试析电子竞赛与高校电子学科卓越工程师培养

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论文摘要：针对我国高校工科学生普遍存在的高分低能、创新意识薄弱和缺乏实践能力等问题，结合高校卓越工程师教育培养计划的要求，分析了大学生电子竞赛对学生能力培养、造就卓越工程师的重要作用，提出了在高校电子学科中大力开展大学生电子竞赛，以满足未来创新性工程技术人才培养的需要。

论文关键词：电子设计竞赛；卓越工程师培养；实践能力；创新能力

为解决高校工科教育重理论、轻实践、毕业生工程能力缺乏的现实问题，培养一批适应产业发展的创新型工程人才，教育部于2010年6月启动了“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）。卓越计划拟用10年时间培养数百万高质量的各类型工程技术人才，为建设创新型国家，实现工业化和现代化奠定人力资源优势。卓越计划具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程，二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才，三是强化培养学生的工程能力和创新能力。目前，教育部已在全国65所高校中开展了卓越计划的试点工作，郑州大学名列其中。

在当前高校学生普遍缺少工程实践环节、动手能力较差的情况下，如何突出专业特色，培养创新精神，提升学生的工程实践能力，造就社会所需的卓越工程师将是卓越计划实施的关键问题，也是工科高等教育发展需要探索的重要课题。

对于高校工科电子类学科来说，参加大学生电子竞赛，利用电子竞赛改革课程教学体系、完善实验设备、培养学生的专业兴趣、工程实践能力和创新能力，改变学生的工作方式、工作思维、工作效率、协作能力将是实施卓越计划的重要途径。

全国大学生电子设计竞赛是1993年由原国家教委倡导的在全国普通高校组织开展的四大学科竞赛之一，是培养学生创新能力和提升就业能力的一个有效手段和途径。在历年的比赛中，参赛学生数量巨大，受益匪浅，不仅加深了对专业知识的掌握能力，而且培养了创新精神和实践能力。

一、大学生电子竞赛概述

全国大学生电子设计竞赛每逢单数年的9月份举办，赛期4天，目前已主办九届。竞赛采用全国统一命题、分赛区组织，通过“半封闭、相对集中”的方式进行。竞赛以三人作为一队，以队为基本单位独立完成竞赛任务。

每届电子竞赛包括6～8道题。内容以模电和数电设计为主，涉及模-数混合电路、单片机、DSP、ARM、可编程器件、EDA软件和PC应用。题目包括理论设计和实际制作调试两部分，一般具有工程应用背景，实践性强、综合性强、技术水平发挥余地大。所涉及的专业课程包括：电路原理、模拟、数字电子技术、单片机原理、可编程器件设计、电子测量、计算机控制等；实践性教学有：电子线路实验课、单片机原理实验课、课程设计、生产实习、实训等；可选用器件有晶体管、集成电路、大规模集成电路、可编程逻辑器件等；设计手段可采用传统，也可采用现代电子设计工具。电子设计竞赛反映了电子技术的先进水平，注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。而这正是卓越工程师培养过程中所必需的内容。

二、大学生电子竞赛实战

大学生电子竞赛需要在四天三夜的短暂时间内完成一套符合功能要求的电子设备。竞赛过程一般包括如下几步：题目选择、系统分析及整体方案设计、子系统设计与制作、系统综合、制版与装配、调试与测量、完成作品和设计报告等。

各部分完成的具体任务如下：

1.题目选择

主要是明确题目的设计任务、系统功能和指标，在此基础上选择最熟悉和最有条件完成的题目。题目选择需对题意仔细分析，主要包括题目需完成的任务、系统功能、性能指标等方面。

2.系统分析及整体方案设计

根据题目的具体功能需要对系统进行整体构建，采用层次分析法和模块化方法，划分系统的功能子模块。同时对各子模块之间的数据关系和接口进行定义、设计。在进行模块划分时，强度模块内部高的内聚性，模块之间低的耦合性。

