全国大学生电子设计竞赛名师访谈第一期——东南大学胡仁杰教授

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查看: 1397回复: 4 发表于 2019-2-26 10:47:08   只看该作者
本帖最后由 电赛小编 于 2019-3-8 15:43 编辑

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的学科竞赛之一,从1,994年开始至今已成功举办了十三届,经过20多年的发展,大赛吸引了来自全国700多所院校、40,000多名学生的积极踊跃参加。
全国大学生电子设计竞赛为同学们提供了培养创新实践能力的平台,培养了学生解决复杂工程问题的能力,也为我们的课程改革和课程建设提供了丰富的资源和内容。
为了方便广大同学和老师更好的参加比赛,提供更多关于竞赛的培训内容,我们在接下来会为同学们提供多期的名师访谈,为各位同学介绍关于电子设计竞赛培训的相关内容。

在第一期,我们邀请了东南大学电工电子中心主任、全国“万人计划”教学名师胡仁杰教授,为同学们做第一期关于电赛培训知识的介绍和讲解。
以下就是第一期访谈的文字实录,>>点击此处前往观看本期完整视频

1. 胡老师,非常感谢百忙之中抽空给我们做这样的一个介绍。我们知道全国大学生电子设计竞赛面向的学科和专业非常的广泛,我们专家组在命题的时候为了覆盖更多的参赛同学,在赛题当中进行了非常精心的设置。我们今天想请胡老师给我们同学介绍一下关于大赛题目的题型设置以及这些题型需要哪些方面的知识,谢谢。
胡仁杰:全国大学生电子设计竞赛实际上是面向所有电类专业以及类似机电结合等这样一些专业的学生,包括高职高专的同学。为了让竞赛能够被更多的学生接受,能够让他们参与到其中来,我们在竞赛题目的设置上实际上也是有很多考虑的。比如在1994年和1995年的时候,竞赛题目基本是以放大器、信号发射器、电源或者通讯为主,主要针对电子信息类的学生。后来随着竞赛的发展,参与的学生越来越多,我们逐渐把电子测量仪器、电力电子以及测量控制方面的题目纳入到我们竞赛的视野范畴之内。这样的题目能够被更多的学生所接受,因为我们参与竞赛的学生除了来自不同类型的高校,实际上有大学二年级和三年级的学生,他们也是参赛的**,而且随着近几年竞赛的发展,二年级的学生逐渐在增多,甚至还有一年级的学生,所以我们在竞赛命题的时候是考虑过这些方面的。
从目前竞赛命题上来看,第一,类别还是传统的,比如信号源、放大器。以前是单纯的信号源和放大器,现在把信号源和放大器结合到一些基本应用背景,使其和工程结合得更紧一点。第二类就是测量仪器,对一些电类信号进行测量,比如功率、电流、电压、相位、频率、频谱以及元器件参数的一些测量。第三类也是传统的通讯类题目,第四类就是电力电子相关的题目,比如变流技术。以前电源在比赛中实际上占了相当的比重,过去用传统的比如程控电压源、程控电流源,但是现在基本上用电力电子来实现对电源项目的一些设计。最后就是测量控制类,测量控制类的面很广,比如四旋翼控制器,这也是测量控制的一个方面,当然还有其他的一些测控类题目。从目前来看,基础类、电子测量仪器以及测控类的题目学生选择的多一些,完成度也非常好。

2 刚才胡老师也提到了,我们的比赛吸引了越来越多的同学参加,而且现在低年级的学生逐渐参加的越来越多,比如大二甚至大一的同学,但是我们知道电子设计竞赛其实还是有一定的技术门槛,有很多大二或大一的同学,其实他们相应的课程并没有修完,胡老师能不能给一些建议,同学们在参加电子设计竞赛的时候,需要哪些基础的知识和技能储备
胡仁杰:我们可能从两个方面来看待这个问题。第一就是学无止境。学校里不可能把所有的知识都学完后再去工作,这是不可能的。所以在任何的研究或者探索工作中,肯定会面临新的挑战,你需要去自学,所以这也是我们电子设计竞赛生命力所在的一个地方。就是说,课程学习只能教你一些基础的知识方法以及一些基本的技能,更多的要在用中学,在做中学。所以这是一个前提,我们不可能把所有的事情都学会了再去做。第二就是还是要有一些基础。比如像电路、数字逻辑电路、模拟电路、单片机等这样一些基本设计应用的方法,这些是必需要具备的。另外我们的大学生电子设计竞赛基本上最后做出来的作品是要能够运行的电子产品或者电子作品。电子系统设计这样一些基本的思路、方法他必需要学会,比如我们经常说的自顶向下,要先做一些系统规划,然后自顶向上,要进行工程实现,这样一些基本方法都要学会。另外要掌握一些业界经常会用到的或者一些成熟的技术,比如AD/DA,要选择一些性价比比较高的单片机,比如像AD/DA的分辨率、精度或者转换速度,这样一些指标意味着什么,他必需要清楚。对于测量控制来讲,比如感知自然界的一些物理量,例如速度、加速度、位移、光照度、温度等这样一些物理量的获取方法,要用什么样的传感器或者换能器。以及对于后面一些信号的处理、信号的转换,这样一些相关的技术和方法或者说比较有效的技术方法,这些不管是学生已经具备了或者在做中学,都是可以的。还有一点就是学校也要给参赛同学提供必备的外部条件,比如平台,比如像单片机的应用和开发平台,或者DSP的开发应用平台,电力电子的开发应用平台,以及相对来说性能指标比较好的一些仪器设备,这个必需要提供给学生,否则很多工作就很难做下去,或者说做不好。

