浅析高职院校电子设计大赛的准备与培训工作

时间:2019-09-27

　　摘要：教育部倡导的全国大学生电子设计竞赛, 是我国高校中举办时间长、实施范围广、参与学生最多的竞赛之一, 得到了高等教育界和社会的广泛认可。大学生电子设计竞赛对高校电子专业的教学内容、课程体系、教学实践、教学手段、实验室建设等方面的改革起到了积极的促进作用, 为培养学生的创新设计能力搭建了良好的平台。

　　相对于本科组的评分标准, 高职组主要侧重于实物制作的考察和动手能力的培养。如何有效地进行竞赛培训是每个高职参赛学校面临的共同问题。本文结合学校自身实践, 着力探索出一套行之有效的组织和培训方案。
 

　　一、赛前的培训组织

　　结合高职类院校三年制课程设置的实际情况, 高职学生的电子大赛应该从大二的下半学期期初开始。此时, 学生已经完成了模拟电子技术、数字电子技术、单片机接口技术以及电子工艺等相关课程的学习, 能够熟练使用仿真软件并掌握了印刷电路板的制作方法, 而且通过相关的课程设计与实训, 在电子方面具备了一定的制作、调试以及设计等综合能力, 学生正逐渐由被动学习转入兴趣投入、主动学习的阶段, 加上传感器、自动控制等课程的相继开设, 学生已经可以对大赛题目要求的整个系统有了初步的认知, 具备了参赛的基本能力, 从而可以进入准备阶段。

　　为了参加电子大赛, 选择更多优秀的学生, 我校在课程体系与教学改革方面都进行了大量工作:在选修课中增设交叉学科, 边缘学科课程;拓宽专业口径, 加强实践教学环节, 在实训中注意培养学生的动手能力, 创新意识;广泛宣传, 举办校内各种竞赛活动。我校几位参赛的学生, 在进行大赛准备的一个学期里, 均参加过各种课外科技活动, 如毕昇杯单片机大赛, 科技节大赛, DSP智能小车大赛等。这些大赛一方面激发了学生的兴趣, 另一方面也锻炼了学生的竞赛意识, 便于老师进行合理的选拨和分配学生。每个参赛队要求有3名队员, 要求队员既具有独立工作的能力, 又有团队协作精神, 其中项目主设计者 (队长) 必须具备较全面的知识和领导能力, 协调各方面的工作。另外两名队员一个侧重硬件设计, 一个侧重软件设计和文档写作。同时, 注意专业搭配的合理, 每组成员中应均有强电专业的学生和弱电专业学生, 以避免题目下来时由于专业目标不同而导致无从下手。当然, 队员所担负的任务并没有统一的规定, 关键是各参赛队员要因地制宜地搭配组合。

　　二、基本技能训练与单元电路设计

　　为提高参赛队员的动手操作能力, 针对电子设计竞赛赛题所涉及的一些内容, 在实践课程培训阶段我们进行了基本单元电路设计制作训练。内容包括集成运算放大器电路、信号产生电路、传感器及其应用电路、电机驱动电路、A/D电路和键盘显示电路等。重点是掌握常用电子电路的设计与制作。实训中, 要求学生完成电路原理图的设计和制作, 通过电路设计、实际制作、调试和总结报告, 锻炼学生基本电路设计与制作能力。针对我校高职学生的实际水平和专业特点, 我校在培训过程中, 着重侧重了模拟电路、数字电路的培训。由于竞赛时要求的时间比较短, 四天三夜, 这就要求学生在印刷电路板的制作方面要又快又准。我校在印刷电路板的制作及电路的焊接、调试等方面进行了多个电路的练习及调试, 如彩灯控制电路, 小信号放大器, 网线测试仪等。本着“少讲, 多练”的原则, 学生从制作, 焊接, 调试, 全部自己完成, 而且完成质量一次比一次好, 这样, 就为电路制作部分节省了时间。

