电子设计比赛浅析学生设计能力

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一、大学生电子设计竞赛试题分析

第一届全国大学生电子设计竞赛于1994年在北京、四川和陕西3个省市开展试点;1995年在9个省市开展了第二届竞赛活动,全国有60多个代表队参赛;到1997年,第三届竞赛活动已扩大到18个省市,有200多所高校1000多个代表队参赛。原国家教委高教司决定,以后每两年竞赛一次。这说明电子设计竞赛越来越被全国高等院校和有关部门重视。电子设计竞赛是全国范围的一种内容全面、要求较高的综合能力考试,既考理论知识,又考设计、安装、调试、相互协作、论文撰写等多方面的能力。现将前三届竞赛试题作一分析。第一届竞赛有2个题目,第二、三届竞赛各有4个题目,大致可归纳为6类:(1)电源类。如简易数控直流电源,直流稳定电源。除此之外,其他题目所需电源也要自己设计;(2)信号源类。如实用信号源的制作;(3)测控类。如多路数据采集系统,水温控制系统;(4)仪器仪表类。如简易电阻、电容和电感测试仪,简易数字频率计;(5)放大器类。如实用低频功率放大器;(6)无线电类。如简易无线电遥控系统,调幅广播收音机。分析以上试题有下列特点:(1)试题涉及的课程多。包括模拟电子电路、数字电子电路、高频电子电路、功率电子技术、微机原理、单片机接口技术、PLD在系统编程技术、电工电子测量、自控原理;(2)综合性强。每个题目必须依靠多学科知识才能解决问题,仅有理论水平是不够的,还应具有较强的设计能力、实验技能、计算机应用能力以及队员之间的协作能力等;(3)实用性强。上述题目都是工业、科研、实验室等方面经常用到的电路或仪器。

二、电子类课程存在的问题

通过分析以上试题,发现电子类课程目前存在着如下问题:(1)教学内容与科技发展不相适应。电子技术是发展最快、应用最广的一门技术,而我们目前的教学内容与当今迅速发展的电子技术有较大差距,正像有些毕业生所说:“学的用不上,有用的没有学”;(2)教学方法与能力培养要求不相适应。主要体现在我们的教学方式仍然是以知识传播为主,以教师讲为中心,学生的内在动力没有充分发挥出来,不利于学生能力的培养;(3)理论与实际不相适应。所讲内容与现场应用中的实际问题有一定距离,不利于调动学生学习的积极性;(4)考核方法与素质提高不相适应。目前我们实行的考试方法仍然是以书本知识为主,以闭卷笔试为主,注重死记硬背,不利于提高学生素质。

三、培养大学生电子设计能力的几点措施

1.更新教学内容,重构课程体系

尽管电子技术的发展日新月异,新的器件层出不穷,但电子技术课的基础地位不能动摇。因此,模拟和数字电路中的放大、振荡、反馈、频率特性、逻辑函数、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计等基础内容不能削弱。在此基础上要更新教学内容,着重分析由功能单元构成的通用集成电路(如集成运放、集成功放、集成A/D、D/A变换器等)和计算机应用集成电路(RAM、EPROM等),同时还要加强ASIC教学内容(如PLD、FPGA等)。电子技术基础是工程设计性很强的课程,在教学改革中必须用系统的观念重构课程体系,建议将模拟和数字电路学完后,再开一门“现代电子系统设计”。

2.加强EDA教学,提高大学生电子设计自动化水平

国际电子技术的发展动态显示出,ASIC与EDA是电子器件与电子设计发展的技术潮流。ASIC的开发必须借助于EDA工具,因此掌握EDA技术是对当今电子工程师的最基本要求。目前,美国等西方发达国家,全部都开展了EDA教学,其大学生在校期间就能用EDA技术开发出先进的电子产品。而我国在EDA教学方面还比较落后,只有一些重点院校才刚刚起步,多数院校还没有将EDA纳入教学中。从参加全国大学生电子设计竞赛的获奖作品看,凡利用了EDA技术用ASIC芯片实现的题目,均做得比较完善,关键是它大大节省了设计时间。因此,必须尽快建立EDA实验室,积极开展EDA教学,提高大学生电子设计自动化水平。

3.改变教学方法,激发学生学习的动力

我们在培训参加电子设计竞赛队员的过程中受到很大的启发,尽管培训时间短,但收效很大,关键是有一种非常强的学习动力在支持着他们,他们是在兴趣中学习,主动性和积极性得到了很好的发挥。同时,这一经验也给我们提出了一个新的问题,在我们平时的教学过程中,学生有没有动力?他们学习的主动性、积极性是否完全发挥出来了呢?这是值得深思的问题。在当今教学改革的大潮中,应大胆改革教学方法和教学手段,给学生确立一个明确目标,通过该课程的学习,让学生达到什么标准、完成什么任务,然后,围绕该目标,采取多方位的教学模式,启发学生动脑设计、动手制作,最终达到该目标。目前应特别注意学生对计算机、因特网感兴趣这一特点,充分利用现代化的教学资源(校园网络、计算机、多媒体教室),开发一些学生感兴趣的课件,最大限度地激发他们学习的动力。

4.加强实践环节,使理论能够联系实际

电子技术课程的特点是实践性强,因此,必须加强这一环节,使他们学以致用,理论联系实际。加强实践环节可以采取多种方式,应根据本校特点确定自己的最佳模式。我们目前采取了如下几种形式:①课内实验。一般占课程总学时的1/4~1/3;②课外实验。我们研制了180套微型数字电路实验箱,给每个学生发一台,让他们带回宿舍,自己随时都可以做;③虚拟实验。由于经费紧张,器件品种和数量少等现实问题,有些不能实现的复杂实验,可以利用EWB、Pspice等软件进行仿真实验;④课程设计;⑤实习基地;⑥开设以实验为主的“电子系统工程设计”选修课;⑦优异生参加老师的科研活动。

5.改革考试方式,注重能力培养

充分调动学生学习的积极性,使学生产生内在动力,而考试是学生学习的外在动力,两者缺一不可。考试可选择理论“闭卷”考试、实验“开卷”考试、能力“实物设计”考试的综合考核方法,特别要注重“实物设计”这一环节。正如大学生电子设计竞赛一样,提出一个学生能独立完成的规模不太大的电子系统,让他们设计好来实验室安装调试或用有关电子虚拟实验软件(EWB或CAD等)进行仿真,根据他所设计的系统能否达到题目要求,电路是否合理、时间长短来确定成绩。