大家好，今年帶學生參加了全國大學生電子設計競賽，比賽一共四天三夜?，F(xiàn)在比賽已經(jīng)結(jié)束，學生們也陸續(xù)回到正常的學習生活中，但這幾天的過程還是值得復盤一下。
在只有四天三夜的情況下，一支隊伍到底需要具備什么能力，才能把一個臨時拿到的題目，變成一個可以測試、可以演示的作品？
很多沒有參加過電賽的同學，可能會覺得四天時間已經(jīng)不少了。
但真正進入比賽以后，時間會過得非?？臁?/span>
拿到題目之后，需要先讀題，理解指標，確定方案，然后開始準備硬件、編程、焊接、機械結(jié)構(gòu)和調(diào)試。中間只要有一個環(huán)節(jié)出問題，后面的進度就會一起往后推。
更麻煩的是，方案不能無限迭代。
平時做項目，如果發(fā)現(xiàn)思路不合適，可以推倒重來，重新畫板、重新買器件，甚至換一個方向。但是電賽只有四天三夜，很多時候你剛剛發(fā)現(xiàn)方案存在問題，時間已經(jīng)不允許你重新開始了。
所以電賽不是看誰能想出最復雜的方案，而是看誰能在有限時間里，判斷出什么能做，什么不能做，哪些功能必須先完成，哪些功能可以暫時放一放。
這個判斷能力，其實比單純的技術(shù)能力更重要。
有些方案理論上非常漂亮，但是實現(xiàn)周期太長，最后可能連基本功能都沒有完成；有些方案看起來沒有那么復雜，但是每個環(huán)節(jié)都比較穩(wěn)，最后反而更容易把指標做出來。
這也是我?guī)ш犨^程中比較強調(diào)的一點：
電賽首先是一個工程問題，然后才是一個技術(shù)問題。
這次比賽前后，也有同學問過我，現(xiàn)在不是有很多AI工具嗎？能不能讓AI幫忙寫代碼，這樣是不是可以節(jié)省很多時間？
我的看法比較明確：AI可以輔助，但想靠AI完成電賽編程，現(xiàn)實中并沒有那么簡單。
首先，AI不知道你的硬件到底是什么狀態(tài)。
它可以根據(jù)你的描述，給你寫一段GPIO、定時器、ADC或者通信代碼，但代碼能不能直接運行，取決于芯片型號、寄存器配置、時鐘樹、引腳復用、外設連接方式以及工程本身的框架。
這些東西只要有一個地方不一致，代碼就可能無法運行。
其次，電賽里最花時間的往往不是把代碼寫出來，而是定位代碼為什么沒有按照預期運行。
屏幕沒有顯示，可能是程序問題，也可能是供電問題、焊接問題、引腳問題、時序問題，甚至可能是硬件已經(jīng)損壞。AI可以給出很多可能性，但它無法直接拿著示波器去測你的板子，也不能替你判斷某個焊點到底有沒有虛焊。
再往后，真正影響比賽進度的通常是軟硬件之間的配合。
你需要根據(jù)實際波形修改采樣方式，根據(jù)傳感器的安裝位置調(diào)整算法，根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的響應修改控制參數(shù)。這些工作需要不斷觀察、測試和判斷，不是把一段代碼復制進去就結(jié)束了。
所以我并不是說AI沒有用。
查資料、理解陌生代碼、解釋函數(shù)、整理思路、協(xié)助檢查一些簡單邏輯，這些事情AI確實可以幫忙。
但是，想在四天三夜里臨時依靠AI建立起完整的編程能力，基本是不現(xiàn)實的。特別是當你對芯片、外設和工程框架都不熟悉時，AI生成的代碼即使看起來很專業(yè)，也不代表它適合你的實際系統(tǒng)。
最終還是要回到一個比較傳統(tǒng)的能力：
你自己能不能讀懂代碼，能不能定位問題，能不能根據(jù)現(xiàn)象修改代碼。
這個能力沒有辦法完全外包給工具。
電賽中，很多同學并不是沒有想法，而是想法和實現(xiàn)之間隔著一段距離。
題目剛出來的時候，大家都能提出很多方案，甚至可以把系統(tǒng)框圖畫得很完整。但是一旦開始編程，就會發(fā)現(xiàn)每一個模塊都需要實際落地。
傳感器怎么采集？數(shù)據(jù)怎么處理？控制周期是多少？不同模塊之間怎么配合？出現(xiàn)異常時程序應該怎么處理？
如果編程基礎不夠，前面想得越多，后面越容易卡住。
這里的編程能力，也不只是會不會寫C語言語法。它還包括幾個方面：
平時如果只會調(diào)用現(xiàn)成庫函數(shù)，遇到熟悉的開發(fā)板可能還能夠完成任務。但電賽的硬件和要求每年都會變化，真正到了現(xiàn)場，很多東西都需要自己判斷。
因此，編程能力不是比賽前臨時補幾天就能解決的。平時做項目時，就應該有意識地讓自己離開一鍵配置和現(xiàn)成例程，多理解一下底層運行過程。
這件事可能比較慢，但確實沒有太好的捷徑。
焊接這個事情，平時很容易被低估。
很多同學覺得，焊接只是把元器件焊到板子上，應該不算什么特別困難的能力。但到了比賽現(xiàn)場，焊接質(zhì)量會直接影響后面的調(diào)試進度。
一個焊點虛焊，可能導致系統(tǒng)時好時壞；一個電源短路，可能讓整塊板子無法工作；一個接口方向接錯，后面排查起來會非常麻煩。
更難受的是，有些焊接問題并不是一眼就能看出來的。
