从电子设计竞赛谈课程体系改革与创新能力的培养

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摘要： 本文从我校参加全国大学生电子设计竞赛的情况及所产生的显著效果，论述了高校教学改革与培养学生创新能力的必要性，探讨了开展电子设计竞赛对电子类教学内容和课程体系改革的促进作用，介绍了一种在实践中较为成功的大学生学科竞赛的培训体系和组织运行模式。

Abstract: In this paper, from the experience that our university participated in the National Undergraduate Electronic Design Contest and achieved remarkable results to discuss higher education reform, the need to develop students' creative ability and acceleration in curriculum reform. We introduce a more successful training system and organization operating in contest.

关键词： 电子设计竞赛；实践教学；课程体系；创新人才

Key words: Electronic Design Contest；practice teaching；curriculum system；creative talents

中图分类号：G521文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）05-0239-02

0引言

全国大学生电子设计竞赛由教育部高教司和信息产业部人事司共同主办[1]，从1994年到现在，先后举办了近十届全国竞赛和四届专题竞赛。大赛从一开始就确立了“推进教育教学改革，为人才培养服务”的宗旨，不断推进高校教育教学的改革与发展[1][2]。我校从1997年开始面向全校召集优秀学生参加全国大学生电子设计竞赛，成绩斐然，先后获得国家一等奖三项，国家二等将五项，山东省一、二等奖励多项。这些成绩对学生的鼓舞很大，要求参赛的学生逐年增多，参与的专业范围也不断扩大。参加过电子设计竞赛的学生在系统设计、方案论证、整机调试、选用新器件及创新能力与合作精神等方面得到了全面提高，也增强了他们的自信心。他们在毕业设计和以后的科研工作中，独立工作的能力较强，受到了教师和用人单位的欢迎和好评。我们从以下几个方面，谈谈通过组织大学生电子设计竞赛，对程体系改革与创新能力培养的促进作用。

1大学生电子设计竞赛促进了电子技术相关课程教学体系的改革与完善

通过组织参加全国大学生电子设计竞赛及赛前选拔与培训，发现我校本科生存在理论基础较好而动手能力较差、参与意识较强而工程素养不足等缺点。这反映出教学过程重理论轻实践、重软件轻硬件，也说明现有的教学内容和课程体系急需改革，如：在平时实验课中，验证性实验多而自主设计的实验少，单科性实验多而综合性实验少，采用传统的方法多而应用最新的技术少，反映电子技术应用的前沿课程少。针对这些问题，我们对电子类课程体系进行了一些调整和改革。

首先在教学内容上，由于新技术、新器件应用范围越来越广和电子技术的飞速发展，我们开出了“可编程逻辑器件及其应用”、“电子设计自动化”、“现代电子系统设计”、“条形码与IC卡技术”等新课程，编写了教学大纲，经过多年实践，效果良好，丰富和完善了电子技术课程体系。配合课程体系和电子技术竞赛编写了新的理论教材“电子设计自动化”和实验教材“电子技术测量与实验”。在新教材中，舍弃了过时陈旧的内容，引入新的内容，增加了电子线路软件仿真的内容，使硬件软件相结合，丰富了实验手段。新教材还增加了大量的设计性和综合设计性实验内容，满足不同程度学生的需要。实验教学环节已由单纯的“验证”实验向“单元验证、分析设计、系统综合”实验相结合的方向转变。根据新教材构建了模块化的EDA实验教学内容体系，具体框图如图1所示。

其次从教学目的和教学内容上，明确了实验课的目的是让学生通过实际动手，掌握一般的实验方法和技巧，巩固已有的理论知识，提高其分析和解决实际问题的能力，培养其创新精神和实事求是的作风。我们将实验教学内容分为验证性实验和非验证性实验两种，并逐步加大了非验证性实验的比例。验证性实验是依据教学大纲要求预先设计好的，只要求学生按照已知的方法和步骤进行操作即可，这种实验方式在基础训练阶段是必不可少的，但因为其本身在时间、空间和内容上的局限性，不利于学生自由发挥，也不利于学生创新能力的培养。而非验证性实验因可让学生自主设计和拓展实验，从而提高了其挑战性，也极大地激发了学生的创新欲望，对培养学生的实际动手能力和创新精神是非常有利的。

