一輛輛智能小車,雖略顯簡陋,卻有著非凡的感官和智能,能完成各種有趣的表演:別開生面的小車“格斗”場面,驚險刺激的小車“走”翹翹板,饒有趣味的小車“闖”迷宮陣,新穎浪漫的小車“吹”蠟燭……幕幕精彩引來觀眾陣陣掌聲!
11月8日上午,移動信息工程學院2012級本科生初級工程實訓作品展示暨中山大學—Xilinx FPGA聯合實驗室揭牌儀式在珠海校區舉行。美國Xilinx公司大學計劃大中華區總經理謝凱年博士,珠海市科技工貿和信息化局產學研科副科長馮影雪,廣州科騰信息技術有限公司總經理黎煉,珠海集成電路設計服務中心副主任趙希軍,珠海校區基礎教學實驗中心主任許海舟等,中山大學校長助理、移動信息工程學院院長李文軍教授,副院長楊然教授、芶禎成,副書記陳凌,以及相關教師出席活動并擔任評委。
會上,謝凱年博士作題為“From Embedded Computing to All Programmable”的學術報告。緊接著,舉行中山大學—Xilinx FPGA聯合實驗室揭牌儀式,隨后是12級本科生工程實訓作品展示及評比決賽。
據悉,學院于9月27日進行了初級工程實訓作品展示預賽,2012級全體學生參加。本次工程實訓全程采用企業化管理,打卡簽到,學生3人一小組、4小組為一團隊(大組),共組成23個團隊,采用英文字母A~W編隊,每個團隊選出一位CEO(首席執行官)與一位CTO(技術總監),讓學生提早體驗企業運作環境,鍛煉團隊協作能力。在預賽中脫穎而出的10個團隊晉級此次作品展示決賽。

工程實訓團隊作品展示現場
在實訓作品展示現場,各組同學分別闡述本團隊的開發理念及關鍵技術,并進行智能小車現場演示。各組小車各顯神通,頗具創意:F組通過超聲波和紅外傳感器讓小車得以規避障礙物;P組運用傳感器、藍牙模塊、遙控裝置等,操控小車“踢”了一場有趣的足球賽;U組的小車擁有陀螺儀、機械臂,組員用安卓手機通過藍牙,使用自己編程制作的遙控器進行小車遙控;N組利用小車FPGA板上的重力加速度計,控制小車前進后退,使其“玩”起了翹翹板;S組通過紅外探測、遞歸算法實現最優路徑,讓小車成功“走”出迷宮;I組則運用超聲波模塊、三維電子羅盤、藍牙模塊等實現了小車自動入庫……最終,S組憑借技術、創意和團隊協作精神摘得特等獎,N組和U組榮獲一等獎,F組、K組、R組獲得二等獎,A組、I組、L組、P組獲得三等獎,此外,根據預賽時大眾評委的現場打分,U組還斬獲了最佳人氣獎。
此次作品展示是移動信息工程學院首次工程實訓的最后一個環節,此環節的圓滿結束標志著學院首次工程實訓圓滿落幕,其達到的教學效果遠遠超過預期。
作品展示不僅檢驗了學生對相關課程知識的掌握程度,考驗了他們在工程技術方面的實操能力,更展現了他們獨具一格的創意風采。
探索培養模式,打造工程人才
移動信息工程學院不僅重視培養學生的動手能力,還注重培養學生Learning by Doing(實踐中學習)、Fast Learning(快速學習)、Intensive Working(高負荷工作)、Team Working(團隊合作)等多種能力。學院2012年正式招生,于每年夏季學期針對不同年級開設三個級別(初級、中級、高級)的工程實訓,分別安排在大一、大二、大三各學年課程完成后的小學期進行,旨在突出實踐教學、強化工程訓練,重點培養學生的工程實踐能力。據學院院長李文軍教授介紹,初級工程實訓旨在通過簡單的項目,讓學生了解研發過程,通過親身體驗激發其對工程創造的興趣;中級工程實訓旨在培養學生對領域內的行業規范和實用工具的掌握,學習做一個合格的工程師;高級工程實訓旨在突出學生的自主研發能力,形成創新和創造的驅動力。

移動信息工程實訓(初級)培養模式架構圖
8月30日,學院迎來首次工程實訓——“移動信息工程實訓(初級)”,開始了這一培養模式的探索實踐。此次工程實訓面向學院2012級全體本科生,分三部分進行:第一部分是為期12天的集中工程實訓教學,包括職業素養與團隊建設教育、電工技能訓練、基于FPGA控制的智能小車開發實訓;第二部分是為期近一個月的學生組隊自由創意開發;第三部分是實訓作品展示及評比預賽與決賽。根據實訓內容,又分為專業教育、職業素養與團隊建設教育兩個模塊,其中專業教育由電工技能培訓、基于FPGA控制的智能小車開發與學生組隊自由創意開發三部分組成。(如架構圖所示)據李文軍院長介紹,專業教育的三個組成部分內容本身具有時序關系,層層深入;前兩種是“固定動作”,保證學生能力的培養,后一種是“自選動作”,給學生無限的發揮空間。實訓中,以兩個模塊為抓手,在教授學生知識、技能的同時,重視學生素質、素養的建設。
謝凱年博士認為,國內大多數工程院校在大三或大四才進行工程實訓,而中山大學移動信息工程學院將工程實訓提到大一課程完成后開始,可以盡早激發學生的專業興趣,增強學生的學習動力,這種做法值得借鑒與推廣。
移動信息工程學院首次工程實訓的開展,是初級工程實訓培養模式的一次探索實踐,也為初級、中級、高級工程實訓的全套培養模式的發展積累經驗,為培養面向產業的工程人才奠定基礎。
“采眾家之長,實現卓越工程教育”
工程實訓專業教育指導團隊由德國慕尼黑工業大學黃凱研究員,以及德國慕尼黑工業大學機器人與嵌入式系統方向博士生Hardik Shah、陳剛、Sebastian Klose,以及移動信息工程學院王軍博士、陳龍博士,我校東校區教學實驗中心高級工程師保延翔老師組成。Xilinx公司大中華區大學計劃總經理謝凱年博士、廣州鷹擊長空企業顧問有限公司翁山總經理等業界知名人士、以及移動信息工程學院李麗博士組成職業素養與團隊建設教育指導團隊。

德國慕尼黑工業大學Hardik Shah博士為學生進行現場指導
從指導團隊的組成看,既有本校本院的教師,又有德國師資、業界人士等的加盟。為何會形成這樣的指導團隊?
