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1我院電子設(shè)計競賽存在的問題

從我院參加歷屆大學(xué)生電子設(shè)計競賽情況來看，存在以下5個比較突出的問題．1)前期培訓(xùn)實踐時間較短．我院參賽選手歷年來均是從大三學(xué)員中選拔，集中培訓(xùn)一般是從大三下學(xué)期5月份開始，學(xué)員要在短短的4個月內(nèi)掌握電子設(shè)計競賽要求的如單片機(jī)、可編程門陣列(FPGA)、傳感器、自動控制等相關(guān)知識，并且能夠在實踐中熟練應(yīng)用，對輔導(dǎo)教員與參賽學(xué)員來說都是難以做到的．2)理論知識掌握不夠扎實．如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、單片機(jī)原理等，學(xué)員對一些常用的知識點(diǎn)沒有學(xué)深悟透，無法將理論知識進(jìn)行靈活應(yīng)用，所以分析電路功能時常常覺得無法下手，對電路功能的進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新更加困難．3)工程實踐能力有待提高．學(xué)員在完成相應(yīng)電類理論課程學(xué)習(xí)后，如果平時沒有大量的時間去投入實踐，理論知識無法得到有效鞏固，就難以具備一定的工程實踐能力，例如有些學(xué)員在連接電路時，布局布線不規(guī)范，電路的模塊之間不夠清晰；有些學(xué)員對常用儀器如示波器、頻譜儀等操作不熟練，基本的焊接技能也不夠扎實；有些學(xué)員對調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，難以準(zhǔn)確快速地判斷故障點(diǎn)；部分學(xué)員的作品制作完成后，在現(xiàn)場測試時出現(xiàn)失誤，甚至出現(xiàn)作品燒毀的情況，影響比賽的成績．4)缺乏綜合分析能力．大部分學(xué)員缺乏一定的系統(tǒng)綜合分析能力，不能按照競賽題目的指標(biāo)要求，經(jīng)過全面深入分析并設(shè)計合理方案，只是單純地按照查閱的資料將參考電路原模原樣地拼接在一起，缺乏系統(tǒng)性，這樣完成的作品，其技術(shù)指標(biāo)往往難以達(dá)到題目的要求．5)缺乏相應(yīng)獎勵激勵機(jī)制．軍隊院校與地方院校相比有其自身的特殊性，地方院校學(xué)生由于存在就業(yè)壓力，參加電子設(shè)計競賽獲獎后會對今后就業(yè)有一定的幫助，所以學(xué)生的參賽積極性較高．而軍隊院校學(xué)員沒有就業(yè)壓力，而目前獎勵激勵機(jī)制又不明確，從而導(dǎo)致指導(dǎo)教員與參賽學(xué)員積極性不高．

2以電子設(shè)計競賽促進(jìn)實踐教學(xué)改革

電子設(shè)計競賽不僅能夠反映參賽學(xué)員的綜合能力，也基本上能反映出學(xué)校的電類課程教學(xué)質(zhì)量，特別是培養(yǎng)學(xué)員工程實踐能力的教學(xué)水平．針對我院電子設(shè)計競賽目前存在的一系列問題，確立了以培養(yǎng)學(xué)員實踐能力、創(chuàng)新能力為主線的培養(yǎng)模式，通過加強(qiáng)電類相關(guān)專業(yè)課程和實驗室的建設(shè)，促進(jìn)教學(xué)模式及人才培養(yǎng)模式改革，切實提升學(xué)員電子設(shè)計綜合能力．

