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F518,“国一”的摇篮

2019-12-12 15:53
媒体报导
摘要:每两年,就会有一批才华横溢、朝气蓬勃的年轻人闪耀在国赛(全国大学生电子设计大赛)赛场上,让这个本科阶段能够登上的最高舞台成为自己真正追求电子事业的起点。

每两年,就会有一批才华横溢、朝气蓬勃的年轻人闪耀在国赛(全国大学生电子设计大赛)赛场上,让这个本科阶段能够登上的最高舞台成为自己真正追求电子事业的起点。


杨振江老师从2005年开始带国赛队伍,这些年看着一茬茬的学生来来去去,2020年1月,他将结束自己在西安电子科技大学(以下简称“西电”)机电工程学院的教师生涯,带着10个国家一等奖(以下简称“国一”)、8个国家二等奖(以下简称“国二”)的骄人成绩。看得足够多,他有自己鉴别学生的标准,能够准确分辨出哪些才是真正能在国赛中走得最远的。


左起:王怀帅、张伟、杨振江老师、刘座辰

王怀帅、张伟、刘座辰三人有幸成为杨老师的关门弟子,事实上,能够拿到国一的学生们身上有80%的特质是相同的。而他们最大的不同是从F518走出来的,因为那个地方,他们拿到了国一,同时在那里他们收获到了比“国一”更重要的东西。


投奔根据地

2016年10月,刚刚入校的王怀帅报名参加学校的“星火杯”大学生课外学术作品竞赛,正是在这时,他注意到了话不多但做事特别有条理的张伟,他与大多数手忙脚乱的人形成了鲜明的对比:同样是大一新生,同样是零基础,大家都纷纷购买套件拼装时,张伟硬是一点点自己摸索着做出了一个超声波测距仪,功能齐备且设计简洁。后来发现俩人居然在同一个体育班学羽毛球,就这样慢慢熟悉了起来。11月,国家级、省级大学生创新创业训练计划(以下简称“双创”)启动时,王怀帅、张伟便顺理成章地相约一起搞事情。


做事情需要有一个场所,这时,“F518”一下子在王怀帅的脑海中冒了出来。F518实际上是西电机电工程学院位于新校区F楼518室的一个实验室,为学生提供24小时的实验室环境,包括场地、设备,同时还提供一些项目的经费支持,包括 TI 等企业每年也会提供包括经费、试用芯片等供备赛学生使用。一届届的学生在这里钻研技术、准备各种竞赛。此前有同学对无人机特别感兴趣,实验室帮他向 TI 申请相关的器件来支持他实现无人机的控制,后来那个同学不仅做出了无人机实验系统,并在这个基础上做了16个实验。


在一个科研学术的氛围中成长,每一届学生都在发展,每一届都在进步。实验室成员在国赛和其他大型比赛中多有建树,毕业后去往 TI 、华为、国家级研究所的大有人在。而且还有不少自主创业的,小米对讲机的设计公司,蜂语科技的创始人兼CEO邵明绪就是从这里走出去的师兄。


之前,因为参加学长在F518办的培训讲座,王怀帅第一次走进去,当时感觉那里很神秘,大佬云集,在做一些自己做不了的事情。而和学长聚餐分手时,也会常听他们提起“回518”,一个“回”字听上去那里就像是一块根据地,而语气中的那种归属感也着实让他羡慕。在大学期间能有一块属于自己的地方,在这里做自己想做的事情,这种感觉真棒。


“双创”成为一个契机,让想进F518但一直不好意思开口的王怀帅鼓起了勇气,没想到学长特别痛快地就答应了。他顺便把张伟也拽了进来,后来证明这是一个再正确不过的决定。其实F518的实验设备很一般,比起同校的通院、电院差几个档次,吸引学生们的是这个大环境中科研至上、积极进取的氛围。这里老师的参与并不多,主要依靠学生们自己以老带新。每个加入实验室的人都心怀感激,在接受学长的指导成长起来后,也愿意牺牲自己的时间帮助学弟学妹,这样就实现了自我造血的功能,形成了一个良性循环。“就像滚雪球一样,一个年级一个年级下来,雪球越滚越大,实力越来越强。”如今负责实验室的谢永强老师评价说。


刚进F518的时候,张伟就只会一点单片机的知识,连示波器、信号发生器都没用过,更别说频谱仪了。王怀帅也没好到哪里去。实验室的整体氛围让他们不敢懈怠,很多学长也在不断督促他们成长,这是让他们坚持下去的一个原动力。有时即使你不问,学长只要发现你遇到了问题,也会帮忙想方案或是实际操作。王怀帅感到自己80%的知识都是在F518学到的,因为很多非考试范围内的内容老师课堂上并不会详细讲。而在实际操作时完全跟着资料学,又往往会陷入坑里,熬几天也吃不透,这时学长过来一指点就会豁然开朗,这种收获的心情特别令人激动。


