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SRT:通往科学创造的五彩路

●新闻中心记者 周襄楠

引子:曹申的“索穹顶”

一个手工完成的大概一平米见方、60厘米高的“索穹顶体育馆”框架的模型,是曹申srt的一个小小的成果,世界上有不少体育场馆都或多或少地采用了这种看似简单的结构形式。为了制作他,曹申的手都磨破了。

 ——踏实地参与一件与时代紧密结合的工作,是令我非常向往的一件事。

 曹申的结题报告整整写了50页。虽然已经和SRT告别,但他还是清楚地记得刚刚涉足“新型大跨体育场馆方案设计概念研究”时的艰难情景:“那时我对大跨场馆的具体了解几乎是空白。”他说,“项目刚开始时,每次和董聪老师讨论,他都要花上好几个小时为我‘扫盲’,结束的时候往往将近晚上11点钟了。”这位土木系9字班的学生告诉我,是去年9月份土木系副教授董聪的一个“新型大跨度体育场馆设计概念研究”的SRT项目将他带到了另外的一个天地。

 近年来,在奥运会等世界大赛的转播中,慕尼黑奥林匹克体育场,韩国汉城体操馆,美国 “佐治亚穹顶”,日本大分体育场等大型体育场馆已经展现在我们眼前了。和这些造型独特、美轮美奂的体育场馆建筑相比,我并没有觉得曹申的模型有什么奥妙:一个手工完成的大概一平米见方、60厘米高的“索穹顶体育馆”框架的模型,但是我没有想到,这个模型却包含了很深的结构概念:世界上有不少体育场馆都或多或少地采用了这种结构形式。但是,“知道能不能做和知道怎么做是两个层次的事情”他说。

 半年多的时间里,曹申前后收集了世界上七八十个场馆的资料,汇总和比较了各种结构形式,同时考虑到制作意义、方法等因素,最后选定了眼前的这种形式制作模型。“以至于后来当我一看到这样的建筑,首先想到的就是它在结构上是怎么建立的受力关系,不由自主地沉浸在里面,就如同有职业病一样……”他指着窗外的综合体育馆笑着说。

 “在这个过程中,董老师一直在引导和帮助我,但是他又给我充分的自由度,让我大胆地去试,甚至去犯错误。他总对我讲:‘人没有新想法是做不好事情的,做设计尤其如此。’让我感觉思路没有一点儿束缚却又不至于失去方向。”看得出,他对指导老师非常敬重和感激。

 “与钢结构屋顶相比,钢索制成的屋顶质量只有它的几分之一,对于大跨度的场馆,重量减轻可以大大降低造价并提高安全性,且美观实用。但是钢索比较柔细,能受拉却完全不能受压,所以做出新颖合理的结构设计方案非常难……”笔下一张白纸,曹申边画边讲,眼里闪烁着自信。

 随着眼界的拓广,曹申也看到了我国在这方面技术和实际施工的不足:“到现在为止,我还没有看到一个由中国人设计和建造的钢索屋顶的大型体育场馆的资料,而2008年,奥运会就要在北京开幕了……”曹申的新型大跨体育场馆结构方案设计是以2008年的奥运场馆为假想目标的,这更加激发了他的兴趣和动力。“能够在一位好老师的引导下,踏踏实实地参与这样一件有意义的工作,紧紧地跟上这个时代,是一个非常难得的机会,也的确有一种很令人激动的感觉啊……”他认真地对我讲。

 虽然这个SRT项目已经结题,但是另外一个想法已经在他的头脑中形成:要利用业余时间研究可开启的屋顶结构。“我并不确定我将来一定从事这方面的工作,但是我想对同学们说的是:我并非抱着一定要出什么成果的态度,而是抱着认认真真学习,踏踏实实参与的态度参加到SRT项目中来的。传统的课上学习是一个被动的过程,而在实践中实现自己的想法就会碰到很多课上不可能遇到的问题,能够大大地培养我们的思考能力、研究能力和学习的主动性。只有从事一件自己喜欢的工作,人生的努力才算值得。你要做的是有了想法就去做,去奔跑,不停奔跑,在路上你会发现新的风景,新的起点……无论将来从事什么工作,这段经历都是很有帮助的。”

