■教育改革

　　文·楊保國(guó)

　　在不久前結(jié)束的第18屆RoboCup機(jī)器人世界杯比賽中，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)自主研發(fā)的“可佳”智能服務(wù)機(jī)器人奪得冠軍。這是我國(guó)服務(wù)機(jī)器人首次在國(guó)際服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中排名第一，標(biāo)志著我國(guó)服務(wù)機(jī)器人研發(fā)取得了歷史性突破。同時(shí)，該校還蟬聯(lián)多機(jī)器人2D仿真比賽冠軍，至此已連續(xù)十年取得5次冠軍、5次亞軍。

　　“我們團(tuán)隊(duì)的成員以研究生為主，他們大多數(shù)是本科期間就到我實(shí)驗(yàn)室參與研究的?！敝袊?guó)科大計(jì)算機(jī)學(xué)院機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人陳小平教授自豪地說(shuō)，他們培養(yǎng)的“土著”多次戰(zhàn)勝?lài)?guó)際一流實(shí)驗(yàn)室的高手。

　　在實(shí)戰(zhàn)中練就真本領(lǐng)

　　在這次于巴西舉行的機(jī)器人世界杯大賽中，研一的王寧揚(yáng)負(fù)責(zé)可佳機(jī)器人硬件的拆卸、裝配和維護(hù)等，為奪冠立下了大功。

　　由于對(duì)機(jī)器人感興趣，王寧揚(yáng)大一的時(shí)候就參加了學(xué)?！癛oboGame機(jī)器人活動(dòng)周”比賽。大二下學(xué)期，陳小平率隊(duì)在機(jī)器人世界杯大賽中取得冠亞軍各一項(xiàng)的優(yōu)異成績(jī)。在參加了計(jì)算機(jī)學(xué)院組織宣講和實(shí)驗(yàn)室參觀活動(dòng)后，更激發(fā)了王寧揚(yáng)對(duì)機(jī)器人的熱情，他申請(qǐng)加入陳小平的實(shí)驗(yàn)室。

　　一開(kāi)始，陳小平讓研究生孫昊帶王寧揚(yáng)，只給他簡(jiǎn)單的任務(wù)，以學(xué)習(xí)鍛煉為主，之后逐步加大難度。由于學(xué)校沒(méi)有開(kāi)設(shè)機(jī)器人硬件方面的課程，王寧揚(yáng)主要靠自學(xué)來(lái)彌補(bǔ)相關(guān)知識(shí)。他邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐，利用半年的課余時(shí)間設(shè)計(jì)了一種可佳機(jī)器人的機(jī)械臂。之后，王寧揚(yáng)逐步成為骨干成員，參加可佳機(jī)器人整機(jī)研制、機(jī)器人底層的控制算法和通訊研究等工作。

　　“本科期間在陳老師實(shí)驗(yàn)室里，接觸了很多師兄，邊學(xué)邊干，理論聯(lián)系實(shí)際，不僅學(xué)到了很多實(shí)用的東西，動(dòng)手能力也大大增強(qiáng)?！蓖鯇帗P(yáng)說(shuō)。

　　在中科大，機(jī)器人不僅作為一項(xiàng)前沿科學(xué)研究，而且被看成是人才培養(yǎng)的重要手段。陳小平所負(fù)責(zé)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，從上世紀(jì)90年代末就開(kāi)始選拔培養(yǎng)機(jī)器人方面的人才，并于2000年首次在澳大利亞舉辦的第四屆機(jī)器人足球世界杯上亮相，成為我國(guó)第一支參賽隊(duì)伍。他們的具體做法是，首先面向本科生開(kāi)設(shè)“機(jī)器人研討班”課程，以研討和上機(jī)實(shí)踐為主要教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。課程結(jié)束后，有興趣的同學(xué)可以申請(qǐng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)；一段時(shí)間后，再?gòu)闹刑暨x能夠承擔(dān)比賽任務(wù)的同學(xué)，分配具體課題，開(kāi)展研究工作。

