曉明研究室

（太原理工大學計算機科學與技術學院，太原030024）

引 言

為什么從曉明研究室畢業(yè)的本科生出路都那么好？你們是如何培養(yǎng)的？不少記者和參觀者在訪問了曉明研究室后總是這樣問道。

曉明研究室是太原理工大學常曉明教授自籌資金于2003年建立的，十年多來，從接納本科生參觀，到選拔吸收低年級本科生進入研究室從事嵌入式系統(tǒng)方面的創(chuàng)新實踐活動，逐步完成了跨年級、跨學科的高素質嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的構建，以“理論基礎扎實，實戰(zhàn)能力強”而聞名，已經(jīng)成為具有輻射作用的在全校乃至業(yè)界享有盛名的高素質工科人才培養(yǎng)的“筑夢園”。

1 大眾化教育背景下誕生的曉明研究室

2004年，我國的高等教育步入大眾化階段，高等教育的大眾化，滿足了人民群眾多樣化學習的需求，但同時也出現(xiàn)了教育資源不能及時跟進等問題，突出地表現(xiàn)在所培養(yǎng)的學生動手能力不足等方面。而在此之前的幾年間，高等院校的招生規(guī)模就已迅速擴大，當時的嵌入式系統(tǒng)技術也在急速發(fā)展。

2001年，留日8年的常曉明從日本回國，他首先拜訪了何立民教授，當時，《單片機與嵌入式系統(tǒng)應用》雜志剛創(chuàng)刊半年，何立民教授送給了他半年的雜志，與他討論了有關嵌入系統(tǒng)教育等問題。兩年后，根據(jù)國內教育的現(xiàn)狀，常曉明有了許多想法，并于2003年7月創(chuàng)立了曉明研究室。他在育人理念上實行招生少量化、學科交叉化、管理規(guī)范化、培養(yǎng)精英化和研究系統(tǒng)化，將跨學科培養(yǎng)高素質工科人才作為研究室的核心培養(yǎng)目標。

2 嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的探索

2.1 背景與問題分析

我國的高等教育進入大眾化教育階段后，廣大人民群眾實現(xiàn)了自己接受高等教育的需求。但是另一方面，高等院校的校園面積、設備、管理隊伍、師資水平等還不能及時滿足急劇擴大的學生規(guī)模，給學生培養(yǎng)質量帶來了一定的影響。主要的問題表現(xiàn)在：①課程多、課時少、灌輸多、消化少。②教師水平、教育理念不能及時跟進。不可忽視的是教學理念問題，作為教師，不僅應該有效地把知識傳授給學生，而且更重要的是要引導學生學會認知、學會做事、學會做人、學會共處，給予學生終身學習的能力。③“先進”的實驗箱，實踐環(huán)節(jié)走過場。以上所談到的問題，突出地表現(xiàn)在學生動手能力差，更談不上創(chuàng)新思維。

2.2 嵌入式系統(tǒng)人才培養(yǎng)問題的思考

在曉明研究室建立后，在三年內完成了如下工作：

①形成良好的研究室文化。在研究室建立不久，他就提出研究室應該形成的文化為“嚴謹、認真、高質、高效”，經(jīng)過三年的努力，研究室已經(jīng)初步形成了這種文化追求的特征。

②創(chuàng)辦《曉明研究室通信》，記錄研究室的發(fā)展軌跡。在研究室成立僅三個月，就創(chuàng)辦了《曉明研究室通信》，每年發(fā)行6～8期，十年來已經(jīng)發(fā)行了80期，它記錄了研究室的成長，記錄了研究生、本科生進行嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的足跡。

③培育高素質的研究生隊伍。要培養(yǎng)高素質的嵌入式系統(tǒng)的人才，必須建立一支優(yōu)秀的團隊，“曉明研究室”的主力軍是研究生隊伍，他們的能力、素質對課外研發(fā)的本科生影響很大。因此，要培育一支高素質的研究生團隊，除了在招生階段外，在培養(yǎng)過程中也必須嚴格把關。通常，“曉明研究室”所招收的碩士研究生絕大部分為推薦面試的學生，他們在入學的一年前就已經(jīng)進入研究室，接受多方面的基礎訓練。這樣，在正式入學時就已經(jīng)具備多方面的能力和好的素質，這時的他們已經(jīng)達到了可以組織和管理本科生進行課外研發(fā)的水平。常曉明致力于培養(yǎng)高素質的研究生，從2002～2010年，他僅招收了13名碩士研究生。

