医学院校大学生电子设计大赛培训的研究与实践——以赣南医学院为例

黄麒睿，欧阳威

（1.赣南医学院医学信息工程学院生物医学工程教研室；2.赣南医学院医学信息工程学院实验室，江西 赣州 341000）

2017 年全国教育大会上，首次提出“新工科”的理念，2019 年5 月，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，要求推进“新工科”建设［1］。新工科建设是主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动，它要求工科生不仅要在某一学科专业理论和实践动手能力上精深，而且还应具有“学科交叉融合”的特征，他们不仅能运用所长的知识去解决现有的问题，也有能力去学习新知识、新技术去解决未来发展出现的问题。医学院校提出学科发展思路——“医理工”交叉学科，该思路正与教育部的发展思路不谋而合。

针对“新工科”的“要在某一学科专业理论和实践动手能力上精深”和“不仅能运用所长的知识去解决现有的问题，也有能力去学习新知识、新技术去解决未来发展出现的问题”的特点，医学院校将提升学生的创新能力列入到学校的教学纲领之中，并启动了众多教学方案，意在推动本校学生实践能力的发展。其中“以赛促学”是一个重要的方案，这种教学方式不仅可以提升学生的实际动手能力，提高学生分析问题与解决问题的能力，更能提高学生的创新思维［2-5］。

全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司、工业和信息化部人事教育司共同主办的全国性大学生科技竞赛活动，竞赛目的在于提高参赛学生的创新能力、协作精神、动手能力、工程实践能力以及针对实际问题进行电子设计制作的能力［6-8］。与此同时，江西省教育厅每年会组织江西省大学生电子专题设计大赛。本文以“新工科”为指导思想，以赣南医学院信息工程学院的电子设计竞赛培训体系为研究对象，通过回顾2013年以来组织学生参加大学生电子竞赛的培训方法，阐述医学院校大学生电子竞赛的培训方法和所面临的困境并提出建议。

1 医学院校电子培训存在的问题

大学生电子竞赛的目的是创造条件让优秀学生脱颖而出，本科教学是为了培养符合社会基本要求的工程技术人员，两者有着一定的差距。大学生电子竞赛的命题虽是以电子专业的课程内容为基础，但对知识的要求远高于本科教学，对参赛学生而言，仅仅掌握本科教学大纲中的内容是完全不够的。由此可见，大学生电子竞赛对学生的要求与本科教学有着巨大的差异，电子培训不能仅限于本科的培养模式，而医学院校的电子培训更需要对原有的培训体系进行修正。原有的培训体系在以下方面存在问题：

1.1 选拔范围单一由于大学生电子竞赛需要学生掌握的理论知识较多，同时需要电类学科基本的理论知识，并在此基础上设计，最终动手以实物的形式实现。而动手实践和设计思维并不是短期能建立和培养起来的，至少需要半年的培训时间。而当前此类竞赛的参与学生多为大二、大三和大四的学生，对大二的学生来说，由于刚刚进入专业基础课学习，往往缺乏整体的理论知识；对于刚进大三的学生来说，由于刚刚学习完整相应理论，大多学生缺少相应的项目实践经验，多数仍不能满足竞赛要求；而大四的学生由于忙于毕业实习及就业压力，基本不能全身心投入。

与此同时，大学生电子竞赛需要电类学科基本的理论知识，选拔主要面向信息工程学院的生物医学工程专业的学生和物联网专业的学生。因此，只有少量平时注重实践的大三的学生较适合参加，且仅限于某特定专业的学生，造成选拔的范围不宽，数量更是有限，最后对竞赛成果或多或少存在影响。

1.2 培训内容单一对于刚刚参加大学生电子竞赛培训的学生，即便学习了相应的理论知识，但实际动手能力差，多数学生习惯了理论设计，但是实物焊接、调试能力差，与竞赛要求脱节。而老师往往是进行理论讲授，缺乏实物焊接的指导，导致有些参加培训的学生因焊接和调试不过关，而降低了培训兴趣。

另外，大学生电子竞赛的学习资料单一，资料多是针对以往的竞赛题目进行理论解析、方法论证，由于技术的保留，缺少电路原理设计、芯片的应用、调试方法的详细说明，且多数资料只有结果，看不到设计思路。因此，培训资料不但没有起到引导作用，还给学生带来了一定误导的作用。而学生最最缺乏的就是解决问题的能力，且不会进行资料的收集、辨别和使用，最终导致竞赛培训效果不佳。

