儀器儀表的領(lǐng)軍人物能否出現(xiàn)在中國(guó)？
老前輩探索新課題
據(jù)教育部統(tǒng)計(jì)，至2005年底，我國(guó)設(shè)有儀器儀表專業(yè)的高等院校有180余所，每年本科畢業(yè)學(xué)生達(dá)15000人。王大珩院士納悶：在我國(guó)如此龐大的儀器儀表生力軍中，至今沒(méi)有出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外具有影響力的“儀器儀表領(lǐng)軍人物”。而這一事業(yè)是否能夠真正崛起，關(guān)鍵還在于是否能培養(yǎng)出了一批人才。
由此，王大珩院士想起了自己走過(guò)的路，并掐著手指算道，“我1948年回國(guó)，1949年參與籌建大連大學(xué)，擔(dān)任應(yīng)用物理系主任，在當(dāng)時(shí)物質(zhì)條件極度匱乏情況下，我們通過(guò)自制儀器設(shè)備，解決了全年級(jí)600余人開(kāi)設(shè)的普通物理課程困難， 也培養(yǎng)鍛煉師生的動(dòng)手能力”。
他認(rèn)為，在教育方面，目前國(guó)內(nèi)理論教材使用的多為國(guó)外的教材，很系統(tǒng)，但蒼白，使儀器儀表的教育缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練。學(xué)生缺少實(shí)踐上的求知過(guò)程，養(yǎng)成了避難就易的思想作風(fēng)。買來(lái)儀器很省事，一按鈕數(shù)據(jù)就出來(lái)了，對(duì)原理理解不多，很難產(chǎn)生創(chuàng)新思維。
他記起了當(dāng)年自己在英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)深造的一些情景。學(xué)校會(huì)盡量支持學(xué)生的動(dòng)手能力。除上課外，整個(gè)時(shí)間都在實(shí)驗(yàn)室里，教授們重視學(xué)生的動(dòng)手能力，工科學(xué)生的畢業(yè)都要經(jīng)過(guò)實(shí)踐能力考試。
他說(shuō)，“中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所1958年出研制出了‘八大件和一個(gè)湯’。即：電子顯微鏡、高溫金相顯微鏡、多倍投影儀、大型光譜儀、萬(wàn)能工具顯微鏡、晶體譜儀、高精度經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀等八種代表性的精密儀器及一系列新品種光學(xué)玻璃。雖然這些成績(jī)?cè)诂F(xiàn)在來(lái)看，只是一般儀器，但在建國(guó)初期無(wú)疑是高檔儀器。之所以取得這樣的成績(jī)，是因?yàn)樵诖酥奥耦^苦干了5年，是因?yàn)槲覀優(yōu)榇俗髁碎L(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)基礎(chǔ)鍛煉，培養(yǎng)了一批善于動(dòng)手、善于思考的青年技術(shù)人員和技術(shù)工人”。
據(jù)悉，王大珩院士培養(yǎng)的學(xué)生中，很多人后來(lái)被輸送到全國(guó)許多光學(xué)機(jī)構(gòu)，并做出了貢獻(xiàn)。其中，有十幾位成為院士。中科院長(zhǎng)春光機(jī)所由此也成為世界上著名的光學(xué)設(shè)備研發(fā)基地。
他說(shuō)，“如果中國(guó)想在科學(xué)儀器上做出原始創(chuàng)新成果，想從中國(guó)制造走到中國(guó)創(chuàng)造的境界，則需要先推出儀器儀表的人才培養(yǎng)計(jì)劃，重視理論與實(shí)踐相結(jié)合，使之具有創(chuàng)新能力，并培養(yǎng)一部分領(lǐng)軍人才，讓年輕人從掌握基本原理升華到技術(shù)創(chuàng)新”。
為此，他希望有人對(duì)目前中國(guó)研制儀器儀表的人才培養(yǎng)狀況進(jìn)行調(diào)研。
專業(yè)學(xué)科消失在“專才”轉(zhuǎn)“通才”的軌道上
根據(jù)王大珩院士要求，記者對(duì)一些高校進(jìn)行了粗略了解。
在清華大學(xué)任教多年并擔(dān)任過(guò)其精儀系主任的金國(guó)藩院士介紹，我國(guó)自1952年院系調(diào)整之后，儀器儀表的人才培養(yǎng)模式全面學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)。儀器儀表系設(shè)置有精密儀器、光學(xué)儀器等專業(yè)。但“文化大革命”后，隨著改革開(kāi)放，教育指導(dǎo)思想逐漸定位為面向世界、面向未來(lái)、面向現(xiàn)代化、面向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。我國(guó)高等教育由專才教育向通才教育轉(zhuǎn)變，許多高校陸續(xù)將專業(yè)歸并。1998年教育部頒布了新的本科專業(yè)目錄，把儀器儀表類11個(gè)專業(yè)：精密儀器、光學(xué)技術(shù)與光電儀器、檢測(cè)技術(shù)與儀器儀表、電子儀器及測(cè)量技術(shù)、幾何量計(jì)量測(cè)試、熱工計(jì)量測(cè)試、力學(xué)計(jì)量測(cè)量、光學(xué)計(jì)量測(cè)量、無(wú)線電計(jì)量測(cè)試、檢測(cè)技術(shù)與精密儀器、測(cè)控技術(shù)與儀器歸并為一個(gè)大專業(yè)——測(cè)控技術(shù)及儀器。
