创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的探索
摘要：针对电子类专业大学生在创新性实验项目实施过程中暴露出的问题和新升本科院校在目前电子设计竞赛中处于困难境地的问题，提出了一种大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合的教学模式，并对此进行了实践。实践表明，该模式是既能够保证创新性实验项目的完成质量又能够使电子设计竞赛取得好的成绩。
关键词：创新性实验项目；电子设计竞赛；探索；实践；教学模式
作者简介：肖卫初（1974-），男，湖南涟源人，湖南城市学院通信与电子工程学院教研室主任，副教授；邓曙光（1972-），男，湖南益阳人，湖南城市学院通信与电子工程学院院长，教授。（湖南益阳413002）
基金项目：本文系湖南省普通高等学校教学改革研究项目（项目编号：湘教通[2010]243号341、湘教通[2009]321号305、湘教通[2011]315号345）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）14-0098-02
全国大学生电子设计竞赛自1994年开始至今已举办了十届，目前该竞赛已成为我国电子类专业学生规模最大、最具影响力和举办时间最长的赛事之一，得到了绝大多数设有电子类专业学校的积极响应，受益面颇广。从湖南赛区参赛和获奖的情况来看：新升本科院校参赛队数较少，获奖的队数就更少，有的新升本科院校甚至多次参赛也从未获奖。可见新升本科院校在目前的电子设计竞赛中处于较困难的境地。其主要原因是新升本科院校在竞赛观念、政策与措施、指导教师、学生素质、实验装备、实验手段和竞赛经费等方面与老牌的本科院校相比差距很大，那么，怎样克服这些不利的因素，结合自身的条件和能力采取相应的措施与对策，争取获得好的竞赛成绩是新升本科院校急需解决的问题。[1]
大学生创新性实验项目在实施过程中也暴露出一些问题：实验场地不够，仪器设备有限，大部分学生在各自的宿舍里进行；教师指导不到位，学生自主解决问题的能力不强，导致项目完成质量差；对与项目相关的技术手段了解不够深入。这些问题导致大学生创新性实验项目不能落到实处。[2]
基于上述原因，针对新升本科院校电子类专业学生，笔者结合7年的电子设计竞赛指导经验和3年的湖南省大学生研究性学习、创新性实验计划项目指导经验，探索了创新性实验项目和电子设计竞赛相结合的教学模式，有效解决了上述存在的问题，实施过程中取得了良好的效果，在2011年全国大学生电子设计竞赛中获得国家二等奖2项、湖南省一等奖2项、三等奖1项，2010年结题的湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目“智能型万能遥控器的研究与开发”被评为“优秀项目”。
一、大学生创新性实验项目和电子设计竞赛及其相互关系
大学生研究性学习和创新性实验计划项目（简称“大学生创新性实验项目”）是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，是提高本科教学质量和大学生综合素质培养的重要手段。计划的实施旨在积极探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以学生为主体的创新性实验改革，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法，提高其创新能力和实践能力。[3]全国大学生电子设计竞赛是教育部高等教育司、工业和信息化部人事教育司共同举办，瑞萨电子（中国）有限公司协办的面向全国高等学校大学生的群众性科技活动，目的在于培养大学生的创新能力、团队协作精神，提高学生针对实际问题进行电子综合设计与调试的能力。[4]
随着高等教育的发展，大学生创新性实验项目和电子设计竞赛的关系会越来越密切。两者都是属于课外科技活动，目的在于培养学生的创新能力和团队协作精神；大学生创新性实验项目重视过程管理，强调学生在项目实施过程中创新思维、创新实践能力的锻炼和培养，而不是注重学生的研究成果，这在一定程度上减轻了学生的心理负担，提高了学生参与创新性实验项目的积极性。而电子设计竞赛却非常重视竞赛的成绩，因为竞赛成绩直接影响到学校的招生、竞赛经费的多少、教师职称的晋升、学生是否有保研资格和就业等问题。所以，将两者结合不仅可以取长补短，而且可以实现教学资源的共享。
二、大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的探索与实践
1.大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的内涵
