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桃李不言 下自成蹊——记2010 年宝钢优秀教师特等奖被提名人宋爱国教授
发布时间: 2010-10-26                    访问次数: 901

 科学研究的领军人
  宋爱国教授1968年出生于安徽省黄山市,1996年3月于东南大学仪器科学于工程系获得博士学位。
  宋爱国教授长期从事远程测控与遥操作机器人技术的研究,他善于把握国际学术前沿,瞄准国家重大需求,开展科学研究。在国内,最早开展临场感遥操作机器人技术和力触觉再现技术的研究,并将遥操作机器人技术和力触觉再现技术应用于我国空间探索、国防安全、助老助残助盲、神经康复医疗等重要的新兴领域。十多年来,作为项目负责人,先后承担国家973重大基础研究项目1项、国家自然科学基金项目5项、国家863高技术项目8项、国防预研项目2项、载人航天921工程项目1项、航天高技术项目1项等重要科研项目34项。在机器人力触觉传感和力触觉再现技术、空间遥操作机器人控制、仿生神经信号处理、远程侦察机器人、远程康复医疗机器人等多个研究方向上富有建树。
  他先后发表学术论文160多篇,其中SCI收录27篇、EI收录111篇,所发表的论文被他人引用超过800次,其中SCI他引超过100次。获国家发明专利授权15项、计算机软件著作权7项。其中4项授权国家发明专利得到技术转让。
  他在仿生信号处理研究方面所提出的基于自组织聚类的快速进化RBF神经网络算法被英国伦敦帝国理工大学(King's College London)的C.Harpham教授在其评述进化RBF网络研究进展的论文中称为是近十年来进化RBF神经网络研究的六个最好的方法之一,并专门用一个章节介绍他的研究成果。
  在遥操作机器人研究方面,他提出了大时延临场感遥操作机器人的自适应阻抗匹配无源控制算法,保证大时延情况下遥操作机器人的稳定性;提出了基于虚拟预测环境的空间遥操作机器人控制技术,采用环境动力学参数在线辨识和虚拟环境模型滚动修正方法,解决了空间机器人在未知环境下不确定时延的控制问题。提出了自解耦的多维力传感器的设计技术,将多维力传感器的测量精度提高到1%F.S.。提出了无源力觉再现技术、柔性触觉再现技术和纹理触觉再现技术等多种新颖的力触觉再现技术,可实现遥操作过程和虚拟现实中的力触觉临场感。提出了一种新颖的基于并联机构的异构式机器人手控器设计方法,解决了现有的机器人手控器三维平动和三维转动之间的耦合问题。上述成果在多个重要领域得到推广和应用,取得了显著的经济效益和社会效益,例如:力触觉传感和力触觉再现技术在中国航天员训练中心的航天员仿真训练系统中得到应用;研制的空间机器人六维力/力矩传感器即将应用于我国航天五院的空间舱外大型机械臂的力控制系统中;研制的神经康复医疗机器人在南京中大医院、南京儿童医院、南京社会福利院等医疗和康复机构进行了临床应用,大大提高了康复治疗师的工作效率;研制的触觉感知假手在丹阳假肢厂有限公司实现了产业化,并出口国外;研制的远程核化侦察机器人先后用于执行2008年奥运会安保任务和2010年上海世博会的安保任务等等。
  他先后获得2010年度国防科技进步二等奖、2007年度教育部自然科学二等奖、2005年度教育部科技进步二等奖、2005年度江苏省科技进步二等奖、2001年度教育部科技进步二等奖、1998年度中国船舶工业总公司科技进步二等奖、2005年度江苏省科技进步三等奖、2009年度江苏省科技进步三等奖,以及2009年度和2010年度中国仪器仪表学会科技成果奖、2009年全国发明展览会金奖、2010年度日内瓦国际发明银奖。并获2001年度国务院政府特殊津贴,获2001年度华英文华教育基金“华英学者”奖,获2002年度教育部“优秀骨干教师”称号,获2003年度教育部“高校青年教师奖”,获2003年度江苏省“新长征”突击手称号,获2004年度霍英东青年教师基金奖助,获2005年度江苏省青年科技奖,获2006年度江苏省“六大高峰人才”奖助,获2007年度中国青年科技奖。