1.3 赛前准备单一赛前准备包括：资料的回顾、信息的收集、元器件的准备和新模块的学习等。这个准备过程多数是学生利用课余时间各自进行，由于缺乏比赛经验，学生习惯单独进行某方面的研究，往往方法不对，很难达到预期效果。

与此同时，在准备过程中需要学生和老师之间的相互协作，这个时候，老师往往很难对每个参赛选手都做到面面俱到的指导。老师以往的习惯是：学生遇到问题，主动来找老师探讨并解决问题。但实际情况却是：大多数时候，学生明明问题很多，但基本不主动问老师，导致老师接收不到相关信息，不能及时的在赛前帮助学生解决相关问题。

1.4 培训场所不足大学生电子竞赛的培训要花费老师和学生很多的业余时间，几乎是赛前4 个月内所有的课后时间。学生都需要“泡”在实验室，反复的动手操作和理论学习，需要从初级培训“磨”到参加竞赛。对参加大学生电子竞赛培训的学生来说，实验场地是无法和他人共享的，因为每位学生都会全天候使用场地，所以大学生电子竞赛需要配备专用的培训实验场地，供学生自由使用。

由于学校的教室较少，现在的竞赛培训所用场所是利用电子工艺实习实验室和计算机机房的空余时间，学生只能在特定时间内，带了电子元器件进实验室动手操作，时间一到，不管电子作品有没有做完，都需要带着电子元器件和所做的作品离开，大大的降低了培训的效率。

2 改革内容和方法

2.1 扩大选拔范围，延长培训时间根据以往的大学生电子竞赛培训和实践经验，扩大选拔范围、延长培训时间，对竞赛的人才选拔进行改进和完善。

随着电子协会的建立和发展，在选材上可以依托电子科技协会，通过在协会招新时，吸收医学类专业和邻近类专业的有兴趣的新生。对学生进行合理的指导，并以兴趣为导向，打破专业壁垒，利用新生的积极性，来达到扩大选材范围的目的。

提前进行电子类知识的介绍。提前半年，利用晚上和周末的时间，对培训的学生进行电子相关知识的讲授。采取知识介绍的方法，对培训的学生进行简单的电路识图、电路原理内容培训指导。并给学生安排学习的讨论小组，安排固定的学习场所，给予一定的适应时间，学生课下互相讨论学习。这半年的培训还要进行日常考勤，来了解学生的自制能力，为接下来的选拔提供依据。

这样的竞赛选拔体系的改进和完善，不仅增加了选才面，也为下一步的竞赛培训打下了坚实的基础。

2.2 丰富培训方法，培养学生设计的能力针对缺乏动手实践指导和资料单一的状况，通过增加虚拟仿真实验、增加医学电子模块的设计指导和丰富培训资料等方法，丰富培训方法，细化培训内容，提高学生的实践能力和设计能力。

电路仿真实验是对电路的功能行为进行模拟，不需要建立实际的电路（这过程可能繁琐而昂贵），因此它是实用性很强的工具［6］。电路仿真软件一般具有较好的图形化界面，而且对电脑的配置要求不高，因此能很好的辅助学生分析、综合、组织和评估所学的知识。

随着科学技术的发展，电子技术结合自动化技术、计算机技术、信号处理技术对有关人体的各种生命现象进行检测和量化的现象越来越普遍。在大学生电子竞赛培训中，结合医学院校的优势，开展医学电子的模块设计教学，不仅能激发学生的兴趣、提高学生的设计能力，更符合“新工科”的要求。

对竞赛学习资料的丰富，不仅对培训资料的内容进行整理，更主要的是指导学生拟定适合自身的学习计划，有步骤地消化、理解已有的知识，避免学生把精力花费在不必要的地方［7］。同时，积极开展对新方法、新模块的学习和实践，使学生能够了解电子发展的方向，引导学生尽快提高设计能力和实践动手能力，适应竞赛和就业的需要。

