陳志彬　賈玉福　孟繁剛

摘 要 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是提高電子信息類學(xué)生專業(yè)水平的一個(gè)重要抓手，通過(guò)參與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽， 可以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。本文結(jié)合遼寧科技大學(xué)實(shí)際情 況，從不同層面探討了電子競(jìng)賽培訓(xùn)體系建立情況，以適應(yīng)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽近年來(lái)所呈現(xiàn)出來(lái)的新情況、新特點(diǎn)。新的培訓(xùn)體系建立后在最近的三次國(guó)加和省級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得了前所未有的好成績(jī)。 實(shí)踐證明這一培訓(xùn)體系的建立是成功的和有效的，適合我校的情況和特點(diǎn)，對(duì)和我校相同層次的普 通本科院校的電子設(shè)計(jì)類競(jìng)賽有借鑒意義。

關(guān)鍵詞 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 培訓(xùn)體系 實(shí)踐能力 創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G652文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽作為高校電子信息類專業(yè)的主要學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目，其規(guī)模和影響力越來(lái)越大。2017年參賽學(xué)校1069所，代表隊(duì)14406隊(duì)，其中本科組12668隊(duì)。2019年參賽學(xué)校增加到1101所，代表隊(duì)15501隊(duì)，其中本科組13823隊(duì)。從參賽學(xué)校到參賽隊(duì)伍有較大幅度增長(zhǎng)，顯示全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的影響力越來(lái)越大，各類院校越來(lái)越重視電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽。參與競(jìng)賽的熱潮也和企業(yè)對(duì)獲獎(jiǎng)學(xué)生能力以及團(tuán)隊(duì)精神的認(rèn)可，以及參賽學(xué)生較高的就業(yè)質(zhì)量有著密不可分的關(guān)系，這也是院校樂(lè)見其成的目標(biāo)。

遼寧科技大學(xué)的前身是鞍山鋼鐵學(xué)院，原隸屬于冶金部，在部委調(diào)整后變更為省屬院校。我校從1997年開始參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，成績(jī)一直不太理想。全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽較好的成績(jī)是取得省二等獎(jiǎng)，在遼寧省級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中我校獲得省一等獎(jiǎng)獎(jiǎng)項(xiàng)也很少。造成這種局面的原因是多方面的。電子類專業(yè)創(chuàng)辦較晚，軟件、硬件基礎(chǔ)薄弱是主要原因。學(xué)生和教師的積極性不高， 政策層面的原因也不能忽視。

隨著我校辦學(xué)定位從教學(xué)科研型轉(zhuǎn)為培養(yǎng)應(yīng)用型人才，由此帶來(lái)了教學(xué)方式、目標(biāo)等一系列的變化，學(xué)校對(duì)學(xué)科競(jìng)賽愈來(lái)愈重視，由此促成了我校新的培養(yǎng)培訓(xùn)體系的形成。本文將結(jié)合我校參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽情況，針對(duì)學(xué)生在競(jìng)賽中暴露出來(lái)的問(wèn)題，探索建立新的培訓(xùn)體系。

1關(guān)于電子競(jìng)賽

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽始于 1994 年，至今共舉辦了 14 屆。競(jìng)賽的目標(biāo)是促進(jìn)電子信息類學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容的更新、整合與改革，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐能力。25 年間競(jìng)賽的題目也在不斷的更新和發(fā)展，從 1994 年的 2 個(gè)題目，到 2019 年本科題目數(shù)達(dá)到 8 個(gè)。從 2007 年的第八屆開始，增設(shè)了高職高專組題目，一般題目數(shù) 3 個(gè)，第八屆高職高專題目數(shù)為 4 個(gè)。內(nèi)容也從最初的電源和數(shù)據(jù)采集兩個(gè)題目發(fā)展到 2019 年涵蓋無(wú)線充電系統(tǒng)，機(jī)器人，互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線通信，信號(hào)檢測(cè)，甚至于電磁炮，題目的難度逐漸增加，涵蓋了當(dāng)前的熱點(diǎn)技術(shù)，真正做到了與時(shí)俱進(jìn)。在競(jìng)賽題目演進(jìn)過(guò)程中，逐漸形成了基礎(chǔ)電路，測(cè)量?jī)x器，通信與互聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)化與人工智能四大類題目。每類題目都涉及軟硬件知識(shí)，側(cè)重于某一專業(yè)，如電子信息、計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制、電子技術(shù)應(yīng)用等。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題實(shí)用性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、技術(shù)水平發(fā)揮余地大。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的試題反映了電子技術(shù)的先進(jìn)水平，引導(dǎo)高校在教學(xué)改革中培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