④建立良好的硬件環(huán)境與興趣課題，興趣驅動本科學生進行課外研發(fā)。研究室成立初期，資金十分有限，在這種情況下，常曉明采取了因陋就簡的措施，購買木板、三角鐵等制作研究室設備用的貨架。買不起儀器設備，能制作的就自己制作，比如需要計數(shù)器，就簡單地用CD4040焊接成計數(shù)器，用ICL8038制作信號發(fā)生器等等。經(jīng)過幾年的艱苦奮斗后，從2006年始，研究室已獲得了省自然科學基金、博士點基金、外國專家局基金、國家自然科學基金等資助，加之一些橫向研發(fā)課題，年研究經(jīng)費已達20萬之多。研究經(jīng)費的快速增長，使得研究室的研究儀器設備得到了大大的改善。到這一時期，研究室已經(jīng)完成了原始資金積累、原始設備積累和基本的文化積淀。

3 吸引本科生進行課外實踐的有效措施

3.1 舉辦本科生課外研發(fā)成果展激發(fā)學生興趣

為了引導大學生能盡早進入嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，每年5月份，曉明研究室都要舉辦1～2次“本科生課外研發(fā)成果展”，從2004年以來，已經(jīng)連續(xù)舉辦了15屆，參觀人數(shù)已達千人以上。每次的成果展，都是在研究生的指導下，由研究室的本科生策劃與組織，為參觀的學生講解他們的研發(fā)生活與研究成果。學生們通過參觀研發(fā)生的作品，認識了本科生中的優(yōu)秀人才，激發(fā)了對課外研發(fā)的興趣。

除了每年的研究室本科生課外研發(fā)成果展外，研究室還舉辦“曉明研究室機器人開放日”展，給廣大學生展示研究室的多種機器人，還根據(jù)學生的要求，為新生舉辦專場的研究室介紹。另外，研究室還設立“本科畢業(yè)設計工作站”，給優(yōu)秀的非研究室的學生創(chuàng)造研發(fā)環(huán)境，供其進行畢業(yè)設計。

3.2 募集優(yōu)秀學生實施早期培養(yǎng)

在研究室的成果展后，就會有許多學生積極報名，要求加入研究室的研發(fā)團隊。接著，研究室對報名的學生按規(guī)定的程序進行選拔，每年從近百名學生中選出10名左右，參加研究室的研發(fā)生暑期培訓。實際上，在對學生的選拔方面，研究室并沒有嚴格的學習成績要求，只要沒有掛科，學習排名在班級前10名，就具備報名的條件了。考慮到培養(yǎng)高素質的嵌入式系統(tǒng)人才，研究室采取早期培養(yǎng)的思路，近年來只招收大一的本科生。

通常，研究室從上百名報名的學生中，第一輪依據(jù)學習成績會選出50名左右的學生，這些學生再進入第二輪選拔過程。在這一過程中，學生要進行5分鐘的自我才華展示，題目不限。由研究室的評委對其進行短時間內的能力素質判斷。經(jīng)過這一輪的嚴格選拔，通常就剩下十幾名學生了。但在2013年，情況很特殊，竟然有近40名學生達到了研究室設定的標準。為了不造成“人才流失”，研究室破例地吸收了這些學生，形成了研究室有史以來最大規(guī)模的暑期培訓班，這次的培訓班，不僅是本校的，還有來自大連交通大學的研究生，甚至破例地有來自太原某名校的初中優(yōu)秀畢業(yè)生。

3.3 嚴格訓練實施暑期培訓

研究室暑假培訓的主題是：掌握基本做事技法，養(yǎng)成良好工作習慣，奠定未來發(fā)展基礎。在暑期培訓期間，主要圍繞著以下內容進行：①基本軟件操作方面，有PPT設計、網(wǎng)頁制作、工作文件整理方法。②圖像數(shù)據(jù)處理方面，有DV制作技術、Origin數(shù)據(jù)處理、Photoshop圖像處理、CorelDRAW平面設計。③動手能力方面，主要有焊接技術、木工制作加工技術、模型制作技術。④編程技術方面，有單片機、LabVIEW編程入門。⑤研究基礎訓練方面，有研究資料的整理與撰寫方法。⑥綜合素質方面，有一般寫作、朗讀、KTV等。2013年的暑期培訓，已是曉明研究室的第四期培訓，在歷時48天的培訓中，只有常曉明一名教授，1名負責全面組織管理的研究生劉衛(wèi)玲，8名11級本科二年級的研發(fā)生講師團，對37名學員進行15種科目的培訓。在這48天中，共進行了60場次各種講座，45場次各種考核，學員們平均每天要學習10小時之多，每天要晨練，僅星期日午后為處理個人事務的時間。通過培訓的學生，養(yǎng)成了良好的學習習慣，掌握了必要的基本技能以及處理問題的基本方法。