3 刚才胡老师也提到了我们测控类的题目其实每年有非常多的同学选,参加的队伍数也是很多的,而且完成度也比较好,其实测控的题目因为出题范围是很广的,另外对学生综合能力的考量、提出的要求也是比较高的,胡老师能不能结合往年的赛题跟我们分析一下测控题对学生的要求,学生前期需要去做的准备,比如2018年TI杯的省级联赛,在测控题目里加入了很多创新的元素,比如无线充电电动小车, 手势识别装置等。胡老师作为全国大学生电子设计竞赛的命题专家,在这方面有没有一些建议,以及测控题发展的方向。
胡仁杰:这方面我只能对以往的工作做一些回顾,因为新一届的竞赛组委会好像还没有正式开始运作,专家组也还没有成立,今后是否参与这方面的工作现在也不确定。从2018年开始,各个省区都叫TI杯,一个多省市的联赛从命题角度上来讲我觉得可能有这样一些特点。第一,用到了一些业界新开发的技术方法,包括器件。第二,我们做的一些命题工作给参赛学生留了足够的空间,也就是说这件事有很多不同的方法可以做,在做的过程中他可以根据自己对实践方法的理解,对目标的要求去选择他认为合理的办法。但是在竞赛评审测试的时候,就需要一决高下,因为有的时候测控类题目的特点就是容易上手,大家觉得都能做,做完以后都觉得做的不错。但是最后在评比的时候发现别人可能比我做的更好,他的效率更高,他的指标做的更好,这里面就有一个相互探讨的空间,所以我觉得在竞赛完了以后如果说能有一个机会让这些采用不同方法的学生,把他做题时候采用的方法和感受拿出来做一个交流,我觉得对后面学习的同学帮助也是很大的。所以这是2018年竞赛的两个特点。对于今后来讲,我觉得这两个特点应该还会继续的发展下去。能够把更多的、新的业界技术用到我们的学生竞赛上来,然后给学生更多的创造、创新和发挥的空间。因为我们大学生电子设计竞赛和别的竞赛不太一样的地方就是我们是命题作文,命题作文有好的地方,不足的地方就是给学生的创新空间,所以2018年我们做了一些尝试,应该来说成效还是不错的,看到了很多新鲜的东西和新鲜的方法,或者我们甚至在命题的时候没有考虑到的一些技术方法学生都在做,而且做的也还是不错。

