流的创新实验室建设。另外，学校与飞思卡尔公司联合组建了飞思卡尔单片机实习实训实验室以及智能车模训练中心等。

二、参赛学生选拔与实践素质培养

一是认真选拔参赛学生（选拔参赛学生的一般流程见图1所示）。赛前动员时，积极响应的学生非常多，但并不是所有的都愿意参加比赛，也不是所有的学生都能够坚持数个月的学习和训练。为此，指导老师要选择对电子设计感兴趣的学生，如果对电子设计和竞赛不感兴趣，则很难坚持下来。

二是要选拔有耐心与良好心理素质的学生参赛。从动员到选拔，经历实训，到最后参加比赛这个过程有几个月时间，比赛之前的训练也有近两个月时间。每天面临枯燥的练习，经过两三星期有的学生就退缩了。所以每年动员时报名的学生非常多，但是到了比赛前人数就会大大减少。另外，竞赛的赛制决定了竞赛结果会有很大的不确定性，一个极其偶然的失误都会导致失败。因此参赛者要具备良好的心理素质，既要全心全意地投入比赛，还要以一颗平常心面对最终的结果。曾经有一个学生，平时的设计经测试，各方面的性能指标都非常得好，可是连续参加的两次赛事，成绩都不理想。这个事例反映了平时和比赛，过程和结果是有很大差异的。参加竞赛重在培养学生参与的过程，要求学生在过程中学习，在过程中进步，在过程中收获，在过程中获得自信。

三是培养参赛学生扎实的基础知识和团结合作的精神。电子设计竞赛要求3人组队参赛，集体计算成绩，这就要求3个人必须互相信任、互相配合、分工合作。可根据各人的长处与小组任务进行分工，有意识地重点选修智能控制应用技术课程的相关理论。如果每个人每一个知识点都要学习和掌握，就没有那么多的精力和时间。

四是把握竞赛过程。竞赛要经历数个月的过程，在这个过程中又要经历不知、困惑、探索、求证等环节，而且要反复进行，所以要给参赛的学生多多激励。要求他们能够经受得住考验，需要一种勤勉、务实、坚持不解的态度，承受住单调与枯燥的重复。笔者曾经告之学生：卫星上天了，嫦娥奔月了，完成这样浩瀚工程，工作人员达到几百万人，但是落实到每个人头上的也许就是简单枯燥，周而复始的小事。但不能因为是小事，就不坚持，就否定自己参与其中的神圣性。因此，要求学生应把握过程，从过程中收获、积累竞赛经验。

三、着重综合能力的培养

经过选拔、实践素质的考核后，参赛选手可以留在实验室接受系统培训和专门的老师指导。为了保证训练场所不被挤占，为此，我们设立了专门的培训实验室，配备必要的仪器设备。为保证学生实习实训顺利进行，我们的做法如下：

一是先自由组合，后优化整合。首先让学生根据个人的兴趣爱好和特长及彼此之间的熟悉程度进行组队，然后指导老师进行科学调配。擅长软件编写的学生、硬件电路设计感兴趣的学生和协调能力强、具有一定感染力的学生组合一组，这样可以保证学生合作有序，协同工作。对于文笔不错善于表达的学生，负责绘制电路图和书写理论报告。每个小组实训过程中成员一般为4人，参赛为3人，意味着临参赛前要淘汰一名选手。这样既能保证一定的竞争性，同时也使更多的学生得到锻炼，对小组积极进取起到推动作用。［1］

二是模块练习，掌握各自特点。模块练习是非常关键的，而且要确保每个环节不折不扣地认真对待，以把握每个环节的要点，做到比赛时临危不乱，胸有成竹。成功完成一个小小的集成电路一般要经过几个步骤：电路原理图的设计、PCB图的绘制、电子元件的布局、焊接，整机调试等。模块的训练主要包括键盘模块、电源模块、D／A模块、A／D模块、显示模块、交通灯模块还有一些传感器的应用等。为了保证训练质量，要求学生提交原理图、PCB版图、程序流程图、程序清单、设计文档及相关操作说明。只有让学生把这些基本模块弄得很熟练，才可以在训练较复杂集成电路或完成一个系统时，就会觉得脉络清晰，出现问题也知道如何查找。同时加强赛事流程的训练。如果一开始就让学生作较大的系统，在基本模块尚不熟练的情况下就会感觉无从下手，就是硬件做出来了，出现故障也很难查找。在这一阶段要着重培养学生良好的习惯和严谨的作风。

三是切实训练历年真题，积累实践经验。通过训练历年真题，可以基本把握完成一个系统（题目）组成环节，以及题目难易程度、基本思路、训练规律等，做到心中有数。练习历年真题关键要注重以下两个方面的结果：一是联机调试。既然是系统就要保证系统的各个组成部分要协调工作。多年参赛结果表明，大部分的竞赛队往往失败在最后的系统联机调试。二是总结出每年竞赛出题规律。其实每年的竞赛试题都有很多相似的地方，大多为控制类题目，包括数据采集，无线传输系统，电源设计，简单仪器、仪表设计。［2］根据竞赛团队的优势，确定选题方向，并准备相应的元器件和模块，重点加强该方面的练习。练习过程中，要注重加强团队精神的培养，还要确定团队核心人物。

四是赛前模拟演练，师生相互质疑。一个完整的系统开发，包括方案论证、电路的设计、电路板的制作到器件选取、单元电路调试、程序编写和最后系统测试等诸多内容，参赛学生想法往往不全面，师生互相置疑可弥补这方面的不足。通过师生相互质疑环节，学生对整个方案的选取、整体把握、单元电路设计调试可以在较短时间内系统领会。小组成员也要相互质疑，这样保证在比赛氛围中，有着平常心态、严谨作风、务实的态度、一丝不苟的精神（赛前训练流程见图2所示）。

四、结语

电子设计竞赛的目的，主要是通过竞赛加强基础知识教学与综合能力训练的结合、设计计算与制作测试的结合、电子技术基本内容与多专业内容的结合、传统器件与新型器件应用的结合，促进课程内容改革、学科发展，提高学生的全面素质。在日常教学改革过程中，结合创新实践能力培养目标，有意识地为学生营造一个独立分析问题、解决问题能力的良好氛围，搭建一个能够切实锻炼和加强学生自我学习、创新能力、展示自我的舞台，打造学生分工协作、精诚合作的氛围。通过竞赛既可以培养学生查阅资料能力、自学能力、分析问题与解决问题的能力、综合设计与调试能力，还可以培养学生理论联系实际的作风、团结协作精神和创新意识，提高学生的综合素质，促使有创新意识和创新能力的优秀学生脱颖而出，为其毕业后从事电子产品、电子系统设计这方面工作所需的素质打下良好基础。