榮海林，姚福安，徐向華

（山東大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟南250061）

0 引言

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生學(xué)科競賽，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動，是國內(nèi)參與范圍最廣、受益學(xué)生最多的學(xué)科競賽之一，旨在培養(yǎng)大學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識與基本能力、團隊協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對實際問題進行電子設(shè)計制作的能力；有助于吸引、鼓勵廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。競賽的特色是與理論聯(lián)系實際學(xué)風(fēng)建設(shè)緊密結(jié)合，競賽內(nèi)容既有理論設(shè)計，又有實際制作，以全面檢驗和加強參賽學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實踐創(chuàng)新能力［1～3］。

以山東大學(xué)為例，由校級電工電子創(chuàng)新教育平臺負(fù)責(zé)，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)下，每年負(fù)責(zé)來自控制學(xué)院、信息學(xué)院、微電子學(xué)院、電氣學(xué)院、機械學(xué)院、機電與信息工程學(xué)院等近千名學(xué)生參加全國（或山東省）大學(xué)生電子設(shè)計競賽。電工電子創(chuàng)新教育平臺在促進學(xué)生知識能力提升，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式方面采取了一系列改革舉措。

1 研究主要內(nèi)容

為了培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新素質(zhì)，鍛煉創(chuàng)新實踐能力，從搭建創(chuàng)新平臺、改革課程體系、完善培訓(xùn)資源等方面同時入手，建立全方位的全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)模式，形成了“理論培訓(xùn)→選拔→工程實訓(xùn)→選拔→強化培訓(xùn)→參賽”為結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，實行導(dǎo)師負(fù)責(zé)制［4，5］。

1.1 內(nèi)建外聯(lián)，搭建創(chuàng)新平臺

一方面，集中整合學(xué)校所有優(yōu)勢資源，包括空間資源、課程資源、師資資源等，建立面向全校開放的電工電子創(chuàng)新教育平臺，負(fù)責(zé)所有電類學(xué)科競賽的培訓(xùn)工作；另一方面，同知名企業(yè)如TI、NI、Xilinx、鋼鐵俠等建立校企聯(lián)合實驗室，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上同前沿科研技術(shù)接軌，了解最新產(chǎn)業(yè)成果，并將其轉(zhuǎn)化到競賽培訓(xùn)中，做到科研反哺教學(xué)、科研反哺競賽。

1.2 多措并舉，改革課程體系

在本科生院和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，在全校所有相關(guān)學(xué)院開設(shè)了以創(chuàng)新實踐類暑期學(xué)校為主，同時包含嵌入式系統(tǒng)、電子電路基礎(chǔ)、TI學(xué)習(xí)套件、電子設(shè)計培訓(xùn)等課程，包含理論學(xué)習(xí)和實踐指導(dǎo)，涵蓋全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽各個賽題方向，推動相關(guān)電類學(xué)科教學(xué)改革與課程體系重塑，賽教結(jié)合、以賽促教［6～8］。

1.3 線上線下，完善培訓(xùn)資源

通過建立線上MOOC教學(xué)和線下實參實訓(xùn)的方式，將一些通用的知識點通過線上部分錄制MOOC，同學(xué)在掌握一定理論基礎(chǔ)上，進入實驗室分方向、分賽題進行實操實訓(xùn)，充分發(fā)揮老師和同學(xué)之間“傳、幫、帶”的作用，充分利用模塊化全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽實訓(xùn)平臺，真正做到坐得住、有得學(xué)、學(xué)有獲，極大刺激同學(xué)學(xué)習(xí)積極性。圖1為整年線上線下培訓(xùn)安排。

圖1 培訓(xùn)時間軸

2 具體實施方案

2.1 建立校級創(chuàng)新平臺

對電工電子創(chuàng)新教育平臺的實驗室基礎(chǔ)環(huán)境進行改造，優(yōu)化物理空間，改善配套設(shè)施，加強實驗室創(chuàng)客文化建設(shè)，營造氛圍濃厚的創(chuàng)新平臺。

2.2 實行學(xué)生自主管理

充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，簡政放權(quán)，讓電子設(shè)計競賽社團進入實驗室，畢竟單靠老師的精力來管理是遠遠不夠的。放管結(jié)合，優(yōu)化服務(wù)，提升實驗室開放共享質(zhì)量。試行開放式自主實驗教學(xué)模式，為學(xué)生提供充分的自主學(xué)習(xí)和實踐的軟硬件條件，在建立適應(yīng)開放教學(xué)模式的教學(xué)質(zhì)量保障體系，確保開放式實驗教學(xué)的成效的基礎(chǔ)上，將開放的內(nèi)涵從“實驗時間”、“實驗空間”拓展到“實驗內(nèi)容”、“實驗指導(dǎo)”、等方面，實現(xiàn)了真正意義上的開放式教學(xué)，使學(xué)生逐漸擺脫對老師的依賴心理，養(yǎng)成自主發(fā)現(xiàn)、解決問題的習(xí)慣［9～12］。