　　“在這種培養(yǎng)機(jī)制下，有些同學(xué)很快就能獨(dú)當(dāng)一面，王寧揚(yáng)同學(xué)大四就獨(dú)立承擔(dān)了可佳機(jī)器人硬件維護(hù)工作?！标愋∑秸f(shuō)。這些年來(lái)，進(jìn)入他實(shí)驗(yàn)室的本科生70%以上都保研，截至目前，已培養(yǎng)了51名博士和碩士，在學(xué)的還有20多名研究生和10名本科生。其中，作為競(jìng)賽核心骨干的優(yōu)秀博士生，絕大多數(shù)是本科二年級(jí)就進(jìn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)的同學(xué)。陳小平發(fā)現(xiàn)，在本科階段練成出色的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合素養(yǎng)，對(duì)于博士階段完成前沿創(chuàng)新研究具有極大的幫助。

　　打造多層次研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

　　陳錕是中國(guó)科大物理學(xué)院2007級(jí)本科生，2011年保送本院研究生，在兩年時(shí)間內(nèi)，他以第一作者身份在國(guó)際物理學(xué)頂尖期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表了3篇論文。

　　陳錕本科期間上了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》一至五級(jí)?！拔乙郧皹O端推崇理論的重要性，但一系列的實(shí)驗(yàn)課使我意識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際是一件多么重要和有趣的事情，這對(duì)我來(lái)說(shuō)是一種思維模式上的重建?！标愬K說(shuō)，這種轉(zhuǎn)變決定了他后來(lái)在研究過(guò)程中偏愛(ài)使用計(jì)算機(jī)模擬。此外，“實(shí)驗(yàn)課和理論課的進(jìn)度很貼近，課堂上學(xué)到的抽象概念很快與物理實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，非常有利于培養(yǎng)物理直覺(jué)。”

　　物理學(xué)院分黨委副書(shū)記、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心負(fù)責(zé)人張?jiān)雒鹘淌诮榻B，作為首批國(guó)家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和國(guó)家級(jí)精品資源共享課程，該?！洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是所有本科生的必修課，每年選課學(xué)生6000多人（在校本科生總數(shù)7400多人），實(shí)驗(yàn)人時(shí)數(shù)每年達(dá)38萬(wàn)，對(duì)全校學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用，“在國(guó)內(nèi)處于標(biāo)桿地位”。

　　中科大針對(duì)不同年級(jí)、不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，按照難易程度構(gòu)建起多層次、研究型的六級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，即“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)—現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)—研究性實(shí)驗(yàn)—專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)”。低年級(jí)的實(shí)驗(yàn)課以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)技能為目的；高年級(jí)課程則以全方位的科研素養(yǎng)訓(xùn)練和自主實(shí)驗(yàn)為主，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，提升他們的綜合素質(zhì)。

　　其中，研究性實(shí)驗(yàn)（四級(jí)）是培養(yǎng)本科生科研能力的重要課程。從查閱文獻(xiàn)、提出課題、實(shí)驗(yàn)條件準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，到實(shí)驗(yàn)操作、論文寫(xiě)作、答辯等，都由學(xué)生自主完成，實(shí)驗(yàn)室提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器和指導(dǎo)教師。每年全校大約有600名學(xué)生參加，選題是完全開(kāi)放的，95%的同學(xué)的選題都與往年不同，這對(duì)指導(dǎo)老師也是很大的挑戰(zhàn)。

　　實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心還及時(shí)將最新前沿科研成果、研究方法轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容每年更新約20%。例如，該校的量子通信相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位，潘建偉院士的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)提煉，將他們?cè)诹孔蛹m纏和量子編碼等方面的研究成果轉(zhuǎn)化為面上實(shí)驗(yàn)，使高年級(jí)本科生能夠接觸到國(guó)際上最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法，自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)觀察了解深?yuàn)W的量子現(xiàn)象。

　　此外，他們?cè)谡{(diào)研摸底的基礎(chǔ)上將新生分類(lèi)，開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)性開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，并改革基礎(chǔ)（一級(jí)）物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)化分解成基礎(chǔ)、進(jìn)階、提高性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三部分，對(duì)不同基礎(chǔ)的學(xué)生作不同要求。而高年級(jí)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課與研究生實(shí)驗(yàn)課打通，實(shí)現(xiàn)了中學(xué)—大學(xué)—研究生物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的無(wú)縫對(duì)接。

