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全国大学生电子设计竞赛名师访谈第二期——西安电子科技大学陈南教授

2019-03-08 08:54
媒体报导
摘要: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。

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,在第二期的名师访谈系列中,我们邀请了西安电子科技大学教授,通信工程学院电子技术系主任陈南老师为同学们做分享关于电赛培训知识的介绍和讲解。


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1.全国大学生电子设计竞赛面向的学科和专业非常广泛,从历年的比赛来看,每届的赛题都会有相对固定的方向划分,例如电源、通信、控制这等,在之前的比赛命题中,您主要参与哪一类题型的出题
陈南:我在大学生电子设计竞赛中主要负责通信类的出题,通信在竞赛的文件中已经明确地规定为一类重要的出题方向。在这么多年的竞赛中,13届竞赛一共出了16道通信题,也就是说一届甚至有两道通信方面的题。
通信方面的题,从竞赛的总体要求来看,竞赛有一句俗话叫做竞赛姓“教”,就是竞赛属于教学服务的。竞赛为教学服务体现在竞赛的命题要结合我们的课程体系和课程改革,要把课程体系和课程改革的需求来引入到课程中,我们通信类的出题也是沿着这个方向和这个要求来出的。 
从我们通信的学科发展来看,目前的通信基本上沿着多媒体化、普及化和全球化的方向发展,同时通信又在向各个行业进行渗透和融合,因此在这两个大趋势的影响下,通信类题目也要力图把教学改革和教学课程体系的改进内容加进去。从目前来看,通信类的教学改革可以看到有这么几个方向:一是已经从点对点的通信原理课程发展到通信网的课程,我们也从过去的随机性,例如我们学的信号分析逐渐向随机信号过渡,更加真实地反映了通信信号的情况。二是可以看到智能通信在很多学校已经成为选修课,课程体系初见端倪。同时,我们也注意到类似于硬件的通信硬件,比如传统的射频、通信电路等等,也逐渐的发展到软件无线电这样一些课程,并且加入到通信的课程,因此,通信应该能够要涵盖新的课程改革方向。
同时,在上一届2017年,王越院士提出了“互联网+”要作为我们竞赛一个主要的出题方向。“互联网+”可以加到各个方面,加到通信这一块,我们知道“互联网+”的核心内容是数据,从互联网的内容上来讲,首先是数据的获取会有很多题目,另外数据的挖掘,当然这块可能因为涉及到深度计算数据挖掘这样的内容,可能不是我们竞赛的题目,但是接下来数据的传输又是我们通信的主要战场。同时还有一个数据的应用,可能会是出题的方向。因此我说我们通信类的题目可能就在围绕这个方向上再来深入的思考一下。


2.在历年赛题当中,能否举一个比较具体一个例子,比如这道题的命题思路怎么样的。从您的角度来出发,期望学生从什么角度去解答这个题目,比如我们要出题的考点,学生是否能够领悟到具体的考点
陈南:我举两个例子。第一个例子,就是2015年短距视频信号无线通信网络这道题。这道题它就是一个典型的通信网络题目,这道题我们当时设计了三个节点,一个收节点,两个发节点,分别叫做A、B、C。那么这三个节点实现项目的传输,在基本部分,我们出了由B、C节点到A节点的单向传输,一开始分别传输,最后做到同时传输。到了发挥部分,我们就把这道题目定义为同时、而且是协作通信的一种终极转发这种结构。这个题目,从同学们初看这个题目的话,甚至同学们会想到家里的电子门铃都是这个样子,带视频的电子门铃都是这样的。包括汽车上的一些视频传感器也是这样一个模式,当然我们是无线的一种模式,大家觉得这道题很简单,但实际上这道题是有一定的难度。


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第二个例子是刚刚举办过的2017届的这道题目,是自适应滤波器。很多同学说这道题跟通信无关,实际上自适应滤波器恰恰是在通信领域和雷达领域应用最多、最广泛的一种滤波器。这道题目首先要求同学们制作一个自适应的滤波器,它的参数能够根据信号的特征实时地改变,最终能够把有用的信号通过滤波器,把这些干扰信号抵消掉,在我们通信中的通信抗干扰、雷达抗干扰等等领域广泛的使用滤波器。可是这道题大家可能已经注意到它的背景是维那滤波,可是维那滤波理论上来讲,已经超过了我们本科教学的大纲。对于这样一个超纲内容我们怎么处理呢?

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3.我们注意到近几年的比赛中,有越来越多大二、大一的学生开始参加比赛。对于这些学生而言,如果想要选择通信类的题目,需要哪些具备哪些基础知识?您对低年级学生参与竞赛有什么建议?
陈南:对于电子竞赛而言,的确原则上来讲高年级学生参加确实有优势,但是,近年因为高年级学生保研、找工作等各方面的因素,相对来讲,他在后两年,尤其在大三时候,可能精力上各方面会受到限制。而且现在由于竞赛的本身不限年级,那么低年级同学通过自学,在前期课程不是很紧张情况下,他们也非常踊跃,这个现象可能各个学校都存在,我们也看到有一年级学生去参赛。
但是对于电子设计竞赛来讲,它必须需要积累,我们可以发现低年级学生在前期包括技能培训这一块进度非常快,包括焊接、组装电路板和测试一些东西,只要经过简单培训就能够实现。但是到了后期尤其到了快接近比赛的时候,这个时候他的薄弱环节也会暴露,由于他的知识面不够,会影响他竞赛题目中的表现,一个是知识点融合,一个是创新,最终会影响他的竞赛成绩。 因此低年级参赛除了技能培养之外,我还是希望能够通过自学,或者通过竞赛的培训来把理论这部分知识补足。不然真的会影响竞赛的成绩,因为我们基本上会考虑到三年级的课程。


