学者笔谈
马澄斌:站在巨人的肩膀上
— 学者笔谈[编者按] 继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后,从2011年10月起,我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者,重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践,旨在弘扬科学精神,激荡人文情怀,回归学术本位,浓郁学术气象,全面提升交大学术的影响力和传播力。
■ 大学作为现代国家中自主创新的重要主体之一,肩负着培养创新人才、倡导创新文化、构筑创新平台和研究创新成果的艰巨社会使命。
■ 从本科生教育阶段起注意引导学生发展“创新性”思维的能力,培养刻苦钻研、严谨诚实的科学态度,塑造独立自主的人格与人文精神,对建设“创新型国家”具有着重要的现实意义。
■ 创新不是空中楼阁,无根之水,而是博采众长、虚心学习并在此基础上刻苦钻研、发奋图强和自立求新的结果。
■ 辅以锐意改革的热情,注重在吸取先进国家教育经验的基础上发挥自身长处,我国大学一定能为社会培养出更多具有高尚学术情操和独立人格个性的新一代创新型科研技术人员,为改变我国在世界经济格局中出口廉价劳动力的被动局面,完成从“中国制造”到“中国创造”的战略性转变提供强有力的智力支持和人才保证。
大学是现代国家自主创新的重要主体
建设“创新型国家”是我国的国家意志和重大战略决策。而大学作为现代国家中自主创新的重要主体之一,肩负着培养创新人才、倡导创新文化、构筑创新平台和研究创新成果的艰巨社会使命。这次以美国为中心引发的金融危机对我国出口市场和国民经济的严重冲击,更加显现我国进一步通过科技和体制创新提升产业结构,塑造一批具有市场和国际竞争力、经营体制先进、掌握核心技术的创新型企业的紧迫性和重要性。大学生是我国现代化建设的接班人和未来建设“创新型国家”的主体。从本科生教育阶段起就注意引导学生发展“创新性”思维的能力,培养刻苦钻研、严谨诚实的科学态度,塑造独立自主的人格与人文精神,对建设“创新型国家”具有着重要的现实意义。
本科生教育改革试点的创新与探索
笔者执教的交大密西根学院,是由上海交通大学和美国密西根大学两所中美知名大学共建的联合学院。学生录取在依据考试成绩的同时,也非常重视高中日常学习成绩、专长及面试成绩,以期尽可能全面地考察学生的发展潜力。而在本科生教育阶段则注意吸收中美大学教育体制各自的优点,在课程设计上尽可能做到寓教于用,激发学生的自主学习热情,注意给予学生更多独立思考和自我提升的时间。这些都从体制上为学院开展大学生创新活动奠定了良好的基础。伟大的科学巨人牛顿曾说过:“如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上(If I have seen further, it is by standing on the shoulders of Giants)” 。我们的党和政府也在十三大文件中指出必须要“学习和吸收人类文明的一切优秀成果”。创新不是空中楼阁,无根之水,而是博采众长、虚心学习并在此基础上刻苦钻研、发奋图强和自立求新的结果。因此,继承我国现有教育体制中强调基础知识培养的良好传统,结合先进国家注重培养学生独立思考和自主探索能力的培养模式,给予学生独立思考和自主创新足够的空间和时间,注意营造和培养学生严谨求实、踏实苦干和崇尚科学的现代人文精神,对激发大学生们开展创新性活动的热情和保证实际有效的创新教育效果都将至关重要。
启发式教育对培养创新型思维的重要意义与实践
作为交大密西根学院本科生科创委员会(Undergraduate Research Committee)负责人和大学生创新活动实践的项目指导教师,笔者秉承理论联系实际的原则,注重挖掘学生们在独立解决问题方面的潜能,着重激发他们独立思考和探索方面的能力,避免直接传授现成的答案或指定的解决方法;而是引导他们通过积极使用因特网等现代科技手段,充分掌握研究兴趣方向及当前国际上相关知识领域最新发展概况、趋势及现存的空白点后,在此基础上博采众长,形成自己的一套初步认识和观点。