曉明研究室
(太原理工大學計算機科學與技術學院,太原030024)
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”。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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”。
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。
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。
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!
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。
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。