3.子系统设计与制作

对每个子系统进行分析和设计。先通过查阅资料提出几种不同原理的方案；然后再从功能、技术指标、元器件、完成时间等几个方面进行综合，选择一个最优的方案。在方案确定以后，画出子系统的硬件设计电路图，并完成子系统的相应程序。

4.系统综合

在完成各个子系统的设计后，对系统整体进行综合实现，包括各个模块及其数据接口。绘制系统整体的硬件电路图，完成系统整体软件的编制。

5.制版与装配

即实际硬件的制作，包括绘制电路板图、腐蚀电路板，并进行装配等工作。对于模拟部分，特别是高频部分，制版时要考虑电磁干扰。因此，需通过覆铜、模地和数地分离等方法降低电磁干扰的影响。对于高频数电部分也要采取覆铜、避免环路等方法降低干扰。

6.调试与测量

先进行外观检查，用万用表检查是否短路，再进行通电检查。调试时应先调试各部件，然后整机调试，最后测试技术指标。先测部件或分机指标，再测整体指标。 "

三、电子竞赛对学生能力的培养

1.提升学生工程实践能力

目前，高等工科院校的教学以理论为主，一般采取先理论后实验的方式。实验以演示实验和简单连线居多，对学生实践能力提高帮助甚微。很多学生几乎未接触过任何专业电子设备。因此，工科学生不会用电烙铁和万用表等基本设备也就是很正常的事情。而参加电子竞赛必须要制作实际的电子设备，因此，要求学生能够使用常用的电子仪器设备进行元器件选型、电路板制作调试等各种复杂的工程实践。从某种意义上来说，电子设计竞赛可看作是高校电子类学科真正的工程实训。通过电子竞赛，学生对实际元器件和电子设备制作方法均有深刻认识，其动手能力明显提升，从而解决了卓越工程师培养过程中工程实践能力缺乏的难题。

2.加强学生创新能力培养

由于电子学科是实践性非常强的学科，其与生产生活紧密结合。参加大学生电子竞赛将促使学生加深对本专业知识和技能的理解。同时，由于大学生电子竞赛题目均具有一定的复杂性和创新性，将促使学生迎难而上，开拓思维，不断创新。学生只有通过在现有知识基础上的不断创新，才有可能突破竞赛题目的瓶颈，取得满意的竞赛效果。因此，从某种意义上来说，大学生电子竞赛并不是简单的电子制作竞赛，而是对学生动手能力和创新能力的一次集中强化训练。其成功开展将极大激发学生的创新热情和能力，为卓越工程师培养提供取之不尽的创新源泉。

3.加强学生对专业知识和技能的掌握

目前，学生对所学理论普遍缺乏深刻的认识和理解，对理论的实际应用缺少直观的了解，学习积极性和兴趣一般不高。而大学生电子竞赛的准备和实战过程中将涵盖高校电子类专业的大部分专业基础课和专业课，是一次理论的集中运用，也是学生学以致用、检验所学知识的绝佳场合。电子竞赛也使学生加深了对专业知识的理解和认识，并提高了深入学习专业知识的积极性。即学生对专业知识的态度由无兴趣到有兴趣，发生了根本的改变。通过往届对参加电子竞赛学生的跟踪调查发现，参加电子竞赛的学生，其专业技能的熟练掌握程度明显高于未参加电子竞赛的学生，并且普遍成为本专业领域的技术能手。

4.加强理论联系实际的学风

目前，我国高等工科教育的教与学两方面均存在重理论轻实践的风气。老师以理论讲解为主，对理论的实际应用只是简单描述。而学生学习以掌握理论、获得高分为目的，因此高分低能现象比较普遍。很多学生学完了单片机却连基本的“跑马灯”实验也不会，理论与实践严重脱节。而大学生电子竞赛试题内容涵盖了电子学科主要的专业课程，参赛者必须将所学理论全部应用到实际设计过程中才能圆满完成竞赛试题。理论与实际的紧密结合对于解决竞赛中的瓶颈问题将起到关键作用。

