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欢迎机电工程学院田锦老师美国访学归来

信息来源: 时间:2015/04/24浏览次数:

姓    名: 田锦
所在学院: 机电工程学院
派出单位: 西安电子科技大学
访学单位 克莱门森大学Clemson University
访学时间: 2014 年 4 月 2 日至 2015 年 4 月 3 日
访学方向: 电子工程 
研修课题 电磁兼容the development and validation of models of electromagnetic coupling in shielded cables
外方单位指导教师: Todd Hubing
 
 汇报总结:
  • 访学单位及导师概况
      克莱姆森大学(Clemson University)位于美国南卡罗莱纳州,成立于1889年,是一所公立研究型大学。据《美国新闻与世界报道》全国综合性大学排名列第59位,公立学校排名前20. 其中该校电子与计算机工程专业在《2013美国大学计算机工程专业研究生排名》中列第68位。
      此次访问的国外导师Todd Hubing教授在麻省理工学院、普渡大学和北卡罗来纳州立大学分别获得学士、硕士和博士学位; Hubing教授曾任IEEE 电磁兼容协会主席、应用计算电磁学学会董事;担任IEEE Transactions on EMC、IEEE EMC Society Newsletter以及应用电磁学等期刊的副主编,其带领的团队专业从事复杂电子系统的电磁建模、仿真与测试、诊断技术的研究,其所形成的电磁兼容专家系统等研究成果具有较高的学术水平和应用价值。Hubing博士同时兼任该校汽车电子系和电子工程系教授,因此我在电子与计算机工程系(Department of Electrical & Computer Engineering )访问的同时,有机会了解一些“克莱姆森车辆电子实验中心” (CVEL)的研究活动。     CVEL 隶属于克莱姆森大学国际汽车研发中心(Clemson University International Center for Automotive Research),该中心致力于汽车及航空电子系统的系统集成、电磁兼容与建模技术研究,涉及电子器件、传感器、通信、分布式电源等方面的内容。
二、学术上的收获
      1、学习进修的课程及收获
      此次在克莱姆森大学访问期间,旁听了Hubing教授的两门课程,一门是电子工程系研究生与本科共享课程代码的“Grounding & Shielding”,与我在国内承担的电磁兼容课内容体系相似,因此,对比在国内的教学过程,体会较深。
      因为电磁兼容课程本身具有学科理论基础宽、工程实践性强的特点,因此他们在课堂教学中将理论公式推导与工程应用案例相结合,重点培养学生遇到问题能首先进行定量估算而并非准确的计算,从而能快速判断问题的方向及提出解决方案的能力。例如,在典型电路结构的电容或电感等基本参数推倒公式后,始终在利用多个系列化的算例来建立学生的量级概念,起初我觉得这样讲授会不会太简单,太耗时间;但后来体会到当建立起学生的量级概念后,在遇到实际电路时,学生可第一反应出量级的概念而不仅仅是定性的说明,这样对问题的定位将会更具针对性。而这一点在进行综合运用时显得更为重要,看似简单实则有效!因此,在我以后的教学中也应注意这一点。
      另外一门课是电子工程系本科生的“Automotive Electronics”,这门课面向本科大四学生,属于较为综合的专业课。课堂教学风格与专业基础课明显不同。针对汽车电子系统的架构与分类,老师以该课程为依托建立了专业网页,在讲述各种电子系统时,并不强调基本原理和技术实现,只是提出一些topic,并不非常深入,而是着眼于引导学生利用各种网络资源了解最新的技术动态,上课形式非常灵活,如,在介绍“active cruise system ”时,通过网络链接了Google公司制作的视频宣传片,以向学生呈现最新的主动导航系统的设计理念;同时,每周一次的作业多数是要求学生针对某种指定的子系统去搜集发现是否有最新的汽车电子产品或应用愿景,若是有效的新资料,可以直接更新当前网页链接。这样可以使学生始终了解该领域最新的研发及市场状态,课堂上,学生很活跃很放松,随时打断老师提出问题,对于学生来讲,不断的思考提问时非常重要的。
      我的感受是,原来有些课程并不需要告诉学生答案,并不仅仅是要学生学会某个设计技术,更重要的是引导学生眼界高远,创造性的思考,只有想到了,总可以设法通过技术手段实现。仅仅是汽车电子在全球都有日新月异的产品涌现,我不由得叹服创造力的可贵!
      2、论文的撰写及收获
  1. 在访学期间,结合自己的科研方向,向2015 IEEE 15t International Conference on Environment and Electrical Engineering 投稿,已录用。 论文Synthetic Evaluation for Lightning Protection Performance of Smart Buildings. 是关于智能建筑防雷系统性能的评价,在这篇论文中构建了智能建筑防雷系统的评价指标体系,基于ANP-TOPSIS方法建立了该系统性能的综合评估模型,并依据标准要求给出了想定案例的评估流程,并进行了合理性分析。
