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全国大学生电子设计竞赛名师访谈第三期——电子科技大学李玉柏教授

2019-03-15 09:39
媒体报导
摘要: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

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,在第三期的名师访谈系列中,我们邀请了电子科技大学的李玉柏教授为同学们做分享关于电赛培训知识的介绍和讲解。

1.全国大学电子设计竞赛至今已经成功举办13届,每一年的竞赛题目也会有大致的方向划分,李玉柏教授在竞赛中主要参与哪个方向的竞赛命题

李玉柏:全国大学生电子设计竞赛从1994年开始到现在已经二十多年,我应该在1997年或是1999年时带领过学生参赛队,所以那个时候对竞赛还是很有感觉的,而且非常有压力。到2005年,我成为了全国大学生电子设计竞赛专家组成员,作为命题专家参与命题。在这个过程中,竞赛命题的方向出现了一些细微的调整。如果一定要归类的话,总体来讲我应该是负责通信电路这一领域。在参与命题时我得到了很多老教师的指导,也学到了很多东西。事实上,命题工作非常锻炼人,而命题的要求也是比较严格。命题强调一定要有工程背景,要有应用价值,要求整个命题非常严谨,不能有歧义。同时,要求整个题目学生可以测试,这个概念需要区分一下,“测试”并不是指专家可以测试,也不是指专家评测,而是学生要在整个设计过程中可测试。还有特别重要的一点是,命题要体现组委会主任王越院士提出的姓“教”,可能大家不太有体会,就是要姓“教育”,要体现“三电”——电分、数电、模电这三门课的课程改革,要引领整个教学内容的改革。所以命题其实有很多边界,大家不要认为命题似乎就是大家提出一个创意,我们就按照创意制定指标,命题实际上有非常细致的要求。从2005年到现在,我曾经负责和参与过多次命题,其中大部分也都是偏通信电路部分。


2.以往届的竞赛题目为例,通信电路类的题目主要考察学生的哪些知识点从学生的答题和最终作品来看,是否有领悟到专家出题要掌握的知识点

李玉柏:我举两个例子。第一个是2017年竞赛中有一道叫“调幅信号处理实验电路”的题目,这个题目实际上当时要体现很重要的一个原则,那就是引领课程改革。因为无论是模电还是数电,一个很重要的技术发展方向是频率需要越来越高,带宽需要越来越宽。所以这也为命题专家提出了一个要求,就是要引领整个课程往频段越来越高的方向发展。但是众所周知,如果频率越高,我们所需要的相关测试设备和测试条件不是每一个学校、每一个学生都能具备的,它存在一些边界约束。所以,在出这道题的时候,命题专家就需要斟酌。第一,题目要突出这样一个概念。第二,大部分学生能够来参与这道题目,能够把这个题目的作品制作出来,并且在制作过程中还可以进行测量,同时具备相应的测量平台。所以…


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第二个例子是2015年我出的一道“基于可见光的语音信息传输实验装置”的题目。这个题目其实是基于了一个概念,因为我们提到通信,可能大家最常想到的就是电磁波这样一个载体,但实际上有很多新的技术,例如基于可见光的通信,从2003年开始就在国际上飞速发展,并且有非常好的应用基础。现在在很多大型的商场、很多的办公场景里面都会用到这种技术,并且它有很多优势,因为它的容量可以很大。但是学生不一定能够反应过来,因为他们学通信,一定学的是基于电磁波,所以我们也想通过这个题目要引入这个新的概念,这也是竞赛所较强调的,它的方式可能是传统方式,但是它的技术是用一种新的技术…2017年,我们又用可见光出了一道“可见光室内定位装置”的题目。但是这个题目的结果和我们的预期有一定的差别,我们本来是希望学生在室内环境下通过LED灯加载一些可以用于定位的信息,完成整个室内的传感器定位。但最后发现很大一部分学生采用的是吗,摄像头的定位方式,但是基于摄像头的方案也会一些风险,比如…


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3.目前通信领域的发展方向如何有哪些新的技术被应用

李玉柏:通信技术的发展非常迅速,同时通信也跟每个人的日常生活关联得特别深入,完全进入到了我们生活的方方面面。 同时,通信的概念也在发生变化,对于以往的传统通信,我们的基本载体就是电话、手机、基站、长途交换机。但现在通信发展最快的部分是行业通信,不仅仅是传统通信,而是各种行业通信,尤其是互联网技术的发展,推动了通信技术的广泛应用,从而使通信技术能够进入到各个行业,并且呈现各种不同的形态。现在涉及到的物理层、网络层等一些核心技术的变化可能不大,但是它的各种应用形态已经发生很多变化。在全国大学生电子设计竞赛中,命题也非常注重这一点,尤其是各种新技术在命题里的体现。由于目前通信技术有很多新的应用平台,这些都会对我们全国大学生电子设计竞赛的命题有一些指导作用。当然也有个前提,我们一定是做电子设计。有一些新的技术,例如软件无线电(SDR)、多输入多输出(MIMO),大家听起来是很高大上的。但如果命题专家设计的好,它就会变成一个很简单的电子技术,并且可以来进行实现。以可见光通信为例,可见光通信很容易做成多输入多输出,而MIMO在手机等日常产品中都会使用…另外就是现在物联网带来的一些新的应用形态。包括B2B设备之间的通信,或者NFC近场通信,这些都可以和我们的竞赛发生非常紧密的契合…


