第1章 电子设计竞赛强化训练

1.1 全国大学生电子设计竞赛简介

全国大学生电子设计竞赛是由国家教育部倡导的四大学科竞赛之一，源起于1993年， 1994年在北京、四川、陕西开始试点，1995年在9个省市赛区开展了第二届竞赛，以后每隔两年举办一届，至2009年已成功举办了九届。竞赛旨在培养和提高在校大学生创新能力、协作精神、理论联系实际的学风、动手能力、工程实践能力、针对实际问题进行电子设计制作的能力，通过电子设计竞赛的辐射效应与课堂教育相结合的方式，推动信息与电子类学科面向21世纪课程体系和内容的改革。

1.1.1 全国大学生电子设计竞赛组织形式、内容与要求

1．竞赛组织形式

竞赛遵循“政府主办、专家主导、学员主体、社会参与”的十六字方针，采用全国统一命题、分赛区组织的方式。竞赛时间是4天3晚，在每个单数年的9月初进行，3人1组，采用“半封闭、相对集中”的组织方式，竞赛期间学员可以查阅有关文献资料，组内学员集体商讨设计思想，确定设计方案，分工负责、团结协作，以组为基本单位独立完成竞赛任务；但竞赛期间不允许任何指导教师或其他人员进行任何形式的指导或引导，参赛队员不得与组外任何人员讨论商量。

2．竞赛内容

大学生电子设计竞赛既有理论计算、方案论证，又有实际制作、整机调试，具有与教学内容紧密结合、与课程内容及课程体系改革紧密结合、与培养学员“全面素质”的要求紧密结合、与理论联系实际的学风建设紧密结合的特点。竞赛内容包括：

（1）以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主，涉及模-数混合电路、单片机、可编程器件、EDA软件工具和PC（主要用于开发）的应用。题目具有实际意义和应用背景，并考虑到新技术、新器件应用趋势，使一般参赛学员能在规定时间内完成基本要求，又能使优秀学员有发挥与创新的余地。

（2）着重考核学员综合运用基础知识进行理论设计的能力，考核学员的创新精神和独立工作能力，考核学员的试验综合技能（制作、调试）。

3．竞赛要求

全国大学生电子设计竞赛既不是单纯的理论设计竞赛，也不仅仅是实验竞赛，而是在一个半封闭、相对集中的环境和限定时间内，由一个参赛组共同设计、制作完成一个有特定工程背景的作品。竞赛既强调理论设计，更强调工程实现；既考核学员综合运用基础知识的能力，更注重考察学员的创新意识。要求竞赛队员掌握系统方案分析、单元电路设计、集成电路芯片选择的基本设计方法，具备制作、装配、调试与检测等实际动手能力，能够顺利完成电子设计竞赛作品的设计与制作。竞赛结束时要求上交的作品包括：制作实物和设计报告。

1.1.2 全国大学生电子设计竞赛参赛及获奖情况介绍

全国大学生电子设计竞赛是与教学改革实践紧密结合的大型学科竞赛之一，其规模和影响力不断扩大。1994年首届竞赛有3个赛区、44所学校的660名学生参赛；1999年已有23个赛区、279所高校的4395名学生参赛；2003年第六届竞赛发展到24个赛区、426所学校的9117名学生参赛；2007年的第八届竞赛有来自29个省、直辖市和自治区的27个赛区， 790所高等学校，7422个代表队共计20805名同学参赛。从2007年起，大学生电子设计竞赛专设高职高专组。2009年第九届竞赛，31个省、市、自治区、特别行政区组成了28个独立赛区，共有938所高校的8766个代表队（26298名学生）实际参赛。参赛学校规模较上届增长了18.2%，参赛学生人数较上届增加了20.9%。大学生电子设计竞赛已经成为各工科院校教学计划中必不可少的教学环节，参赛和受训学员接受了电子系统设计全流程的理论和实践经验，参赛获奖学生更是成了用人单位、研究生导师优先争取的对象。抽样统计表明，参加赛前培训学生数量平均超过参赛学生数量的一倍以上。两年一届的大学生电子设计竞赛也已经成为名符其实的群众性科技活动。

全国大学生电子设计竞赛设立最高奖“索尼杯”及一等奖、二等奖。各赛区设同等档次的奖励。统计数据显示，在历届全国大学生电子设计竞赛中，桂林电子科技大学、华中科技大学、东南大学、国防科学技术大学分别摘得2001年、2003年、2005年和2007年竞赛最高奖“索尼杯”，2009年电子科技大学（成都）获得最高奖项“NEC电子杯”。15年来国内共142所普通本科高校的523支参赛队获得全国大学生电子设计竞赛一等奖，获奖前10名的院校见表1-1，这也基本反映了国内高校电子信息类专业教学实力。

