践行“学而时习之”,NI院校计划唤醒下一代卓越工程师

2015-07-21 13:35:17来源: EEWORLD作者: 陈颖莹
学而时习之
 
    子曰:“学而时习之,不亦说乎。”中国人2000多年前就知道实践的意义,却在近几十年的应试教育中走入了死胡同。据悉,2013年全国理工科毕业生人数超过300万,中国工程教育规模已经排名世界第一。授予科学和工程学位的学生比例,中国为50%,美国为17%。但是根据麦肯锡针对83个跨国公司聘用意向调查,工程师达到国际公认聘用标准比例,中国为10%,而美国为80%。这是很值得深思的问题。在“智造”的路上,绝对不是人多就力量大。
 
    还好,席卷全球的创客和创业浪潮唤醒了中国学子对于实践的热心以及创新的想法。学生的理论和实践能力,不但需要学校、老师这样的“内部”力量,也需要科技公司等外部支援。美国国家仪器公司(NI)在刚刚进入中国的时候,就开始着手中国的院校计划。现在NI实力已经十分雄厚了,也在院校计划中投入更多,帮助更多师生提高实践水平,学习最新的技术,跟上时代,特别是让学生们能够成为受认可的优秀工程师。
 
   近日,在美丽的“冰城”哈尔滨,在东北第一高校哈尔滨工业大学,NI举办了2015年第十一届全国高校教师交流会,此次会议的主题就是“唤醒下一代卓越工程师”。会议内容包括:研讨电子电路、通信原理、测试测量等方向的相关课程教学及课外实践,邀请参与国内高校课程建设和教学改革的一线教师做报告,分析教育理念和实施经验。高校教师及资深工程师分析基于NI平台的实际工程经验与科研应用案例。教师围绕“依托学生科创竞赛推动教学建设”话题,分享最佳实践经验。呈现近40 个现场演示,展现NI院校计划完善的生态系统。参观哈工大与NI的联合虚拟仪器实验室,探讨创新实践基地建设思路。
 
唤醒下一代卓越工程师从口袋实验开始
 
    在本届教师交流会的主题演讲中,NI全球院校市场经理Ray Hsu先生首先发表了“唤醒下一代卓越工程师”(Do Engineering)的演讲。从怀表、多功能手表到智能手表,从古董车到集成各种电子设备的高端汽车,都离不开测量仪器。Ray以飞机为例:“NI与空客公司合作紧密。飞机组装、检修都需要用到NI的产品,其涉及智能工具、智慧通信、工业机器人、智能检测、移动机械手臂,针对这些环节,NI提供数据、滤波、输入/输出、运动控制等核心算法库,以及SOM、sbRIO、CompactRIO、PXI等硬件平台。”
图:NI全球院校市场经理Ray Hsu先生
 
    如何影响工程教育呢?大学生和老师有四大敌人:空间、质量、时间、预算,高密度功能集成的开发平台将是他们的好帮手。例如NI的口袋实验室(myDAQ/myRIO),可以让师生随时随地进行动手实验。myRIO内置Xilinx Zynq FPGA和双核ARM Cortex-A9,板载3轴加速度计,内置Wi-Fi,主要应用在实时嵌入式控制、机电一体化&机器人、虚拟仪器、信号系统等学科。myDAQ集成8种仪器,主要应用在测试测量、虚拟仪器、电子电路、信号处理等学科。在一年的时间里,全球就有65以上的国家中的800多所高校采用口袋实验室,使得NI院校产品增长最快。Hsu先生还隆重介绍了myRIO App,其支持视觉边沿探测、计步器、位置追踪器、Web消息传输、等。
 
实践+网络教学=MOOC
 
    通过现场演示进一步阐述了NI如何“把学生创新装进口袋,将课堂理论带入实验”。NI ELVIS平台是工程实验室工作站,集成13种仪器,能够自定义电路,适用于不同学科,并有全新的仪器界面,有超过100种合作伙伴的板卡,覆盖85个国家的950多所高校。ELVIS生态系统也十分丰富,在中国有基础电路实验、电子设计传感器测量等。NI去年推出的五合一仪器VirtualBench广受关注,其已在Virginia大学的课堂教学中使用。
 
    NI USRP平台是通过NI SDR平台革新通信教学系统。现场嘉宾介绍了斯坦福大学教学案例。为了让学生了解真实环境中的信号,让学生接触到真实的科研,斯坦福大学的采用NI SDR平台,方便学生入手,方便维护,而且价格便宜。
 