 重在经历——或许很多参加过或是正在从事SRT相关研究的同学都有类似的感觉。

SRT是一个实践大课堂

“道路汽车排放特征测试系统试验”、“激光加工过程可视化系统研究”、“机电控制教学实验装置研究”、“汽轮发电机组故障建模与仿真研究”、“下一代网络技术应用软件开发”……,这些抓人眼球的名词来自今年8月的大学生研究训练(SRT)计划指南手册。无论项目和难度的大小,扑面而来的时代气息、一定的前沿性、与实际相结合的特征是这些项目的共同点,我们从中看到了活跃的思维和对未来的探索。

 美国麻省理工大学的UROP计划是我校SRT计划借鉴的源头。UROP,意为Undergraduate Research Opportunities Program,给本科生一个参与科学研究训练的“机会”,MIT已经有70%的本科生大学四年期间参加过这个活动。我校的SRT计划是借鉴UROP从1996年开始实施的。其形式是在教师指导下,以学生为主体开展课外科学研究活动。参加对象主要为一至三年级的本科生,在校教师及一至三年级本科生均可申请立项。 “SRT”计划实行导师和同学双向选择,学生可以根据自己的情况选择项目。与课堂教学相比,“SRT”计划项目中涉及的知识领域更广泛。在这个过程中充分发挥学生的独立工作能力和能动性,培养学生独立思考和敢于怀疑的批判精神。学生能做到“以我为主”,进行调查研究、查阅文献、分析论证、制定方案、设计或实验、分析总结等方面的独立能力训练,导师则发挥其主导作用。完成SRT计划的学生可以获得相应的学分和成绩,其中达到一定水平的还可以取代其相关的课程设计乃至毕业设计(综合论文训练)。

 经过了学习、摸索和逐步成熟的几个阶段,SRT计划的实施已经取得了初步的成果。从1996年至今,已设立“SRT”项目近1800项,参加学生人数4000多人。尤其是今年,2002年SRT计划的项目立项数及参加学生人数(共设立SRT项目632项,参加学生人数达到1200多人)均已增至1996年的6倍多。2000年以来参加SRT计划的同学目前有1000多人已经获得课程学分,并涌现了一批优秀指导教师和优秀学生项目,如完成软硬件研制并实际应用获得好评、参加学术会议、发表核心刊物和SCI等文章、获得专利、参加“挑战杯”科展及系列赛事活动等。

 据估算,我校本科生中SRT计划的参加比例已经达到了30%左右。

在实践中探索大自然的奥秘

 为什么随着海拔的升高,植被都有矮化的现象?

 一年级一次野外生态实习时,生03班的李鑫同学带领的课题小组观察到了这个现象,而原因尚不清楚。正是这个让他不明就里的念头促使他开始了“海拔因子对狭苞橐吾的影响”的研究。为了找出答案,他和课题小组的同学们利用课余时间对这个问题开始进行研究,但缺乏经费,在历经波折后最终寻求到了SRT计划的经费支持。

 提到这个项目的研究过程,李鑫同学感慨道,“这个项目是我自己从提出假说、查找文献,到设计实验、准备实验、具体操作、数据处理、论文成文一个流程做下来的,我提早了解了作为生物研究者应作的工作……我们几乎把所有能麻烦的老师、学长、实验室都麻烦了,不管是校内的还是校外的。而且我经受挫折的能力也越来越强。如对植物DNA的提取实验,我作了不下20次,但就是提不出来,面对这一困难,我真的痛不欲生,但我没有放弃,当查阅n篇文献之后,我终于把DNA提取出来了,此时我几乎已经是这方面的专家了。”

 他们已经在今年的4月完成了论文“海拔因子对狭苞橐吾的影响”,并获得了第20届“挑战杯” 一等奖。目前,李鑫同学已立项了第二个SRT项目“蜘蛛雌雄异型现象的研究”,希望能继续徜徉在生物科学研究探索的海洋里。据悉,2002年我校第20届“挑战杯”本科生一等奖获奖作品2/3来自于SRT项目。