四、电子竞赛对卓越工程师培养的影响

1.工作效率

大学生电子竞赛将提高学生的工作学习效率。由于电子竞赛需在短短的4天3晚完成一套具有一定功能指标的设备，因此需要参赛者夜以继日、争分夺秒的工作。有些学生甚至每天只睡2个小时。而这种惜时如金的工作方式在高校的其他学科竞赛及教学活动中几乎没有，这对于提高学生工作效率、改变拖拉懒散的工作作风具有促进作用。众所周知，随着市场竞争日趋激烈，追求效率已成为各企业提高竞争力的重要手段。实际工程项目工期一般较短，客观上要求工程设计人员具有较强的时间观念和较高的效率。而参加大学生电子竞赛将提高学生的时间观念和工作效率，使学生更好地融入工程实践中，为培养高效率的卓越工程师提供保障。

2.工作方式

学生通过参加大学生电子竞赛，将完成第二节所述竞赛实战全过程。而以上过程是电子信息领域实际工程项目的一个简单浓缩。通过以上过程的锻炼，学生不仅设计了符合功能要求的电子设备，也学习到电子信息领域的工程设计方法和实际工程的开展方式。这种竞赛驱动下的实践，相对于教科书枯燥的理论说教具有更深刻的意义，能够极大地提高学生的实际电子工程设计能力。参加过电子竞赛的学生到企业，只需简单培训即可上岗工作，这一点已被各高校和广大企业实践所证实。以至于有些企业在招聘中直接把参加大学生电子竞赛作为一个重要的聘用条件。因此，电子竞赛将改变学生工作设计方式，为造就卓越工程师提供技术保障。

3.工作思维

大学生电子竞赛试题不仅有基本功能，还有扩展功能。而扩展功能一般带有一定的性能指标。要想获得较高级别奖励，需要完成扩展的指标性功能。这种竞赛方式改变了高校电子类学科实验一般只重功能而忽略技术指标的现状。在真正的工业电子产品中，功能只是基本，而稳定性、误差、精度等指标才是决定产品质量的真正因素。因此，电子竞赛以技术指标来要求竞赛者，将与电子行业的工程实际标准相吻合，使得学生的竞赛设计行为与未来的工程实际设计相符，将扭转电子类学生普遍重功能、忽略性能指标的现状，使得学生在未来的电子设计活动中更多地考虑性能指标，与实际工程接轨。大学生电子竞赛将改变学生的工作思维方式，使其与卓越工程师的培养目标相一致。

4.团队协作

大学生电子竞赛是以3人作为一个团队参加比赛。每一个参赛队就好比是一个工程项目组。因此，参赛选手需要紧密团结、共同努力、分工合作、互相协助才能较好地完成电子竞赛任务。在每个团队内部，需根据队员的特点和优势进行合理分工，包括总体软硬件设计者、分模块设计者等。总体软硬件设计者实际上相当于项目负责人，技术上需要具有项目的整体设计能力，同时要有团队的组织和领导能力。而其他两名队员将作为团队的技术骨干，配合负责人完成整个制作任务。这种团队协作的开发模式本质上与实际工程的项目团队制完全吻合。实际工程中，每个项目建立一个项目组，由项目经理领导并负责，按照既定的计划和分工开展项目实施工作。因此，以团队的形式参加大学生电子竞赛将改变学生以自我为中心的学习和工作模式，使学生提前适应未来的团队工作模式。因此，参加大学生电子竞赛将为卓越工程师的培养提供组织上的保障。

五、结束语

通过本院对多届参加大学生电子设计竞赛的学生进行跟踪调查发现，参赛学生普遍具有较强的工程实践能力和创新能力，已成为各用人单位和研究生培养的青睐对象。大学生电子竞赛已经为高校电子类卓越工程师的培养提供了一条重要途径。因此，需要在高校电子学科中大力开展大学生电子竞赛，以满足未来创新性工程技术人才培养需要。