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电子设计竞赛与实践教学改革


电子设计竞赛与实践教学改革
程智宾 谢斌生
(福建信息职业技术学院,福建,福州350003)

摘要:从指导学生参加电子设计竞赛中暴露的问题,分析传统实践教学模式存在的主要缺陷,论述了
大学生参加电子设计竞赛的意义,以及对实训中心建设及实践教学改革的促进作用。

关键词: 电子设计竞赛

践教学

改革

全国大学生电子设计竞赛是深受大学生欢迎的综合设计竞赛项目, 它给参赛学生提供了综合运用所 学过的知识、发挥想象力和创新能力的机会和思维空间。随着素质教育的推进和实施,间有学生自主择 业和就业压力等因素的影响, 大学生对自身实际能力的提高非常重视, 报名参赛的学校和参赛的学生人 数逐届增加。 2005年, 我们学院以全国大学生电子设计竞赛福建赛区组委会成员的身份首次组队参加比 赛,参赛队12队,共有36名学生参加比赛,有2队获得省级三等奖,10队获得成功参赛奖。2006年,第 二次组队参加福建省大学生电子设计竞赛,有11队共有33名学生参加比赛,其中1队获得省级一等奖,1 队获得省级二等奖,3队获得省级三等奖,6队获得成功参赛奖。

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电子设计竞赛的意义
电子技术是信息社会化的基础, 也是实现信息社会化的手段, 因为各行各业的发展与完善都需要电

子信息技术的支持。 全国大学生电子设计竞赛创办以来, 已有越来越多的人认识到这是培养高素质大学 生和开发人才智力资源的课外科技活动,有利于培养和发展大学生的创造力、应变能力和拼搏精神。 (1)电子设计竞赛是面向大学生的群众性科技活动,目的在于推动全国高等学校信息与电子类学 科面向21世纪的课程体系和课程内容改革, 促进教育实现两个转变, 引导高校在教学中强化培养大学生 的创新能力、协作精神和理论联系实际的学风,训练大学生动手能力和工程实践能力,鼓励广大学生踊 跃参与课外科技活动,把他们的主要精力吸引到学习和能力培养上来,从而促进高校形成良好的学风, 同时为优秀人才的脱颖而出创造条件。 (2)全国大学生电子设计竞赛也引起了社会的关注和响应,不少用人单位也对参加此项活动的大 学生产生极大的兴趣,荣获全国奖的不少同学被免试保送读研究生。参加此项活动的许多学生都有“胜 读十年书”的感觉。 实践是检验真理的唯一标准,教育是一个有目的、有计划的培养人的实践活动,随着改革开放的不 断深入,市场经济的日渐成熟和完善,社会对高等学校的人才培养提出了新的要求,全国大学生电子设 计竞赛成为促进高校教育改革的一股动力。

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传统实践教学模式存在的主要问题

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竞赛中学生暴露的问题充分暴露了传统实践教学模式的不足之处。 通过组织和指导学生参加全国电 子设计竞赛和福建省大学生电子设计竞赛,我们发现参赛学生大都存在如下共同缺陷: (1)知识面不够宽,综合运用知识能力不强 学生选定一个制作项目后,能提出的设计方案不多,对方案比较、论证也不够充分,往往对参考电 路生搬硬套,不会采用先进的简便电路。另外,综合运用知识分析问题的能力不强。究其原因,主要是 对基本知识、基本理论、基本技能掌握不牢固,平时阅读的参考资料和课外书籍太少,基本技能训练不 够。 (2)资料查阅能力不强 参赛队员选定题目后,不能尽快找到所需要的相关资料,多数学生是找教科书和教学参考书,这反 映了我们实践教学脱离了工程实际。 (3)实验技能不强 在竞赛过程中,一些同学不会正确设计实验数据表格,不会通过实验数据正确分析、总结、归纳、 解决问题。在安装焊接过程中,操作不熟练,电路布局不规范,电路调试与故障查找、排除等方面的能 力不强,这也从侧面反映了学习期间实验课内容验证性多而设计性、综合性实践少,所以学生的设计能 力和综合能力未能得到应有的开发和提高。 (4)应用计算机知识的能力有限 竞赛中不少题目必须使用单片机才能完成设计要求, 一些参赛队因单片机编程与应用能力不足, 最 终未能取得较好成绩。 (5)设计报告质量不高 许多参赛学生设计报告格式存在许多不足,设计方案论述不够严谨,电路设计缺少理论分析。说明 我们的实验教学忽略了实验报告这一重要环节。 (6)新器件、新技术应用能力较差 有一些竞赛题若能采用新技术、新器件,如CPLD/FPGA实现某些电子系统设计,不仅电路简单、省 工、省时,性能指标也优于传统电路。参赛学生这方面的知识和能力与全国大学生电子设计竞赛的要求 尚有一定的差距。原因是目前我们没有开设这方面的课程。 通过对参赛选手存在的不足进行分析,说明我们现有的实践教学模式还存在一些问题: 一是验证性实验内容多,而自主设计的实验内容少,忽视了在实践教学过程中学生的主体作用,不 利于学生独立思考和动手能力的提高。 二是封闭式验证性的实验内容多, 开放性、 设计性、 创新型的实验内容少, 不利干学生个性的发展。 且实验内容的更新速度慢,使得这些实验与当今迅速发展的电子技术脱轨。 三是单科性实验内容多而综合性实验内容少, 在所开设的实验课程中, 缺少与工程实际问题相结合 的综合性、研究性的实验内容,不利于学生综合能力的提高。