另外，引导学生进行资料的收集，收集资料不仅仅限于书本及参考资料，应该定期对各大电子论坛的内容进行整理，并组织学习，专任指导教师定期组织学生进行学习和讨论。

通过增加虚拟仿真实验、增加医学电子模块的设计和丰富培训资料等方法，调动学生的积极性，丰富培训内容。

2.3 细化赛前训练内容，提高学生临场应变能力通过细化赛前准备过程和赛前模拟比赛环境，提高学生的临场应变能力。细化赛前准备过程，需要根据参赛学生的知识体系结构分项进行有针对性的培训强化；并进行模拟比赛，提高学生临场应变能力。

在比赛前，参赛选手已经具备了一定的实践能力和设计能力，这时需要根据每位参赛选手的实际情况有步骤的完成各项准备。特别是赛前出现的、与竞赛有关的元件或模块都要提前采购，认真学习芯片手册，并研究典型电路，探索芯片或者模块的最佳使用方法［8］。整个赛前培训过程中要注重学生理论与实践的应用情况，尤其是学生动手实践能力的加强，指导老师要定期现场跟踪指导，当学生调试遇到问题或者进展缓慢时，帮助其分析原因，尽快解决问题。

江西省大学生电子专题设计大赛的比赛模式是固定的，即在7个半小时内完成从读题、审题到作品功能实现的所有步骤。这个比赛模式可以在学校内模拟，通过在学校内模拟比赛环境，让学生熟悉比赛流程，对在真实比赛时更好的发挥自己的水平有一定的帮助。

3 结 果

近年来，我校将学科竞赛作为培养学生实践创新能力的重要抓手，以赛促教，以赛促学，不断激发学生的潜能，培养学生的团体协作意识和创新精神；将竞赛融入专业教学，强化竞赛与课程建设的结合，推动教学内容和教学方法的改革。从表1 可以看出，2014 年至2017 年，赣南医学院在江西省电子大赛个人赛中的成绩表现较为一般。究其原因，主要是缺乏一套合适的训练体系。

表1 2014—2019年我校在江西省大学生电子专题设计大赛中的获奖情况/人

经过一段时间的摸索、调整和完善，通过扩大选拔范围，延长培训时间、丰富培训方法，培养学生设计的能力、一套相对完善的训练体系、细化赛前训练内容，提高学生临场应变能力，一套比较完整的，且较适合我校的大学生电子竞赛培训体系逐渐成型。

2018年和2019年，赣南医学院参赛队采用了本文所述的培训体系，在2019 年5 月的江西省大学生电子专题设计大赛中，获得一等奖2 项，二等奖4项，三等奖3 人，其中一名同学的作品得分在全省1 300 多位参赛选手中排名第五。2019 年的获奖数量和质量较往年成绩进步十分明显。

4 讨 论

通过组织医学院校学生参加大学生电子竞赛的培训，可以充分检验学生所学的理论知识是否扎实，本科教学水平是否适应当下电子技术的发展。通过在医学院校开展电子设计大赛培训，能提高学生的学习热情，使学生学习更加主动积极。通过开展医学院校大学生电子竞赛的培训，还能迎合“学科交叉融合”的特征，让学生把所学的电类知识运用到医学领域中去。通过在医学院校组织学生参加大学生电子竞赛，提高学生的动手能力和逻辑思维能力，学生不仅能运用现有的知识去解决实际的问题，更有能力去学习新知识、新技术来解决未来发展出现的问题。

近年来，在学校领导和学院领导的积极鼓励和帮助下，我校大学生电子竞赛的培训体系逐渐完善，赣南医学院医学信息工程学院的学生在江西省电子设计大赛中也取得了喜人的成绩。但依然存在不少的问题：医学技术发展日新月异，我校大学生电子竞赛培训依然欠缺前瞻性；对于全国电子设计大赛等全国性赛事的培训，还有许多需要学习和完善的地方等。

另外，针对我校学生参加2019年江西省大学生电子专题设计大赛过程中出现的逻辑思路上集中犯错的现象，我校的大学生电子竞赛培训体系在理论教学内容上还需进一步完善、训练计划的执行还需进一步强化。我校的大学生电子竞赛培训将在当前培训体系下，继续完善，持续改进，争取在2020年的江西省电子设计大赛和2021 年的全国设计大赛中取得更好的成绩。