  作为学科带头人,他十分重视团队的建设,努力建设一支集科研与教学于一体的高水平团队。他积极引进高水平的教师,关心青年教师的成长,重视青年教师的培养工作。他所带领的课题组不断成长壮大,由十年前的6位教师,发展为今天由6位教授、5位副教授、3位讲师构成的高水平的科研和教学团队,其中引进国外知名大学毕业的博士3人。近三年来,所带领的团队成员中,1名青年教师2009年入选教育部新世纪人才,1名青年教师2007年入选江苏省“333”工程中青年学术带头人,1名青年教师获2008年华英文华教育基金“华英学者”奖,等。并以该团队为基础,于2007年10月成功申报“远程测控技术”江苏省重点实验室。
          教学改革的先行者
  宋爱国教授不仅是一个科研领军人才,更是一个教学改革的先行者。无论是作为学术带头人还是教学团队负责人,宋爱国教授都显示了很强的凝聚力和人格魅力。他以领导的课题组教师为核心,建设了一支由学术带头人和科研骨干为核心的教学创新团队,持续不懈地开展教学改革工作。他所领衔的“传感器与检测技术”教学团队2010年被评为江苏省优秀教学团队,并入选国家级教学团队。他所负责建设的“测控技术与仪器”本科专业2009年入选国家级特色专业建设点。
  他积极开展教学改革工作,努力探索创新人才培养的新思路。1998年教育部对全国高校本科专业的设置进行压缩调整,颁布了《工科本科引导性专业目录》,其中,将原来的“检测技术及仪器”“电子测量技术及仪器”“精密仪器及机械”“测试计量仪器”“光学仪器”“电磁测量技术及仪器”“时间计量仪器”等11个仪器仪表类本科专业整合成一个新的“测控技术与仪器”本科专业,新的专业的覆盖面广,口径宽,涉及到光、机、电、算多个领域。面对这样大的调整,如何构建科学合理的“测控技术与仪器”专业人才培养体系,成为设置仪器仪表类专业的高校面临的紧迫问题。1998年,刚刚留校任教并作为测控技术教研室主任的宋爱国就开始思索这一问题,并着手开展了“构建面向21世纪的测控技术与仪器本科专业人才培养体系和培养方案”的教学改革工作,取得了显著成绩。在2004年,他又提出了“教师的科研与教学相结合、学生的学习与研究一体化”的教学改革思路。他先后主持或参加国家级教学改革项目5项、江苏省教学改革项目3项,以及一批校级教学改革项目。目前承担着国家级教学改革项目“研究型大学控制类工程师培养创新实验区建设”、江苏省教学改革项目“依托重点科研基地,建设传感器与检测技术系列课程教学创新团队的研究与实践”、校级教学改革项目“发挥重点科研基地优势,探索测控技术与仪器专业创新人才培养新模式”等。受教育部仪器科学与技术教学指导委员会的委托,作为起草教育部《测控技术与仪器本科专业规范》的4人小组成员之一,于2008年完成了该规范的制订工作,并通过了教育部审核,开始在全国高校测控技术与仪器专业实施。
  他带领团队成员,不断将自身的科研成果融入教材,创新教材的体系结构,建设了《传感器技术》《测试信号分析与处理》等具有广泛影响力的优秀教材。2007年主编出版的《传感器技术(第3版)》在前2版的基础上删减了“闭环传感器”“数字传感器”等陈旧的内容和章节,引入自己大量的科研成果,将2项国家自然科学基金项目和3项国家863项目取得的成果写入教材,更新教学案例,新编了“传感器信息融合”“机器人传感器”和“无线传感器网络”等3个章节;将获得2005年度教育部科技进步二等奖的成果“远程操作机器人的智能控制技术及手控器设计”作为“传感器新技术”一章第4节的典型教学案例;将获得2001年度教育部科技进步二等奖的成果“冲击回波式液/料位测量技术及仪器”的超声检测方法用于更新“传感检测技术”一章中的相关内容等。在教材内容优化更新的同时,体系结构也作了创新性调整,教材第3版由原来三段式结构“传感器基础知识—常用传感器—新型传感器”变为四段式结构“传感器基础知识—常用传感器—新型传感器—传感器新技术”。《传感器技术(第3版)》被全国100多所院校选用,发行量达8万多册,2008年被教育部中国高校出版社协会评为优秀教材一等奖,2009年获江苏省精品教材奖。此外,2007年主编出版的《测试信号分析与处理》教材,近三分之一的教学案例来自于团队教师的科研成果,该教材被全国40多所院校选用,并入选国家“十一五”规划教材。