起步

2017年9月的一次宣讲会上,王怀帅得知了 TI 杯省赛,张伟的“入伙”是自然的,但寻找“第三人”的过程一直不太顺利,直到王怀帅拉来了同班同学刘座辰。当时看上去这并不是一个最佳选择,因为刘座辰虽然成绩好、负责任、有想法,但是电子基础和竞赛经验几乎为零。不过三人小组就这么成立了:张伟擅长软件,王怀帅负责硬件,刘座辰几乎零基础,但是有满满的兴趣和不错的学习能力。


“有时候就感觉像陷在泥潭里,每往前走一步都很艰难。”这是王怀帅对备战省赛过程的记忆。省赛设计主要考察学生的模拟电路和数字电路知识,这些课程王怀帅他们大三才会学到。所以如何快速地补充足够的知识储备就成了最大的问题,因为对有些原理并不真正理解,所以在摸索的过程中走了很多弯路。于是他们沉下心来,利用业余时间系统地学习课本,然后再重点研究自己关注的内容,缠着学长求教。同时也做着备赛的练习题,遇到不懂的知识点就继续恶补。开始可能一个月做一道题目,后来越来越快。就这样,一年下来,省赛备赛的知识点已经被他们陆续补齐了。


而大二进入F518的刘座辰,在电子方面只有大一参加星火杯时的那点简单的认识。但这里非常好的科研学习氛围和人文环境,让他可以抛开杂念,一头扎进学习中。在学长的引领下,先是和队友一起做一些简单基础的练习题目,最初他只是去完成队友交给自己的一部分任务,对于整个系统的运行是比较模糊的。随着不断学习,对于硬件电路本身及其所需要的一些软件驱动等知识有了一定的了解,他也逐渐可以参与到整个系统的方案设计当中。


直到2018年 TI 杯省赛时,他们的单片机用得还是不太熟。比赛中张伟负责写程序,另外两个队友负责硬件电路,因此程序怎么编写以及整体架构的安排都要依靠他这边的实现。如果他在单片机上的方案选择得当,可以大大减轻硬件上的工作量,出错的几率也会小。当时张伟的程序写得非常吃力,好在最后关头完成了。最终陕西省赛区A题第三名的结果让本不抱希望的他们非常兴奋,也算是对他们之前努力的一种肯定。


伯乐现身

当时王怀帅发给杨振江老师的短信

一段长达500字的短信让杨老师很难直接拒绝这些孩子,也让王怀帅看到了希望,带着队友立刻直奔15公里外杨老师在给研究生带课的老校区。面对这三个孩子,最终杨老师说:“要我带也可以,但国二我不带,要带就带国一。如果你们有想拿国一的心我就带,如果只是想凑合,我坚决不带。”


其实早在大二的下学期,杨老师就已经注意到了他们,当时在为西电组织的各种竞赛做评委时,就发现这支队伍很有天赋。尤其是张伟,不但编程能力特别强,而且善于思考,很多原本不会的东西,指点之后就会自己钻研、查资料,几天后就有结果。


带过这么多学生,杨老师心目中的“天赋学生”指的是对实践兴趣较高,又自觉刻苦,往往不是班里那几个成绩最好、脑子最快的。中国高校学生的动手能力一直普遍不太好,虽然现在学校对实践类非常重视,提供的环境和实验室的设备比过去好了很多,但学生比之前更加浮躁,不够扎实,好多学生敷衍了事。反之,有些同学则会天天钻研、天天练,甚至一晚上不睡觉。


在刻苦之外,也不能太“聪明”,杨老师见过很多学生,比赛时点子太多,一遇到问题就换方案,最后时间不够用了。反倒是踏踏实实训练、遇到问题就想办法解决的学生,更容易在国赛中获奖。


在杨老师的指导下,三人开始进行强化备赛,根据老师的安排做题目。从小题目慢慢过渡到综合题目。杨老师果然没有看走眼,一旦任务布置下去,他们仨就会不断钻研、天天练习,很快就能设计出结果给老师检查。


进步自然是飞速的,当初零基础的刘座辰已经可以和王怀帅分别去验证执行一套方案,最后进行比较选出最优方案。而张伟吸取之前 TI 杯省赛的教训,开始恶补单片机,从各种外设使用到一些更加高阶的技能。张伟必须在有限的的时间里,找到各种实现的方案,并对比每种方案的优缺点,为后面的比赛打下基础。就这样在F518的两年里,张伟对单片机的各种资源都掌握得差不多了,对于单通道采样,多通道采样和各种信号分析算法,控制算法也都在各种题目里面试过,这也为后面的比赛稳稳地打下了基础。


国赛练兵场

经历了之前的种种,到了真正国赛赛场上,三人的状态反而轻松了不少,当拿到赛题的一刹那,团队的分工机制瞬间启动了:


Step1:三人围到一起讨论题目的选择

Step2:紧张的查资料和方案,最终确定实现方案

Step3:分拆方案所需技术模块

Step4:每人认领所擅长的模块

......