1.1.3 大学生电子设计竞赛的必要性

进入21世纪，大学生电子设计竞赛已经成为国内影响力最大的学科竞赛，也越来越成为相关高校检验教学改革、学生综合素质的试金石，竞赛证书也成了大学生就业的重要依据。各高校均将在竞赛中获得国家级奖励作为其专业教学质量的证明。参赛院校实践也证明，开展电子设计竞赛活动，均不同程度地加强了课程建设和实验室建设，改善了教学实验环境，锻炼提高了一大批指导教师，有些学校还以此开展了教学内容和教学方法的改革。电子设计竞赛引起了一个良性循环链，在这个循环链中，竞赛促进了建设，锻炼了教师和学生，推动了教学改革，促进了教学质量的进一步提高，而这些良性的发展又促进了后一届竞赛的质量和水平的提高。

1．有力地促进了相关专业课程体系、教学内容和教学方法改革

电子设计竞赛反映了电子技术的先进水平，引导高校在教学改革中，注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力，形式与内容基本符合面向21世纪人才培养的目标和需求。

据调研了解，第一届竞赛后，许多学校在课程体系上做了相应调整，普遍重视专业技术基础课程的教学。第二届竞赛后，许多参赛学校开始全面整合实验课程体系，实验教学模式从“验证单元电路”向“科学验证、分析设计、综合训练相结合”方向转变。第三届竞赛前后，很多学校普遍开设了电子系统设计类型的实验课程，相应的国家级重点教材或21世纪教材陆续出现。第三届竞赛中，全国仅有3个参赛队运用EDA与PLD技术。赛后，EDA技术逐渐在高校推广，很多学校开设了EDA课程、建设了实验室。第五届竞赛后推出的嵌入式系统设计专题赛使竞赛开拓了新的人才培养技术领域。第六届竞赛前后，很多学校以电子系统综合设计选修课形式，把原有的赛前培训的那种小范围、短期突击行为逐渐转化为日常教学规范内容，使更多的学生可以系统地接受实际技能的锻炼。

全国大学生电子竞赛使大学生们得以自主学习和实践，其锻炼的广度和强度是其他日常实践教学环节所无法比拟的。竞赛的影响作用经十几年来的积淀，无疑从某些方面触动了原有的专业课程教学体系，尤其促进了实践教学体系、内容、方式的改革以及实验室建设工作。教学方法改革是与课程体系改革相辅相成的，通过“显性教学”（专门的课程）和“隐性教学”（隐含在课程中的新知识）拓展基础知识并加强基础能力训练，提高学员获得信息的手段，了解科技发展的趋势，促进学员的专业知识结构由单一型向复合型转变，由知识型向知识能力型转变。

2．以命题内容为引导，将热点技术推向高校教学

近年来，经调整形成的竞赛命题原则是：注重基础知识与综合能力、创新意识相结合，注重方案设计、理论计算与实际制作、科学测试相结合，注重电子技术基本内容与通信、自控、电力电子等专业内容相结合，注重传统器件与新型器件应用相结合。从而保证了不同学校、不同专业的学生，只要学过电路类课程，都可以参赛并从中受益。竞赛命题内容分为“基本”和“发挥”两部分，既使多数同学能完成基本要求，又使优秀学生有发挥创新的余地。

全国竞赛命题评审专家均来自电子信息类学科专业教学科研第一线，最了解国内相关学科专业教学的发展动态，为把握命题的科学性和操作性提供了保障。历届竞赛命题包括综合题、侧重专业方向题、侧重课程内容题、侧重新器件应用题等类型，几乎涵盖了高校电子信息类专业本科高年级以前的技术基础系列课程教学内容。

竞赛命题在反映教学基本内容的同时，也特别注意在新技术、新器件、新仪器的应用方面起一定的导向作用。例如，1997年前的竞赛内容以模拟与数字电路应用设计为主，可涉及单片机的应用，在竞赛命题内容上增加了可编程逻辑器件的应用的要求；近年来的竞赛内容已调整为模-数混合电路、单片机、可编程逻辑器件、EDA软件工具的整体应用。这样做的目的是，一要把握基本教学内容，二要随着技术发展与时俱进，不断推出有效的电路设计手段，以期为高等学校提供可借鉴的教学引导。一个时期以来，高校电路类课程教学中普遍存在着“重数字、轻模拟；重软件、轻硬件；偏低频、怕高频”的现象，如某届竞赛上报全国评奖的355个作品中，只有约15%选择的是纯模拟硬件的两道设计题目。为此，历届竞赛都始终坚持每道命题都要不同程度地涉及模拟硬件设计制作内容，几乎每届竞赛都有一道高频模拟电路的命题。