4 下面我们要提到的这个问题其实是我们很多同学也很关注的,就是我们的四旋翼飞行器,因为在从2013年开始,我们大学生电子设计竞赛当中有出现了四旋翼自主飞行的题目,而且经过几年的发展以后,四旋翼的题目基本变成了一个常态化的题目出现在我们比赛当中,但是我们也看到现在市面上有很多四旋翼的方案越来越趋于完善,而且性能和功能也做的比较的完备,所以我们这里也想请胡老师跟我们介绍一下,当年我们出这个四旋翼的题目,我们专家组的初衷是什么?希望同学们培养哪一方面的能力?未来四旋翼题目的发展是什么样的?
胡仁杰:初衷的话,因为当时也有很多老师参与了这方面的命题,我认为一个最终的目标就是把复杂工程问题放到我们的竞赛当中来。
四旋翼因为这里面涉及到的问题非常的多,比如像飞行姿态的检测、对地面或者环境状态的检测、飞行器的控制,这些都是非常复杂的问题。那么把这个主题放到我们竞赛里面来我觉得这是最主要的一个方面。经过这几年的竞赛来看,我们的参赛学生在这方面的能力也是越来越强了。这里面我认为是两个方面,第一,从行业角度来讲,无人机是目前很大的产业,在各个方面都有应用,所以基础条件比过去好了很多,甚至有很多企业在做一些基础性的工作,提供一些基础的模块,比如飞行姿态的检测或者电调控制等,那么学生开展工作会多一些。另外学生也渐渐的适应了这么一个复杂工程问题的应变能力,因为学生的能力实际是在一步一步提升的,他在前人的基础上继续往下做,可能做的水平会更好。所以这几年我们看到,在大学生电子设计竞赛中我们所做的四旋翼控制器,它完成的功能指标是越来越复杂了,完成度也越来越好了,这是一个方面。另外一点就是大学生电子设计竞赛对四旋翼这样一个题目的要求是不一样的,和普通的不一样。因为我们在工业应用也好或者其他应用也好,它是完全借助一个平台在做一个应用设计。我们是要求学生去利用一些最基本的硬件和软件的开源去做自己的设计,所以自己要投入去做很多工作,这个要求和外面一些很热的应用是不一样的,还是有很大难度的。第二,2018年我们在联赛中出的飞行器的题目增加了一个对航路状态的检测,这个实际上也是无人机在真正应用中经常会用到的一个方面,我们试图通过增加这样一些内容,对学生在学习怎么应用无人机开展一些创新创业活动的时候,能够多一些这方面的关注。因为以前只是关注到检测地面的状况、引导线或者有一些对象和目标,对航路状态基本上没有,我们现在增加了一些,所以增加了难度,提出了更高、更新的要求。

5 针对2018年的这个题,我们再多说几句,我们从学校的反馈来看,因为以往的比赛一直都是检测地面,哪怕是小车、跟踪也好,都一直是基于地面。那2018年增加了航路的检测,有学校反馈这个难度增加的幅度还是比较大的,你认为这样的难度对学校而言会觉得过于困难吗?
胡仁杰:我觉得主要是不适应,因为以前没有这样的状态,然后说要他在题目发布的几天之内去做出响应确实有一些难度,但是从飞行器无人机角度来讲,从姿态检测和控制来讲,我觉得难度不是太大,所以有了这样一个心理准备以后,他肯定会在航路检测方面用一些其他的传感器去进行检测,这个难点应该不是太大。如果他认为这里有难度,那我们命题的目的也达到了,让他去关注这方面的变化。

6 也就是说要关注业界一些新的应用点和新技术。另外我们也知道近几年参赛的学生是越来越多了,我们学校的重视程度也越来越高了。有很多学校其实都是在做提前的校内培训和校内参赛学生的选拔,我们知道东南大学在每年的电赛培训中,一是规模非常的大,二是培训的也非常深入,这一块胡老师能不能给其他学校的老师和同学一些培训的建议。
胡仁杰:笼统的说大概有这样几个方面:第一就是针对低年级例如二年级的学生参赛,做一些技术上的补充和提出相应的要求是必要的。所以要对相关技术做一些培训课程,或者以专题报告的方式来增加一些培训内容。第二是物质条件方面,要给学生提供比较好的仪器设备,提供一些比较接近于业界新技术的开发平台。第三是从培训的流程上来讲可以考虑分层次进行,比如校内比赛是一个筛选的过程,然后对参加了校内竞赛的学生进行国赛或者省赛培训时可以有一段时间给他们去做一些训练,这些训练我认为最简单的办法就是用以往的竞赛题让学生去做,做一些比较真实的训练,因为竞赛还是有一些继承性的,例如它的一些相关的技术、思路方法。我们东南大学这几年学生在竞赛当中成绩应该还是不错,得益于刚才说的几个方面,我们都是用以往的竞赛题,让学生做一些比较真实的训练。其中还有两个人为的因素,第一,怎么让更多的学生热衷于这样一个竞赛,要宣传一下这个竞赛对学生能力的培养,就是知识能力和素质的综合培养。第二就是要制定一些激励机制,让学生觉得参加了竞赛除了自身的能力得到培养之外,对他四年的大学生涯还有一些什么样的帮助。有一些类似的课程,比如电子系统设计,是不是可以用竞赛来替代,这样让学生也得到一些实际的,不要做重复劳动。另外对学生的工作就业、优秀生的选拔或者面试研究生的推荐,这方面能不能有一些合理的激励机制,这样学生可能就会比较有热情参与这样的活动。有了这样的群体以后,我们在竞赛培训中就可以有一些淘汰机制,这样可能就会有一个选优的过程,对一个学校来讲,参赛学生的水平能力可能就提高更快一些。

全国大学生电子设计竞赛名师访谈第一期——东南大学胡仁杰教授

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