杭州超限教育綜合訊：在不久前結(jié)束的第18屆RoboCup機(jī)器人世界杯比賽中，中國科學(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。
這是我國服務(wù)機(jī)器人首次在國際服務(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。
“我們團(tuán)隊(duì)的成員以研究生為主，他們大多數(shù)是本科期間就到實(shí)驗(yàn)室參與研究的�！敝袊拼笥�(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，他們培養(yǎng)的“土著”多次戰(zhàn)勝國際一流實(shí)驗(yàn)室的高手。
實(shí)驗(yàn)室成就“巔峰對(duì)決”
在巴西舉行的機(jī)器人世界杯大賽中，研究生王寧揚(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。
王寧揚(yáng)大一就參加了學(xué)�！癛oboGame機(jī)器人活動(dòng)周”比賽。大二下學(xué)期，陳小平老師率隊(duì)在機(jī)器人世界杯大賽中取得冠、亞軍的優(yōu)異成績，回來后計(jì)算機(jī)學(xué)院組織宣講和實(shí)驗(yàn)室參觀活動(dòng)，更激發(fā)了王寧揚(yáng)的熱情，便申請(qǐng)加入陳老師的實(shí)驗(yàn)室。
陳老師讓研究生孫昊帶王寧揚(yáng)，一開始給他簡單的任務(wù)，之后逐步加大難度。由于學(xué)校沒有開設(shè)機(jī)器人硬件方面的課程，王寧揚(yáng)主要靠自學(xué)來彌補(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，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。
在中國科大，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，成為我國第一支參賽隊(duì)伍。
他們的具體做法是，面向本科生開設(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，有興趣的學(xué)生可以申請(qǐng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，一段時(shí)間后，再從中挑選能夠承擔(dān)比賽任務(wù)的學(xué)生，分配具體課題，開展研究工作。
“在這種培養(yǎng)機(jī)制下，有些學(xué)生很快就能獨(dú)當(dāng)一面，王寧揚(yáng)大四時(shí)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。截至目前，該實(shí)驗(yàn)室已培養(yǎng)了51名博士和碩士。其中，作為競賽核心骨干的優(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)的學(xué)生。陳小平發(fā)現(xiàn)，在本科階段練成出色的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，�?duì)于博士階段完成前沿創(chuàng)新研究具有極大的幫助。
如果說機(jī)器人世界杯是“巔峰對(duì)決”，那么該校一年一度的機(jī)器人活動(dòng)周則是普及性的大學(xué)生課外科技活動(dòng)，每年都吸引了數(shù)百名本科生參加。學(xué)生利用課余時(shí)間，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)程序、加工制造和組裝硬件，制作體現(xiàn)多學(xué)科交叉的機(jī)器人，然后進(jìn)行比賽，為機(jī)器人研究培育了濃郁的氛圍。
“對(duì)學(xué)生參加科技競賽等課外科技活動(dòng)，學(xué)校在經(jīng)費(fèi)等方面給予大力支持�！敝锌拼蟾毙ｉL陳初升表示，這些年來，在種種國內(nèi)外著名的大學(xué)生科技競賽中，如RoboCup機(jī)器人世界杯、國際遺傳工程機(jī)器競賽等，總能看到中國科大學(xué)生爭金奪銀的身姿。
六級(jí)實(shí)驗(yàn)體系渾然天成
陳錕是中國科大物理學(xué)院的研究生，他以第一作者身份在國際物理學(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)。“我以前極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)我來說是一種思維模式上的重建�！标愬K說，這種轉(zhuǎn)變決定了他后來在研究過程中偏愛使用計(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，非常有利于培養(yǎng)物理直覺�！�
據(jù)該校物理學(xué)院分黨委副書記、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心負(fù)責(zé)人張?jiān)雒鹘淌诮榻B，作為首批國家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和國家級(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，對(duì)全校學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用。
該校針對(duì)不同年級(jí)、不同專業(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)——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)—專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—專業(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，選題是完全開放的，95%的學(xué)生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)研究一直處于國際領(lǐng)先地位，潘建偉院士的研究團(tuán)隊(duì)通過提煉，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，開設(shè)基礎(chǔ)性開放性實(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)入科研。”教務(wù)處副處長湯家駿說，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。
“大學(xué)生研究計(jì)劃”舉重若輕
在中國科大，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)被稱為“大學(xué)生研究計(jì)劃”的項(xiàng)目已實(shí)施十年，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，每屆本科生中超過一半學(xué)生參加，約30%的學(xué)生還將研究成果公開發(fā)表。
信息學(xué)院2011級(jí)王牧可謂創(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)研讀了李老師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)過程》這兩門課還沒上，王牧就在暑假前有重點(diǎn)地自學(xué)，為課題相關(guān)的數(shù)學(xué)建模打下基礎(chǔ)。
研究過程中，當(dāng)對(duì)模型的理解和應(yīng)用產(chǎn)生疑惑時(shí)，起初通過查閱資料解決問題，但效率低下，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。
“做科研的過程和要求與平時(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)為今后科研方向選擇提供了寶貴的參考�！蓖跄琳f。
“科大的定位是培養(yǎng)科技領(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)，培養(yǎng)較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力，是我校教學(xué)改革的主線�！标惓跎硎�，中科大自1963年有第一屆畢業(yè)生以來，本科畢業(yè)生中當(dāng)選兩院院士的有59人,享有“千生一院士”的美譽(yù)，這說明我校學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)是卓有成效的。