同时对教学方法也进行了改革。教学方法改革是与教学内容的改革相辅相成的[1][3]，竞赛促进教学内容的更新，新的内容迫使有相应的教学方法与之适应，以达到理想的教学效果。我们的新课程体系和教材给学生更多独立学习、独立思考的空间，教学方法上也应留给学生更多时间，因此，我们将原来的集中实验教学方法，改为集中实验与开放实验、虚拟实验、分布实验等多种实验教学模式相结合的方式，实验模式由过去的单一模式向多元化的实验教学模式转变。我们的开放式教学包含两方面的含义，即时间开放和内容开放。时间上的开放即在规定了学生的实验内容以后，学生可以在相当大范围内选择完成实验的时间，这样学生可以在时间上有较大的灵活性，提高学生学习的主动性。内容上的开放是指学生在实验中除了可以进行规定的实验内容，还可以根据自己的专业和爱好，选择规定以外的实验内容，这样有助于学生创新能力的培养和提高。

通过教学体系、方法的改革与不断完善，在平时的学习中就能给有兴趣有能力的学生提供实践实习的条件和空间，逐步培养他们的实际动手能力和创新能力。同时，通过实际动手设计可以让学生更好的消化课本上的知识，理论联系实际，激发大学生的学习积极性和主动性。

2全国大学生电子设计竞赛促进了实验室硬件水平和综合适应能力的不断提高

电子设计竞赛的场地是由参赛学校自己提供的。能否适应电子设计竞赛各种题目的要求，体现了该实验室的应变能力和综合适应能力。长期以来，由于电子技术各类实验室的装置基本上是老三样（电压表、信号源、示波器），学生在实验中接触不到先进的实验手段和先进的仪器设备，这个缺陷在常规实验中的表现并不明显，但在电子设计竞赛惜时如金的场合下就显得非常突出。谁采用的仪器工具先进、自动化程度高，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。比如我们在竞赛中使用的先进的数模混合型示波器以及数字示波器，受到学生的一致认可，通过多年的竞赛，在学校的大力支持下，电工电子学教学中心的实验室建设起点高，设备先进，为电子竞赛提供了一个良好的环境。

3全国大学生电子设计竞赛推动了电子技术课程设计内容和体系的不断发展

课程设计是学生相对集中，实践功能较强，比较能真实反映一个学生实践动手能力的一项教育教学内容[4]。因此，为了不断适应电子技术发展的要求，同时也为初步选拔电子设计竞赛学生做一个基本参考，整个课程设计体系也要不断发展与完善。

首先从设计内容上，设计的内容不断更新，难度也不断增加；其次从软件设计工具上，随着电子设计开发工具的不断发展，通过各种渠道将ispExpert、ispLever、ModelSim、Synplicity等各种流行的仿真软件及开发工具逐一介绍给广大学生使用；再次从软件编程语言上，Able、VHDL、Verilog等多种流行的硬件编程语言都被广大学生所逐渐熟悉；最后从硬件设计和测试工具上，自主设计制作了小型的“SZD－III型PLD实验开发系统”、大型PLD课程设计演示仪器、电子竞赛系统开发板等。

4全国大学生电子设计竞赛使优秀学生脱颖而出，促进了教师业务水平的提高

电子设计竞赛使那些具有良好的理论基础、实践动手能力强，特别是具有创新意识和协作精神的学生有了施展自己才能的空间。他们不循规蹈矩，不死读书本，而是积极进取，学以致用，理论密切联系实际，通过赛前的培训以及大赛的洗礼，使他们在各方面更加成熟。参赛的学生报考研究生时也受到硕士生导师的青睐，而没有上研究生的同学在联系工作时也极受欢迎，不少公司在招聘时深有感触的说：“像这样的学生有多少我们要多少”。这些学生的成才，也在低年级学生中产生了良好的辐射作用。

