基于電子競賽的應用創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究

謝四蓮，蘇芙華

(湖南人文科技學院 信息科學與工程系，湖南 婁底417000)

近年來，各式各樣的科技競賽出現(xiàn)，影響比較大的包括全國大學生電子設計競賽、大學生挑戰(zhàn)杯、國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃等國家性競賽。在這些競賽中，每種競賽的目的和內(nèi)容又不完全一樣，例如兩年一屆的全國大學生電子設計競賽是教育部和信息產(chǎn)業(yè)部共同舉辦的，面向全日制在校學生，是真正意義上的競賽活動，是與教學改革實踐緊密結(jié)合的大型學科競賽。比賽的題目和時間均由比賽組織單位——教育部和信息產(chǎn)業(yè)部嚴格規(guī)定和統(tǒng)一。大學生挑戰(zhàn)杯，國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃主要是考察學生的創(chuàng)意和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)［1-5］，題目和平臺都是自己進行比較和選擇?！帮w思卡爾”杯智能汽車、“Actel 杯”FPGA 競賽、“ZLG 杯”ARM 競賽、“凌陽杯”全國百校大學生電子競賽等比賽則是利用廠家提供的開發(fā)平臺實現(xiàn)某些具體功能，主要培養(yǎng)學生的動手能力和學習能力。

目前，用人單位對畢業(yè)生的要求越來越高，學生就業(yè)問題關系到學校的生死存亡，要與重點高校競爭，一個重要的途徑就是培養(yǎng)學生的動手能力與創(chuàng)新能力［6-12］，加強學生的工程實踐和工程訓練，增強學生的競爭意識，使他們在畢業(yè)后以最短的時間內(nèi)適應工作崗位。電子設計競賽作為面向大學生的群眾性科技活動，他能夠有效地引導高校加強電子信息相關專業(yè)課程和實驗室的建設，促進教學及實驗教學改革，在教學實踐中注重培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力，動手能力和團結(jié)協(xié)作精神，提高學生解決實際問題的能力。

一 從電子競賽中發(fā)現(xiàn)的問題

從參加電子設計競賽選手現(xiàn)場表現(xiàn)來看，集中暴露出以下問題:

(一)信息與電子類課程設置不夠合理

參賽選手大多是二、三年級學生，由于課程體系的問題［5］，控制類課程(如單片機原理及應用、ARM 嵌入式系統(tǒng)等)大多開設在第六個學期，對于二年級的學生來說，專業(yè)知識缺乏，對于競賽題目不能準確理解，難以設計出合理的方案，而是將查閱的參考電路東拼西湊，基本上不能完成題目所要求的功能。

(二)理論知識應用于實際能力較差

很多學生不能運用所學知識分析問題、解決問題。不能對系統(tǒng)電路進行周密分析，在樣機調(diào)試中出現(xiàn)問題時，很難準確地判斷故障點，不能獨立解決問題。

(三)動手能力、實踐技能不扎實

有些學生對儀器設備的使用不熟練、焊接技術差，在整體電路設計時，布局不規(guī)范，電路走線隨意，考慮問題不全面。以至在作品調(diào)試過程中出現(xiàn)問題時，找不到故障點。

(四)綜合能力較差

表現(xiàn)在參賽學生在比賽過程中已將各個模塊都調(diào)試成功，但在組合聯(lián)調(diào)時出現(xiàn)各種故障，學生不能解決。另外在他們所寫的設計報告中，不能對所設計的內(nèi)容進行較好的闡述(如對系統(tǒng)設計方案不能很好地論證，對單元電路論證缺少系統(tǒng)分析，軟件設計流程不清等)。報告的格式、文檔編輯、圖表不規(guī)范，計算機應用能力顯得不足。

我們將針對上述問題提出合理的解決方法，重構實驗教學體系，加大創(chuàng)新實驗室開放，采用循序漸進的項目訓練和建立多元化的考核體系等措施逐步提高學生的創(chuàng)新與動手能力，獲得良好的競賽成績，并以點帶面，促進全系實踐教學水平的提高。