  他非常重视本科生基础课程的教学工作,认为本科教育是高等教育的基础,是高等学校人才培养的关键。自1998年留校工作以来,长期坚持主讲本科生专业基础课程,作为主讲教师,先后讲授了《误差理论与数据处理》《传感器技术》《仪器科学与技术概论》《计算机仪表控制》等本科生主干课程。在“科研与教学相结合、学习与研究一体化”的教学改革思路指引下,他不断探索教学方法的改革,以创新人才培养为目标,将研究性教学理念贯彻始终。教学方法由传统的“知识教育”模式转变为适应创新人才培养要求的“研究性教学”模式;教学形式由“单一的课堂教学”转化为“多形式的互动交流”;积极将科研成果和科研资源转为教学资源,不断优化教学内容;利用先进的教学手段辅助教学,建设了多媒体课件和网络资源库,利用网络帮助学生自主学习,其中《传感器技术网络课件》2007年获江苏省天空教室杯好课件奖;将课内教学向课外延伸,通过多种形式的研学活动,促进学习与研究一体化,形成研究性教学氛围。作为课程负责人建设的“传感器技术课程”逐步形成了理论教学、实验教学、课外研学、网络助学四位一体的教学模式,产生了广泛的影响,获得2009年度国家级精品课程奖。
  长期的探索和不懈的努力,他带领团队取得了突出的教学改革成果,继“测控技术与仪器本科专业人才培养体系的构建和培养方案的改革”获得2005年江苏省教学成果一等奖(排名第一)以后,“建立科研与教学相结合、学习与研究一体化的创新人才培养模式”又获得2009年江苏省教学成果特等奖和国家级教学成果二等奖(排名第一)。
          大学生学习的良师益友
  “关爱学生”是宋爱国教授教书育人的理念,正如他在2010年教师节作为教师代表发言中所说的那样,“关爱学生,是自己从事教学和开展教学改革的内在动力”。
  他在学习上严格要求学生,在生活上关心和帮助学生。上过宋老师课的学生以及宋老师的研究生,一方面非常敬畏宋老师的教学和科研中的严谨和认真,另一方面又深深感受到宋老师和蔼的育人作风、平易近人的教学态度,他们将宋老师作为最为信赖的朋友之一,很多学生在遇到困难和困惑时,经常会通过电话、电子邮件、直接交谈的方式告诉宋老师,寻求宋老师的帮助。每年都有许多本科生在就业、读研、出国留学等方面得到了宋老师的热情帮助。
  独特的授课风格、扎实的理论、丰富的实践经验、一丝不苟的治学态度和严格的要求,这是宋爱国教授留给广大本科生和研究生的一致印象。正如一位不知名的学生在评教网上所写的那样:“宋老师人品高尚,讲课形象生动,极有感染力,可启发学生创造性思维,不仅教书同时教育学生如何做人做科研,是一位不可多得的优秀教师。”
  他结合自身科研工作,配合课堂教学,积极指导大学生开展课外研学和科技创新活动,在他所领导的“远程测控技术”江苏省重点实验室中,每天都有许多本科生在开展着课外创新科技活动。近五年来,他先后指导本科生开展国家级大学生创新实践项目“社区康复训练机器人设计”“三维力传感器设计”,江苏省大学生创新实践项目“三自由度康复机器人测控系统设计”,以及东南大学大学生SRTP项目14项。五年来,指导学生完成的课外科技作品“多自由度力觉辅助远程康复训练机器人”“新型侦测机器人”分别获2007年全国大学生“挑战杯”课外学术科技作品竞赛一等奖和二等奖,“网络化一对多远程助老助残康复机器人”获2009年全国大学生“挑战杯”课外学术科技作品竞赛三等奖,“新型环境检测机器人”获2008年全国大学生机械创新设计大赛一等奖;此外,指导学生完成的课外科技作品还获得2008和2009年江苏省大学生机械创新设计大赛一等奖1组、二等奖2组、三等奖2组,获2008年江苏省大学生物理及实验科技作品创新大赛一等奖1组、二等奖2组,获2009年首届全国ADI电子设计竞赛二等奖1组等;指导本科生申报发明专利7项(5项已授权),并获南京市首届大学生发明专利优秀奖3项。近五年来,他先后获得2007年和2009年全国大学生“挑战杯”课外学术科技作品竞赛优秀指导教师称号、2008年江苏省大学生机械创新设计大赛优秀指导教师称号、2008年江苏省大学生物理及实验科技作品创新大赛优秀指导教师称号等。
  “桃李不言,下自成蹊”,宋爱国教授带领着团队,恪守着一种“教书育人”的理想,秉持着一种“锲而不舍”的精神,一直在默默地耕耘、默默地奉献,创造了科研与教学的辉煌。(宣萱)