近年來(lái)，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽呈現(xiàn)新的特點(diǎn)：（1）考核的內(nèi)容更多地限定于電子基本電路以及信息前沿技術(shù)方面。（2）互聯(lián)網(wǎng)+，大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)的逐漸融入到題目中。這些新的特點(diǎn)，對(duì)參賽選手的知識(shí)和技能的儲(chǔ)備提出了更高的要求。原有的按照大類進(jìn)行的培訓(xùn)不再適應(yīng)新的競(jìng)賽要求，因此有必要對(duì)原有的培訓(xùn)體系進(jìn)行改變，以適應(yīng)新的競(jìng)賽要求。

2構(gòu)建新的培訓(xùn)體系

調(diào)整是從多個(gè)方面進(jìn)行的。

學(xué)校層面，教務(wù)處牽頭制定了一系列的規(guī)范性文件。（1）將各類競(jìng)賽分 A、B 類進(jìn)行管理。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和智能車競(jìng)賽都?xì)w為 A 類競(jìng)賽，遼寧省電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽則歸為 B 類競(jìng)賽。（2）學(xué)校從資金支持上向重點(diǎn)比賽傾斜。（3）出臺(tái)了學(xué)分置換管理辦法，鼓勵(lì)更多同學(xué)參加到競(jìng)賽中去，并取得好的競(jìng)賽成績(jī)。（4）給予指導(dǎo)教師獎(jiǎng)勵(lì)政策。

管理方面，教務(wù)處負(fù)責(zé)競(jìng)賽的全面協(xié)調(diào)管理工作，團(tuán)委負(fù)責(zé)后勤支援，從學(xué)校層面整合優(yōu)勢(shì)資源， 為競(jìng)賽提供有力的支持，學(xué)院則負(fù)責(zé)競(jìng)賽的具體實(shí)施。

參賽學(xué)生方面，充分發(fā)揮電子協(xié)會(huì)的作用，由電子協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)學(xué)生前期培訓(xùn)。電子協(xié)會(huì)在多年的運(yùn)作過(guò)程中，形成了在教師指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我管理，學(xué)生自主訓(xùn)練為主的培養(yǎng)模式。學(xué)生可以根據(jù)自己的愛好和興趣，選擇自己的主攻方向，如單片機(jī)、可編程邏輯器件、智能控制等。指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)方面，學(xué)院選派 10 名具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師參與到培訓(xùn)系統(tǒng)中，教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)生在競(jìng)賽中的指導(dǎo)將更具有針對(duì)性，能很好解決學(xué)生面臨的難題。

教師團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)學(xué)生中、后期的培訓(xùn)，對(duì)學(xué)生理論水平進(jìn)行提高的同時(shí)，通過(guò)有針對(duì)性的訓(xùn)練， 提高學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的實(shí)踐能力，以適應(yīng)難度、復(fù)雜性更高的競(jìng)賽題目的要求。

培訓(xùn)體系方面，建立三期培訓(xùn)制度，制定每期的培訓(xùn)計(jì)劃、培訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容，明確每個(gè)培訓(xùn)周期結(jié)束學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)和技能。培訓(xùn)的內(nèi)容編排上遵從單元到綜合，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則。

前期培訓(xùn)主要由電子協(xié)會(huì)自己完成，內(nèi)容是模擬電子線路、數(shù)字電子線路、單片機(jī)的基礎(chǔ)部分， 從簡(jiǎn)單的單元電路開始，要求學(xué)生逐漸掌握電路的基本原理、電子元器件的認(rèn)知、電路的焊接和調(diào)試;掌握電子CAD 軟件的使用，包括原理圖、PCB 的設(shè)計(jì)以及電路仿真等。

中期培訓(xùn)由指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，在注重理論的基礎(chǔ)上，重視電子線路系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)能力的提高， 以及電路的綜合調(diào)試能力，并著重提高學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

后期培訓(xùn)是實(shí)戰(zhàn)模擬，訓(xùn)練題目選自往屆的參賽題目，要求學(xué)生在一周之內(nèi)完成訓(xùn)練內(nèi)容。通過(guò)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，各個(gè)小組做好隊(duì)員分工與協(xié)作，培訓(xùn)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

中、后期的培訓(xùn)內(nèi)容包括六個(gè)模塊，分別是智能控制系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)與 FPGA，電源系統(tǒng)，通信電子線路、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和科技報(bào)告寫作。除了科技報(bào)告寫作是 16 學(xué)時(shí)以外，其他課程均為 48 學(xué)時(shí)，其中實(shí)戰(zhàn)實(shí)訓(xùn) 24 學(xué)時(shí)，結(jié)合往屆題目進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。