二 結(jié)合電子競賽，培養(yǎng)學生應用創(chuàng)新能力

(一)重構實踐課程體系，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容

根據(jù)近幾年電子設計競賽所涉及的內(nèi)容，以及參賽學生所必備的知識結(jié)構和實踐技能，我們將對電子類的課程進行了梳理和整合，圍繞培養(yǎng)學生的實際動手操作能力、綜合能力和創(chuàng)新研究能力，構建“三類四層”的實驗教學體系。三類為:實驗室、實習與實訓基地、創(chuàng)新研究3 類實踐教學平臺。四層為:基礎實驗、專業(yè)實驗、工程訓練和應用創(chuàng)新4 個層次(如圖1 所示)。目前實踐中心可開設各層次的實驗項目(驗證性、實訓性、綜合性、設計性、創(chuàng)新性和研究性)200 多個。

圖1 實踐課程體系層次結(jié)構

(二)加大創(chuàng)新實驗室開放，提供自主實訓場地

以電子競賽為契機，加大實驗室的開放力度，通過校內(nèi)的各種電子選拔賽，選出優(yōu)秀的選手進入到創(chuàng)新實驗室［10］，實驗室完全由學生自主管理，采取高年級學生帶低年級的學生的“連帶”方式，嚴格出勤和簽到制度，實行優(yōu)勝劣汰，增加學生接觸專業(yè)領域的機會，激發(fā)學習興趣和創(chuàng)新意識，實驗室各種先進的儀器設備配置齊全，派有經(jīng)驗的老師輪流輔導答疑，學生積極性很高。

(三)循序漸進的層次項目法，逐步提高學生的實踐能力與創(chuàng)新能力

針對電子競賽的選手，我們制定了專門的實驗大綱和實驗指導書，大綱采用了分級分層的方法，逐步提高學生的創(chuàng)新能力。實踐內(nèi)容從較簡單的模擬電子電路設計到數(shù)字電路設計，控制類題目從單片機逐步到ARM，逐步加大題目的難度，提高學生的實踐能力與創(chuàng)新能力(如圖2 所示)。

圖2 分層實驗項目圖

(四)建立多元化的考核體系

部分學生經(jīng)過比賽培訓和在創(chuàng)新實驗室的“摸爬滾打”，專業(yè)技能得到了大幅度的提高，同時也將整個班級及整個系部的學習氣氛帶動起來，學生的實踐能力與創(chuàng)新能力增長，我們必須改革實踐考核體系，堅持以“過程體驗、平時表現(xiàn)、創(chuàng)新意識、個性發(fā)展、團隊合作、個人貢獻”的多元化評價機制，引入獎勵措施，激發(fā)學生的自主創(chuàng)新意識和內(nèi)在的學習潛能，既要保證基本教學內(nèi)容的完成，又要有利于鼓勵學生積極創(chuàng)新。不同的實踐環(huán)節(jié)采用不同的考核方法，基礎階段注重學生對工程概念和實踐技能的掌握程度;綜合應用階段突顯知識綜合運用和創(chuàng)新意識的考核;創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)偏重于創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力及個人貢獻程度的綜合考核。

經(jīng)過幾年的探索和實踐，我們在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面取得了較好的成績。一是學科競賽成績優(yōu)異，在已參加的4 屆國家或省級電子設計大賽中，共獲得國家一等獎一項，二等獎2 項，省一等獎5項，省二、三等獎共10 項。挑戰(zhàn)杯省級獎2 項，飛思卡爾智能小車華南賽區(qū)獎1 項。學生承擔大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃省級項目6 項，考取網(wǎng)絡工程師、Protel 證、電工技術上崗操作證和等級證等資格證300 多個。二是參加競賽的學生具有較強的實踐能力和創(chuàng)新精神，就業(yè)層次明顯高于其他同學。在取得教育成績的同時，我們認為在以后的工作中還需進一步加大實驗室的開放力度，多增加創(chuàng)新性實驗項目，多組織學生參加比賽，進一步提高學生的動手能力與創(chuàng)新能力。

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