黃 磊

南京林業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院自動化系 江蘇南京 210037

大學(xué)生電子競賽的組織和培訓(xùn)

黃 磊

南京林業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院自動化系 江蘇南京 210037

在多次指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生電子競賽的基礎(chǔ)上，總結(jié)出全面系統(tǒng)的組織和培訓(xùn)方法。包括理論、實驗、選拔、文檔撰寫、心理考評等多個方面，應(yīng)用于實踐取得了良好效果。

大學(xué)生電子競賽；競賽培訓(xùn)；教學(xué)改革

近年來在國家教育部的大力推動下,各類全國大學(xué)生電子競賽得到了迅猛發(fā)展。如“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”“天華杯全國電子專業(yè)人才設(shè)計與技能大賽”“TI杯模擬電子競賽”“飛思卡爾杯智能車大賽”等。我校自2007年以來一直積極參加這些比賽,多次取得過全國二等獎、省級一二等獎的好成績。這些成績的取得,首先得益于學(xué)校各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,更與參賽同學(xué)的刻苦鉆研,指導(dǎo)教師的辛勤勞動分不開。通過幾年的參賽,我校逐漸摸索出了一套科學(xué)的電子競賽組織和培訓(xùn)方法,應(yīng)用于實踐取得了良好的效果。

1 科學(xué)的組織和培訓(xùn)方法

“飛思卡爾杯智能車大賽”的初賽一般在每年7月中旬舉行,其余各種電子競賽一般都在每年的8月底到9月初舉行,報名參加這些比賽的大部分選手是大三學(xué)生,他們普遍存在理論基礎(chǔ)不足、動手能力不強(qiáng)和文檔撰寫經(jīng)驗欠缺等問題，需要1～2個月的集中培訓(xùn)與選拔,才有可能在競賽中獲得好成績。培訓(xùn)一般分3個階段進(jìn)行,分別是：理論培訓(xùn)、實驗動手、模擬比賽和選拔。

1.1 理論培訓(xùn)

主要針對電子競賽涉及的幾門骨干課程,如模擬電子基礎(chǔ)、數(shù)字電子基礎(chǔ)、單片機(jī)原理、EDA技術(shù)等進(jìn)行集中的理論教學(xué)。但它并不是簡單的二次上課,而是結(jié)合以往的電子競賽實例,有針對性地分析和提高。

模擬電路中的電壓跟隨器電路應(yīng)用廣泛,但在過去比賽中曾出現(xiàn)過輸出不跟隨輸入的問題。在理論培訓(xùn)時我們給學(xué)生詳細(xì)分析了問題產(chǎn)生的原因和解決方法,包括自激振蕩、信號帶寬的考慮和不同廠家的芯片對電路性能的影響等。

在單片機(jī)原理的培訓(xùn)中,過去教學(xué)一直局限在8051系列單片機(jī)?，F(xiàn)在根據(jù)競賽的不同需要,我們著重對非51系列單片機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行傳授。如在“TI杯模擬電子競賽”的培訓(xùn)中,我們主講TI公司的MSP430單片機(jī)和TMS320F2812 DSP。

1.2 實驗動手

實驗動手是整個培訓(xùn)的最重要環(huán)節(jié)。它不是普通教學(xué)里常見的那種呆板、機(jī)械式的驗證性實驗，而是集資料搜集、電子元件焊接、電路調(diào)試和文檔撰寫在一起的綜合設(shè)計性實驗,一般按照工程研發(fā)的形式組織。具體過程是：教師借鑒以往電子競賽的題目,編制出涵蓋電路、單片機(jī)等內(nèi)容,并具備一定應(yīng)用功能的設(shè)計性題目。給學(xué)生講解其中的大致原理和重點,告訴學(xué)生常用的文獻(xiàn)資料檢索方法。學(xué)生自己根據(jù)需要查找參考資料,設(shè)計出實現(xiàn)方案。經(jīng)指導(dǎo)教師審閱和修改后,再領(lǐng)取實驗設(shè)備和器材,開展設(shè)計和調(diào)試工作,最后撰寫出實驗報告。

1.2.1 參考資料的查找

除百度、谷歌這些常用的搜索方法之外,更重要的是教學(xué)生利用圖書館的資源,如各種藏書和期刊論文數(shù)據(jù)庫等,還有各種電子網(wǎng)站提供的芯片數(shù)據(jù)手冊和應(yīng)用筆記。例如大多數(shù)電子競賽都會事先告知比賽用到的主要芯片以方便準(zhǔn)備,這些芯片相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊和開發(fā)資料一般可以從生產(chǎn)廠家的網(wǎng)站上獲得。我們提供這些方法,并給出實驗題目可能用到的芯片,讓同學(xué)自己查找相關(guān)資料。

1.2.2 模塊的焊接

電子競賽的時間一般不超過1周,一般來不及去廠家定做正規(guī)的PCB板?；径际强客瑢W(xué)在實驗板上手工焊接而成。同樣的電路,不同的焊接得到的效果大不一樣。可以說焊接水平的高低一定程度上決定了比賽的結(jié)果，這種現(xiàn)象在偏重模擬電路設(shè)計的比賽中尤為突出。我們在實驗動手環(huán)節(jié)中,特意強(qiáng)調(diào)了學(xué)生焊接水平的培訓(xùn),并對每個學(xué)生的焊接水平有專門的評估。