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4.对于准备参加全国大学生电子设计竞赛的低年级学生李玉柏教授有什么看法和建议

李玉柏这是一个现场,但我觉得这不算一个大的问题,至少在电子科技大学过去的两届竞赛中,大一、大二参赛的学生也很多,他们的成绩依然非常优秀,所以给我们的启示是,与其让学生被动的学习一个课程,掌握其中的知识,不如发挥他们的主动性,让他们能够主动的去学习。所以我认为大一、大二的学生参与电子设计竞赛是正常的。现在很多中学生都已经开始开展各种竞赛,例如中学生的智能汽车竞赛,学生也有很好的成绩,并且竞赛中用到的控制模式也很丰富。全国大学生电子设计竞赛为什么在我们的高校、业界和广大师生中有这么大的影响力,正是因为这个过程可以真正的把学生的学习主动性和他的兴趣结合、发挥出来,这才是关键。当然每一个学校可能会做一些准备,但总体来讲大一、大二的学生,他需要的就是纯粹的理学基础,例如数学、物理、建模等基础知识应该是足够的。他可能缺失的是电子技术方面的专业知识。而这些知识如果有老师的引导和训练,学生很容易掌握。对于大一、大二学生的建议,我希望你们是对竞赛特别有兴趣的,同时也特别有动力,因为我不希望大家在参赛过程中影响了你们的课程学习,因为在大学里,整个课程体系在构建你的整个知识体系方面是非常有用的。因为掌握了整个知识体系构架以后,可以便于今后进一步的进修、深造或者直接证明你具备比没有进入过大学本科学习的学生更快的学习能力。如果是大一、大二参加竞赛,你需要做好准备,不要放弃你的理论课学习,同时把你的潜能发挥出来,把你的兴趣发挥出来,真正的把兴趣结合在你的学习过程中。


5.电子科技大学在全国大学生电子设计竞赛培训以及参赛学生选拔方面有何机制

李玉柏:电子科技大学很早就开始尝试把科技竞赛这部分课程化,在电子科技大学应该是有大概七、八门,甚至接近十门左右的竞赛类课程,其中关于全国大学生电子设计竞赛有三门,例如最核心的就是我们从大一开始,在第一学期就开设的电子设计基础。这个课里面教的是什么?就是让学生来认识电子器件,认识一些基本仪器,怎么使用这些东西,比如万用表、普通示波器。然后教一些最基本的电路焊接技术、制板技术,与电子设计功能和知识相关的内容基本不讲,目的是培养兴趣,这样会把部分学生的内在激发出来,也让他形成一个比较严谨的概念,那就是整个做电子设计,它需要的一些最基础的技能和最基础的关注点,尤其是对仪器的使用。我们发现这除了对竞赛有好处,对整个学生知识构架的构成也非常有好处。因为学生紧接着学习电路的第一门课程是电路分析,这门课程是把学生从高中属于推理式、逻辑式的课程转换成电子,而电子总是带有很多不确定性,当我们真正接触专业知识后发现,高中学习最大的问题是严谨,答案是A绝不是B,但是到大学里面就会发现答案有不确定性。还有就是最小系统,主要告诉学生任何一个电子系统,一定有一个控制器,这种控制器可能是比较简单的控制,也可能是带有智能的控制。再其次是关于一些电路功能的课程。通过这几门课程的推进,我们让学生具备了做电子设计的基本概念。在电子科技大学一般是到了大三,大概四、五月开始遴选,遴选就是为参加全国大学生电子设计竞赛的准备。遴选结束后大概有100至200名学生,这部分学生可能会配备一些导师,然后在学生做各种功能性设计、指标性设计的时候,导师们提供指导,如果学生有知识欠缺,就会进行知识方面的补充或者辅导。所以我们集中训练的时间并不多,整个竞赛的过程让学生受益很多。


6.近几年竞赛的题目跟产业的热点结合越来越紧密,在2017年在竞赛中引入了单向电机分析监测中的一个学习概念,在2018年TI杯联赛中也引入了简易手势识别,也有机器学习的概念。关于人工智能,李玉柏教授认为是否在未来会和全国大学生电子设计竞赛相结合

李玉柏2018年TI杯联赛的题目是我出的,对于人工智能而言,就像我之前提到的软件无线电、MIMO技术等,它本身是很高大上的,但它只要和我们的生活结合起来,你就会发现它也能够很接地气。所以在我们竞赛里体现和应用AI技术,这是正常的…人工智能既然是电子系统的一个特点,竞赛就肯定会涉及。过去可能还会受到一些我们约定的最小系统的这种限定,因为过去竞赛对最小系统约定的比较严苛,一定只是单片机,或者一定是一个功能比较简化的ARM系统等。但现在由于人工智能的很多算法,它有很多加速器,可以接入一个简单的USB,作为加速器,所以让我们很多东西就能够引入在一个智能系统里面,这是一个电子系统。另外,人工智能还有一个方面的体现,我们可能在整个的竞赛中这方面还没有高度关注,那就是…


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