3.4 嚴格要求一人一題開展研究

在暑期培訓結束后，即進入新學期，經(jīng)過培訓的學生也進入了大二階段。這時，研究室對大家的要求是：①十分注重學習基礎課程。②每個月在研究室的時間最低達到30個小時。為了培養(yǎng)學生認真的學習態(tài)度，研究室專門為學生發(fā)放標有研究室印記的“曉明研究室課外研發(fā)生作業(yè)紙”，定期收回檢查，使學生逐步養(yǎng)成了良好的習慣。此外，每個月要求學生提交“半月日記”、“業(yè)績登記表”、“在研時間登記表”，他們還要負責網(wǎng)站的信息更新。

為了使學生能在繁忙的學習中有興趣地開展實驗，研究室不定期地公布興趣課題，學生根據(jù)自己的興趣報名參加。開始時，幾個人一個小組進行開展課題研究，逐步地轉為一人一題或多題，進行各種興趣研究，曉明研究室2012級學生課外研發(fā)部分課題略——編者注。

3.5 走向理想的“三部曲”與為之奮斗的“四個一”

研究室為本科生的個人發(fā)展規(guī)劃了“三部曲”，那就是：大二，打好基礎；大三，介入項目；大四，考研深造或步入社會獨立研發(fā)。為了實現(xiàn)這一目標，平時對他們的訓練是十分嚴格的，突出地體現(xiàn)在“四個一”方面。這“四個一”是：做一個實驗，寫一篇“研資”，完成一個PPT，做一場講座。實驗，即學生報名感興趣的課題；“研資”即研究資料，研究室對“研資”的寫法有嚴格的規(guī)范要求，達不到標準就不予通過；PPT制作，即為進行講座的準備，要求學生能快速生成PPT講稿，制作達到規(guī)范要求；講座，即學生將自己的研發(fā)過程及成果向大家匯報，這一過程鍛煉了學生的語言表達能力?！把匈Y”的格式要求嚴格按照論文的章節(jié)劃分和規(guī)范進行，使學生在本科階段就受到嚴格的論文寫作訓練。

4 興趣驅動、項目引導、文化熏陶、注重過程

4.1 興趣驅動——激勵學生開展基礎實驗

如何引導學生逐步使其能力得到提升是研究室經(jīng)?？紤]的問題。為了使學生從根本上掌握嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術，研究室以興趣項目為驅動，首先讓學生做大量的基礎實驗，同時開展單片機、LabVIEW編程、C語言編程方面的學習。在單片機學習方面，要學生首先了解掌握51單片機，從最基本的層面先理解單片機的工作原理和編程技術，之后，再去了解掌握其他較高級的單片機，然后再接觸ARM。同時，讓一些學生掌握JAVA編程技術，還讓一些學生掌握SolidWorks等，把“機”和“電”結合起來，極大地調動了學生的學習興趣。

例如，11級的本科生張盼，不僅掌握了單片機技術，而且還掌握了在LabVIEW環(huán)境下的儀器通信等技術。在他開展的雕刻機項目中，掌握了電機驅動技術，軟件編程技術，他不僅能控制雕刻機做3維的動作，還能用SolidWorks技術將雕刻機的模型建立起來，在計算機上進行3維的顯示和與實體同步的動作。張盼除了這些帶“電”的研發(fā)外，他還學會了木匠，為研究室設計加工了5個成果作品的展柜，成了研究室的一道亮麗的風景線。他的研究成果，使周邊的同學大為贊嘆，不僅他自己成就感十足，而且極大地調動了周邊同學的研發(fā)熱情?，F(xiàn)在，研究室的本科生大都會用Cortex－M0編程，還有不少學生在用Cypress的PSoC進行軟件和硬件的開發(fā)，同時也在不斷掌握CPLD／FPGA的開發(fā)技術。

有一次，常曉明在北京出差時看到一個埃菲爾鐵塔模型，就買了回來。他就給學生立了一個課題：埃菲爾鐵塔的夜下光輝。內容是讓學生用0603的電阻和各種顏色的發(fā)光二極管組成立體電路，裝在鐵塔內，然后用Cortex－M0單片機將其點亮，實現(xiàn)各種顏色的變換。11級學生關百勝興奮地接受了這一課題，歷時半個月終于焊接完成，之后又成功地用單片機對其實現(xiàn)了控制，他對自己的作品十分喜歡，看到他那甜蜜的笑容，可知其成就感十足。