SRT:学科交叉的平台

 

为制作灵巧的机器人,同学们可真是费了不少的心血。

从2000年开始,我校的“打雪仗机器人”项目列入了SRT计划,SRT每年为学生参加NHK杯国际大学生机器人(ROBOCON)大赛(去年改为由亚洲广播电视联盟主办的国际大学生机器人比赛)提供经费支持。

 该项目的导师、自动化系党委副书记王京春老师说:“让同学们参加的目的就是锻炼学生各方面的能力,让他们参与一个完整的研究过程。” 由于本项目涉及的知识包括机械、电机、电子、通讯、控制、计算机软硬件技术、检测技术、材料技术等多领域,所以参与的学生也是自动化系、精仪系、机械系同学这种跨学科、跨系的组合。在研究过程中,往往需要请教不同学科方向的老师。参加过2001年赛事、已经推荐上研究生一年级的精仪系学生刘大海说:“无论是找到哪位老师,他们对我们都是非常热心地提供帮助,不过大部分的知识还是要靠自学,同时能够将课堂上的知识活学活用,这也是一件令人非常振奋的事情”。

 “SRT”计划的项目涉及理、工、人文社科、经管等各学科。SRT计划的实施,增加了学生选择跨学科专业训练的机会。据粗略统计,1996-2001年每年跨院系参加项目的学生都超过了参加总人数的10%。

无81班:大家都来参加SRT

无81班的全体同学已于去年毕业,但是作为一个班集体,他们留下的足迹却是耐人寻味的:全校第一个学生立项的SRT项目来自无81班,他们共参加了5个SRT项目,先后有24人次参加。5个SRT项目中有四个是同学们自主立项的。其中,“办公设备集成自动计费系统”获SRT二等奖(自主立项);“医疗信息综合管理系统”参加了挑战杯比赛,并被北京大学医院采用(自主立项) ,“模拟算盘”参加了挑战杯比赛获三等奖和创新奖(自主立项)。无81班的第一任班长孔镇宁同学因参加SRT项目而提前半年毕业,并获得清华大学特等奖学金。

 在成绩单上,无81班的毕业设计优秀率高于同年级的其他班级。而且学习成绩名列年级第一,获北京市优秀班集体,清华大学优秀毕业班。

 校级SRT指导小组的副组长、无81班的班主任张利副教授亲自作无81班4个自主立项的SRT项目的辅导老师,他说:“无81班很早就成立了课外科技活动小组,在几名有能力又有责任心的同学带动下,几乎全班同学都以饱满的热情和十足的干劲投入到课外科技活动中来。无81班的SRT项目就是从实际中来,发现问题,提出改进或革新的想法,从而立项研究开发的。最能为同学们提供实践舞台的还是学校开展实施的SRT计划,它使大家能够大显身手,一展才华。”

 孔镇宁说:“参加SRT项目除了在业务方面有很大收获外,我们更学到了许多书本上学不到的东西。我们班的各个SRT项目小组在开发过程中,大家都互相协作、互帮互助,有困难大家一起克服,有快乐大家一起分享,都在为了同一个目标、同一个理念而奋斗,毫无个人利益的计较,形成了良好的团队精神。”

为学生创造宽松的研究环境

 

水工91班吴小平同学的SRT项目“流量及压力信号数据采集系统”获得了第20届“挑战杯”的一等奖,经过专家鉴定,该系统达到了国内的领先水平。

SRT从无到有,在管理上逐渐走出了一条属于自己的路。我们看到,2000年-2002年三年中参加SRT计划的学生人数和项目数是上三年(1997-1999年)的4倍左右,参加SRT项目的同学明显增多,这和学校在管理上采取的一系列举措是非常有关系的。

