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管晓宏院士:启发学生创新思维的践行者

发布日期:2022-07-02 13:49   来源:未知   阅读:

  9月14日,当一场名为“艺术与科学的交汇”音乐会在西安交通大学上演时,引起巨大轰动。这场专业乐团演奏货真价实的高水平音乐会,更是一场探讨艺术与科学关系的教学科研活动。探讨如何通过艺术形象思维训练想象力,破除思维定式,摆脱应试教育的束缚,对拔尖创新人才培养,具有重要意义,远远超出通常提高理工科学生文化素质计划和项目的目标。

  “这个系列音乐会是对钱学森院士倡导用艺术人文精神关怀学生、融合艺术形象思维与科学逻辑思维的实践,旨在从艺术形象思维对创新能力的影响出发,探讨音乐中的科学规律,启发学生的创新思维”。管晓宏院士说。管晓宏院士担任策划、撰稿、解说,并参加演奏。音乐会的特别之处首先是创新的主题探索艺术与科学的关系,其次是创新的形式乐团演奏与艺术和科学理论的讲座交替进行,由科学家与西安音乐学院的艺术家共同完成。自2012年至今,音乐会设计成中英文两个版本,已经在清华大学、西安交通大学、北京交通大学等高校演出10余场,并作为“丝绸之路大学联盟”的科学文化品牌,为联盟的校长代表团演出,为国际自动化科学与工程年会(2017 IEEE CASE)代表演出,在香港理工大学举办专场音乐会,获得强烈反响,促进了“一带一路”的中外高校、内地与香港高校的科技与文化交流。“艺术与科学的交汇”全国科技工作者日主题音乐会、陕西专场音乐会等在北京中山音乐堂、西安音乐厅等演出。2021年3月15日16:10,西安交通大学一堂《表达与交流》课,吸引近700名全神贯注听课的学生。作为“创始人”,管晓宏领导课程组精心打造了这一基础通识类核心课程,开课10年来,超过7000名本科生上课。管晓宏和课程组针对国内高等教育体系中对理工科学生表达与交流能力培养的不足, 以理工科学生表达与交流能力提升为目标,聚焦理工科学生通识教育与综合素质提升,把思维训练和创新能力培养融合在教学过程中。教学内容以写作、演讲报告等内容为主干,在着力关注理工科学生表达与交流能力培养的同时,更在教学过程中融入对理工科学生的逻辑思维、批判性思维和创新能力进行系统性的引导与锻炼。针对表达与交流能力需要在实践中体会、理解和提高这一特点,课程教学中采用丰富的实例化教学方法,以实例化教学与实战演练为特点制定教学方案,并设计了多种师生互动的综合训练方案。这些教学方法可以激发学生自主提高表达与交流能力的意识,通过实践加强素质培养的效果。同时,师生互动综合训练方案设计还注重每一位同学的参与度,使培养效果惠及到每一位同学。管晓宏和课程组利用课堂讲授、课外辅导和课程网站互动的三位一体教学模式,提高学生学习表达与交流能力的效率和效果,拓展教学培养的空间和时间。通过课程网站建设为学生表达与交流能力提供一个长周期、多方位的培养平台,扩大影响力,促进学生未来的职业和个人发展。课程考核方式打破传统课程的统一命题考试方式,通过各项课外作业、分组制作演讲报告、科技交流论坛上进行演讲等一系列活动进行阶段考核,实现对学生表达与交流综合能力的个性化评估。通过一对一的课外辅导、互动交流、研讨课等训练环节,实现了对学生综合能力的分类考核,更符合表达与交流能力不拘一格的特点。经过10年建设,“表达与交流”课,已经成为国家级一流线下课程。与之成套,管晓宏院士用全英文为研究生讲授的《英文学术论文写作与学术报告》职业素养课已经20年,指导研究生如何应用国际学术界通用的英文,撰写国际期刊和会议论文,介绍国际学术界的惯例和规则,讨论相关的东西方文化差异,正确引用参考文献;如何准备PPT并做好学术报告;指导学生参加学术活动及如何进入学术界担任评审人、期刊编委、程序委员会委员等学术工作;探讨如何选择科研课题和如何申请科研项目。本课程采取反转课堂形式,让学生应用课堂所学,在小组和大课堂做报告,教师当堂点评,指出优缺点,实践教学,内容丰富,形式多样。该课程在清华大学“学堂在线”和Edx平台慕课上线多万人选课,已经成为国家级一流线上课程。不仅如此,管晓宏院士常年坚持给研究生作《英文学术论文写作与学术报告》的讲座,曾被选为2020学年陕西省大学生“开学第一课”。举办“艺术与科学的交汇”音乐会、实施“信息新蕾”计划、为入党积极分子讲党课近年来,管晓宏院士在创新教学方式上不懈探索和实践着。

