■教育改革

　　文·楊保國

　　在不久前結束的第18屆RoboCup機器人世界盃比賽中，中國科學技術大學自主研發的“可佳”智慧服務機器人奪得冠軍。這是我國服務機器人首次在國際服務機器人標準測試中排名第一，標誌著我國服務機器人研發取得了歷史性突破。同時，該校還蟬聯多機器人2D倣真比賽冠軍，至此已連續十年取得5次冠軍、5次亞軍。

　　“我們團隊的成員以研究生為主，他們大多數是本科期間就到我實驗室參與研究的。”中國科大電腦學院機器人實驗室負責人陳小平教授自豪地説，他們培養的“土著”多次戰勝國際一流實驗室的高手。

　　在實戰中練就真本領

　　在這次於巴西舉行的機器人世界盃大賽中，研一的王寧揚負責可佳機器人硬體的拆卸、裝配和維護等，為奪冠立下了大功。

　　由於對機器人感興趣，王寧揚大一的時候就參加了學校“RoboGame機器人活動周”比賽。大二下學期，陳小平率隊在機器人世界盃大賽中取得冠亞軍各一項的優異成績。在參加了電腦學院組織宣講和實驗室參觀活動後，更激發了王寧揚對機器人的熱情，他申請加入陳小平的實驗室。

　　一開始，陳小平讓研究生孫昊帶王寧揚，只給他簡單的任務，以學習鍛鍊為主，之後逐步加大難度。由於學校沒有開設機器人硬體方面的課程，王寧揚主要靠自學來彌補相關知識。他邊學習邊實踐，利用半年的課餘時間設計了一種可佳機器人的機械臂。之後，王寧揚逐步成為骨幹成員，參加可佳機器人整機研製、機器人底層的控制演算法和通訊研究等工作。

　　“本科期間在陳老師實驗室裏，接觸了很多師兄，邊學邊幹，理論聯繫實際，不僅學到了很多實用的東西，動手能力也大大增強。”王寧揚説。

　　在中科大，機器人不僅作為一項前沿科學研究，而且被看成是人才培養的重要手段。陳小平所負責的機器人實驗室，從上世紀90年代末就開始選拔培養機器人方面的人才，並於2000年首次在澳大利亞舉辦的第四屆機器人足球世界盃上亮相，成為我國第一支參賽隊伍。他們的具體做法是，首先面向本科生開設“機器人研討班”課程，以研討和上機實踐為主要教學手段，培養學生的動手能力和創新精神。課程結束後，有興趣的同學可以申請進入實驗室學習；一段時間後，再從中挑選能夠承擔比賽任務的同學，分配具體課題，開展研究工作。

　　“在這種培養機制下，有些同學很快就能獨當一面，王寧揚同學大四就獨立承擔了可佳機器人硬體維護工作。”陳小平説。這些年來，進入他實驗室的本科生70%以上都保研，截至目前，已培養了51名博士和碩士，在學的還有20多名研究生和10名本科生。其中，作為競賽核心骨幹的優秀博士生，絕大多數是本科二年級就進實驗室學習的同學。陳小平發現，在本科階段練成出色的實驗能力和綜合素養，對於博士階段完成前沿創新研究具有極大的幫助。

　　打造多層次研究型實驗教學體系

　　陳錕是中國科大物理學院2007級本科生，2011年保送本院研究生，在兩年時間內，他以第一作者身份在國際物理學頂尖期刊《物理評論快報》上發表了3篇論文。

　　陳錕本科期間上了《大學物理實驗》一至五級。“我以前極端推崇理論的重要性，但一系列的實驗課使我意識到理論聯繫實際是一件多麼重要和有趣的事情，這對我來説是一種思維模式上的重建。”陳錕説，這種轉變決定了他後來在研究過程中偏愛使用電腦模擬。此外，“實驗課和理論課的進度很貼近，課堂上學到的抽象概念很快與物理實驗聯繫起來，非常有利於培養物理直覺。”

　　物理學院分黨委副書記、物理實驗教學中心負責人張增明教授介紹，作為首批國家級物理實驗教學示範中心和國家級精品資源共用課程，該校《大學物理實驗》是所有本科生的必修課，每年選課學生6000多人（在校本科生總數7400多人），實驗人時數每年達38萬，對全校學生的創新能力培養發揮了重要作用，“在國內處於標桿地位”。

