构建适应电子设计竞赛新特点的培训体系

陈志彬　贾玉福　孟繁刚

摘 要 大学生电子设计竞赛是提高电子信息类学生专业水平的一个重要抓手，通过参与电子设计竞赛， 可以增强学生的创新创业意识和团队精神，提高学生实践创新能力。本文结合辽宁科技大学实际情 况，从不同层面探讨了电子竞赛培训体系建立情况，以适应电子设计竞赛近年来所呈现出来的新情况、新特点。新的培训体系建立后在最近的三次国加和省级电子设计竞赛中取得了前所未有的好成绩。 实践证明这一培训体系的建立是成功的和有效的，适合我校的情况和特点，对和我校相同层次的普 通本科院校的电子设计类竞赛有借鉴意义。

关键词 电子设计竞赛 培训体系 实践能力 创新

中图分类号：G652文献标识码：A

0前言

大学生电子设计大赛作为高校电子信息类专业的主要学科竞赛项目，其规模和影响力越来越大。2017年参赛学校1069所，代表队14406队，其中本科组12668队。2019年参赛学校增加到1101所，代表队15501队，其中本科组13823队。从参赛学校到参赛队伍有较大幅度增长，显示全国大学生电子设计竞赛的影响力越来越大，各类院校越来越重视电子设计竞赛。参与竞赛的热潮也和企业对获奖学生能力以及团队精神的认可，以及参赛学生较高的就业质量有着密不可分的关系，这也是院校乐见其成的目标。

辽宁科技大学的前身是鞍山钢铁学院，原隶属于冶金部，在部委调整后变更为省属院校。我校从1997年开始参加全国大学生电子设计竞赛，成绩一直不太理想。全国大学生电子竞赛较好的成绩是取得省二等奖，在辽宁省级电子设计竞赛中我校获得省一等奖奖项也很少。造成这种局面的原因是多方面的。电子类专业创办较晚，软件、硬件基础薄弱是主要原因。学生和教师的积极性不高， 政策层面的原因也不能忽视。

随着我校办学定位从教学科研型转为培养应用型人才，由此带来了教学方式、目标等一系列的变化，学校对学科竞赛愈来愈重视，由此促成了我校新的培养培训体系的形成。本文将结合我校参加全国大学生电子设计竞赛情况，针对学生在竞赛中暴露出来的问题，探索建立新的培训体系。

1关于电子竞赛

全国大学生电子设计竞赛始于 1994 年，至今共举办了 14 届。竞赛的目标是促进电子信息类学科专业基础课教学内容的更新、整合与改革，培养大学生创新意识、综合设计和工程实践能力。25 年间竞赛的题目也在不断的更新和发展，从 1994 年的 2 个题目，到 2019 年本科题目数达到 8 个。从 2007 年的第八届开始，增设了高职高专组题目，一般题目数 3 个，第八届高职高专题目数为 4 个。内容也从最初的电源和数据采集两个题目发展到 2019 年涵盖无线充电系统，机器人，互联网，无线通信，信号检测，甚至于电磁炮，题目的难度逐渐增加，涵盖了当前的热点技术，真正做到了与时俱进。在竞赛题目演进过程中，逐渐形成了基础电路，测量仪器，通信与互联网，自动化与人工智能四大类题目。每类题目都涉及软硬件知识，侧重于某一专业，如电子信息、计算机、通信、自动控制、电子技术应用等。全国大学生电子设计竞赛试题实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大。电子设计竞赛的试题反映了电子技术的先进水平，引导高校在教学改革中培养学生的工程实践能力和创新设计能力。

近年来，全国大学生电子设计竞赛呈现新的特点：（1）考核的内容更多地限定于电子基本电路以及信息前沿技术方面。（2）互联网+，大数据以及人工智能技术的逐渐融入到题目中。这些新的特点，对参赛选手的知识和技能的储备提出了更高的要求。原有的按照大类进行的培训不再适应新的竞赛要求，因此有必要对原有的培训体系进行改变，以适应新的竞赛要求。

2构建新的培训体系

调整是从多个方面进行的。

学校层面，教务处牵头制定了一系列的规范性文件。（1）将各类竞赛分 A、B 类进行管理。全国大学生电子设计竞赛和智能车竞赛都归为 A 类竞赛，辽宁省电子设计竞赛则归为 B 类竞赛。（2）学校从资金支持上向重点比赛倾斜。（3）出台了学分置换管理办法，鼓励更多同学参加到競赛中去，并取得好的竞赛成绩。（4）给予指导教师奖励政策。

管理方面，教务处负责竞赛的全面协调管理工作，团委负责后勤支援，从学校层面整合优势资源， 为竞赛提供有力的支持，学院则负责竞赛的具体实施。

参赛学生方面，充分发挥电子协会的作用，由电子协会负责学生前期培训。电子协会在多年的运作过程中，形成了在教师指导下实现学生自主学习、自我管理，学生自主训练为主的培养模式。学生可以根据自己的爱好和兴趣，选择自己的主攻方向，如单片机、可编程逻辑器件、智能控制等。指导教师团队方面，学院选派 10 名具有实践经验的教师参与到培训系统中，教师的实践经验对学生在竞赛中的指导将更具有针对性，能很好解决学生面临的难题。