隔年一次的全国竞赛所强调的是基于教学基本内容的各层面的广泛参与，也希望能够不失时机地将电子信息发展的热点技术介绍到高校，并以此为契机培养锻炼出一批专业技术人才，以体现集中资源因材施教的原则。2002年，创办了全国大学生电子设计竞赛——嵌入式系统专题竞赛。嵌入式竞赛采用“开放式”组织方式，要求参赛队自主命题与设计，三个月内独立完成一个采用嵌入式技术、具备特定功能的现代应用系统。组织该项竞赛的目的是希望为高校电子信息专业的教学内容和课程体系改革、实验室建设提供新的动力，促进校际之间在嵌入式系统科研与教学上的交流。2004年，该项专题赛组成南、北两个赛区，包括4支境外队在内的50余所高校的106个队参赛，从而在隔年一次大赛的“基础层面”上又构建了非竞赛年的竞赛“提高层面”。

3．紧密结合教学，进一步提高竞赛的人才培养效益

第一，电子设计竞赛能培养学生团结协作、锲而不舍的精神。电子设计竞赛要求3人组队参赛，集体计算成绩。这就要求组内互相信任、互相配合、分工合作。在顺境时要相互提醒、保持冷静，逆境时要相互鼓励、共渡难关，出现问题时不能互相埋怨。另外，比赛只有短短的4天时间，很多作品都是在一次又一次的失败中，经过多次调试、查找故障并予以排除后才完成的。只有具有锲而不舍的精神，才能在遇到困难时决不放弃；只有吃苦耐劳、忘我奋斗，才能取得最后的成功。

第二，电子设计竞赛能提高学生分析问题、解决问题的能力。在比赛中，学员要使自己的设计成功，就不仅要正确选择、使用元器件，制作电路板，还要能熟练地使用各种相关测试仪器，检测并排除各种故障，顺利完成系统调试。

第三，电子设计竞赛能培养学生的创新精神。2005年，温家宝总理在国家科学技术奖励大会上，明确提出了“努力将我国建设成为具有国际影响力的创新型国家”的历史性命题。伴随着信息技术的迅猛发展，需要更多的具有创新精神的创新型人才。电子设计竞赛给予了学生一种挑战、一种机会，促使学生深入思考、勇于开拓、不断进取，这正是培养学生创新精神的好途径。

第四，电子设计竞赛能拓宽学生的知识面。电子设计竞赛涉及内容广，且有一定的难度，这些知识只靠课堂上的学习是远远不够的。在培训中，学生必须自觉地阅读大量的课外书籍，由于目的性强，学习效率高，在较短的时间里就能学到很多新知识，并能促进课堂所学知识的消化吸收。更为可喜的是，通过参加大学生电子设计竞赛培训，使学生产生了浓厚的学习兴趣，在赛后还能根据自己的不足，自觉地学习专业知识。

4．竞赛与科研相结合，建设实践经验丰富的师资队伍

大学生电子设计竞赛要求学生又快又好地制作出一个近似于实用的小型电子系统，完成的工作包括：选题，收集资料，设计方案论证，硬件、软件设计，电路仿真，元器件选择，实际制作，排除故障，指标测试，结果分析以及论文写作的设计制作全部工作。在现场测试时，还需要演示结果、测试指标，回答专家提出的各种问题。这其中的任何一个环节出现问题都会影响竞赛成绩甚至导致整个设计失败。从整个比赛过程看，只是对学生的考核，但从另一个侧面看，实际上又是对学校教学质量的全面考核。电子设计竞赛对专业教学提出了更高的要求，促使教师必须在课程体系、教学内容与教学方法上进行改革，从而推动教学质量的全面提高。竞赛不仅使优秀学生脱颖而出，也使得指导教师受益匪浅。

首先，电子设计竞赛能促使教师教学观念的转变。学生综合运用所学知识进行设计的能力欠缺，创新能力及动手能力较差，是教学过程中存在问题的集中体现。电子设计竞赛为教学指明了具体方向，教师必须转变“重理论、轻实践”的教学观念，重视实践教学，做到理论与实践教学紧密相结合，并提高自己的实践能力。

其次，电子设计竞赛能促进教师科研能力的提高。电子设计竞赛命题范围广，涉及电子技术（模拟电路、数字电路）、高频电路、通信原理、单片机技术、可编程器件等多门课程，并鼓励新器件、新技术的应用，这对赛前辅导教员提出了更高的要求，要求教师必须具有更宽的知识面和更丰富的实践经验，才能完成指导工作，促使教师去不断学习、更新知识。

教师参加大学生电子设计竞赛，在指导学生的过程中，相互学习，共同提高，知识和经验的相互渗透、结合使得指导教师的业务素质提高得很快，并认识到在教学中贯穿综合考虑解决问题的思想对学生能力培养的重要性。这无疑使得教师能够在日常的教学和科研中发挥更重要的作用，对提高教师的整体水平、推动师资队伍建设大有裨益。