　　三、单片机最小系统设计制作训练

　　单片机作为系统的控制核心被广泛应用, 采用单片机作为控制器来完成设计任务的竞赛题目将近50%。在电子竞赛设计中, 单片机的主要功能是负责整个系统的控制, 不承担复杂的数据处理任务, 因此在设计单片机最小系统时通常选用AT89C51、AT89C52、AT89S52等型号的8位单片机作为MCU。一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、片外RAM、片外ROM、按键、数码管、液晶显示器、外部扩展接口等部分组成。

　　根据近几年的大赛要求, 单片机最小系统也包括了A/D, D/A转换部分。接口电路与程序设计是训练的重点, 设计制作的产品可以作为子系统或者模块保留备用。训练中要求学生完成电路原理图、PCB电路板图和装配图的设计, 以及电路调试、设计总结报告写作。软件编程训练可以利用单片机开发系统进行培训, 通过对单片机最小系统硬件的设计制作, 可以使学生加深对单片机的了解。我校在进行单片机最小系统的训练同时, 也积极关注大赛动态, 引导学生关注凌阳单片机、NEC、DSP等控制芯片。根据我校学生的实际, 在已经掌握51系列单片机的基础上, 学习了凌阳单片机。台湾凌阳科技公司设计开发的SPCE061A精简开发板 (简称61板) 作为大赛允许使用的一种单片机开发系统, 它拥有了学习实验板、下载线、编程器、仿真器等功能, 同时具有较高的性价比, 因而得到了参赛队泛的使用, 也是我们培训当中一个重要的内容。

　　四、系统综合设计训练

　　电子竞赛作品设计制作有自己的规律, 其设计制作过程大致经过题目选择、方案论证、子系统设计与制作、系统综合、调试与测量等步骤, 最后完成作品和设计总结报告。电子设计竞赛综合设计训练要求学生掌握电子系统的设计方法, 电子设计竞赛作品设计制作步骤, 以及设计总结报告的写作要求。我校在最后两个月的冲刺阶段, 结合我校学生学科体系的实际水平, 分组练习了电子大赛控制类试题及测试类试题。控制类试题练习了液体点滴速度监控装置;测试类试题练习了简易电阻、电容和电感测量仪设计。从方案的设计与论证、元器件选择, 电路的调试与测量, 设计报告的撰写, 全部由学生完成, 老师全程监控, 把握方向。按照参赛题目, 有重点、有突破口, 在组织和安排上给予重点保障, 以提高未来在大赛中的竞争能力。竞赛演练期间, 同学们发扬连续作战的精神, 团结协作, 克服体力的不支, 攻克技术上的难点, 在规定时间内, 完成了竞赛的基础和发挥部分。

　　五、教师个人的准备工作

　　实施参赛的程序、完成竞赛内容的培训指导等, 需要一支综合素质高、业务能力强的“双师型”师资队伍的支撑。为此, 结合专业建设, 要重视电子设计竞赛指导教师的配备, 选拔具有奉献精神、责任心强、理论基础扎实、专业知识渊博、工程实施能力强的一线教师和实验技术人员作为指导教师。教师要分工协作, 要能在赛前培训中指导学生完成理论设计和实物的制作调试。赛前的培训, 老师必须参与到培训项目中来, 亲自动手做, 在做的过程中发现问题, 解决问题。只有老师具备了很强的实践能力, 才能够恰到好处地指导学生。另外, 电子设计竞赛课题所涉及知识的深度和广度, 不仅能对参赛学生的知识和能力进行检验, 而且也对指导教师提出了更高的要求。原有课程体系的教师, 如果不继续学习、更新知识, 是难以胜任指导任务的。因此, 竞赛对教师的实践能力和教学水平的促进作用也是不言一而喻的。由此可见, 竞赛既是对学生实践能力的检验, 也是对教学工作的检验, 更是对教师工作能力的检验, 没有科学的教学体系, 没有一支理论水平高实践能力强的师资队伍, 很难在竞赛中取得好成绩。

　　大学生电子设计竞赛高职高专组开展了两年, 鉴于大赛努力与课程体系和课程内容改革紧密结合, 与技术应用型人才培养目标紧密结合, 因此, 大赛对高职学校学生和老师的影响是积极和长远的, 高职院校的老师应该以电子设计竞赛为契机, 总结经验和教训, 为社会培养更多的应用型人才。

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