  国家自然科学二等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、国家级教学成果二等奖、全国教育系统先进集体 。近年来,管晓宏院士和团队的教学科研硕果累累。

  “教师不能是传授书本知识的教书匠,而要成为塑造学生品格、品行、品味的大先生”

  “培养什么人,是教育的首要问题” 。管晓宏说,我国是社会主义国家,这就决定了教育工作者必须把培养社会主义建设者和接班人作为根本任务,培养一代又一代立志为中国特色社会主义奋斗的有用人才。

  他是这么说的,也是这么做的。“竹安弟:假若不幸的话,云儿就送你了,盼教以踏着父母之足迹,以建设新中国为志,为革命事业奋(斗)到底。孩子们决不要骄(娇)养,粗服淡饭足矣。么(幺)姐是否仍在重庆?若在,云儿可以不必送托儿所,可节省一笔费用。”这是2017年12月19日,管晓宏为电信学院学生入党积极分子讲授“追寻追寻者的足迹”党课时,PPT中展示“江姐”原型江竹筠写给弟弟的“绝笔信”。

  “不少同学看到这封信眼含热泪。教师不能只看到青年学生对已经久远的红色历史可能提不起兴趣,只要肯用心就能点亮孩子们的“信仰之灯”, 管晓宏说,理想信念可是青年学生人生的“总开关”。他在党课中讲述新中国前夕江姐、刘国志和《红岩》的作者罗广斌等人在被捕入狱后,面对敌人的酷刑和百般折磨仍坚贞不屈的感人事迹。他从运动的全球视角和中国革命发展的历程,解答中国人民为什么选择了百年来走过的道路。他把“如何把社会主义由空想变为现实”“理论家与实践者的关系”等大问题摆出来,和学生交流讨论。希望青年学生,在学好自己专业知识内容的同时,也要关心社会和民族未来。交流中,年轻同学们认为,作为大学生要以时代为己任,把实现自身的人生追求同党的事业、国家的富强紧密联系在一起。“西迁精神是西安交通大学永远的精神财富。”管晓宏说。西安交大开办“火炬讲师计划”论坛,管晓宏是首讲人。从自己科学报国的实践出发,讲述如何在新时代下继承和发扬西迁精神。西安交大电子与信息学部有近8000多名本科生和研究生,设有8个学院和电子信息科学与技术领域的5个一级学科。2008年至今,管晓宏先后担任电子与信息工程学院院长及改制后的电子与信息学部主任。为让学生尽快摆脱“应试学习”模式,管晓宏在学部推出“信息新蕾”计划。他选拔优秀本科生进入国家级、省部级重点实验室和工程中心,为每名学生制订适当的培养计划,锻炼学生提出、解决科技问题的能力,在科研工作中培养创新思维,掌握科学研究方法,尽快摆脱应试教育的影响。他提出设立的学院优秀博士论文培养基金和研究生优秀论文奖,激发了硕士博士生的创新研究积极性。他指导的博士生翟桥柱、徐占伯在博士论文研究中取得重要创新成果,分别获得2008年全国优秀博士论文和2017年中国自动化学会优秀博士论文。

  2021年5月28日,习总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上的讲话中明确要求,“科技攻关要坚持问题导向,奔着最紧急、最紧迫的问题去。”数十年的教学科研实践中,管晓宏带领团队始终以“亦余心所善兮,虽九死其犹未悔”的豪情投入到科研创新中去,在科技攻关中培养拔尖创新人才。2016年11月4日,由中国和174个国家共同签署,全球应对气候变化的《巴黎协定》正式生效。有媒体惊叹,这一天全世界开启了可持续发展的道路,停止了走向气候灾难的脚步。2020年9月22日,习总书记在联合国大会上代表中国向全世界庄严宣告,为了防止全球气候发生灾难性变化,中国的二氧化碳的排放量到2030年左右达到峰值,2060年争取实现碳中和。作为30多年来长期从事能源电力系统工程研究的学者,管晓宏欣慰之余感到肩上的责任十分沉重。全世界大国中,我国第一次能源的煤占比60%,排在印度之后。而欧洲小国丹麦,到2050年,整个国家全部使用可再生能源。“我们的煤从发现储量到挖掘出来效率仅为30%,加上各个环节的损失,最后用到发电的不到10%,节能有10倍以上的放大作用。”管晓宏说,节能减排不仅是国之大计,也是极具科研价值的大事。二十多年前,他敏锐感知到节能减排和提高效率的重要性,默默扎进优化能源、电力、制造等网络化系统运行这一全新领域。管晓宏和团队提出的拉氏松弛框架下优化的新理论、新方法,可高效求解对偶问题和高效系统获取原问题可行解,全面解决了复杂混合动态、同构奇异和解振荡等多个世界难题;全场景可行随机优化方法和楼宇等终端能源系统的开创性优化模型与创新方法,应邀发表IEEE智能电网汇刊特邀创刊论文。这些大规模网络化工程系统优化理论和方法,被认为是相关领域最全面、系统的成果。“以2017年为例,我国消耗煤40亿吨左右,如果能节能10%,就是4亿吨标准煤,在不增加投资的情况下,五年就能满足巴黎协定的国际承诺。”管晓宏说。为了抓住新世纪能源革命的重大战略机遇,实现“2030碳达峰”和“2060碳中和”的国家战略目标,力争我国在包含氢能的全新结构智慧能源供需系统基础研究和关键技术开发的引领,管晓宏和团队提出研究智慧能源供需系统的新结构和智能性,含氢能的多能耦合控制与供需随机匹配优化,氢能供需链与传统能源系统的协同规划设计等基本科学问题开展基础理论与关键技术研究,力求取得构建近零碳能源系统的突破。