此后,笔者会尝试组织和引导学生们进一步梳理前期调查结果和研究构想,并以Microsoft PowerPoint等丰富的多媒体方式在教师和学生们面前演示,从群体性讨论中发掘新鲜的亮点和总结合理的修正意见,并引导学生学习正确听取吸收他人意见和提高言语沟通的能力;最后在此基础上进一步优化创新活动实践的总体构想,并据此形成较为全面可行的方案。在每年国家、上海市和上海交通大学的大学生创新计划申报期间,学院很多学生会前来笔者的办公室咨询可能的研究方向。笔者刻意避开了直接指定课题内容的传统做法,而是在交谈中了解学生的学科方向及研究兴趣,在此基础上和学生一起归纳总结。结合当代大学生们对因特网的熟练使用,以及一段时间的独立调查后可基本掌握一定领域内国际研究动态的特点,笔者指导学生们充分利用大学图书馆的电子搜索引擎和google scholar等大量收集、阅读相关的参考文献,在充分调查研究的基础上形成学生们自己的创新计划方案。随后,笔者尝试与学生们一起分析各个研究课题的特点、可强调之处及可能创新的方方面面,结合学院和学生们的现有软硬件条件,确定可行的努力方向并注意突出学生及密西根学院的特色。
在指导大学生们的创新活动实践中,笔者每每都感受到新一代大学生们敢为天下先,突破传统、开展创新型思维和实践活动的强烈主观愿望。这得益于我国特别是上海市对外开放程度的日益提高以及因特网等现代信息技术的普及应用;但另一方面,由于受到传统“应试教育”体制的一定影响,大学生们仍普遍缺乏从事创新型活动的实际锻炼,更缺少开展创新型思维的人文精神训练和对实施程序的理解。针对该现状,笔者在教学实践中特别注重引导学生体验完整的科学研究创新活动程序,在参考资料收集整理、研究现状总结、预期研究侧重点和创新点、研究团队的组建和合理分工、小组内部讨论与征询外部专家意见、研究计划的执行与修正、阶段性结果的及时整理等方面对学生进行必要的训练和指导。据一项不完全统计显示,密西根学院绝大多数学生都有在国内外继续研究生教育的愿望。因此,在本科生教育阶段对学生们进行有针对性的正规科学研究程序强化训练,将极有力地促进他们毕业后向研究生教育的顺利过渡和适时转型。此外,有实际意义的创新型科研活动从来不是个人努力的结果,合理的人员组合搭配和整个研究团队的合作精神也至为重要。笔者在指导我院学生参加教育部瑞萨超级MCU模型车大赛期间,首先注意引导学生们按需组建研究团队,在单片机软件开发、驱动电路制作、车体开发、跑道试制等诸方面都强调合理的分工与合作,且定期开展协调与交流,及时总结现状并调整确认短、中、长等各阶段的努力目标,确保了整个项目的顺利进行。学生们在创新活动中也深切体会到团队精神和坦诚合作的重要性,这些都为他们将来在科研机构或企业里更好地参与乃至领导团队合作提供了较好的学习实践机会。
鼓励和锻炼学生对科创活动的自主管理
在强调教师指导作用的同时,密西根学院还于2009年7月成立了学生科技创新协会,希望能够通过学生的自主管理和传帮带的作用,传承和不断提高密西根学院本科生科技创新教育的水平。经过了近几年的努力,由最初9个人组成的组织核心,发展成了一个拥有近50个干事,并在各年级每个班级都拥有相应科创联系人的运作成熟﹑管理规范的学生协会。科创协会结合本科生科创的实际需求,采取了兴趣小组、沙龙、培训、资料编写等方式,并举办了多场能够丰富学生科创的特色主题活动。例如:
科技沙龙:借鉴了美国密西根大学沙龙的形式,在轻松交互的环境下,为同学们提供了近距离接触专业教师,学习书本外延伸知识的机会。在沙龙中不再有课堂上讲师的我讲你听,而是在互动交流中鼓励教授的思维和学生们的灵感碰撞出创新的火花。
机电一体化培训:培训为期7周,目的在于向有兴趣学习基础电机控制的同学们传授单片机与机电一体化基础知识。培训内容系统全面,涉及了背景介绍、最小系统板焊接、LED控制实验、液晶屏控制实验、马达控制实验、热转印制作电路板、串口通讯实验。培训采用课程与实验结合的形式开展,学生们不仅能够通过课程学习单片机的构成和工作原理,同时实验活动还提供了参与学生们亲手制作RCB(Robot Controller Board,机器人控制主板)的实践机会,以掌握基本的电路制作技能。部分培训学生还有机会成为密西根学院学生创新实验室的成员,参加到“RCB”、 无人机、履带式机器人的项目、瑞萨智能车比赛等科创项目中。