2.1教學(xué)模式機(jī)制改革

1)優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容．根據(jù)電類專業(yè)課程體系改革要求，對電類課程的所有知識點(diǎn)進(jìn)行了梳理，將重復(fù)講授的知識點(diǎn)進(jìn)行了整合，將銜接不緊的知識點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充，目的是完成電類專業(yè)基礎(chǔ)課理論教學(xué)內(nèi)容之間、電類專業(yè)基礎(chǔ)理論和實驗課程教學(xué)內(nèi)容之間、電路專業(yè)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容之間的融匯貫通，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)與之相適應(yīng)的教材體系．2)實踐研討式教學(xué)．2013年開始嘗試在每門課程中增加綜合性實驗，即在相應(yīng)理論課程之后集中一周左右時間，通過教員出題、學(xué)員自擬題目等方式，圍繞與理論課程相關(guān)的設(shè)計題目進(jìn)行的工程實踐訓(xùn)練，以團(tuán)隊合作、各自分工等方式來鞏固強(qiáng)化所學(xué)知識點(diǎn)，提高學(xué)員工程實踐能力和團(tuán)隊協(xié)作能力．針對綜合實驗小班化的特點(diǎn)，在選題和方案論證過程中倡導(dǎo)研討式教學(xué)，通過學(xué)員之間激烈的思維碰撞，提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自主性[3]．3)引入示教系統(tǒng)．電類理論課程與其他理論課程相比，其實踐性較強(qiáng)，目前電類課程還是以課堂理論講授為主，雖然一直強(qiáng)調(diào)教員要在課堂中注重引導(dǎo)學(xué)員如何將理論知識與實踐結(jié)合，如何與現(xiàn)有裝備結(jié)合，并貫穿到課堂中，但學(xué)員依然只是了解局部電路，對系統(tǒng)電路理解不深，不知道在實際裝備中電路為什么要這樣連接，真正到用的時候就不知道如何下手了．通過在電類課程中大量引入軍民應(yīng)用實例，制作了5門主干理論課程的虛擬與實物示教系統(tǒng)，增強(qiáng)課程的針對性和實用性，使學(xué)員不僅看到了裝備中的實際電路，還學(xué)會分析現(xiàn)實裝備的電路圖，從而提高了學(xué)員理論分析能力及動手操作能力．4)選拔實驗小助手．在每次上課前根據(jù)上次實驗課的表現(xiàn)，指定1-2名實驗最快做完并且實驗報告寫得規(guī)范的學(xué)員作為實驗小助手，讓這些小助手提前預(yù)習(xí)并做一遍實驗，在上課的時候就可以幫助其他學(xué)員解決實驗過程中遇到的問題，并且?guī)椭虇T檢查部分學(xué)員的實驗結(jié)果．對這些實驗小助手，因為平時動手能力較強(qiáng)，所以可以給予更高層次的實驗鍛煉．通過選拔實驗小助手，可以有效激發(fā)他們對電類知識的學(xué)習(xí)熱情，鍛煉他們獨(dú)立實驗?zāi)芰Γ趲椭渌瑢W(xué)排故過程中也可以增進(jìn)相互交流，更有利對于實驗相關(guān)知識的理解與掌握，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，同時也減輕了教員的部分工作量[4]，提高了實驗教學(xué)效率．5)改革實驗成績評價方案．我院之前電類課程的成績評價方案是：在學(xué)期末只統(tǒng)計理論考試成績與平時成績，實驗課的成績沒有計入總成績，導(dǎo)致部分學(xué)員對實驗課不重視，影響實踐能力的提高．現(xiàn)在對原有的成績評價方案進(jìn)行了修改，使得現(xiàn)在的實驗與理論課無縫銜接，將原有的實驗成績與理論課程成績進(jìn)行了合并，即“總成績=理論成績(60%)+平時實驗成績(25%)+綜合實驗成績(15%)”．這樣更能突出體現(xiàn)學(xué)員的工程實踐能力(更加突顯實驗成績比重)．同時在實驗評價中，采用了全程跟蹤式的多方面的評價體系，摒棄了單純依靠實驗報告和期末考試的做法，將每一個實驗進(jìn)行分解，分階段給予評分，對學(xué)員學(xué)習(xí)狀況和實驗?zāi)芰Φ臋z驗也更加客觀、有效，也減少了學(xué)員抄襲實驗報告的現(xiàn)象[4]．