    全新的教学实验室与MOOC配合也让测量和仪器相关专业有了新活力,例如佐治亚理工大学机电工程学院的解决方案。该学院学生在四年本科学习生活中拥有属于自己的myDAQ、myRIO 和LabVIEW,其网络课堂为1100名学生提供了持续的学习机会,吸引了超过30000名网络学生。
 
   “NI组织的全球学生系统设计大赛横跨25个国家,有3250个团队,3场决赛。优秀的作品数不胜数,例如美国夏洛特NASA学生开发项目,韩国科学技术院EureCar,瑞士苏黎丐联邦理工学院Sepios。Sepios是受乌贼启发研制的水下机器人,其共拥有4个鳍,每一个都包含有9束射线,均具备了270度的运动范围,由自身的伺服电动机负责激活。机器人的主体由一个机械鱼鳔构成,连接着各个鱼鳍,使Sepios可以通过调整浮力的方式来维持给定深度。” Ray先生介绍到,“我国大学生的设计也不逊色,在2013年,清华大学就获得了特等奖,今年清华大学学生设计的自平衡自行车已经入围三甲了。”
 
高校科研成绩显赫
 
    作为哈工大的毕业生,美国国家仪器中国院校计划经理潘宇女士在哈工大的讲台上表达了对中国工程教育的憧憬。针对之前提到的中国工程教育的问题,她表示NI愿与各界一起唤醒下一代卓越工程师,并介绍了连续递进的工程教育过程:大一学基础课程,大二、大三学专业课程,大三和大四进行创新实践,研究生阶段进行科研项目的工作。哈尔滨工业大学就在测量基础课程、专业创新基地、项目实践和航天科研项目上有很好的成果。
 
    NI中国院校计划代表刘洋介绍到:“大一、大二学生在学习基础课程和专业课程的时候,都需要理解物理意义并联系实际应用。而联系实际最方便和节省成本的方法就是利用仿真工具,如Multisim。天津大学精密仪器与光电子虚拟仿真实验教学中心是基于NI平台的国家级虚拟仿真实验平台的案例。”
 
    NI中国院校销售经理李甫成先生介绍了基于项目的创新实践型学习,今年全国虚拟仪器大赛就是一个很好的体现。李甫成先生还表示:“利用NI图形化系统设计软件+丰富的硬件平台+现成可用的教材与课件,再配合贯穿始终的LabVIEW,NI为学生提供完整的创新实践解决方案与生态系统。”此外,NI联合高校举办创新实践暑期学校,并与高校共建创新实践基地。
 
    科研实力影响中国科技的未来。在研究生阶段,应该鼓励学生参与实际的科研项目,例如热门的5G通信科研,利用了NI的产品,如全新针对通信科研所设计的LabVIEW Communications系统设计套件。东南大学就基于全新NI USRP RIO做出了128天线大规模MIMO 5G原型系统,其是目前全球最大的。此外,上海交大“阿凡达”力压MIT等国际名校团队荣获“2014 IEEE通信学会学生竞赛”全球冠军。
 
院校计划伴NI成长
 
    在接受媒体访问时,NI中国市场经理汤敏女士表示:“NI举办教师会的初衷就是提供一个平台,其包括三方面,图形化系统平台、交流平台以及技术平台。NI对于院校计划的支持体现在公司层面,例如针对院校有专门的技术支持团队,再如NI收购Digilent公司,开发出低成本的易于学生上手的平台。”
 
    对于为什么NI如此支持院校计划,Ray给出了一个解释:“NI的院校计划带着一份厚重的社会责任感。NI的创始人之一James Truchard博士深知学生实践和创新能力的重要性,因此作为NI的CEO,Truchard博士始终让院校计划伴随着NI的成长。”
 
    据NI中国院校计划经理潘宇女士介绍,为了唤醒下一代工程师,NI做出了诸多努力,从工程教育人数的数量第一到质量第一,是一个漫长的过程,需要各方更多的努力,我们也希望这次高校教师交流会的成果可以发扬光大。
 
附图1 多学科实验室教学平台-ELVIS及其可用插件

附图2 结合实践的教科书

附图3 学生创新实践展示

附图4 口袋实验室
 

关键字:虚拟仪器  NI  测试测量  卓越工程师  口袋实验室

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0721/article_12404.html
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