“學院的宗旨是培養面向產業的工程人才,一定會與企業緊密合作;而在教學經驗與工程理念上會側重與國外先進的工科院校學習交流。”李文軍院長說道,德國和日本在工程教育的規范、嚴謹性方面比較有特色,而美國則更注重創新,學院希望將來可以從多方面借鑒學習。從日本早稻田大學學成歸國、參與工程實訓整個專業教育模塊指導的王軍博士解釋道:“在硬件方面,需要一些公司的支持,比如提供硬件的資助;在軟件方面,如在教學方案的探索、課程體系的建立等方面,我們需要一些新鮮血液。”
工程實訓專業教育模塊中,“基于FPGA控制的智能小車開發”是一大特色。據悉,此課程是從德國慕尼黑工業大學全盤引進過來的一門實訓課程,從講義到師資都來自德國的這所一流大學。引進這樣課程與相關的師資,不僅有助于老師間、師生間的交流,更能促進雙方大學的深入合作。一方面,德國學者本身對中國工程教育感興趣,來中國進行指導交流收獲頗豐。如黃凱研究員一行完成指導課程后,將學生填寫的問卷帶回德國,為其開展工程實踐教學研究積累了寶貴的素材和資料。德國學者也很愿意看到其實訓方式能在異地成功推行。另一方面,也能以國際化的方式培養學生,提高學生國際競爭力,還可以深化同德方的合作。目前,移動信息工程學院正在籌劃和慕尼黑工業大學組建聯合實驗室。
此次工程實訓“采眾家之長”,實現了高端合作,知識互補,以逐步“實現卓越工程教育”。
擔當排頭兵,痛并快樂著
作為移動信息工程學院的第一批學生,順理成章地成為了工程實訓的排頭兵,注定了2012級學生將在學院歷史上書寫下濃墨重彩的一筆!
學生組隊自由創意開發是專業教育模塊中最能體現學生的知識運用能力、動手能力和自主創新能力的環節。
談起小車的制作,獲二等獎的F組大組長龔睿琦同學倍感驕傲,亮出其開發小車的優勢:用最低廉的成本實現最佳設計的開發理念,采用360°探測技術凸顯實用性,在合作中實現隊員的優勢互補。“這是一個噩夢般的過程,有次調試小車參數調到凌晨四點半,第二天還有早課……整個開發過程持續近一個月,我們都是利用課余時間來進行。”他感嘆道,雖然累,但卻樂在其中,學院的工程實訓是一個難得的學習機會,也會成為一段難忘的成長經歷。龔同學表示,以后還會繼續進行小車開發,把之前沒能實現的功能繼續實現。同組的周天燕同學也認為,“實訓與專業課程不同,專業課程注重知識的學習和理解,而實訓則是強調知識的遷移與運用。學起來是一回事,用起來完全是另一回事,我們從來也沒有想到我們大一學習的知識運用起來竟是這么的有趣”,她覺得通過本次實訓不僅強化了專業知識學習,還鍛煉提高了自己的自學能力和探索精神,同時也學會了如何進行團隊協作,如何共度難關,既開拓了視野,又培養了專業興趣,受益匪淺。

學生們分組合作、聚精會神地制作智能小車
來自L組的周小杰同學在談到關于本次實訓的時候,飽含感情地說這是他的第一次實訓,也是學院的第一次實訓;這是他人生中的第一塊FPGA開發板,也是他第一次拿起電烙鐵。智能車之于他們,就好比孩子之于父母,朝夕相伴的情感洋溢著他們對小車的熱愛。他們為實現了某項功能而振臂高呼,為精彩表現而興奮不已,實訓的日子雖苦卻難忘,加之與來自德國慕尼黑工業大學的四位老師的智慧碰撞,讓他更加喜愛上這個專業,他說:“我們堅信有一天,通過自己的努力一定能成為一名專業領域的弄潮兒!”同組的楊劍飛同學作為一名外援,帶著技術與創意加盟L組,他覺得,同樣的小車,卻能展示出不一樣的精彩。這就需要整個團隊的頭腦風暴,需要技術與創意的對接,雖經歷了一次次的失敗,卻總能體會到成功比失敗多一次的喜悅和滿足,這就是充滿挑戰卻迸發成就的工程實訓。