 教务处实践教学科科长彭方雁老师说:“我们的管理和服务宗旨就是多鼓励教师和学生的积极性,多为学生创造宽松的研究环境。特别从2000年学校启动‘985’建设后, 我们一方面对SRT计划加大投入,一方面充实加强校级SRT计划指导组和各系级SRT计划指导组的队伍建设和指导力度,同时增加了项目的申报启动频度,以前SRT计划是一年申报一次立项,2000年以后我们改为机动申报立项、一年两次集中审批,并相应制订了项目审批、经费管理、结题检查、成绩管理等一系列管理办法。共发放指南一万多本,并在清华大学综合信息服务系统上设立了SRT计划主页,及时公布各类信息。最近我们又开始逐步推行师生网上申请SRT计划立项,网上进行系级审批和校级审批,网上公布立项,网上报名等SRT网络信息化建设,以进一步缩短师生之间的距离,促进沟通和交流。”

 彭老师说:“我们就是希望通过SRT计划,创造一个宽松的研究环境和氛围,给同学们一个机会,一个尽早进实验室、进课题组、接触导师、接触专业研究领域、了解学科的发展动向和前沿课题的机会,一个自主探索研究的机会,甚至一个经历失败和挫折考验的机会。根本目的不是为了同学们现在就要出多少专利、论文和科研成果,而是为了让同学们早一天踏上科学研究的征程、早一天开始做好一个科学登山队员的准备。”

SRT:我们走向未来

在《清华大学2001—2005教育改革与发展纲要》第12条中有这样的一个规划:“加大课程设计、项目训练等实践环节的比重,本科生参加SRT活动的比例增加到50%以上。”SRT项目作为我校人才培养的重要的一个环节,已经在新世纪伊始展现出她的独特魅力。

 然而,作为一个只有7年历史的实践教学形式,似乎未来还有更多的事情需要我们去摸索和完善。近期,SRT专家指导小组会同各系的指导教师和部分同学就SRT项目的定位、管理、实施等各个方面进行了深入的调研。

 我校文科的SRT活动开展得比较晚,一开始项目以课件居多,但是这也促进了文科的学生的动手能力,加深了学生对于专业课程的理解,校级SRT计划指导工作组成员、人文学院教授黄国营老师说:“根据文科的情况,我认为文科的SRT项目要着重从三个方面去引导:在SRT项目中专业领域创新的含量要加强,要注重社会调查,社会是文科学生的大课堂,对于文科的同学来讲就好像理工科学生的实验室;还有就是深入的、有创意的论文,这也是文科的特点所决定的。”

 校级SRT计划指导工作组成员、机械系孙振国副教授说:“要搞好SRT项目,质量是根本,宁缺勿滥。”

 土木系的董聪副教授说:“要给学生一个宽松的环境,才能做出成绩,否则就会变成要学生去完成一个任务,而这样完成的结果很可能不是我们想看到的。”

 化工系谢继明教授说:“搞科学研究最重要的是要有兴趣,我认为中国的教育体制在培养学生兴趣方面恰恰做的不够充分,所以我认为SRT项目的定位就在于要使得学生提早与导师接触,深入了解专业课程,进而提高学生的想象力和创造力,培养学生科学研究的兴趣。”

 精仪系董永贵教授说:“创新这两个字往往把学生搞得很浮躁,在SRT项目的进行中,要让学生把架子放下来,踏踏实实地去做一件事情。”

 沈全洪,精仪系学生科协主席,作为主要组织者参与了我校首届新生机械设计创意大赛,他说:“如果不是这次大赛,我们就不会了解同学们有这么多这么好的创意,我认为学生个人立项大有可为,而且在基层的各系学生科协可以为个人立项的学生寻找导师。”而许多老师认为,学生自主立项还需要在很多方面进行摸索。

 朱听,力学系流体力学专业9字班本科生,参加的SRT项目“血栓的三位重建预动静脉血栓形成过程在体研究”获得我校第20届“挑战杯”二等奖,他说:“SRT项目的导师很关键,在立项时,所立项目要真正能引起学生的兴趣,而在项目进行过程中,导师要真正拿出部分的精力去引导学生。” (编辑 邵默)

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2002-12-16]
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