对于教师而言，由于我们的课程是面向全校学生的专业基础课，教学任务比较重，为提高效率，施行的是模拟、数字、电工电子学三门课程教学人员相对固定的方法。每位老师基本上只负责其中一门课程。这样一来，虽然教师能够对所负责的这一门课程内容比较熟练，但时间长了对其它两方面的知识，缺乏必要的联系，从长远看，不利于教师业务水平的提高，不利于学生的培养，因为学生将来面对实际的电路系统，所需要考虑的问题是综合性的，如果教师在教学过程中不能帮助学生树立一个综合考虑问题的思想，这是教学上的一个遗憾。而通过组织教师参加电子设计竞赛的培训工作，一定程度上改善了这一状况。教师们在辅导参赛学生训练的过程中，不但提高了业务素质，而且认识到在教学中贯穿综合考虑解决问题的思想对学生能力培养的重要性。

5创立了一种实践中较为成功的大学生学科竞赛的培训内容体系和组织运行模式

经过多届全国、山东省、学校竞赛，根据历届电子设计竞赛所涉及到的领域，目前已经形成较为合理的培训体系，培训内容涉及电子系统设计、EDA、单片机、制作与安装工艺、功率电子、软件设计等内容，经过多年实践，效果良好。同时也创立了一种实践中较为成功的大学生学科竞赛的组织运行模式。

5.1 平时积累通过电子技术相关课程体系的改革与完善，使得有兴趣和能力的学生在平时的学习中就能够获得一定的经验积累和实践机会，使得动手能力、创新能力、设计水平得到一定程度的提高。

5.2 择优选拔在电子设计竞赛开赛前，通过报名、笔试、实物制作、面试、推荐等方式择优选出30－50名学生参加培训和比赛。

5.3 强化训练培训开始时，根据历届电子设计竞赛所涉及到的领域邀请相关教师为学生进行授课，让学生在短时间内能够对相关领域知识有较深入的理解，打好设计基础，然后由负责老师带领参赛学生在现有硬件条件下对学生的软件、硬件综合设计能力进行强化训练。

5.4 模拟竞赛根据现有的硬件设备和条件，尽量节约开销，选择合适的可以完成的设计题目，把培训学生进行分组，让学生在限定的时间内利用现有的器件和设备完成一次设计，强化锻炼并检验参赛学生的设计水平和动手能力，并让学生对真正的竞赛有初步的认识和体验。

5.5 合理组合在培训和模拟竞赛期间，不同的学生在不同的方面可能会有各自突出的表现，比如有的学生硬件水平很好，有的学生软件水平很高，有的学生综合设计能力很强，教师要善于发现学生的特点，并把突出的学生有机的组合成一个整体，保证参赛队伍的质量和水平。

6总结

竞赛是对学生综合能力的全方位考核，既有理论分析，又有实践动手，是全面素质的培养[1][2][5]。在专题竞赛中既培养了学生面对众多社会需求选择最佳实施方案的能力，又使学生经历了由策划、设计、制造、调试、试用全研制的开发过程，很多学生反映这段特殊学习经历终生难忘。“通过前期培训和选拔以及四天竞赛，胜读四年书本”，有不少学生这样评价电子设计竞赛，这种说法不免夸大，但也从侧面反映了在学生眼里竞赛对于学生综合素质提高的巨大作用。

在该项竞赛的引导下，电子技术相关课程已经和正在经历着一系列调整和改革―优化传统基础知识、大胆引进前沿技术、不断拓宽学生专业口径、加强工程实践能力培养、重视创新教育的探索和实践。

参考文献：

[1]姚建永，吴贻文.参加电子设计竞赛,促进教学改革.高校教育研究， 2008（17）：31-33.

[2]陈立章，宋学瑞，彭红.组织电子设计竞赛培养大学生创新能力总结和体会.湖南医科大学学报，2008（4）：95-97.

[3]林寿英.以电子设计大赛促进电子技术课程本科教学改革.福建农林大学学报，2008（11）：103-105.

[4]许利霞，赵文锋，彭孝东等.电子技术课程设计教学探索与实践.中国现代教育装备，2008（9）：57-58.

[5]燕飞，韩宁，阚江明.从电子设计竞赛看大学生创新能力的培养.中国现代教育装备，2008（9）：112-113.