另外,獲得一等獎的N組組員葉雙同學則認為,整個過程模擬企業運營是實訓的最大亮點,他們科學合理的分工協作,各司其責,讓整個進程有條不紊,“每個人都有自己的價值,把每個人的價值發揮到位,這樣的團隊才能發揮其最大潛能”,他們組的智能車翹翹板表演,也是博得決賽現場的陣陣掌聲和喝彩,精密的配合讓他們完成了小車在翹翹板上的精彩表演,并且做到零失誤、零故障。榮獲特等獎的S組大組長查娟同學則說:“能拿到唯一的特等獎很意外。”S組的小車實現了用最短路徑“走”迷宮陣,設計理念是求穩,主要技術是利用紅外傳感將外部信息數字化。S組之所以能榮獲特等獎,除了他們的小車技術之外,還有令老師們感到驚喜的團隊協作能力。“我們團隊成員分為小車開發組和迷宮設計制作組,通過明確的分工合作,實現團隊的“最優路徑”。”
整個開發過程中,查同學最難忘的是制作迷宮。因為迷宮較大,她們9個女生利用課余時間整整做了兩天,她回憶道:“實在是做得絕望了,大家就相互鼓勵,終于完成了!整個過程中,大家的互相支持、鼓勵、奉獻、犧牲讓我印象深刻。”
學生們的作品展示也令老師們感到驚喜和欣慰。“學生的表現出乎意料,讓我們很驚訝很滿意。”李文軍院長表示,本次工程實訓完全達到了學院的預期目標:燃起了學生對工程實訓的興趣與激情;使學生在實訓中獲得了平常課堂上學不到的東西,比如知識、能力、素質的全方位發展;學生可以從中了解自己一學年的學習效果,學院也可以從中總結在人才培養上的經驗和不足,比如此次實訓中可以看到學院在學生的編程訓練上雖然可以與國內名校相比毫不遜色,但與德國名校相比則在面向系統底層的編程訓練顯得還做得不夠(有些欠缺),在下一屆學生的培養中我們會注重改進這一問題。
學院副院長楊然教授也說:“此次實訓的成果可謂超出了我們的預期。對于這些剛度過大學第一年的學生,實訓之初所設定的課程要求是將小車搭好并通過對FPGA的編程讓小車走起來。但是讓我們感到意外的是,經過后期一個月的自主開發,學生給小車裝上了各種類型的傳感器、機械結構以及通信模塊,讓小車有了‘眼睛’、‘耳朵’、‘手臂’和‘大腦’,并且能夠在某應用場景下完成特定功能。我們與德方教師交流學生實訓成果時,德方教師也對學生的創造力感到驚奇。”她談到,在此次實訓中,一些興趣較高、動手能力較強的同學脫穎而出,學院接下來將會組織相應的專業俱樂部,讓他們的創作熱情、工作狀態可以延續,讓實訓常態化。
學院芶禎成副院長在談到這次實訓時感慨良多:“從本次初級實訓的作品展示來看,我們學生靈活運用知識的能力、自學能力、協作能力以及創造力是非常出眾的。”他說,學院行政團隊全員服務于工程實訓的全過程,在場地、物資、設備等方面參與到工程實訓,全方位感受到學生們在工程實訓中的協同與創新。
學院陳凌副書記表示,工程實訓不僅是對學生學習能力和工程素養的訓練,也是對他們團隊協作能力和擔當精神的訓練,只有實訓小組成員們的全體協作和主動擔當,才能高效地完成高質量的實訓作品。他認為,2012級學生通過實現學院設定的初級工程實訓目標,為接下來的專業學習和課外科技創新打下了非常好的基礎。
而王軍博士更是深有感觸:“在自由開發中,雖然學院能提供的素料比較簡陋,但學生給予了我許多驚喜。”他看到,學生們很有創意,比如,展示小車在翹翹板上實現平衡、以最低成本實現最好的設計的理念,還有學生從非專業的角度以一種非常簡單的辦法解決了一個非常難的問題……這些都令他很滿意。
結語:夢不遠,就在前方
移動信息工程學院為期兩個多月的首次工程實訓,舉全院之力量、集全院之智慧,以學生為本,以強大師資為后盾,在驚喜與成長中劃上圓滿句號。但這僅僅只是一個開始,這是移動信息工程學院學子們工程夢的開始,正如李文軍院長的寄語一般,“夢不遠,就在前方”,“珍惜每一次實訓機會,將身心充分調動起來去創造,去創新!”