1.2.3 電路調(diào)試排故

在電子線路和嵌入式系統(tǒng)中,調(diào)試和排故是一項難度很高的工作。在很大程度上,最能體現(xiàn)工程師水平的不是電路設(shè)計能力,而是對電路故障的分析和解決能力。在實驗開始階段,我們通過集中講解電路調(diào)試中常見的故障和解決方法,傳授給學(xué)生分析解決電路故障原因的思路。在學(xué)生遇到不能解決的問題時,指導(dǎo)教師會引導(dǎo)學(xué)生分析問題產(chǎn)生的原因,提出改進(jìn)建議。但并不具體包辦,而是讓學(xué)生自己動手解決。

1.2.4 文檔的撰寫

所有的電子競賽在比賽結(jié)束時都需要參賽選手提交一份比賽說明報告。該報告一般包含競賽題目分析、設(shè)計方案、比賽結(jié)果和數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容。大多數(shù)同學(xué)之前對Office接觸不多,缺乏的論文格式常識和排版技巧,因此在培訓(xùn)時也需要對這些內(nèi)容做一定的傳授。

1.3 模擬比賽和選拔

最后的選拔工作遵循公開公正的原則,分成理論考試和分組模擬比賽兩個部分,按照綜合成績高低確定最后的參賽選手。理論考試是對理論培訓(xùn)階段傳授知識掌握情況的考查,占總評成績的30%左右。分組模擬比賽是對競賽的實戰(zhàn)模擬,它占總評成績的70%左右。方法是直接從以往電子競賽試題中精選出合適的題目,讓同學(xué)們在規(guī)定的時間內(nèi)完成,期間教師的指導(dǎo)和干預(yù)要盡量少。通過分組模擬比賽,既準(zhǔn)確地考察出學(xué)生的水平,合理地確定出最后的參賽人員,又給了學(xué)生(特別是最后參賽的學(xué)生)一次難得的實踐鍛煉機(jī)會,增強(qiáng)了他們獨立解決問題的能力。

在整個選拔過程中,有以下幾點需要注意：

1.3.1 按照特長確定分組

電子競賽的題目往往涉及模電、數(shù)電、單片機(jī)、EDA等多個學(xué)科的內(nèi)容。很少有學(xué)生每一項都能十分精通。因此在安排學(xué)生分組時,要注意每個學(xué)生的特點,盡量做到長短互補(bǔ),最優(yōu)組合。一般競賽都要求每組學(xué)生為3人左右。我們一般按照擅長模電和數(shù)電的學(xué)生1人,單片機(jī)編程較突出的學(xué)生1人,EDA或文檔撰寫較突出的學(xué)生1人這種方式搭配。

1.3.2 注意選拔心理素質(zhì)和團(tuán)隊精神良好的隊伍

電子競賽的比賽時間很緊張,在短短幾天內(nèi)選手們需要完成方案設(shè)計、硬件焊接調(diào)試、軟件編程、撰寫報告等諸多內(nèi)容。要取得好成績,除了過硬的專業(yè)知識和動手能力外,還有兩點不可欠缺：

(1)參賽選手必須具備良好的心理素質(zhì)。遇到困難時不氣餒,時間越緊迫越要沉著鎮(zhèn)定,這在比賽的最后關(guān)頭是至關(guān)重要的。很多比賽,一直到截止前一天各參賽組的進(jìn)度都差不多,但往往在最后一天有的組成功解決了困難,脫穎而出。這種現(xiàn)象不全歸結(jié)于技術(shù)問題,更多體現(xiàn)的是選手們的心理素質(zhì)。

(2)參賽隊伍必須有良好的團(tuán)隊精神。電子競賽是一項團(tuán)體比賽,試題有一定難度。各組選手內(nèi)部必須充分交流,集思廣益,才有可能克服種種困難,取得佳績。

2 其他注意事項

2.1 引導(dǎo)學(xué)生建立正確的參賽觀

貫穿整個培訓(xùn)過程,要經(jīng)常引導(dǎo)同學(xué)認(rèn)識和樹立正確的參賽觀：通過參加電子競賽鞏固課堂所學(xué)知識,鍛煉提高動手能力,為今后工作打下堅實的基礎(chǔ)。而不是單純?yōu)榱双@獎,增加畢業(yè)求職時的資本。同時,電子競賽的結(jié)果也有一定偶然性,需要引導(dǎo)同學(xué)們以平常心看待最后的結(jié)果,特別是在失敗時要能夠坦然面對。

2.2 注意培育后備力量

因為各類電子競賽的賽制現(xiàn)在都已經(jīng)固定和連續(xù),所以在參加比賽時,不妨為下一屆的比賽做一些準(zhǔn)備。例如,可以從二年級挑選個別優(yōu)秀的學(xué)生參加當(dāng)年的競賽培訓(xùn)工作。雖然他們有很多課程沒有學(xué),但在1個多月的熏陶下,終究還是能有很多的收獲,從而為來年的參賽打下基礎(chǔ)。同時這樣做還有助于在低年級中擴(kuò)大電子競賽的影響,使更多的學(xué)生以后加入到這些比賽中來。

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Organization and training of national undergraduate electronic design contest

Huang Lei
Nanjing forestry university, Nanjing, 210037, China

On the basis of instructing students to taken part in the national undergraduate electronic design contest, foresight and systemic conclusions were draw on how to organize and train students, concerning areas such as theory teaching, making experiments, writing document, psychology assessment etc, which have achieved good effects in practice.

national undergraduate electronic design contest; contest training; teaching reform

2011-02-22 稿件編號：1102058

黃磊，講師。