程序第一次運行正常，換一個角度或者碰一下線材就不正常，這時候很多人會先懷疑代碼，反復修改軟件，最后才發(fā)現(xiàn)根本原因在硬件連接上。
所以，焊接能力不只是“能焊上去”，還包括焊完之后的檢查能力。
供電是否正常，電源和地有沒有短路，關(guān)鍵引腳之間有沒有連錯，器件方向是否正確，接口信號是否符合預期，這些都應該形成基本習慣。
如果沒有經(jīng)過足夠的訓練，比賽時就容易出現(xiàn)一種情況：程序還沒有開始調(diào)，硬件已經(jīng)先給你制造了很多問題。
這次涉及E題和H題，也讓我再次感覺到，很多電子類學生在機械設計方面準備得不夠。
大家對單片機、傳感器、通信和算法比較熟悉，但當作品需要穩(wěn)定運動、準確定位或者保持結(jié)構(gòu)一致時，機械部分就會直接影響最終效果。
機械結(jié)構(gòu)不是外觀問題。
結(jié)構(gòu)是否牢固，零件是否容易加工，傳感器安裝位置是否合理，重心是否合適，運動過程中有沒有干涉，這些都會影響程序調(diào)試。
如果機械結(jié)構(gòu)一直變化，軟件參數(shù)就很難穩(wěn)定下來。今天調(diào)好的參數(shù)，明天換了一個安裝位置，可能就全部失效。
特別是控制類題目，機械系統(tǒng)的響應特性和軟件控制參數(shù)是連在一起的。結(jié)構(gòu)有間隙、摩擦力變化、重心不合適，都會反映到控制效果上。
因此，機械設計能力并不是機械專業(yè)學生才需要掌握的東西。對于參加電賽的隊伍來說，至少應該具備基本的結(jié)構(gòu)設計、尺寸測量、加工裝配和快速修改能力。
如果比賽前從來沒有做過實物結(jié)構(gòu)，到了現(xiàn)場再臨時設計，時間壓力會非常大。
比賽結(jié)束以后，大家最容易關(guān)注的是結(jié)果。
但對于帶隊老師來說，我覺得還應該再往前看一步：這個作品是怎么完成的？哪些能力真正發(fā)揮了作用？哪些問題如果不解決，下一次還會繼續(xù)出現(xiàn)？
比如方案迭代次數(shù)為什么比較少，是因為判斷準確，還是因為前期準備不足，沒有時間重新來？
程序沒有完全按照預期運行，是編程能力問題，還是調(diào)試方法問題？
焊接出現(xiàn)問題，是操作不熟練，還是賽前沒有形成檢查流程？
機械結(jié)構(gòu)調(diào)試困難，是設計本身復雜，還是平時沒有做過類似的實物？
這些問題比“最后完成了多少功能”更值得記錄下來。
因為結(jié)果只屬于這一次比賽，但過程中的問題，很可能會出現(xiàn)在下一次比賽里。
我比較建議學生在賽后把整個過程重新梳理一遍，不一定要寫成很正式的總結(jié)，哪怕只是把關(guān)鍵節(jié)點、遇到的問題和最后的解決方法記錄下來，也會有幫助。
尤其是那些當時花了很長時間才解決的問題，過一段時間以后很容易忘記。如果不記錄，下次遇到類似情況，可能還要重新走一遍彎路。
如果下一次還要參加電賽，我認為準備工作不能只放在比賽前幾周。
首先，應該提前訓練完整的開發(fā)流程，而不是只練某一個單獨模塊。拿到一個簡單任務后，從讀題、確定方案、準備硬件、編程、焊接到調(diào)試，盡量完整地走一遍。
其次，要有意識地訓練在不確定條件下解決問題的能力。比賽現(xiàn)場不可能所有器件、資料和環(huán)境都完全熟悉，遇到陌生芯片或者新的外設時，能不能快速找到手冊、理解關(guān)鍵部分并完成驗證，這很重要。
然后是機械和焊接。
這兩部分不應該等到確定題目之后才開始接觸。平時做一些小型的結(jié)構(gòu)設計、簡單加工和電路焊接，哪怕項目并不復雜，也是在為比賽積累經(jīng)驗。
最后，隊伍成員之間的分工需要提前磨合。
一個隊伍里不一定每個人都要什么都會，但至少要知道誰更擅長硬件，誰更擅長編程，誰更擅長機械和調(diào)試。比賽過程中遇到問題時，能夠快速判斷應該由誰來處理，而不是所有人一起圍著同一個問題反復討論。
這也是為什么我認為，電賽準備的重點不只是學習更多知識，而是盡量多做完整項目。
這次帶學生參加電賽，對我來說最大的感受還是：四天三夜確實很短，很多事情沒有辦法做到完美。
方案不能反復試太多次，代碼不可能臨時全部補齊，焊接和機械結(jié)構(gòu)也不可能在比賽現(xiàn)場突然變得非常熟練。
但比賽的意義，也不在于每一個細節(jié)都完美。
它更像是在有限時間里，讓大家真實地經(jīng)歷一次工程項目。從題目要求開始，到最后把作品做出來，中間會遇到很多平時在課堂上不容易遇到的問題。
AI工具以后肯定還會繼續(xù)發(fā)展，也會在資料查找、代碼理解和開發(fā)輔助方面發(fā)揮更大的作用。但對于電賽這種需要軟硬件結(jié)合、現(xiàn)場調(diào)試和快速判斷的比賽來說，學生自身的編程、焊接和機械設計能力，仍然是基礎。
這些能力可能不夠新，也不夠“智能”，但在真正需要把作品做出來的時候，還是非常實際。
以上僅僅是我一些個人感受，具體情況也會因隊伍、題目和準備程度不同而有所差異。如果大家在備賽過程中還有其他問題，也歡迎一起交流。
