晓明研究室兴趣驱动下的高素质本科生培养

晓明研究室

引 言

晓明研究室自2003年建立以来，在掌门人常晓明教授的引领下，一群本科生的飞速成长引起了全校师生的关注，校领导班子也将晓明研究室的有关育人理念问题提上了正式议程。研究室每年暑期培训，从大一的学生中进行选拔，成为太原理工大学暑期校园中一道亮丽的风景线。培养高素质嵌入式系统本科人才，是研究室的一大特色。基础理论好，动手能力强，善于团队合作，是研究室学生具有的特质。

1 本科教学中的几个问题探讨

我国的高等教育进入大众化教育阶段以来，相当多的大学都扩大了招生的规模。然而，校园面积紧缺，特别是师资水平不能同步发展，使得学生的培养质量受到影响。这期间，不少大学建立了新校区，但大部分情况是：新校区在一定阶段就像一座孤岛，虽然有大楼和学生，但缺少应有的配套设施，既加大了成本，又降低了效率，使得教学质量更加令人担忧。

综合以上种种因素，本科教育中存在的问题可以归纳为以下几个方面：

① 课堂学习方面。课程多、课时少、灌输多、消化少，课外作业抄袭现象频出，课程考核不乏死记硬背，学生成了记忆的机器。

② 教师授课方面。不少教师虽有专业知识，但缺乏育人理念和教学方法。急功近利、利益驱动的影响下，相当多的大学中已经不存在以老带新的局面，使得拥有博士学位的年轻教师缺少好的方法将专业知识传授给学生。有的高校由于师资的短缺，甚至让没有教师资格的人也上了讲台。诸如此类问题的存在，教学质量可想而知，更谈不上让学生学会认知、学会做事、学会做人、学会共处，给予学生以终身学习的能力。

③ 实践教学方面。这在高校可以说是一大弱项。电子、计算机学科采用现成实验箱的实验模式在高校是普遍存在的，这种模式在一定程度上解决了耗材问题，但不能很好地引发学生的思考，使一些学生不加思考地按指导书连线、插孔来完成实验，成为一名“装配工”。死板地按照实验指导说明书进行操作，到考试时，靠死记硬背、老师“划重点”来结束一门课程，过不了多久就忘却了课程的许多内容，难以很好地掌握方法。以上所讲问题，突出地表现为学生动手能力差，这样的情况下就更谈不上具有创新思维了。

2 以“个体户”身份存在于太原理工大学中的晓明研究室

晓明研究室成立于2003年，是由留学日本八年回国的常晓明教授用自己的资金一手创办的。2001年，常晓明从日本留学回国，当时学校还没有他的实验室，他就把家里最大的一间房子腾出来，带领学生在家里开展实验，这便是晓明研究室的前身。两年后，他认真带领学生进行课外研发的事被时任太原理工大学校长的谢克昌教授（现任中国工程院副院长）所知，谢克昌教授特别批给了他一间50多平米的房间作为实验室，命名为“晓明研究室”，至此晓明研究室正式诞生了。

从那时起，晓明研究室开始了她探索培养高素质本科生的道路。在最初三年里，研究室重点做了如下工作：

① 形成良好的研究室文化。在研究室建立不久，常晓明就提出研究室要形成“严谨、认真、高质、高效”的文化，这种文化特征应该体现在研究室每一个学生身上。

② 创办《晓明研究室通讯》，记录研究室的发展轨迹。研究室成立仅3个月，就创办了《晓明研究室通讯》，每年发行6～8期，十年来已经发行了80多期，她记录了研究室的成长，记录了研究生、本科生进行嵌入式系统研发的足迹。

③ 培育高素质的研究生队伍。要培养高素质的本科人才，必须建立一支优秀的团队，晓明研究室的主力军是研究生队伍，他们的能力、素质对课外研发的本科生影响很大，他们是本科生的“小导师”，是研究室文化的传递者。

④ 逐步建立良好的硬件环境与兴趣课题，带领本科学生进行课外研发。研究室成立初期，资金十分有限，在这种情况下，常晓明采取了因陋就简的措施，购买木板、三角铁等制作研究室设备用的货架。买不起仪器设备，能制作的就自己制作。经过几年的努力，到2006年，研究室已获得了省自然科学基金、博士点基金、外国专家局基金、国家自然科学基金等资助，加之一些横向研发课题，年研究经费已达20万之多。