学生科创指导系列视频:为了让密西根学院的学生,特别是大一新生了解科创、走进科创,消除对科创的疑惑和误区,学生科技创新协会策划制作了科创系列视频。系列视频将以采访高年级学生的形式,从如何开展项目、如何从项目中获取知识、如何获得科创灵感等方面,分期展示科创活动的挑战和趣味,得到了学院学生较好的评价。
面向非双学位学生系列讲座:2010年3月9日,交大密西根学院科协与团学联事业部合作举办了面向非2+2学生的系列讲座,“在交大开拓自己的人生”,系列讲座从选择专业、考研、就业等方面对学院中非双学位项目的同学进行了指导,邀请密西根学院常务副院长等教师针对大家对未来专业、就业和读研等问题进行了详细的指导和解答。
科创定位与经验分享讲座:为了让大一新生了解科技创新和学生科创的心得体会,邀请了学院科研副院长和科创核心成员介绍密西根联院的科创活动和本大学生科创定位,并分享了科创中的乐趣与各类项目申请技巧。
尽管交大密西根学院正式组建时间不长,但鼓励创新的教学体制、学生们的踊跃参与以及有针对性、恰当合理的组织指导,都为学生们的创新科研活动创造了良好的环境。尽管缺乏前期积累,但密西根学院近年来在本科生科创活动中取得了一系列较为优秀的成果。如密西根学院学生参与的上海交通大学2012年“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛代表队分获全国一、二等奖;2012年上海交大 “大学生创新实践计划”优秀项目两项,其中“基于仿生技术以及太阳能的便携式太阳能空气取水装置的开发”是获奖的唯一国家级“大学生创新实践计划”项目;包揽2011年第三届上海交大新生机械创意大赛冠亚军;2010瑞萨超级MCU模型车大赛全国二、三等奖;2011年度五项课题入选“国家大学生创新性实验计划” ,入选项目数居全校第二等一系列较好的成绩。
兼收并取、培养新一代的创新型科研技术人员
综上所述,笔者认为开展大学生创新活动的关键指导思想在于以学生为主体,指导教师和学院应为学生提供活动的舞台,以教师的专业知识和经验引导学生逐步掌握从事创新性研究活动所必需的程序和基本技能,例如能够充分理解前期文献检索的重要性,以及注意培养团队协作能力和精神等。我国有着较为扎实的基础教育,笔者完全相信,如果辅以锐意改革的热情,注重在吸取先进国家教育经验的基础上充分发挥自身长处,我国的大学一定能为社会培养出更多具有高尚学术情操和独立人格个性的新一代创新型科研技术人员,为改变我国在世界经济格局中出口廉价劳动力的被动局面,完成从“中国制造”到“中国创造”的战略性转变提供强有力的智力支持和人才保证。
学者小传
马澄斌,上海交通大学密西根学院助理教授(Assistant Professor)、机械与动力工程学院双聘副教授,博士生导师,密西根学院本科生科创委员会负责人。2001 年9 月和2004 年9 月在日本东京大学电气工程系分别获得硕士和博士学位。2006 年11 月起在美国加利福尼亚大学戴维斯分校机械与航空系智能机电一体化系统实验室从事博士后研究。2008 年8 月起在上海交通大学任教,承担信号处理、控制与机电一体化相关专业课程的教学工作;研究方向为高速高精度伺服控制、电动车辆电机与动力学控制、新能源系统能源管理与优化等。
2008年回国后重点开展了电动车辆领域的研究工作。承担了与美国GM、德国Bosch、日本Nissan和其他国际一流电动车辆零部件厂商的共同研究课题,担任2009 -2012年度ASME/IEEE International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (美国机械工程师协会/电气电子工程师协会机电一体化和嵌入式系统及应用国际会议)中Mechatronic Control and Electrical Vehicular Systems Symposium(机电一体化控制与电动车辆系统分会)分会主席、2012年IEEE International Symposium on Industrial Electronics (IEEE工业电子国际会议)Electric Vehicular Systems(电动车辆系统)分会主席、 2010年国家自然科学基金委电动车辆相关重点项目评审专家、2010年科技部《关于中国新能源汽车产业发展中若干关键性问题》建言书主要撰稿人、2010年第十二届中国科协年会新能源汽车发展论坛学术委员会委员等。