电子大赛对智能仪器课程建设的作用

◆许京雷

电子大赛的题目内容和能力要求对智能仪器课程有重要的指导作用。智能仪器课程是仪器学科的重要课程，通过电子大赛的引导，明确训练的重点，使学生在仪器方面的能力切实提高。

1 电子大赛的情况

全国大学生电子设计大赛是一项大学生学科竞赛，由教育部发起，与数学建模、机械设计大赛并称为三大比赛。大赛的特点是理论与实践相结合，紧密联系学风建设。电子大赛的目的是促进高校改革的信息与电子学科课程体系和课程内容的发展。竞赛的特点是课程内容体系改革与大学实践密切相关，以促进教学、教学改革与实验室建设。竞赛的理论设计和实际制造可以充分测试和加强学生的基本理论基础和动手创新能力[1]。电子大赛（竞赛）由全国统一命题，各省赛区分工组织。在比赛期间，学生可以查阅相关文件或网络信息文档，可以讨论他们共同的设计思路，确定初步工作方案，分工负责，团结协作。

根据比赛规定，每个项目团队由3名学生组成，分别负责硬件、软件和设计报告。团队的基本任务是独立完成竞赛任务，没有任何教师或其他工作人员被允许做任何形式的培训。参加队员没有和其他任何人员讨论的权利。学校应相对集中地组织参与的学生并展开人员检查[2]。为了保证学生顺利完成题目，大赛所需的设备、组件由各参赛学校负责提供。

每届全国比赛评奖的程序先是赛区评奖，然后推荐赛区优秀团队参加全国奖。大赛组委会邀请专家评审团组成专门委员会，评出本省的获奖名单，获奖比例一般不超过总数的1/3。根据奖励细则，赛区组委会的任务是提交给全国组委会所推荐的优秀团队，供进一步审查。推荐的几支赛队数目都不超过本科生和高职学生组大学实际队的10%。全国奖有一、二等奖。全国奖获奖者不超过实际的团队的8%，其中一等奖和二等奖的比例按3:7原则。因为大赛是国家比赛，各学校都比较重视，投入大量时间和精力，所获奖项也是学校教学方面的重要成果。

电子大赛从1995年以后，每2年举办1次，即单数年进行全国比赛，双数年各赛区可举办选拔赛。电子大赛题目共4个方向：通信、控制、仪器、电源。其中，仪器方向占的比重较大，总体来看，仪器类题目占一半以上：1994—2011年总题目数51道，仪器类总数26道，占51%。电子大赛仪器题目的内容和要求，对智能仪器课程建设具有导向作用。无论是从学习方面还是从获奖方面，都要求切实重视智能仪器的课程建设，让课程建设方向和电子大赛的要求方向相一致，两方面协同发展。

2 智能仪器课程的情况

智能仪器课程是测控与仪器专业的一门专业课，属于重要课程、考试课。本课程的任务是在学习电子技术基础及微机原理等技术基础课程的基础上，深刻学习掌握智能仪器及系统的发展概况、工作原理及设计思想，以使学生对智能仪器及自动测试系统具有研究设计、开发应用和组建及调试的能力。

智能仪器课程的教学主要内容有智能仪器及系统概述、智能仪器中常用部件及其软件设计、智能仪器中的常用算法及数据处理、智能仪器的整机分析与设计、可程控测量仪的接口技术及自动测试系统等。由于智能仪器课程涵盖的内容较广，因此需要提炼出一些重点内容对学生进行训练，否则泛泛而谈，不利于学生实际能力的培养。

表1 1994—2011年仪器类题目

3 电子大赛仪器题目的内容对课程内容建设的指导

全国大学生电子大赛仪器类题目特征：以**器、**计、**仪、**表结尾的题目，数据采集题目，信号源题目。1994—2011年仪器类题目如表1所示。

从表1中可以看到，电子大赛仪器类主要内容是信号的产生、滤波、放大、测量以及显示，数据的采集，如信号函数发生器、小信号放大、滤波器、程控放大、频率相位测量、DDS、扫频仪、元件参数测量仪、示波器、功率放大、A/D、D/A、FFT、FIR、IIR。

因此，智能仪器课程应该侧重训练以下内容：DDS任意信号产生、高速/宽带模拟电路、滤波器、高速ADC/DAC采样与回放、高速多路数据采集存储、算法（FFT、卷积、相关、数字滤波等）、DSP和FPGA与单片机的接口（用于密集运算）、显示技术（LCD、绘图、实时曲线等）、（程控）放大器、（程控）滤波器、振荡器、基本模拟调理电路、电性能指标测试（频率、相位……）。

4 电子大赛元器件清单对课程实验室建设的指导

每年的电子大赛在赛前都会给出一个基本的元器件清单，包含所用到的仪器和主要元件，其中，所要求的仪器和主要元件应该在课程训练中经常用到，以正确使用。这些仪器清单可以指导智能仪器课程建设中实验室部分的建设。

2013年全国竞赛基本仪器和主要元器件清单的仪器方向的主要内容有：60 MHz双通道数字示波器、100 MHz双通道数字示波器、低频信号发生器（1 Hz～1 MHz）、标准高频信号发生器（1～100 MHz，可输出1 mV小信号）、函数发生器（10 MHz，DDS）、低频毫伏表、高频毫伏表、100 MHz频率计、五位半数字万用表、单片机开发系统及PLD开发系统。

参考主要元器件清单，智能仪器课程实验室应该配置以下设备：

100 MHz双通道数字示波器，用于观察信号波形；

100 MHz高频信号发生器，用于产生测试信号；

100 MHz高频毫伏表，用于精确测量高频小信号；

100 MHz频率计，用于精确测量高频信号频率；

五位半数字万用表，用于测量一般电压、电流信号；

双路可调直流稳压电源，用于提供电源；

100 MHz频率特性测试仪（扫频仪），用于测量给定电路的频率特性；

100 MHz频谱分析仪，用于测量复杂输入信号的频谱；

数字电桥，用于精确测量LCR参数；

双核电脑，用于编辑源程序和进行电路信号仿真；

单片机开发系统，用于开发单片机程序；

FPGA开发系统，用于快速电路设计。

至于设备的数目，应根据学生数目而定[3]。按每教学班60人计算，需要2间50 m2的实验室，每间实验室容纳30人，30套设备，30套工作台。

除此以外，每间实验室还应该配置1张制作工作台，配备1套电路板制作工具：电烙铁、焊锡、松香、打印机（打印热敏纸）、过塑机（转印热敏纸图案）、钻台（用于电路板打孔）、单面和双面空白电路板、热敏打印纸、洞洞板和插插板、电路板腐蚀剂和腐蚀盆、起子钳子剥线钳剪线钳工具。辅助方面合计，每间实验室需要配置31套工作台和电源排插，并配置相应的凳子。

按照以上实验室配置，有利于智能仪器课程实验和课程设计的开展，对各项课外科技活动也能构成有力的支撑，大大促进学生动手能力的提高。

[1]陈朝峰,郭书超.从电子设计大赛看大信息类专业的教学改革[J].九江学院学报:自然科学版,2012(4):16-18.

[2]张春宁.大学生电子设计大赛参赛指导探讨[J].科技视界,2012(31):21-22.

[3]万云霞.智能仪器实验教学系统开发[J].实验室研究与探索,2012(10):30-32.