常晓明重视本科生的培养不是心血来潮，而是具有长远的眼光，他早在研究室就提出“人才战略”的理念。在这种理念的指导下，研究室从2004年，就开始每年举办“晓明研究室本科生课外研发成果展”，到2014年为止，已经举办了16届。成果展吸引了大量的本科生参观，极大地引发了学生们课外研发的兴趣。近年来，除了成果展外，每年还举办一次“晓明研究室机器人日”，向广大学生展示研究室的各种机器人，引导大家爱科学、爱工程。

晓明研究室不是一夜走红，而是像一种文化一样，逐步地渗透到了太原理工大学电子计算机类的学生中，又进一步为全校学生所知。榜样的力量是无穷的，晓明研究室逐步成了太原理工大学学生们心目中的“大学中的大学”、“本科生课外研发的科技乐园”。学校前党委书记姚芝楼赞誉研究室是“培养真正的人才，真正地培养人才”；现任校党委书记吴俊清则赞扬晓明研究室是一把火炬，引领着同学们踏上自己的精彩人生；中国工程院副院长、太原理工大学前校长谢克昌教授表示，晓明研究室的兴趣驱动、工程育人的理念是抓住了根本。在十多年的坚持不懈努力下，晓明研究室不仅获得了学校广大师生的赞誉，而且赢得了业界的认可，引来了数不胜数的参观者。“晓明研究室”这块牌子还登上了“大雅之堂”，时常出现在学校的一些联席会议上。

3 培养高素质本科生的思考与实践

3.1 问题分析

近年来，高等院校不断实施教育部的质量工程，例如教学名师、精品课程、大学生创新创业训练项目等等，使得教育质量不断得到了提升，可以说是不断朝着好的方向迈进。但是，在学生的实践能力提升方面，特别是学生的综合素质方面还有许多问题亟待解决。常晓明教授认为：现在的大学生的智商都不低，基础理论课程也不见得差，但由于没有很好的实践环境和很好的引导，使得一些学生在大二就开始荒废。为什么我们的大学生到毕业时还动不了手？不是理论学得不够，而是没有把理论与实践很好地结合，而这个问题恰恰就是由于没有亲自动手实践的机会造成的。

3.2 接纳本科生进行课外研发

鉴于以上总结，晓明研究室开始接收大三、大四的学生，让他们在研究室进行课外研发。研究室采取这一措施后，很快就体现出了效果，学生在毕业时其动手能力明显高于其他的学生，综合素质也得到了提高。尽管如此，常晓明又在思考：如果再早一点让学生进入研究室进行课外研发，并且与研究生打成一片，效果又会怎样呢？这样，从2007级本科生开始，尝试招收大一的学生进入研究室。经过一段时间的尝试，收到了很好的效果，从此，晓明研究室确定了招生原则，只招收大一的学生进行课外研发，这也是研究室为培养高素质学生在质量方面提升的关键一步。

3.3 全面提升学生素质的新阶段

随着研究室培养的本科生在学校中的影响越来越大，很多电子类的大一学生要求加入研究室，接受严格的课外研发实践。为了能够培养更高质量的学生，从2010年开始，研究室正式开始了课外研发生的暑期培训。希望加入的学生在参观过研究室课外研发成果展后，报名参加研究室的面试，合格的大一学生才可以参加研究室的暑期培训。研究室的暑期培训不是一般的讲课，而是全面提升学生能力水平的一次严格的训练，是为其之后三年大学生活奠定一个重要的发展基础。

经过培训的学生，其特点主要体现在以下方面：

① 掌握了基本的工具软件使用，如Photoshop、Origin、CorelDRAW、Solidworks。

② 了解和掌握了基本的编程软件，如LabVIEW等。

③ 掌握了拍照和视频制作的基本技术。

④ 基本掌握研究资料的整理方法，了解了研究论文的五章构成法。

⑤ 掌握了基本的制作技能和操作技能，如打孔技术、木板切割技术、迷宫式电路板的焊接技术等。

⑥ 学会了大量电子文档的文件夹规范化建立和文件的整理方法。

⑦ 每天的早操锻炼了毅力、增强了体质。

⑧ 学会了团队合作。

对大一的学生来说，他们自己都很难相信能够有如此大的提高。现在，每年的研究室暑期培训已成为研究室的一大特色。近几年，还有外校的研究生、本科生和初、高中学生来参加研究室的暑期培训。到2014年，研究室的暑期培训已经举办了5届，并且每次都在不断改进。暑期培训，对学生来说是他们快速成长过程中的一个里程碑。