  2. 根据以往的工程经验,提炼了编织型同轴电缆的转移阻抗特性分析这一基础性研究专题,模拟实际电缆的安装条件搭建了转移阻抗测试环境,实现了不同长度、不同高度、不同端接等多种条件下各类电缆的转移阻抗测试,获得了有效的测试结果,发现了以往论文中给出的编织层等效电感模型不完善之处,初步拟定了论文撰写思路,目前在继续整理中。
      3、学术交流及收获
      分别于2014年8月,2015年3月,参加2014 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility 国际会议和2015 IEEE Symposium on EMC & SI国际会议。是电磁兼容和信号完整性领域最高等级的国际会议,通过参加国际学术交流,了解了电磁兼容及信号完整性领域的最新研究热点与研究动态;有机会当面聆听了电磁兼容领域的最知著名专家的讲座,为他们渊博的知识,丰富的经验以及严谨的科研态度所折服;参加了全球知名电磁兼容企业的展会,大大开阔了我的视野,丰富了阅历,此次会议受益匪浅。
      参会的著名学者主要有:
  1. Bruce Archambeault:EMC 2014 General Chair, IBM Distinguished Engineer(more than 15years),著有“PCB Design for Real-world EMI Control”2002,”EMI/EMC Computational Modeling Handbook”2001
  2. Henry Ott. 获此次IEEE 成就奖,曾在bell 实验室工作,现就职Henry Ott.咨询公司著有” Electromagnetic Compatibility Engineering “2009,”Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, 2nd Edition“1988.
  3. Todd Hubing, Michelin Professor of Vehicle Electronics at Clemson University,曾就职于IBM,曾担任IEEE EMC society 主席。
  4. Samuel Connor,Senior Technical Staff Member, IBM;Chair, Technical Committee 9
      4、其他
      在访学期间,我仔细了解了克莱姆森大学本科及研究生教育的一些模式和特点,并设定了一些关心的问题,通过与多名中国留学生交流,感受如下:
  1.       质量保证方面,有哪些操作办法或淘汰机制?
      几乎各门课程都会有平时作业,一般至少有两次期内考试,除了数学等基础课,一般会要求学生完成一个project的设计任务。美国的大学不论是平时的Project还是考试,如果有抄袭情况后果都非常严重,最轻惩罚就是这门课fail 掉然后全校通告批评。毕业满足的条件就是修够一定量学分然后GPA打到3.0以上,否则不能毕业。
  1. 美国研究生的培养方案是否非常注重数理基础?比重多大
      这个不是绝对的,取决于研究方向有些偏研究方向的会涉及数理知识,但是平时做项目要求并不多。 
  1. 研究生培养体系机制如何?
      硕士研究生培养机制分为两类,一类只需要修满一定的学分,通常两年学制,但最后有一个学位委员会组织的课程答辩,一般依据某专业的project进行;还有一类类似于国内的硕士,要求完成硕士学位论文,课程学分要求低于前者。 
  1. 课程案例很丰富吗?
      课程案例是否丰富取决于课程性质,但大多课堂气氛活跃,专业课在知识拓展和案例方面要更丰富一些。 
  1. 你认为中美研究生教育最大的差别在哪儿?
      硕士阶段,中国的研究生都会有导师,要在导师的实验室进行实验研究以及论文的撰写和发表。但是美国的研究生知识让学生在本科的基础上进一步强化专业知识和技能,不要求研究能力。尤其是课程硕士,还是以学习课程为主,不做学士论文要求。
      从课程角度来看,上课内容都以基础知识为主,但是美国的课程会有好多Project,难度较大,需要花大量时间去完成。大部分同学也都会认真去完成,因为会记入总成绩。而且也都会独立完成,因为不会有人把自己的Project借出去供人参考或抄袭。 
  1. Project有成绩吗?是否计入课程总成绩。
      大部分课程平时的Project是会计入总成绩的,而且比例较大。有些课程没有考试,只以平时的Project记成绩,没有考试。无论是本科还是硕士,课程project有视频形式,有实际机构,有控制机器人,也可以是一篇论文非常多样。
      下图是机械系本科学生的project案例,是一个向中小学生展示风洞原理的演示样机。
     