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针对以上存在的这些问题, 电子系实训中心在这两年已开始对实训和实验内容进行改革, 比如低频 电子线路实验――单管放大电路,由以前的简单验证性实验转变为由学生自行设计、焊接、调试完成; 增设单片机课程设计,在教师指导下由学生自行完成数字电压表的设计、制作和调试工作;平时让学生 参与教师课题的研究,或者申报学生课题,比如:大型数字电子钟的设计与制作、数字计数绕线机、烘 干箱恒温控制系统等等。这些举措都大大提高了学生独立思考和动手的能力。

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电子设计竞赛对实践教学改革的促进作用
在电子信息飞速发展的今天, 社会需要大量的具有综合能力强的创新型人才, 这就需要我们从实验

的内容、方法和形式上对实践教学进行改革,从而培养出有个性的、适应时代发展的创新型人才。电子 设计竞赛加快了实训中心建设和实践教学改革的步伐。 (1) 促进师资队伍的建设 大学生电子设计竟赛, 是对高校电子类专业师资水平、 实验室硬件设施建设和学生综合适应用能力 的一个系统检验,同时,对师资水平和实验室建没起到了良好的推动作用。在知识更新速度不断加快的 今天,教师只有在不断学习新的知识、新的理论、新的技术和开展科研活动的过程中,不断提高自身的 素质,才能更好地为学生传道、授业、解惑,才能更好地指导电子设计竞赛工作。因此,我们加强了师 资队伍的建设,一是聘请了两位博士,作为学术方面的指导,并引领年轻教师参加课题研究;二是引进 数名优秀的硕士研究生;三是选派部分教师参加新知识、新技术的培训与学习,这样使得我们在电子设 计竞赛中,指导教师的力量大大加强。 (2) 促进实验室建设 电子设计竞赛的场地是由我们实训中心自己提供的, 能否适应电子设计竞赛各种题目的要求, 体现 了我们电子系实训中心各实验室的应变能力和综合适应能力。 长期以来, 由于电子信息类专业各门课程 的实验仪器,基本上使用的是老三样(万用表、信号源、示波器),学生在实验中接触不到先进的仪器设 备,更淡不上使用先进的实验手段来完成实验。这个问题在平时的实验中表现并不明显,但在大学生电 子设计竞赛中就显得非常突出。谁使用了先进的仪器和设备,谁采用了先进的实验手段,谁就会在其它 条件相同的情况下赢得更多的时间,从而取得更好的成绩。因此在实验室建设中要坚持高起点,要把计 算机引入到电子信息类专业的各门课程的实验中来。如:为了适应大学生电子设计竞赛,我们与凌阳公 司共建了凌阳单片机实验室、购置了51单片机的开发工具等等,今后还会逐步建设EDA综合实验室。 (3) 更新教学内容,重构课程体系 尽管电子技术的发展日新月异,新的器件层出不穷,但电子技术课的甚础地位不能动摇。因此,模 拟和数字逻辑电路中的放大、振荡、反馈、频率特性、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计等基 础内容不能削弱。在此基础上更新教学内容,着重分析由功能单元构成的通用集成电路(如集成运放、 集成功放、集成A/D, D/A转换器等)和计算机应用集成电路(RAM, EPROM等),同时还要逐步引入ASIC教