4 促成学生快速成长的兴奋剂——兴趣驱动

暑期培训一结束，就到了新学期开学报到的时间，学生们感慨一个假期的培训收获真是太多，是远远没有想到的。但是，开学后进入大二，应该如何进行课外研发，并且是持续地进行呢？研究室是这样来考虑的：首先，要使学生主动地开展课外研发，就一定要以兴趣来驱动，让他们做自己喜欢的东西。为此，研究室就应该有足够的资源，这种资源包括两个方面：一是在硬件上要有足够的设备、耗材；二是在软件方面要有足够可供学生选择的课题。晓明研究室多年来已经有了足够的原始积累，在硬件方面已经能够充分满足选题的需要；在软件方面，一是有常晓明教授凭借自己几十年的实践经验，能够为学生设定合适且有趣的课题，二是研究生队伍和高年级的研发生可以作为“小导师”辅导学弟学妹。这样，研究室就可以吸引几十名学生在课外进行研发工作，做到几人一题或一人一题地开展研发项目。

学生可以自由地选题，其灵活程度远大于学校的选课模式。但是，一般情况下并不是学生想做就做，想停就可以停的。一旦确定了研发内容，就要坚持不懈地做下去，即使是实验失败。不仅如此，研发课题一旦开始，学生就要做到“四个一”即：做一个实验，写一篇“研资”，完成一个PPT，做一场讲座。

实验，即学生已确定的研发课题。“研资”即研究资料，研究室对“研资”的写法有严格的规范要求，达不到标准就不予通过。要求“研资”的格式严格按照论文的章节划分和规范进行，使学生在本科阶段就受到严格的论文写作训练。PPT制作，即为发表的材料项目作详细的准备，要求学生能快速生成PPT讲稿，制作达到规范要求。讲座，即学生将自己的研发过程及成果向大家汇报，这一过程大大锻炼了学生的语言表达能力。

2013年2月以来，仅2011级学生的讲座就达到60多场次，基本上每个周末都要举行一场，每场要有2～3人做自己的研发成果汇报，学术气氛十分活跃。

在实施“四个一”的过程中，对学生来说最艰难的是研究资料的写作，不仅需要有清晰的思路、良好的表达方式，还要求有很好的计算机绘图等能力。近年来晓明研究室要求学生在毕业前发表10篇以上的研究资料，达不到就不能成为正式的研发生。这相当于为研究室的“产品”标注质量等级，为推荐学生进入公司或进一步深造作为重要参考。

在以兴趣驱动学生进行课外研发过程中，确立合适的题目十分重要。得益于常晓明教授丰富的实践经验和很强的动手能力，这一问题很好地得到了解决。举一个案例来说明这个问题，有一次，常晓明教授在上海参观电子展，他顺便走进了旁边的与他专业不相干的音乐展，在那里他发现有一种供孩子玩的敲击式铃铛，他就买了21种音色铃铛。2011级的研发生杨自凯看到后，饶有兴趣地向老师提出愿意做这个课题，他自己设计制作了一个骨架，将铃铛支撑起来，在骨架上装上电磁铁，又设计制作了功率驱动电路。在计算机上，用LabVIEW软件编制了控制程序，自动获取音乐信息，用无线传输方式控制21个铃铛发出了美妙的音乐。

通过这个项目，全面锻炼了杨自凯的动手能力，他在硬件设计制作、机构加工软件的编程等方面都得到了很大的提高。在兴趣的驱动下，他经常泡在研究室，潜心研究感兴趣的各种问题。在实验上投入的大量时间，非但没有耽误他的课程学习，而且还始终保持着专业第一名的成绩。2014年10月，杨自凯以课程和课外实践的双重优异成绩，被天津大学信息工程学院录取为直博生，两个月后，该院的院长马建国又推荐他到新加坡义安理工学院去做本科毕业设计。

像杨自凯这样的案例在晓明研究室不止一个，2008级的研发生任朋飞本科毕业一年后，被清华大学工程物理系录用为研究助理……。在晓明研究室，重要的不是教给学生什么知识，而是引导学生学会学习、学会研究、学会做事，让他们得到全面的提升，由一个自然人逐步地成长为一个社会人，授人以鱼，不如授人以渔。