具体来说是要求参加电子设计竞赛的全体学生3人一组申报大学生创新性实验项目，申报的题目必须参考历届电子设计竞赛的真题；同时动员和鼓励创新性实验项目立项成功的学生加入到电子设计竞赛的队伍，给他们提供专用的实验室、配置高档的仪器设备和安排“双师型”的指导老师进行指导，使学生和指导老师既参与大学生创新性实验项目，又参加电子设计竞赛，实现了人员、场地和仪器设备等教学资源的共享，解决了竞赛经费不足的问题。学生在进行创新性实验项目过程中完成电子设计竞赛，而电子设计竞赛的成果反过来又丰富了大学生创新性实验项目的内容。
2.大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的探索与实践
湖南城市学院于2005年、2007年和2009年组队参加湖南赛区的第七、八和九届全国大学生电子设计竞赛，分别获成功参赛奖、省级三等奖和成功参赛奖，成绩不理想。2009年10月，通信与电子工程学院院长组织几个电子设计竞赛指导老师开会，总结教训，寻找竞赛成绩不好的原因，讨论下一届电子设计竞赛的准备工作，在会上提出了一种大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合的教学模式，2009年10月至2011年9月实践了该教学模式，并取得了可喜的成绩，下面介绍该模式的实施细则。
（1）大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的准备阶段。
1）组织学生申报大学生创新性实验项目和举办校内电子设计竞赛。当电子设计竞赛结束后，通信与电子工程学院通过专门的网站和讲座的方式向电子类大学生宣传创新性实验项目、电子设计竞赛的内容，形成创新性实验项目和电子设计竞赛所需要的氛围，然后，成立电子课外科技活动中心，鼓励电子类大学生参加，引导学生自己动手做一些电子小产品，培养学生的兴趣。2010年4月，学校教务处组织学生申报大学生创新性实验项目，通信与电子工程学院动员学生积极申报，要求具有副教授及以上职称和具有硕士学位老师的必须每人带一组学生申报大学生创新性实验项目，共申报了25项，立项了省级1项，校级10项，参与的学生为55人，获得项目经费3万元。2010年6月，举办校内电子设计竞赛，要求大学生创新性实验项目立项成功的学生参加，鼓励其他电子设计爱好者参加，有181名学生参加了竞赛。校内竞赛完全按照国家的竞赛形式进行。然后，组织这55个创新性实验项目立项成功的学生和在校内电子设计竞赛中获奖的学生共66人参加电子设计竞赛第一轮培训，这样学生不仅可以做立项成功的大学生创新性实验项目，又可以参加电子设计竞赛培训，有钱购买电子元器件。指导教师不仅可以在大学生创新性实验项目中拿指导费，也可以在电子设计竞赛培训中拿指导费，积极性也提高了，缓解了竞赛经费不足的问题，形成了良性循环。
2）开放实验室，提供实训场地，配置高档电子测量设备和组建电子元器件库。湖南城市学院提供了两个面积为80平方米的实验室做电路设计实验室，每个实验室配置了33张实验桌和一套价值15万元的电子测试设备；一个面积为120平方米的实验室做PCB制板实验室，配置了价值80万元的小型工业制板设备一套；一个面积为40平方米的实验室做电子元器件库，采购了一批价值为12万元的常用电子元器件。四个实验室每天向学生开放，指导老师轮流值班。
（2）大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的培训阶段。
1）第一轮培训。时间为2010年7月1日至8月30日，共60天。其培训内容是：Altium Designer设计软件的使用、基于AVR单片机的C语言程序设计、常用电子测试仪器的使用、设计和制作数控电压源。
2）第二轮培训。第一轮电子设计竞赛培训的66人通过考核选拔42人参加第二轮培训。时间为2010年9月1日至2011年6月30日，主要是利用星期六、星期日、节假日和星期一至星期五的晚上。其培训内容是分电源类、控制类和仪器仪表类三个方向培训学生。有大学生创新性实验项目的学生尽量分到一组且选择与自己项目相关的方向，然后分方向做历届竞赛的题目和大学生创新性实验项目。
3）第三轮培训与参赛。根据第二轮培训中学生制作产品的情况选拔30人参加第三轮培训。时间为2011年7月1日至8月30日，共60天。其培训内容是分电源类、控制类和仪器仪表类三个方向模拟竞赛的情况，在4天3晚的时间内3人为1组完成指导教师布置的模拟竞赛题目和设计报告，指导教师按照电子设计竞赛测试的标准测试学生制作的产品和批改设计报告，给出客观的分数。2011年8月31日8：00至9月3日20：00是第10届全国电子设计竞赛的时间，指导教师做好后勤服务，保证学生吃好和负责及时购买电子元器件。
