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一、大學生電子設計競賽試題分析

第一屆全國大學生電子設計競賽于1994年在北京、四川和陜西3個省市開展試點;1995年在9個省市開展了第二屆競賽活動,全國有60多個代表隊參賽;到1997年,第三屆競賽活動已擴大到18個省市,有200多所高校1000多個代表隊參賽。原國家教委高教司決定,以后每兩年競賽一次。這說明電子設計競賽越來越被全國高等院校和有關部門重視。電子設計競賽是全國范圍的一種內容全面、要求較高的綜合能力考試,既考理論知識,又考設計、安裝、調試、相互協作、論文撰寫等多方面的能力。現將前三屆競賽試題作一分析。第一屆競賽有2個題目,第二、三屆競賽各有4個題目,大致可歸納為6類:(1)電源類。如簡易數控直流電源,直流穩定電源。除此之外,其他題目所需電源也要自己設計;(2)信號源類。如實用信號源的制作;(3)測控類。如多路數據采集系統,水溫控制系統;(4)儀器儀表類。如簡易電阻、電容和電感測試儀,簡易數字頻率計;(5)放大器類。如實用低頻功率放大器;(6)無線電類。如簡易無線電遙控系統,調幅廣播收音機。分析以上試題有下列特點:(1)試題涉及的課程多。包括模擬電子電路、數字電子電路、高頻電子電路、功率電子技術、微機原理、單片機接口技術、PLD在系統編程技術、電工電子測量、自控原理;(2)綜合性強。每個題目必須依靠多學科知識才能解決問題,僅有理論水平是不夠的,還應具有較強的設計能力、實驗技能、計算機應用能力以及隊員之間的協作能力等;(3)實用性強。上述題目都是工業、科研、實驗室等方面經常用到的電路或儀器。

二、電子類課程存在的問題

通過分析以上試題,發現電子類課程目前存在著如下問題:(1)教學內容與科技發展不相適應。電子技術是發展最快、應用最廣的一門技術,而我們目前的教學內容與當今迅速發展的電子技術有較大差距,正像有些畢業生所說:“學的用不上,有用的沒有學”;(2)教學方法與能力培養要求不相適應。主要體現在我們的教學方式仍然是以知識傳播為主,以教師講為中心,學生的內在動力沒有充分發揮出來,不利于學生能力的培養;(3)理論與實際不相適應。所講內容與現場應用中的實際問題有一定距離,不利于調動學生學習的積極性;(4)考核方法與素質提高不相適應。目前我們實行的考試方法仍然是以書本知識為主,以閉卷筆試為主,注重死記硬背,不利于提高學生素質。

三、培養大學生電子設計能力的幾點措施

1.更新教學內容,重構課程體系

盡管電子技術的發展日新月異,新的器件層出不窮,但電子技術課的基礎地位不能動搖。因此,模擬和數字電路中的放大、振蕩、反饋、頻率特性、邏輯函數、組合邏輯電路的設計、時序邏輯電路的設計等基礎內容不能削弱。在此基礎上要更新教學內容,著重分析由功能單元構成的通用集成電路(如集成運放、集成功放、集成A/D、D/A變換器等)和計算機應用集成電路(RAM、EPROM等),同時還要加強ASIC教學內容(如PLD、FPGA等)。電子技術基礎是工程設計性很強的課程,在教學改革中必須用系統的觀念重構課程體系,建議將模擬和數字電路學完后,再開一門“現代電子系統設計”。

2.加強EDA教學,提高大學生電子設計自動化水平

國際電子技術的發展動態顯示出,ASIC與EDA是電子器件與電子設計發展的技術潮流。ASIC的開發必須借助于EDA工具,因此掌握EDA技術是對當今電子工程師的最基本要求。目前,美國等西方發達國家,全部都開展了EDA教學,其大學生在校期間就能用EDA技術開發出先進的電子產品。而我國在EDA教學方面還比較落后,只有一些重點院校才剛剛起步,多數院校還沒有將EDA納入教學中。從參加全國大學生電子設計競賽的獲獎作品看,凡利用了EDA技術用ASIC芯片實現的題目,均做得比較完善,關鍵是它大大節省了設計時間。因此,必須盡快建立EDA實驗室,積極開展EDA教學,提高大學生電子設計自動化水平。

3.改變教學方法,激發學生學習的動力

我們在培訓參加電子設計競賽隊員的過程中受到很大的啟發,盡管培訓時間短,但收效很大,關鍵是有一種非常強的學習動力在支持著他們,他們是在興趣中學習,主動性和積極性得到了很好的發揮。同時,這一經驗也給我們提出了一個新的問題,在我們平時的教學過程中,學生有沒有動力?他們學習的主動性、積極性是否完全發揮出來了呢?這是值得深思的問題。在當今教學改革的大潮中,應大膽改革教學方法和教學手段,給學生確立一個明確目標,通過該課程的學習,讓學生達到什么標準、完成什么任務,然后,圍繞該目標,采取多方位的教學模式,啟發學生動腦設計、動手制作,最終達到該目標。目前應特別注意學生對計算機、因特網感興趣這一特點,充分利用現代化的教學資源(校園網絡、計算機、多媒體教室),開發一些學生感興趣的課件,最大限度地激發他們學習的動力。

4.加強實踐環節,使理論能夠聯系實際

電子技術課程的特點是實踐性強,因此,必須加強這一環節,使他們學以致用,理論聯系實際。加強實踐環節可以采取多種方式,應根據本校特點確定自己的最佳模式。我們目前采取了如下幾種形式:①課內實驗。一般占課程總學時的1/4~1/3;②課外實驗。我們研制了180套微型數字電路實驗箱,給每個學生發一臺,讓他們帶回宿舍,自己隨時都可以做;③虛擬實驗。由于經費緊張,器件品種和數量少等現實問題,有些不能實現的復雜實驗,可以利用EWB、Pspice等軟件進行仿真實驗;④課程設計;⑤實習基地;⑥開設以實驗為主的“電子系統工程設計”選修課;⑦優異生參加老師的科研活動。

5.改革考試方式,注重能力培養

充分調動學生學習的積極性,使學生產生內在動力,而考試是學生學習的外在動力,兩者缺一不可。考試可選擇理論“閉卷”考試、實驗“開卷”考試、能力“實物設計”考試的綜合考核方法,特別要注重“實物設計”這一環節。正如大學生電子設計競賽一樣,提出一個學生能獨立完成的規模不太大的電子系統,讓他們設計好來實驗室安裝調試或用有關電子虛擬實驗軟件(EWB或CAD等)進行仿真,根據他所設計的系統能否達到題目要求,電路是否合理、時間長短來確定成績。