像这样的分工方法,过去一年他们已经演练了很多遍。考虑到题目相关性,团队最终聚焦在了C题、D题和F题,并且都尝试做了小模块分析,最终选择了D题。D题要求设计并制作一个简易电路特性测试仪,用来测量特定放大器电路的特性,进而判断该放大器由于元器件变化而引起故障或变化的原因,主要考察放大器参数的测量(输入电阻、输出电阻、增益、幅频特性等)和故障诊断(人工智能、大数据)方面的内容。


讨论设计时,他们聚焦在了两种实现方式上:第一,通过构建不同的回路来满足对不同参数的测量,这个方法行之有效,但是比较麻烦;第二,通过一发一收的方式,输出一交流信号,在终端接收到一交流信号,通过测量这两个交流信号的相位、幅值等确定他的参数,这个方法硬件工程量小,简洁明了,但是对信号质量的要求比较高,风险较大。团队最终选择了方法一。


王怀帅团队国赛作品:简易电路特性测试仪

他们很快就确定了最后的实现方案:即由输入输出阻抗测量与增益测量、幅频特性检测和电路故障自动分析系统三大部分组成。系统通过对“被测放大电路”输入端施加合理的电压信号,实时检测“被测放大电路”的输出端信号,进行处理计算,得到题目所要求的检测指标。


当然,赛场上也并非一帆风顺。题目要求,在2s内精确判断某个元器件的故障原因,包括电阻、电容的开路和短路以及电容值增大二倍的故障,但是这些值却怎么也测不准。如果解决了,整个设计就通了;解决不了,竞赛的一半分数就没了。大家先是一味地测试和更改限制参数,不奏效后又把模拟电路的书翻了个遍,从原理上重新分析电路,主要从直流工作点和交流工作状态两方面来判断。最终在耗费了一天半的时间后,故障点的测量值终于稳定了。


最后的结果也是他们辛苦备赛最好的证明。而一向打赌必约饭的三人,庆祝的方式也一如继往:进决赛时相约海底捞,获得国一后更是吃遍了上海的小吃。


F518,不说再见

之前谁也没有想到,王怀帅、刘座辰、张伟这三个性格迥异的大男孩儿能够走到一起,王怀帅性格积极主动,特别能说,擅长外联;刘座辰学习好,爱好多,还是健身达人;张伟平时话不多,但是骨子里藏着有趣的灵魂。大学中最好的2年时光,他们给了国赛,并一起并肩走过。今年已然大四的他们纷纷被保研到了自己心仪的学校和专业,虽说将要各奔前程,但F518成为他们之间永远也抹不去的纽带,F518里所经历的种种,有苦有甜,有泪有笑,不管怎样,但都是属于他们的独特记忆。


在F518里,刘座辰实现了从零基础到国一,但他更看重的是对自己眼界的开阔,理论加实践相结合的科研习惯的培养,在这里,他明确了自己喜欢的发展方向,对继续深造萌生了巨大的渴望;张伟将这里看作自己前期技术积累不可或缺的地方、比赛成功的基石,在F518待的每个日日夜夜,甚至是连续通宵,每一分付出都是值得;王怀帅则早已将F518看成了自己的一份精神支持,这里承载了他最初的梦想,也成为他面向更广阔天空的一块坚实的跳板,F518带给他的是一种顽强、一种拼搏、一种乐观、一种自信!


其实不止是他们,凡是在F518呆过的人,在这里收获的都不仅是专业知识,还有满满的友情,与人沟通合作的方法。从王怀帅进来时遇到的2014级学长,到后来的2017级学弟,也不知道是什么原因,性格都特别好,都是同一种人,大家沟通起来没有条条框框的限制,没有拘谨感,关系非常融洽。


只要来找王怀帅帮忙的,他会觉得义不容辞,就像当初学长帮助自己一样。在离开F518倒计时的时候,他在不遗余力地想要提高F518的硬件条件,一方面跟学校沟通多争取资金,另一方面由学院领导牵线搭桥、跟普源精电沟通仪器捐赠事宜,以此来回馈实验室。


F518,对西电机电工程学院的学生而言,这里不仅仅是新校区一间实验室,更多的是一种精神的传承。那些学长学姐们,人虽离去,但依然不时地回来,而且会通过“518创新微信群”指导学弟学妹们,不仅仅是技术难题,还包括个人的未来发展。只要曾进入F518实验室,就是一辈子的事。


F518创新群群聊记录

包括所有从F518实验室走出的成员(现在的&毕业的)

“对于我们F518人来说,首先是精神,不吹不擂,我们刻苦、勤学,对人友好,对事负责,向下扎根,向上发展,是一个积极奋进的团体,我们是西电大家庭的一员,与西电同进退,共发展。”王怀帅和他的小伙伴们可以在外面很自豪地说自己是西电F518实验室出来的,那是个去了就不想走的地方。