本科学生的课程project展示
二、校园文化的认识
      对我触动最深的就是美国大学的体育文化,渗透在每一个教职员工和学生的血液里,校园里、小街上、湖水边,随处可以见到锻炼的学生。受到大学时代的体育熏陶,人们大多崇尚健康、阳光、活力的生活,或参加体育运动,或支持体育赛事。克莱姆森拥有专业的赛艇队、篮球队、足球队、排球队,但最值得一提的,当然是最负盛名的football-橄榄球了。每年秋季大学联赛赛季开始后,赛季开始时的大游行,除了学生,小城的人们几乎全部出动了,男女老幼纷纷穿上象征克莱姆森大学的桔色的盛装欢腾起来,整个小城也都热闹起来了。而主场的game day 便成为大学、小城乃至周边郡的最为热闹的big day,人们开着车举家出动,从四面八方涌向小城,城市人口仅4万的小城,比赛那天,能容纳8万人的体育场竟也几乎座无虚席。各色的啦啦队、乐队似乎比场上的运动员更卖力一些,每到比赛的休息时间,大家似乎不仅仅关注比赛,更像是为了享受盛大的节日。看来美国地广人稀,他们也需要在特定的时间能够疯狂的聚在一起,享受拥挤、热闹的别样感受!
      另一点,令人感觉非常有凝聚力的就是几乎每所大学都有自己特有的标志色和标志性的动物。在克莱姆森大学,桔色是主色,紫色是副色,而这些都集中体现在克莱姆森的吉祥物—老虎上,校园里各处设施都以虎爪作为标志,以及附近城市的商场都会出售印有虎爪图案的衣服、用具。只要你曾生活在克莱姆森,不管你身在何处,只要一看到桔色的虎爪,就会感受到克村的气息,这一点令人有着非常强的归属感!

印有克莱姆森虎爪标志的T恤衫
三、生活总结
      在了解学校科研、教学的同时,我也主动与当地人们交流,参加了在克莱姆森长老教会英语练习的课程。练习英语口语的机会无疑是了解美国传统文化、基督教徒人生和价值观的重要窗口。使得我一定程度上了解了他们,虔诚,耐心,谦和,尊重等品质随时可见。在这期间,与一对白人夫妇建立了很好的友谊,家人探亲时,他们还邀请我们全家到他们家做客,从他们那里,我更多的了解了普通美国人的家庭观念、教育理念以及消费习惯等。
四、访学期间的其他收获
      大学科通用实验室的建设让我印象很深,比如我所在的电子工程与微波实验室面向全系老师,和研究生。所有相关的仪器、设备,尤其是一些消耗性的材料、器件,从全系列的电阻、电容、电感,到连接器、胶带、磁环各式电缆,一应俱全,并且都是完全对学生开放的,提供了很多动手实践、发现问题、解决问题的基础条件。也就是说,只要你有想法,你就可以动手去做,这一点我们比不了。也许这也是他们能从一些细节发掘问题深入地原因。 我们不太有机会让学生随意尝试,久而久之确实没有新想法了。想想我们开会讨论时往往就只有老师在评论,学生听,这一点我至少在我们课题组要调整改善。
五、回国后如何将访学期间的收获运用到教学、科研中
      我回国后继续从事相关学科技术的教学与科研工作,注意推广国外先进的研究工作思路和理念,通过我校历来对本实验室的资助及我们自身科研经费的投入,提升我所在的电磁兼容实验室的研究层次,提高承担更高级别科研课题的能力及本实验室的研究水平,为学科建设和人才培养提供更好的条件,为我校的发展做出积极的贡献。
另随此总结附1-2张jpg格式的在国外访学时的学习、生活、科研照片。

Hubing教授(右一)与实验室已毕业的博士生们相遇于
2015圣克拉拉电磁兼容会议现场,合影留念

本人在实验室测试中
2015年 4 月23 日