在進行課外興趣研發(fā)過程中，指導環(huán)節(jié)十分重要，這一環(huán)節(jié)如果做得不好，就會使學生的興趣大為下降，甚至退出研發(fā)團隊。為了使學生有持續(xù)的興趣，研究室的老研發(fā)生都為新生做技術指導，再上一層還有研究生指導，最后還有常曉明把關。

4.2 項目引導——牽動學生不斷走向成功

研究室對本科學生的引導，是要他們先當“玩家”，當玩得有些“檔次”后，就鼓勵他們向著工程師的方向邁進。依據(jù)這一理念，在學生做了一些小的實驗后，就逐步給他們大些的題目，讓他們自己探索研究，獨立完成一個系統(tǒng)。這種育人模式完全不同于課堂教學。

半年前，研究室為了在樓道里更好地宣傳學生的課外研發(fā)活動，就想把現(xiàn)有的墻面的有機玻璃展板內嵌入一個電子相框。11級的本科生陳劉浩和邵毛麗很感興趣，接受了這一課題。常曉明給他們布置課題時說：“我的想法是將距研究室5m處的展板內放一個電子相框，相框原有的操作按鈕改為接近式控制，U盤如何放置你們考慮，如何拆開原有相框取出核心部分你們考慮，如何施工你們考慮……”就這樣，一系列都讓學生自己去考慮實踐。經(jīng)過幾個月的反復實驗，他們終于完成了這個工程，成功地在研究室內就可以控制電源、放置播放的內容，對5m處的電子相框引入的僅是供電線和長距離U盤線，還完美地用磁感應技術實現(xiàn)了屏幕外的遙控。這一項目，不僅鍛煉了學生的能力，而且還吸引了許多路過的學生駐足觀看，成了太原理工大學逸夫樓的一個“亮點”。

4.3 文化熏陶——錘煉學生健康全面發(fā)展

有人說大學是大樓加大師，也有人說大學是人力資源、有形財產(chǎn)、精神與文化。一個只有設備、只做研究，而沒有精神、沒有文化的團隊，是沒有生命力的，是不可想象的。研究室十分注意精神和文化建設，這是研究室的軟實力。常曉明在學習、實驗、研究問題上十分“苛刻”，而在生活方面十分關心學生，經(jīng)常把自己的東西送給學生，還給家境困難、路途遠的學生購買來回的機票，用個人的獎金資助學生度過困難期，每次出差回來，總是要給學生買些特色小吃。每當研究生的生日，就一定給他們購買生日蛋糕，這個習慣已經(jīng)保持10多年了。正是這種“火”與“水”的結合，影響了一批又一批的學生。在研究室這個熔爐里，學生不知不覺地養(yǎng)成了良好的習慣，形成了嚴謹科學的思維，在懂得做事的同時，也學會了做人。

4.4 注重過程——教育學生避免急功近利

曉明研究室十分注重對學生的培養(yǎng)過程，而將學生進行研發(fā)的“結果”放在“任其自然”的位置。為此，研究室在學生做實驗的時候，常曉明一定要看到實驗的過程，要求學生提交實驗的影像資料，具體的實驗設備型號、實驗方法等等。每一個實驗，都要由老研發(fā)生和研究生把關，最后由常曉明進行更專業(yè)的審閱。如果學生的實驗失敗了，只要能說出失敗的原因，也認可學生的工作，并告訴學生這些失敗一定會對以后的成功經(jīng)驗積累有益，大可不必為之懊惱。

4.5 幾個問題的思考

曉明研究室在常曉明的育人理念影響下，十年來培養(yǎng)出了一批又一批的高素質嵌入式系統(tǒng)人才，眾多的學生把能進入曉明研究室看作是上大學后的“輝煌一筆”，把曉明研究室看作是“大學中的大學”。研究室也在思考以下問題：①研究室沒有什么金錢吸引，學生為何而來？②研究室不為本科生提供計算機，他們?yōu)楹巫约嘿徺I也要來？③在研究室進行課外研發(fā)，不與他們的學分掛鉤，他們?yōu)楹我獊?？④研究室不參加功利性的比賽，他們?yōu)楹芜€來？⑤成為研究室的課外研發(fā)生，每個暑期只能休息一周，他們?yōu)楹文茏龅剑?/p>