2.3 豐富線上培訓(xùn)資源

充分發(fā)揮線上培訓(xùn)及MOOC課程的優(yōu)勢，使更多的學(xué)生從中受益，且可以實現(xiàn)可持續(xù)性，表1為2021年暑假期間線上培訓(xùn)安排。

表1 2021年寒假線上培訓(xùn)安排

建立MOOC課程《電子電路設(shè)計基礎(chǔ)》，線上課程知識點：

◆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽簡介

◆電子設(shè)計的基本要求

◆常用電子器件-電阻器

◆常用電子器件-電容器

◆常用電子器件-電感線圈與變壓器

◆半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用

◆半導(dǎo)體三極管及應(yīng)用

◆放大器的基本概念

◆集成運算放大器的基本模型

◆集成運算放大器的主要參數(shù)

◆集成運算放大器的分類及選型

◆集成運算放大器應(yīng)用

◆集成運算放大器單電源供電應(yīng)用

◆集成電壓比較器及其應(yīng)用

◆集成差分放大器

◆集成儀表放大器

◆集成電流檢測放大器

◆集成功率放大器及其應(yīng)用

◆電流型集成運算放大器

◆濾波器的基本概念

◆一階RC有源濾波器分析與設(shè)計

◆二階RC有源低通濾波器分析與設(shè)計

◆高階RC有源濾波器分析與設(shè)計

◆線性集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用

◆開關(guān)式集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用

2.4 完善線下培訓(xùn)資源

設(shè)計及制作針對全國大學(xué)電子設(shè)計競賽各種題型的模塊化訓(xùn)練單元，實現(xiàn)可移植，可復(fù)制。MSP430開發(fā)板配套實驗板：液晶、ADS1115模塊、DAC8552模塊、LCD12864液晶模塊、溫度傳感器模塊、MC34063電源模塊、TPS5430電源模塊、可變占空比PWM輸出、電機驅(qū)動模塊；其他電賽模塊：程控放大器模塊、濾波器模塊、有效值轉(zhuǎn)換模塊、DC/DC升壓模塊、DC/DC降壓模塊、橋式逆變模塊、橋式整流模塊、運算放大器模塊、DDS信號發(fā)生器模塊、智能小車模塊、無人機模塊［13］。

2.5 搭建競賽管理系統(tǒng)

全校范圍組織，建立山東大學(xué)-全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽管理系統(tǒng)，系統(tǒng)示于圖2。校級競賽組織功能包含：競賽申報、審核競賽方案、確認(rèn)報名資格、錄入競賽成績、提交競賽結(jié)果、競賽總結(jié)、競賽結(jié)果查詢、校級認(rèn)定（打通學(xué)分互認(rèn)通道）。學(xué)生競賽參賽功能包含：競賽報名、競賽輔導(dǎo)、材料提交、結(jié)果查詢。

圖2 競賽管理系統(tǒng)

2.6 搭建考試系統(tǒng)

圍繞電工基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子元器件、儀器儀表等多方面，分別建立試題庫，試題庫按簡易、一般、挑戰(zhàn)三級設(shè)立，對不同階段的同學(xué)分配試題，通過考試方能進入競賽參賽階段。

2.7 肯定競賽成績

讓學(xué)生從參賽過程中不僅有心理上的有“獲得感”、“成就感”，更重要的是從學(xué)校教務(wù)角度出發(fā)，學(xué)生參賽取得的成績學(xué)校要認(rèn)可，打通學(xué)分互認(rèn)通道，給學(xué)生看得見摸得著實實在在的實惠，這樣才能最大限度刺激學(xué)生參賽積極性，在全校范圍內(nèi)形成“百花齊放”，“百舸爭流”的氛圍［14～15］。

3 實施成效

圍繞全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)，電工電子創(chuàng)新教育平臺經(jīng)過近些年的改革與實踐，形成了“理論培訓(xùn)→選拔→工程實訓(xùn)→選拔→強化培訓(xùn)→參賽”為結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，調(diào)動了學(xué)生參賽熱情和積極性，極大鍛煉了學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，最大范圍的發(fā)動更多的學(xué)生從中受益。越來越多的學(xué)生借助參賽成績被保送到清華大學(xué)、中科院、浙江大學(xué)、北京交通大學(xué)、上海交通大學(xué)等名校。表2為山東大學(xué)近年來參加全國（或山東省）大學(xué)生電子設(shè)計競賽取得的成績，尤其是2018年在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽模擬電子系統(tǒng)設(shè)計邀請賽中勇奪TI杯。

表2 山東大學(xué)近年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽成績

4 結(jié)語

以全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽為例，山東大學(xué)圍繞電工電子創(chuàng)新教育平臺搭建、課程體系改革以及培訓(xùn)資源完善等方面積極探索，建立了“理論培訓(xùn)→選拔→工程實訓(xùn)→選拔→強化培訓(xùn)→參賽”為結(jié)構(gòu)的學(xué)科競賽類創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，目前已經(jīng)輻射到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院下設(shè)的九大創(chuàng)新平臺，該培訓(xùn)模式易實現(xiàn)，可復(fù)制，可有效促進教學(xué)改革，助力完善創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，具有較強的示范作用。