5 产学研结合，实现研究室、学生、企业同步发展

5.1 重视基础实验，夯实研发基础

学生进入研究室开始的一年间，按照常晓明教授的培养理念，这一年主要是让学生们做基础实验，但常老师是将基础实验与学生们的兴趣有机地结合，教育引导学生要想将来成为一个很好的“设计师”，就一定要先学会做“小炉匠”。他还以自己的亲身经历说明这样做的重要性，让学生们看他年轻时的作品，引发学生的兴趣。经过示范和引导，学生们充分理解了做基础实验的重要性，也不断感受到了其中的乐趣。例如，在引导2013级学生章恒做一个晶体管放大电路的基础实验时，常老师先让他把一个晶体管作为“黑匣子”，测量其电路激励与响应的关系，绘出曲线。然后，结合刚刚学过的电路理论，从计算法和图解法两个方面验证理论的正确性。经过这样一个过程，使其加深了对理论的理解，真正掌握了晶体管的原理和实验方法。在晓明研究室，当一个学生的实验成功时，就会引来旁边很多学生的围观，因为大家所做的内容都不一样，同学们很有好奇心，互相学习、互相交流。不同的专业、不同的年级，大家知识互补，增强了同学之间的友谊，他们就像在一个大家庭共同生活。

经过一年基础性的实验和各种实践，研究室的学生已经有了很好的基本功，在进入大三时，有的学生就可以进行系统性的开发工作了。

5.2 参与研究，介入项目

研究室的学生在进入大三后，有的能力已经达到了可以做系统研究的水平，比如涉及到单片机、检测、软件编程、无线通信方面的研究或项目，就可以比较独立地完成了。对研究室来说，这一点十分重要，它意味着晓明研究室的本科生可以创造生产力了，研究室有了自我“造血”的功能。

由于研究室的学生质量好，可配合研究生工作或独立地做研发项目，因此就有企业找上门来，要求研究室为他们做研究或工程项目的研发。与企业的紧密合作，不仅使研究室的经济实力进一步增强，而且研究课题也越来越丰富。2012年以来，研究室分别与企业合作，在太原、上海、北京分别建立了晓明研究室的基地，学生可以随时到基地去体验社会，接触企业的项目。例如有研究室的学生作为软件构架师为上海的合作企业开发软件，而企业为研究室提供先进的多媒体设备。不仅是大三的学生，大二的学生也在一定程度上做到了边做兴趣课题、边做企业项目的基础实验，取得了良好的效果。

学生在研究室做研发，没有任何功利色彩，与学分没有关系，与金钱也没有关系，更很少参加功利性明显的赛事，不存在互相之间的利益问题。同时，研究室鼓励大家要团队式地学习，提高学习效率，学会团队做事。在研究室“严谨、认真、高质、高效”的文化熏陶下，虚心学习、潜心研究、互相帮助成了大家的自觉行动。本科生参与企业的研发，巩固了大学所学的理论，开阔了眼界，研究室指导学生为企业创造了效益，研发环境进一步得到了改善，而企业降低了研发成本，可谓“一箭三雕”。尤其是在2014年，晓明研究室与企业结合，完成了重大的技术创新，企业、研究室、学生均得到了很大的实惠。

晓明研究室不仅与企业结合，开展科技开发活动，形成良性循环，也为学校在营造科技创新文化方面做出了许多的贡献。太原理工大学实施的大学生创新创业训练项目中，有一个重要内容，就是系列讲座，10次的系列讲座都是由研究室的学生为全校的大学生举办的。此外，“太原理工大学大学生创新性实验通讯”的历届主编也均由晓明研究室的学生担任，为全校该项工作的开展做出了很大的贡献，为全校师生所知。2014年，太原理工大学还被评为全国大学生创新创业先进单位，这与晓明研究室的贡献是分不开的，因为常晓明教授就是学校该项工作的总体策划与实施者。

春华秋实、沧桑砥砺，晓明研究室每年仅接受几十名学生，可谓少之又少，但其影响力遍及全校，在业界也享有盛名。晓明研究室选拔出为数不多的好苗子，实施了早期培养，树立其中的典型，带动了一大批学生。晓明研究室不仅给学校带来了正能量，也影响了周边一批老师，使他们爱岗敬业，为培养高质量的学生做出贡献。