在這一轉(zhuǎn)換過(guò)程中，各高等院校均希望加強(qiáng)基礎(chǔ)教育，擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面，減少了專業(yè)課程，因此儀器儀表方面的專業(yè)課幾乎消失。
金國(guó)藩院士認(rèn)為，就目前學(xué)生特點(diǎn)而言，主要增強(qiáng)了外語(yǔ)能力、計(jì)算機(jī)模擬能力等訓(xùn)練。與上世紀(jì)50年代學(xué)生比較，現(xiàn)在學(xué)生的確在外語(yǔ)和計(jì)算機(jī)方面較以前學(xué)生強(qiáng)很多，但學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手能力較弱。
他介紹，過(guò)去清華精儀系專業(yè)的學(xué)生有很多這樣的課程：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。而現(xiàn)在的學(xué)生只有短短幾周的社會(huì)實(shí)踐，而且在實(shí)踐中多以參觀為主，直接接觸儀器的機(jī)會(huì)較少。過(guò)去的學(xué)生還有零件設(shè)計(jì)、儀器零件設(shè)計(jì)和儀器設(shè)計(jì)等課程，學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)也多從工廠實(shí)際情況中來(lái)，而現(xiàn)在多結(jié)合教師的科研任務(wù)。在清華大學(xué)，教師多為高精尖的科研縱向任務(wù)，前沿課題較多。
他說(shuō)，“學(xué)習(xí)儀器專業(yè)不僅需要光、機(jī)、電、算各個(gè)方面的知識(shí)，還要有設(shè)計(jì)和加工制造的知識(shí)，甚至具有組織管理能力。因此，今后的教學(xué)改革任重道遠(yuǎn)”。
雖然我國(guó)高等院校有光學(xué)儀器和精密儀器的重點(diǎn)大學(xué)很多，但有的只有光學(xué)工程卻無(wú)精密儀器，有的只有儀器儀表沒(méi)有光學(xué)，呈現(xiàn)出“缺胳膊少腿”現(xiàn)象 。
另有學(xué)者告訴記者，一段時(shí)間以來(lái)，受我國(guó)科研評(píng)估制度影響，我國(guó)高校學(xué)生畢業(yè)論文多追求在國(guó)外雜志發(fā)表，卻與中國(guó)的生產(chǎn)情況嚴(yán)重脫節(jié)。與此同時(shí)，學(xué)生在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，追求高報(bào)酬。畢業(yè)或取得學(xué)位后，紛紛到外國(guó)企業(yè)任職或出國(guó)深造。由此出現(xiàn)了一種情形：一流學(xué)生走出國(guó)門，二流學(xué)生在國(guó)內(nèi)做外國(guó)公司代理。
但最近幾年情況似乎有所好轉(zhuǎn)。清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系長(zhǎng)江學(xué)者尤政介紹，該系學(xué)生本科畢業(yè)70-80%繼續(xù)考研究生，研究生畢業(yè)后絕大部分出國(guó)，最近幾年，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，清華該專業(yè)約有40%研究生畢業(yè)后去了國(guó)有大中型企業(yè)。
業(yè)余訓(xùn)練動(dòng)手能力成為新招
近些年，在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力方面，一些學(xué)校以增加課外活動(dòng)抓緊訓(xùn)練。據(jù)悉，清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系，每年4月末最后的一周都會(huì)舉辦“挑戰(zhàn)杯”機(jī)器人大賽。在制作機(jī)器人過(guò)程中，學(xué)生動(dòng)手能力得到提高。
在中國(guó)科技大學(xué)，學(xué)生們也認(rèn)為，“既動(dòng)手又動(dòng)腦，才能學(xué)得更好”。