4.西安电子科技大学在竞赛中的成绩一直是比较优秀的,在学生培训方面,您有没有什么经验可以分享
陈南:
关于学生培训这块我现在的确不是负责人,因为我从2001年进入到国家出题后,由于身份的问题就没有再培训了。每个学校尤其成绩好的学校,应该说都有自己很好的培训方式,感兴趣的可以去借鉴。
但是我想提出一点关于培训的问题。这几年竞赛也发现了一个比较突出的问题,很多学校尤其是越小的学校,它往往会进行一种搭积木式的培训,因为现在大家可能在淘宝上或者在互联网上可以买到各种各样的小模块,包括TI也会有各种器件都被做成了各种各样的小模块,那么大家就拿这个模块进行拼接训练。拼接训练本身没有问题,可是学生的基础能力没有得到训练,比如由元器件到小模块这个阶段是很多学校把它忽略掉了。 可是这一块,实际上当模块功能不满足要求,我们需要有改造模块的能力。如果很多模块可以拿来直接用,一般来讲,我们在出题过程中都会避免这种情况,我们都希望这个模块不能够被直接用,学生要经过改造或者经过调试才能够用。因此在这一块我们感觉部分同学可能会比较欠缺。
竞赛后来也附加了一个环节叫做综合测试,我们已经进行了几年。综合测试的题目,它是一个全封闭的环境,其实做的内容倒不是真难。我们就是用一个比如55、747这样一些运算放大器或者是这么一个简单的器件,然后由学生现场用焊接板把它焊接成一个简单的电路,其实这个电路要比我们竞赛题目简单得多。可是,因为参加综合测试的是一等奖获奖队的候选队,那么应该是我们最好的学生,很多学生在这个环节上会出大问题,综合测评会也会出问题,很多同学在这个能力上,从元器件到电路这么一个构造级别,他的能力不足。因此,我还是希望大家在培训的时候,这个能力是必须有的,不能只是买应用的模块,当你做一个产品的时候,你一定要从元器件过渡到电路,这个过程一定要把它补上去。这是我的一个建议。


5.对于通信类题目,目前行业中也出现和应用了一些新的科技和新的技术,对于未来通信类题目的命题方向,您有什么样的看法和建议?
陈南:关于通信类题目,我想按照王越院士的指示,“互联网+”一定要在通信题目中要有所体现,那么“互联网+”会是我们一个比较大的出题点。一方面,我们可能考虑到信道多样化比如无线信道、有线信道、甚至光信道…


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6.为了让同学们能够更全面的了解全国大学生电子设计竞赛,能否请陈南老师大概介绍一下竞赛的命题过程? 
陈南:
对与全国大学生电子设计竞赛的命题,应该说它是一个集体智慧的结晶,因为它是我们专家组成员集体付出后的最终结果,它的过程其实时间非常长,差不多要大半年的时间来进行出题工作。大致上就是当我们竞赛文件发布之后,一般3月到5月,我们会有一个面向全国的征题的阶段。
社会各界对我们竞赛,尤其对我们竞赛关注的同学,经常会表示题目是组委会出的,现在我们换一个思路,让你来出替组委会出题,实际上这些出题对组委会是很有启发的。竞赛年的3到5月份会启动这么一个面向社会征题的工作,也欢迎社会各界、包括产业界、带队教师、甚至学生以这种形式提交到组委会来。同时,我们专家组的老师也会启动起来,大家也要思考一下我们要出什么题。 随后在5月的时候,会专家组会开会,在会上专家组长会把题目归类,然后分成几个大组,在大组内进行同类项合并之后再进行出题。大组出题完之后,再分成小组出题,然后又一次会议上去进行大组讨论。这个时候讨论的争论是非常激烈,会把题目中各种各样的问题,例如复杂通信题目的老师也会对其他题目提出问题,其他老师也会对通信题目提出问题,试图使我们的题目能够更适应出题的总体要求。 
最后我们会留下十几道题目,这十几道题目都有可能作为考试题目,最后通过不记名投票的方式来决定今年的题目。当然也有些题目没有被投中,会作为保留题目留到下一年,也可能会继续使用,继续的去打造、锤炼它。
出完题之后我们其实工作还没有完成,紧接着我们会面临着开赛。其实开赛大家都非常紧张,我们的组长是最紧张,各种题目的问题会汇集到组长那,有些问题也会汇集到出题专家这里,我们会给予适当的解释,会给予适当的补充说明。接下来就是竞赛的测试,测试完成后我们还要亲自参加测试,来看看我们这道题目出的怎么样,最后我们会形成一个总结,为我们后续题目做准备。总而言之,这个过程基本是从3月开始延续到11月。


往期回顾:

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