智能控制系統(tǒng)模塊培訓(xùn)包括常用的積分分離 PID，專家 PID 控制，模糊 PID 控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 等先進(jìn)的 PID 控制算法。安排 MATLAB 實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì) PID 參數(shù)在控制中的作用有更深入的認(rèn)識(shí)。這些 PID 算法可以在單片機(jī)、ARM、FPGA 等平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐環(huán)節(jié)則安排了風(fēng)力擺控制系統(tǒng)（2015 年國(guó)賽題目），小球滾動(dòng)控制系統(tǒng)（2015 年國(guó)賽題目）和自動(dòng)循跡小車（2016 年省賽題目）（任選一）。

嵌入式系統(tǒng)與 FPGA 模塊重點(diǎn)是 FPGA 高級(jí)編程與應(yīng)用，涉及狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)，序列發(fā)生器，AD 接口設(shè)計(jì)等。實(shí)踐方面，安排了基于 FPGA 平臺(tái)的 AD 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?nèi)容 。

電源系統(tǒng)模塊重點(diǎn)介紹直流-直流（DC-DC）交換，升壓、降壓電路的結(jié)構(gòu)與工作原理，直流-交流（DC-AC）變換電路及工作原理，檢測(cè)與保護(hù)電路、濾波電路等內(nèi)容。實(shí)踐環(huán)節(jié)則安排了降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源（2016 年省賽題目）和雙向 DC-DC 變換器設(shè)計(jì)（2015 年國(guó)賽題目）。

通信電子線路模塊主要介紹通信接口電路設(shè)計(jì)，信號(hào)變換與濾波電路，信號(hào)放大與調(diào)理電路， 波形發(fā)生電路的設(shè)計(jì)，模擬與數(shù)字調(diào)制與解調(diào)等內(nèi)容。實(shí)踐環(huán)節(jié)則安排了位同步時(shí)鐘提取電路（2016省賽題目）和自動(dòng)增益控制放大器（2014 省賽題目）等內(nèi)容。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要講解互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線低速網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。實(shí)踐環(huán)節(jié)是通過(guò)單片機(jī)+藍(lán)牙/Wifi 模塊組成信息交換系統(tǒng)。

科技報(bào)告寫作根據(jù)賽事組委會(huì)對(duì)學(xué)生提交報(bào)告的要求，講解學(xué)術(shù)報(bào)告的撰寫規(guī)范，要求學(xué)生培訓(xùn)結(jié)束后提交一個(gè)報(bào)告。

該培訓(xùn)系統(tǒng)從 2016 年秋開始執(zhí)行，從培訓(xùn)體系建立以來(lái)，學(xué)生參加了 2017 和 2019 的國(guó)賽和2018 年的省賽，取得了不錯(cuò)的成果。2017 年國(guó)賽中，我校有一組以 118 分獲得推薦，并最終取得了國(guó)家一等獎(jiǎng)，這是我校參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽以來(lái)首次獲得國(guó)家一等獎(jiǎng)。2018 年遼寧省電賽，我校取得了 5 個(gè)一等獎(jiǎng)，6 個(gè)二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)，也是歷年來(lái)獲得省一等獎(jiǎng)最多的一次。2019 年全國(guó)比賽， 我校有兩組獲省一等獎(jiǎng)，推薦國(guó)家最終獲得國(guó)家二等獎(jiǎng)，是我校一次獲得國(guó)家獎(jiǎng)項(xiàng)最多的一次。近三年來(lái)競(jìng)賽取得優(yōu)異成績(jī)，表明新的培訓(xùn)體系的與現(xiàn)有的競(jìng)賽是相適應(yīng)的，能有效提升學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐能力。我們將根據(jù)競(jìng)賽題目呈現(xiàn)的新特點(diǎn)，進(jìn)一步更新、完善培訓(xùn)體系（2019 年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽結(jié)束后增加了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課程），全面提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合創(chuàng)新能力，為電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽服務(wù)。

3總結(jié)

經(jīng)過(guò)調(diào)整與完善，我校逐步建立了適合校情與特點(diǎn)的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)體系，并在近三年的國(guó)家和省級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中收到了良好的效果，賽事成績(jī)連續(xù)取得突破，表明新的培訓(xùn)在全面提升了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合創(chuàng)新能力發(fā)揮了關(guān)鍵作用。競(jìng)賽培訓(xùn)體系的建立和實(shí)施，教師培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)的形成，促進(jìn)了電子類課程教學(xué)內(nèi)容改革以及教學(xué)質(zhì)量的提高，也促使了我校電子信息類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

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