到底是什么緊緊地吸引著這些學生呢？我們看看2013年參加暑期培訓的部分學生的感言。

朱嘉穎：最令我頭疼的一件事是，時間怎么就飛得那么快呀！每天6：20起床，開始忙碌的一天，不經(jīng)意間居然又要睡覺了……太快了，實在太快了，我的大腦也必須高速運轉。以前有人對我說，大學就不是一個學習的地方，學了也沒用，還不如好好積累社會經(jīng)驗。但我進入曉明研究室后感到：大學不只是學習專業(yè)知識的地方，也是培養(yǎng)我們思維、塑造品格、升華人性的地方。

曾志遠：我想我可以毫不夸張地說，半個月來在研究室的收獲，抵得上我在大一一年的所得。究其原因，在于研究室文化精髓的熏陶。我曾認為：什么口號、文化、精神都是些面子上的事，但現(xiàn)在我發(fā)現(xiàn)我錯了。每個人的潛力都是不可估量的，但真正開發(fā)出來的寥寥無幾，這就是因為缺少環(huán)境的影響。而研究室為我提供了這樣的環(huán)境，進入研究室以來，我體會到了真正的大學生活，研究室的環(huán)境可謂“大學中的大學”。研究室做事的態(tài)度契合了我父親早就教育過我的處世觀：無論做什么事，只要做，你就要秉承認真的態(tài)度，不折不扣地完成，這也是一個人成功的必要條件。

在2013年3月，時任太原理工大學的前黨委書記來研究室考察，給予了高度的評價，并為研究室留下了這樣兩句話：培養(yǎng)真正的人才，真正地培養(yǎng)人才！

5 累累的碩果

曉明研究室成立至今，已有10個年頭了，研究室讓學生學到最有價值的是什么？09級的本科生韋嘯說：“我覺得自己在曉明研究室學到最有價值的是做人。”的確，從曉明研究室走出的學生都是很優(yōu)秀的。以下是曉明研究室最近幾年研發(fā)生畢業(yè)后發(fā)展的足跡：2006年畢業(yè)2人，全在公司做研發(fā)；2007年畢業(yè)3人，全部攻讀碩士研究生，畢業(yè)后，其中2名分別赴美國、加拿大讀博；2008年畢業(yè)5人，1名攻讀碩士研究生，1名在公司做研發(fā)；2009年畢業(yè)2人，全部攻讀碩士研究生；2010年畢業(yè)5人，2名攻讀碩士研究生，1名赴日留學，2名在公司做研發(fā)；2011年畢業(yè)5人，全部攻讀碩士研究生。

從曉明研究室走出去的本科畢業(yè)生，不是愁得找不到工作，而是發(fā)愁在許多好工作中挑選哪一個。

研究室的社會聲譽，也為研究室贏來了一片嶄新的天地。2012年，山西泰克智能機器有限公司總經(jīng)理因招收學生來到太原理工大學，聽周邊人都說好的人才就在曉明研究室，他就來到了曉明研究室，在實地參觀研究室后，被研發(fā)生們的敬業(yè)精神所打動，當即表示愿意提供研究用地。不久，曉明研究室與山西泰克智能機器有限公司簽訂協(xié)議，在太原高新技術開發(fā)區(qū)設立了曉明研究室泰克基地，近400mm2的場地與投入的50多萬元引進的各種先進設備，為曉明研究室培養(yǎng)高素質實踐創(chuàng)新人才奠定了雄厚的物質基礎。

“春風化雨，潤物無聲”，有常曉明的諄諄教誨和潛心栽培，在曉明研究室這片肥沃的土地之上，在“嚴謹、認真、高質、高效”的核心文化的熏陶中，夢想與希望已勃發(fā)綻放。

結 語

人才培養(yǎng)、科學研究、社會服務是高等學校的三大職能，而人才培養(yǎng)是其根本使命，它是高等教育的本質所在，也是科學研究和社會發(fā)展的基礎。近年來，曉明研究室也有不少科技研發(fā)的課題，但研究室的主導思想不是在研發(fā)過程中“順便”培養(yǎng)人才，而是以人才培養(yǎng)為主導，進行研究和開發(fā)。固然，這樣的做法，眼下會在效益方面給研究室?guī)硪恍┯绊?，但是，今天為人才培養(yǎng)付出的一些“代價”，必將會在不遠的將來為社會產(chǎn)生更大的效益。

作為一名從事高等教育的工作者，以育人為己任，以育人為興趣，不看重眼前的利益，不受某些“指揮棒”的指揮，堅持不懈地、執(zhí)著地開創(chuàng)有特色的育人之路，必定會在不遠的將來，培育出社會需要的高素質工科人才！

編者注：本文為期刊縮略版，全文見本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。