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学内容(如:CPLD, FPGA等)。电子技术基础是工程设计性很强的课程,在教学改革中必须用系统的观念 重构课程体系,建议在“模拟电子技术”和“数字逻辑电路”课程学完后,新开一门“现代电子系统设 计”课程。 (4) 加强EDA教学,提高电子设计自动化水平 国际电子技术的发展动态显示出,ASIC与EDA是电子器件与电子设计发展的技术潮流。ASIC的开发 必须借助于EDA工具,因此,掌握EDA技术是对当今电子工程师的最基本要求。在美国及其西方发达国家 的大学中,全部都开设了EDA课程,其大学生在校期间就能用EDA技术开发出先进的电子产品,而我国在 EDA教学方面还比较滞后,因此,我们必须积极开展EDA教学,高起点建设EDA实验室,以达到快速提高 学生电子设计自动化水平的目的。 (5) 加大实践课教学的改革力度 首先,在实验内容的开设上应分为三个层次,第一、基础验证性实验;第二、设计性实验;第三、综 合设计研究性实验。其中基础验证性实验是基本电子器件的应用性实验,电路由学生自行安装与测试, 其内容要尽量覆盖课程中的重要知识点, 突出电子电路调试技能和测量方法的训练, 培养正确记录与处 理数据、合理表达与报告实验结果的能力。学生在完成基础实验之后,基本上具备设计、调试和测量简 单电路的能力。 设计性实验的教学内容为低频、高频、数字电路中各单元电路的设计及小系统设计。采用积木式、 模块化结构,将设计的单元电路组合成小系统电路,完成应用电路系统的设计。以中大规模集成器件为 主,引入EDA方法,使学生通过设计性实验初步了解新产品的设计和制作过程,培养学生的综合应用能 力以及利用现代化分析、测试手段的能力。 综合设计研究性实验,其教学内容包括信号的检测、控制、传输与处理以及单片机等应用性较强的 综合设计研究性实验。可以选择与电子技术相关的科研课题或学生自拟的课题,从选题、设计,购买元 器件、构建实验平台,完成实验调试等过程,尽量由学生独立完成,教师只提供必要的技术指导,实验 室提供必需的实验设备和场地。 其次 , 在实践环节上,可以采取以下几种形式:(1)课内实验:一般占课程总学时的1/4左右;(2) 课外实验:由老师布置任务,让学生在课外完成;(3)开设仿真实验:有些不能实现的复杂实验,可以利 用Multism2001等软件进行仿真实验;(4)开设综合性课程设计;(5)选拔优秀学生参加教师的科研活动。 (6)积极开展第二课堂活动,大力培养学生实践能力和创新精神 培养学生实践能力和创新精神,可以采取多种有激励作用的、激发学生兴趣的新形式。竞赛活动是 一种非常好的形式,除参加全国、全省的比赛外,我们系每学期举办一次“挑战杯”电子设计竞赛,在 五四文化艺术节中组织学生参加无线电通讯比赛、电路设计比赛、科技论文比赛和电路搭接比赛等等。 利用电子协会这个平台,大力组织开展一些跟电子设计竞赛有关的选修课、讲座、技能训练以及义务维 修电器等活动。

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(7)改革考试方法 考试除对学生的基础理论进行必要的检查外, 对于高职院校的电子专业学生来说, 应把重点放在对 他们的综合应用能力和实践技能的检查上,考试的方法可选择理论考试(闭卷)、实验考试(开卷)、综合 能力考试(电路综合设计考试),特别要注意“电路综合设计考试”这一环节。可以由教师提出一个电子 小系统电路,并在规定的课余时间里由学生独立完成,教师可根据学生所设计的电子小系统电路,看小 系统电路设计是否合理;看电路的性能指标是否达到试题规定的要求;看是否有创新内容;看完成该电子 小系统电路设计,所用时间的长短等来综合评定学生的考试成绩。

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结束语
组织学生参加大学生电子设计竞赛, 使我们进一步看到了实训中心建设和实践教学改革的方向。 我

们要以此为契机,加大实训中心的建设力度,加大理论和实践教学的改革力度,为适应新世纪对人才的 要求,培养出高素质、具有创新精神的、知识、能力、全面发展的应用型人才。 参考文献:
[1]高明华.开展电子设计竞赛对提高教育质量的作用[J].南昌高专学报,2004 [2]刘润华.全国大学生电子设计赛后的思考[J].电气电子教学学报,1999,(6) [3]苗志全.从全国电子设计竞赛看如何深化实践教学改革[J].华北科技学院学报,2004,(1) [4]雷炜.开展大学生电子设计竞赛促进高校教学改革.凌阳科技大学计划网站电子杂志,2005,(5)

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