　　“物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)縮影。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的有些設(shè)備已達(dá)到科研級(jí)水平，學(xué)生掌握了這些手段就能很快進(jìn)入到科研?！苯虅?wù)處副處長(zhǎng)湯家駿說(shuō)，有些研究性實(shí)驗(yàn)如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心做不了，就到學(xué)校集中力量打造的理化科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心等6大公共實(shí)驗(yàn)中心去做。

　　讓學(xué)生早日體會(huì)科研的滋味

　　在中國(guó)科大，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣，自由選擇校內(nèi)或中科院相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的導(dǎo)師和課題，利用一個(gè)暑假或一學(xué)年的業(yè)余時(shí)間完整地參加一個(gè)科研項(xiàng)目，完成后可得4個(gè)學(xué)分。

　　這項(xiàng)被稱(chēng)為“大學(xué)生研究計(jì)劃”的改革是2000年正式實(shí)施的，將學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、課題組從事科研活動(dòng)納入本科生教學(xué)計(jì)劃之中，每屆本科生中超過(guò)一半學(xué)生參加，約30%的同學(xué)還將研究成果公開(kāi)發(fā)表。

　　信息學(xué)院2011級(jí)王牧可可謂創(chuàng)新小“超人”。由于對(duì)李驁老師的《生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)》課感興趣，他報(bào)名參加大二暑期大研計(jì)劃時(shí)，想做生物信息學(xué)方面的研究。但由于對(duì)該方向不太了解，首先是選題遇到很大困難。在仔細(xì)研讀了李驁推薦的幾篇論文并商討后，才確定課題——“基于治療前后癌癥基因組數(shù)據(jù)的變異檢測(cè)算法的研究”。

　　由于《概率論》《隨機(jī)過(guò)程》這兩門(mén)課還沒(méi)上，王牧可就在暑假前有重點(diǎn)地自學(xué)，為課題相關(guān)的數(shù)學(xué)建模打下基礎(chǔ)。研究過(guò)程中，當(dāng)對(duì)模型的理解和應(yīng)用產(chǎn)生疑惑時(shí)，王牧可起初自己查閱資料、解決問(wèn)題，好處是鍛煉了動(dòng)手能力，但缺點(diǎn)是效率低下，有時(shí)理解會(huì)出現(xiàn)偏差，“甚至犯了原則性錯(cuò)誤”。之后，王牧可主動(dòng)與老師多討論，工作效率和工作方向的準(zhǔn)確性大大提高。最終，王牧可取得了校優(yōu)的好成績(jī)。

　　“做科研的過(guò)程和要求與平時(shí)上課完全不同，大研計(jì)劃讓我提前領(lǐng)略到了如何做科研，這種經(jīng)歷和體驗(yàn)為今后選擇科研方向提供了寶貴的參考?！蓖跄量烧f(shuō)，在此過(guò)程中，他的學(xué)習(xí)能力得到很大提高，積累的經(jīng)驗(yàn)對(duì)今后的學(xué)習(xí)非常有益。

　　此后，王牧可在創(chuàng)新的路上收獲不斷：參加與斯坦福大學(xué)合辦的《創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程》，其團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品原型“觸覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)”在最終的答辯中獲得最好成績(jī)A；在前不久教育部舉辦的“中美青年創(chuàng)客大賽”中，由王牧可等中科大本科生與同濟(jì)大學(xué)、美國(guó)帕森斯設(shè)計(jì)學(xué)院研究生組成的參賽隊(duì)，一路過(guò)關(guān)斬將，最終在決賽的30支隊(duì)伍中名列前茅，獲得二等獎(jiǎng)。

　　“學(xué)校的定位就是培養(yǎng)科技等領(lǐng)域的拔尖人才，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索熱情，打下寬厚扎實(shí)的理論基礎(chǔ)?！敝袊?guó)科大副校長(zhǎng)陳初升表示，從本科畢業(yè)生中產(chǎn)生“千生一院士”等事實(shí)來(lái)看，學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)是卓有成效的。