不久前，中國(guó)科技大學(xué)組織了該校第五屆機(jī)器人比賽。其精密機(jī)械與精密儀器系的同學(xué)創(chuàng)作了校園輕喜劇《愛(ài)在芳華》，劇中主角是兩只造型別致的七星瓢蟲。同學(xué)們介紹，這種機(jī)器人有6只腳，行走自如而且非常穩(wěn)定，善于攀爬。
一本科學(xué)生說(shuō)，“機(jī)器人的每一個(gè)零部件都是我們自己加工制作的。這樣可以學(xué)到許多書本上學(xué)不到的知識(shí)。”
另一位同學(xué)也深有同感地說(shuō)：“3個(gè)月做下來(lái)，電鉆、臺(tái)鉆、鋸子、改錐、扳手、絲攻……所有的工具我們都會(huì)用了。在實(shí)踐中，他們還發(fā)現(xiàn)不少實(shí)際問(wèn)題與理論不一致的地方。如理論上講傳感器探頭在識(shí)別的時(shí)候只發(fā)一次信號(hào)，而我們做的傳感器卻發(fā)出兩次信號(hào)。盡管在制作過(guò)程中，我們把兩次信號(hào)作為一次信號(hào)來(lái)處理解決了問(wèn)題，但是原理上的問(wèn)題還沒(méi)有解決。”
還有一位同學(xué)說(shuō)，“開(kāi)始做機(jī)器人時(shí)心里沒(méi)譜，缺少很多相關(guān)知識(shí)。但進(jìn)入訓(xùn)練后，缺什么就補(bǔ)什么，邊學(xué)習(xí)邊摸索。在解決實(shí)際問(wèn)題中自主學(xué)習(xí)，在與同學(xué)的交流中相互學(xué)習(xí)。一場(chǎng)機(jī)器人比賽之后，就能基本掌握單片機(jī)編程的原理。”
中國(guó)科技大學(xué)指導(dǎo)學(xué)生制作機(jī)器人的陳繼榮教授認(rèn)為，二年級(jí)大學(xué)生在暑假參與機(jī)器人制作的效果非常好，這樣可以把三年級(jí)將要學(xué)習(xí)的《微機(jī)原理》和《數(shù)字信號(hào)處理》等課程，在制作機(jī)器人的過(guò)程中預(yù)先涉及，并可以將理論與實(shí)際結(jié)合，把問(wèn)題弄得很明白。
一位班主任告訴記者，中國(guó)科技大學(xué)工程學(xué)院學(xué)生，通過(guò)假期的機(jī)器人制作訓(xùn)練，多數(shù)學(xué)生變瘦了，變黑了，但課堂上，他們的雙眼卻更加明亮了。
中國(guó)科技大學(xué)工程科學(xué)院副院長(zhǎng)孔凡讓教授介紹，為了改變應(yīng)試教育的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性及在學(xué)習(xí)過(guò)程中的動(dòng)手能力，該學(xué)院創(chuàng)立了大學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新基地，陸續(xù)開(kāi)設(shè)了反向工程、創(chuàng)意組合、電路原理與實(shí)踐、工業(yè)控制、數(shù)字加工、創(chuàng)新與實(shí)踐方法學(xué)等課程，機(jī)器人比賽只是其中一部分。在此基礎(chǔ)上，機(jī)械工程學(xué)院已得到學(xué)校支持，將建立一個(gè)“動(dòng)手超市”：給學(xué)生提供一個(gè)動(dòng)手空間，為他們提供必要的材料和工具以及技術(shù)上的必要的指導(dǎo)，使學(xué)生有一個(gè)完成自己感興趣的項(xiàng)目平臺(tái)。
這個(gè)平臺(tái)主要圍繞“機(jī)器人”主題，聘請(qǐng)全校各相關(guān)院系教師為主講，設(shè)立全校性、綜合性的交叉學(xué)科大課，講授機(jī)器人制作的關(guān)鍵基礎(chǔ)知識(shí)以及設(shè)計(jì)等知識(shí)。主要包括：三維虛擬設(shè)計(jì)和裝配、機(jī)械結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)、傳感器原理和選用、電路原理和制作、單片機(jī)編程與接口、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人智能控制和編程、機(jī)器人制作綜合訓(xùn)練等子課程，采用講座和實(shí)訓(xùn)交叉的教學(xué)方式展開(kāi)。學(xué)生們?cè)谕瓿烧５膶W(xué)習(xí)的同時(shí)，利用業(yè)余時(shí)間和暑假，在教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行專題學(xué)習(xí)、查閱資料、選題、提出設(shè)計(jì)方案、論證和制作，即可順利接受一整套完整的動(dòng)手能力訓(xùn)練。目前，“動(dòng)手超市”已獲得校方批準(zhǔn)，并給予了經(jīng)費(fèi)支持。
中國(guó)科技大學(xué)只是我國(guó)百余所大學(xué)之一，人們不難看到，我國(guó)儀器儀表人才培養(yǎng)方式正在得到改進(jìn)，一定能為我國(guó)儀器儀表發(fā)展培養(yǎng)出新一代優(yōu)秀人才和將帥人才。
轉(zhuǎn)自：科學(xué)網(wǎng)