  管晓宏和团队在中国西部科技创新港建成了世界第一个氢水循环零碳智慧能源系统验证平台,在研究原创性理论成果和关键技术基础上,目前正推广至楼宇、小区或工业园区级能源系统。“没有网络安全,就没有国家安全。”这是习总书记对网络安全发出的警示,也成为国际社会的共识。2021年4月,勒索软件卷土重来,迫使美国关闭天然气管道。勒索软件让丹麦航运巨头马士基、英国广告公司 WPP、俄罗斯石油公司、美国医药公司默克等纷纷中枪,乌克兰更是成为了“重灾区”,其国家银行及电力公司等关乎国计民生的大型基建行业无一幸免。“一段代码可以瘫痪一个国家,是不争的事实。”这种危机感,在管晓宏的脑海里已持续了几十年。上世纪末,国内互联网刚起步,管晓宏选择做网络作息安全的研究。由于方向太新,申请在985学科建设项目中立项,有领导不同意,认为这是公安管的网吧管理问题,不同意立项。“因为新,才考验一个科研人员坐冷板凳功力。”管晓宏在这个科研方向上坚持了20多年,成果斐然。互联网、智能电网、物联网的信息安全和系统综合安全涉及国家安全,但面临海量数据无标定、安全监控误报率高、安全防卫缺少协同等重大挑战。管晓宏和团队提出基于动态系统分析与估计的网络安全监控新方法,解决了流量异常定位的解析计算、无流量数据估计僵尸网络规模和全球分布等问题。他主持的863项目“集成化网络安全防卫系统”获Aa最高评价,成果转化后,800多个政府部门和企事业单位部署,取得重大社会经济效益。近年来,管晓宏院士团队获得国家自然科学基金创新群体,2项国家自然科学二等奖,2项国家科技进步二等奖及多项国际学术成就和论文奖.管晓宏十分注重学生们在完成上述国家重大需求项目中,树立远大抱负和家国情怀,他指导的博士生不但科研创新能力强,而且满怀家国情怀。在他的感召下,这些优秀的博士生学成回国在团队任教,成为他的教学科研团队的中坚力量。个人成长融入国家和民族命运的身教

  2018年7月7日,清华大学举行研究生毕业典礼。管晓宏院士作为校友代表出席并发言。不到二十分钟的发言中,被同学们近二十次掌声打断。“个人成长融入国家和民族的命运,是清华人的光荣传统,也是个人发展的明智选择。”这是管晓宏和青年学子们谈“人生选择和选择人生”时,“三个选择”之一,也是掌声最热烈之处。放弃国外优渥生活回国执教、顶着各种压力回校执教,家国情怀在管晓宏身上演绎的生动感人。90年代初,由于博士期间的出色成果和导师强力推荐,他博士毕业后受聘于美国当时最大的电力公司PG&E,任高级顾问工程师。因从事的研究十分热门,各种机会接踵而来,有几家公司打电话请求加盟,待遇从优,他又面临人生的重要选择。其实在学成回国的问题上,管晓宏的态度始终如一,选择并不困难。美国科研条件虽好,工资虽高,但毕竟不是祖国。1995年7月,管晓宏辞去了美国的职位,几乎没有向学校提出任何要求,回到了西安交通大学工作。管晓宏对同学们说“上世纪90年代中,我们国家的经济建设开始走上快车道,但与发达国家相比仍然差距巨大。如果我留在美国的企业工作,每年能有10万美元的年薪,回到国内任教,月薪只有300元人民币。很多朋友不理解我为什么要回国,也有人以为我是在美国混不下去了才回来的。我坚信个人的事业与国家的发展紧密相连。20多年来,中国的发展和进步让世界上许多人跌破眼镜。前些年开始,海归已经成为留学生选择的主流。有海外和海归的朋友对我说,你不错呀,你能回清华当系主任,在西安交大当院长,还评上了院士。我想这不是因为我能干,而是证明选择个人成长融入国家发展是正确的。国家的进步和发展,带来了我个人事业的进步和发展”。