　　中科大針對不同年級、不同專業的學生，按照難易程度構建起多層次、研究型的六級物理實驗教學體系，即“基礎實驗—綜合性、設計性實驗—現代物理實驗技術—研究性實驗—專業基礎實驗—專業實驗”。低年級的實驗課以激發學生學習興趣和訓練基本實驗技能為目的；高年級課程則以全方位的科研素養訓練和自主實驗為主，激發學生的創造力，提升他們的綜合素質。

　　其中，研究性實驗（四級）是培養本科生科研能力的重要課程。從查閱文獻、提出課題、實驗條件準備、實驗方案設計，到實驗操作、論文寫作、答辯等，都由學生自主完成，實驗室提供相關的實驗儀器和指導教師。每年全校大約有600名學生參加，選題是完全開放的，95%的同學的選題都與往年不同，這對指導老師也是很大的挑戰。

　　實驗教學中心還及時將最新前沿科研成果、研究方法轉化為教學實驗，實驗內容每年更新約20%。例如，該校的量子通信相關實驗研究一直處於國際領先地位，潘建偉院士的研究團隊通過提煉，將他們在量子糾纏和量子編碼等方面的研究成果轉化為面上實驗，使高年級本科生能夠接觸到國際上最先進的實驗方法，自己動手實驗觀察了解深奧的量子現象。

　　此外，他們在調研摸底的基礎上將新生分類，開設基礎性開放性實驗，並改革基礎（一級）物理實驗教學，將每個實驗細化分解成基礎、進階、提高性實驗內容三部分，對不同基礎的學生作不同要求。而高年級的專業實驗課與研究生實驗課打通，實現了中學—大學—研究生物理實驗教學的無縫對接。

　　“物理實驗教學是我校實驗教學改革的一個縮影。實驗教學中心的有些設備已達到科研級水準，學生掌握了這些手段就能很快進入到科研。”教務處副處長湯家駿説，有些研究性實驗如果實驗教學中心做不了，就到學校集中力量打造的理化科學實驗中心等6大公共實驗中心去做。

　　讓學生早日體會科研的滋味

　　在中國科大，學生可以根據自己的興趣，自由選擇校內或中科院相關研究機構的導師和課題，利用一個暑假或一學年的業餘時間完整地參加一個科研項目，完成後可得4個學分。

　　這項被稱為“大學生研究計劃”的改革是2000年正式實施的，將學生進實驗室、課題組從事科研活動納入本科生教學計劃之中，每屆本科生中超過一半學生參加，約30%的同學還將研究成果公開發表。

　　資訊學院2011級王牧可可謂創新小“超人”。由於對李驁老師的《生物醫學基礎》課感興趣，他報名參加大二暑期大研計劃時，想做生物資訊學方面的研究。但由於對該方向不太了解，首先是選題遇到很大困難。在仔細研讀了李驁推薦的幾篇論文並商討後，才確定課題——“基於治療前後癌症基因組數據的變異檢測演算法的研究”。

　　由於《概率論》《隨機過程》這兩門課還沒上，王牧可就在暑假前有重點地自學，為課題相關的數學建模打下基礎。研究過程中，當對模型的理解和應用産生疑惑時，王牧可起初自己查閱資料、解決問題，好處是鍛鍊了動手能力，但缺點是效率低下，有時理解會出現偏差，“甚至犯了原則性錯誤”。之後，王牧可主動與老師多討論，工作效率和工作方向的準確性大大提高。最終，王牧可取得了校優的好成績。

　　“做科研的過程和要求與平時上課完全不同，大研計劃讓我提前領略到了如何做科研，這种經歷和體驗為今後選擇科研方向提供了寶貴的參考。”王牧可説，在此過程中，他的學習能力得到很大提高，積累的經驗對今後的學習非常有益。

　　此後，王牧可在創新的路上收穫不斷：參加與斯坦福大學合辦的《創新設計課程》，其團隊設計製造的産品原型“觸覺導航系統”在最終的答辯中獲得最好成績A；在前不久教育部舉辦的“中美青年創客大賽”中，由王牧可等中科大本科生與同濟大學、美國帕森斯設計學院研究生組成的參賽隊，一路過關斬將，最終在決賽的30支隊伍中名列前茅，獲得二等獎。

　　“學校的定位就是培養科技等領域的拔尖人才，激發學生的學習探索熱情，打下寬厚紮實的理論基礎。”中國科大副校長陳初升表示，從本科畢業生中産生“千生一院士”等事實來看，學生的創新能力培養是卓有成效的。