（3）大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的总结阶段。电子设计竞赛结束后，要及时组织参赛学生和指导教师召开总结会议，在会议上主要做以下几件事情：要详细介绍参赛作品测试的流程、注意事项和测试技巧，并在会上安排测试的准备工作；要求每位参赛学生谈谈自己的收获、体会和建议，对一些合理的建议进行整理后，向院领导汇报，找出整改的措施；要求每位参赛学生以项目、单位模块电路的方式整理自己在培训和参赛期间的所有资料，并放在一个文件夹内，交给班长，再由班长收齐后交给指导教师，使下一届学生可以参考并从中受益。
三、构建大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式的保障体系
1.建设一支“双师型”的指导教师队伍
教师是培养学生动手能力的关键，因此，湖南城市学院从培训现有教师、引进“双师型”教师和外聘具有实践经验的业界行家作为学院的兼职教师三方面入手。2010年暑假派了6位指导教师2人一组分别到湖南科瑞特电子有限公司、北京华清远见教育集团嵌入式学院学习AVR单片机、FPGA和ARM，努力使其成为“双师型”教师；2010年12月从益阳职业技术学院引进电路设计实践经验丰富的李加升教授，外聘湖南科瑞特电子有限公司研发部主管肖宇工程师做指导教师，充实师资队伍力量。只有这样，才能建设一支“双师型”的指导教师队伍。这些教师不但有丰富的专业理论知识，还有过硬的实践技能，授课理论联系实际，由他们指导电子设计竞赛和大学生创新性实验项目的学生，才能培养出好的参赛学生，取得好的参赛成绩，保证创新性实验项目完成的质量。[5]
2.建立开放性实验室和电子元器件库
开放性实验室是全天向学生提供实验和实践的场所，该场所内要配置高档的电子测试仪器、制板设备和开发板，它有专人值班，学校的师生员工均有权使用它。从经验来看，开放性实验室可以极大地提高学生的学习积极性和主动性，发挥他们的创新能力，受到学生普遍的欢迎。通过它的实施，形成了学生爱动手、有动手的机会、人人参与的良好风气，从而使大学生创新性实验项目和电子设计竞赛有了一个良好的群众基础。[5]
教师和学生在电路设计与制作时常常遇到这样的情况，即费了九牛二虎之力绝大多数元件都买到了，只差一个元件未买到，导致无法工作进行下去。建立电子元器件库是一个较好的解决办法，就是将一些常用常见的元器件买一些，分类放好，由专人保管维护，这样有两个方面的好处：一是可以保证大部分元器件在学校就有，只要集中精力去购买元件库中没有的元件，缩短了元器件的购买时间；二是不会因元器件不到位而影响学生的设计方案选择或者延误学生的设计进度。
3.设置激励机制
激励机制的建立是相当重要的，对指导教师和学生而言，参加竞赛获奖的难度很大，完成创新性实验项目的研究工作需要投入大量的时间和精力，需要得到承认和报酬。如果没有较好的激励措施，会影响其积极性。因此，学校应建立一套合理的激励制度，鼓励教师和学生参加创新性实验项目和竞赛。例如：合理核算教师指导大学生创新性实验项目和电子设计竞赛的工作量，并根据获奖的情况，在教师的评优、评先和职称晋升时给予优先考虑。对参加创新性实验项目和电子设计竞赛的学生，根据参加时间的长短给予一定的选修性质的学分；对表现突出的学生，学院在评定优秀学生、奖学金和推荐免试研究生时给予优先考虑；对发表论文和获奖的学生，根据论文的档次和获奖的等级给予一定的物质奖励。只有这样才能够调动教师和学生的积极性，促使更多的优质项目立项和取得更好的竞赛成绩。[6]
四、结束语
湖南城市学院的实践证明，大学生创新性实验项目和电子设计竞赛相结合教学模式是可行的，既能够保证创新性实验项目的完成质量，又能够使电子设计竞赛取得好的成绩。2011年10月15日，湖南城市学院组织第十一届电子设计竞赛的报名选拔工作，报名人数为561人，是去年的3倍多，可选择的范围很大，形成了良性循环，极大地促进了学风的建设，也为培养创新能力较强的高素质应用型人才提供了舞台。同时该模式推动了教学改革，教学改革的深入又必将使该模式推向更广泛地参与和更高的层次，因此，我们会坚持走下去，而且要越走越好。
参考文献：
[1]王新辉,刘辉,张世英,等.新升本院校参加全国大学生电子设计竞赛的现状与对策[J].长沙大学学报,2008,22(2):3-95.
[2]陈静.基于大学生创新性试验项目为平台的教学改革[J].中国电力教育,2011,(16):135-136.
[3]陈丽娜.将综合性设计性实验和大学生创新实验项目结合起来[J].信息系统工程,2011,(1):46-48.
[4]贡雪梅,朱漱玉.以竞赛为契机,丰富第二课堂——从全国大学生电子设计竞赛谈学生课外科技活动的开展[J].西安航空技术高等专科学校学报,2005,23(1):59-61.
[5]田丽红,肖向红.大学生创新性实验项目培养体系的构建研究[J].人力资源管理,2010,(6):34,36.
[6]高明煜,刘国华.电子设计竞赛与学生创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报,2011,33(1):70-71.
（责任编辑：王祝萍）