教师团队负责学生中、后期的培训，对学生理论水平进行提高的同时，通过有针对性的训练， 提高学生解决复杂问题的实践能力，以适应难度、复杂性更高的竞赛题目的要求。

培训体系方面，建立三期培训制度，制定每期的培训计划、培训内容、实践环节的内容，明确每个培训周期结束学生应该掌握的知识和技能。培训的内容编排上遵从单元到综合，从简单到复杂的原则。

前期培训主要由电子协会自己完成，内容是模拟电子线路、数字电子线路、单片机的基础部分， 从简单的单元电路开始，要求学生逐渐掌握电路的基本原理、电子元器件的认知、电路的焊接和调试;掌握电子CAD 软件的使用，包括原理图、PCB 的设计以及电路仿真等。

中期培训由指导教师团队主导，在注重理论的基础上，重视电子线路系统整体设计能力的提高， 以及电路的综合调试能力，并着重提高学生在实践环节中分析问题、解决问题的能力。

后期培训是实战模拟，训练题目选自往届的参赛题目，要求学生在一周之内完成训练内容。通过实战训练，各个小组做好队员分工与协作，培训学生的创新实践能力及团队协作精神。

中、后期的培训内容包括六个模块，分别是智能控制系统，嵌入式系统与 FPGA，电源系统，通信电子线路、物联网技术和科技报告写作。除了科技报告写作是 16 学时以外，其他课程均为 48 学时，其中实战实训 24 学时，结合往届题目进行针对性训练。

智能控制系统模块培训包括常用的积分分离 PID，专家 PID 控制，模糊 PID 控制，神经网络 PID 等先进的 PID 控制算法。安排 MATLAB 实验，通过实验让学生对 PID 参数在控制中的作用有更深入的认识。这些 PID 算法可以在單片机、ARM、FPGA 等平台上实现。实践环节则安排了风力摆控制系统（2015 年国赛题目），小球滚动控制系统（2015 年国赛题目）和自动循迹小车（2016 年省赛题目）（任选一）。

嵌入式系统与 FPGA 模块重点是 FPGA 高级编程与应用，涉及状态机设计，序列发生器，AD 接口设计等。实践方面，安排了基于 FPGA 平台的 AD 转换程序设计与数据采集，以及数据传输等内容 。

电源系统模块重点介绍直流-直流（DC-DC）交换，升压、降压电路的结构与工作原理，直流-交流（DC-AC）变换电路及工作原理，检测与保护电路、滤波电路等内容。实践环节则安排了降压型直流开关稳压电源（2016 年省赛题目）和双向 DC-DC 变换器设计（2015 年国赛题目）。

通信电子线路模块主要介绍通信接口电路设计，信号变换与滤波电路，信号放大与调理电路， 波形发生电路的设计，模拟与数字调制与解调等内容。实践环节则安排了位同步时钟提取电路（2016省赛题目）和自动增益控制放大器（2014 省赛题目）等内容。

物联网技术主要讲解互联网、无线宽带网络、无线低速网络的构建，以及相关网络协议。实践环节是通过单片机+蓝牙/Wifi 模块组成信息交换系统。

科技报告写作根据赛事组委会对学生提交报告的要求，讲解学术报告的撰写规范，要求学生培训结束后提交一个报告。

该培训系统从 2016 年秋开始执行，从培训体系建立以来，学生参加了 2017 和 2019 的国赛和2018 年的省赛，取得了不错的成果。2017 年国赛中，我校有一组以 118 分获得推荐，并最终取得了国家一等奖，这是我校参加电子设计竞赛以来首次获得国家一等奖。2018 年辽宁省电赛，我校取得了 5 个一等奖，6 个二等奖的优异成绩，也是历年来获得省一等奖最多的一次。2019 年全国比赛， 我校有两组获省一等奖，推荐国家最终获得国家二等奖，是我校一次获得国家奖项最多的一次。近三年来竞赛取得优异成绩，表明新的培训体系的与现有的竞赛是相适应的，能有效提升学生的理论知识和实践能力。我们将根据竞赛题目呈现的新特点，进一步更新、完善培训体系（2019 年电子设计竞赛结束后增加了物联网技术课程），全面提升学生的实践动手能力和综合创新能力，为电子设计竞赛服务。

3总结

经过调整与完善，我校逐步建立了适合校情与特点的电子设计竞赛培训体系，并在近三年的国家和省级电子设计竞赛中收到了良好的效果，赛事成绩连续取得突破，表明新的培训在全面提升了学生的实践动手能力和综合创新能力发挥了关键作用。竞赛培训体系的建立和实施，教师培训团队的形成，促进了电子类课程教学内容改革以及教学质量的提高，也促使了我校电子信息类专业创新人才培养质量的提升。

参考文献

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