2.2實驗室管理模式改革

1)實驗室體系化建設(shè)．實驗室總體上按照四類五層進(jìn)行建設(shè)和管理，具體內(nèi)容如圖1所示．改建后的實驗室功能劃分更加清晰合理，總體上采用階梯式實驗?zāi)Ｊ?，在實驗室為學(xué)員設(shè)計構(gòu)造一個能夠充分自主、不受制約地運(yùn)用知識科學(xué)研究、工程實踐和自主創(chuàng)新的場景與條件,進(jìn)行通過項目需求分析、知識學(xué)習(xí)補(bǔ)充、理論推導(dǎo)計算、實現(xiàn)方法選擇、電路設(shè)計仿真、實驗步驟設(shè)計、參數(shù)測試方案、實驗總結(jié)分析等環(huán)節(jié)，全面培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、規(guī)劃管理、工程實踐、團(tuán)隊合作、交流溝通等科學(xué)研究基本素質(zhì)和工程實踐綜合能力[5]．⑤科技創(chuàng)新層圖1電類專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺體系示意圖2)實驗室管理信息化建設(shè)．引入實驗室綜合信息化管理軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對教學(xué)資源、課程資源、實驗過程、教員考核與設(shè)備器材的信息化管理．目的是實現(xiàn)對實驗資源的精細(xì)化管理，提高儀器儀表的使用效率，全面提升實驗教學(xué)的質(zhì)量[5]．3)開放型實驗室建設(shè)．通過信息化系統(tǒng)中門禁與實驗臺位電源管理，學(xué)員通過預(yù)約系統(tǒng)可以在課余時間進(jìn)入實驗室．在開放型實驗室中教員會預(yù)先一些與生活聯(lián)系比較緊密的、學(xué)員比較感興趣的小型實驗題目，這些實驗題目需要采取多種技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計，例如防盜報警器、鎳鎘電池充電器、水溫控制系統(tǒng)等，題目也可以是學(xué)員自己通過查閱資料、調(diào)查研究選擇的,其目的是鼓勵學(xué)員選擇感興趣的題目進(jìn)行實驗．學(xué)員有了目標(biāo)以后會查找資料并確定實驗方案，通過仿真實驗室進(jìn)行設(shè)計方案驗證到最終實現(xiàn)．通過開放型實驗可以有效提高實驗室的使用效率，深化學(xué)員對所學(xué)理論知識的理解，強(qiáng)化學(xué)員的綜合性實驗技能，激發(fā)學(xué)員的求知欲望和學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)學(xué)員獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，通過有趣的實驗使原本枯燥的理論學(xué)習(xí)變得有趣和具有挑戰(zhàn)性．同時鼓勵并引導(dǎo)學(xué)員參與電子設(shè)計競賽俱樂部，積極參加學(xué)院的創(chuàng)新杯與大學(xué)生電子設(shè)計競賽[6-7]．4)加強(qiáng)現(xiàn)代電路設(shè)計課程比重．為鍛煉學(xué)員使用現(xiàn)代電路設(shè)計與仿真工具的能力，在教學(xué)中引入了EWB、Multisim、Matlab、Pspice及Quartus等目前主流的電路分析、現(xiàn)代數(shù)字電路設(shè)計與仿真軟件．計算機(jī)仿真使學(xué)員有了更加靈活的時間進(jìn)行實驗，同時電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)可以靈活修改，計算過程簡單，對于電路分析結(jié)果還可以以圖形的方式展現(xiàn)，有利于學(xué)員對電路有更深層次的認(rèn)識．通過計算機(jī)仿真實驗的開展，可拓展學(xué)員的視野，便于學(xué)員課余進(jìn)行電路分析和設(shè)計．同時注重強(qiáng)化學(xué)員在單片機(jī)、FPGA、ARM等創(chuàng)新設(shè)計平臺和高頻實驗平臺開展實驗的能力，將理論、虛擬實驗與實際實驗進(jìn)行無縫結(jié)合，提升學(xué)員從理論分析到驗證仿真到最終實現(xiàn)的整體能力[6-7]．

2.3電子設(shè)計競賽組織方式的改革

電子設(shè)計競賽的根本目的在于以競賽為平臺和牽引，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力、實踐動手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神．通過借鑒華中科技大學(xué)、海軍工程大學(xué)、空軍工程大學(xué)等院校的一些做法，結(jié)合我院實際，對目前電子設(shè)計競賽的培訓(xùn)對象和參賽人員、資源利用、培訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行了如下調(diào)整．1)學(xué)員從大二開始進(jìn)入電子設(shè)計競賽準(zhǔn)備．學(xué)員在大二下學(xué)期末基本學(xué)完了電類大部分理論課程，具備了一定的相關(guān)電路知識．從2013年開始，我們嘗試從大二學(xué)員開始培養(yǎng)，在前期培訓(xùn)中，與大三學(xué)員一起進(jìn)行集中培訓(xùn)，如果個別學(xué)員能力突出，可以與大三學(xué)員一起參加比賽，在比賽時我們專門為大二學(xué)員安排房間進(jìn)行模擬比賽，并有教員進(jìn)行輔導(dǎo)，這樣做的目的在于延長學(xué)員的培訓(xùn)時間，增加學(xué)員參加比賽的經(jīng)驗，同時還可以指導(dǎo)下一級學(xué)員的實驗開展．2)參賽資源循環(huán)多次利用．每年電子設(shè)計競賽結(jié)束后，實驗室會有部分的剩余器件，而電子設(shè)計競賽的部分器件針對性較強(qiáng)，價格昂貴，一般很難在普通的實驗中用到，難免造成一定的浪費(fèi)．從2013年開始，我們將歷年電子設(shè)計競賽題目和器件通過開放實驗室定期，供有興趣的學(xué)員或者教員通過信息系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)約實驗，一方面學(xué)員可以按照自己的興趣將歷年的題目進(jìn)行實現(xiàn)，提高學(xué)員的工程實踐能力，另一方面也可以提高實驗室的器材使用效率，使部分器材的功能發(fā)揮最大作用．3)培訓(xùn)內(nèi)容從廣到專的轉(zhuǎn)變．目前的培訓(xùn)方式是學(xué)員按照統(tǒng)一的培訓(xùn)計劃，所有的課程與實驗統(tǒng)一進(jìn)行，要在極短的培訓(xùn)時間內(nèi)將所有相關(guān)知識統(tǒng)一講授，對學(xué)員來說難以接受．而歷年電子設(shè)計競賽的題目一般分為如電源類、控制類、通信類等幾個方向，學(xué)員可以按照自己的興趣確定一個方向，使培訓(xùn)內(nèi)容聚焦，在有限的時間內(nèi)學(xué)員的精力會投入到一個方向，并能迅速地積累在某個方向上的豐富經(jīng)驗．

作者：李凱張金林張容劉瀟工作單位：空軍預(yù)警學(xué)院