将兴趣融入科研,用学术激扬教学

——记我校物理与电子信息学院教授杨数强










走进物理学院的104实验室,各式发明映入眼帘:杏鲍菇生长系统、智能糖化烤红薯机、自助洗车机、掌脉智能门锁……涵盖农业领域、汽车电子领域及物联网技术等领域,这些发明产品都出自一人之手——我校物理与电子信息学院教授杨数强,这个实验室所展示的十余项专利成果不过是他发明成就的“冰山一角”。

杨数强,物理与电子信息学院教授,CCF专业会员、人工智能学会高级会员,河南省高校青年骨干教师,河南省电教馆电化教育专家库专家。研究方向:物联网技术、汽车电子、生物特征识别、远程智能测控技术。主编参编著作6部,授权国家发明专利22项、实用新型专利31项、软件著作权15项,发表论文27篇,其中SCI收录9篇、EI收录5篇、ISTP 收录2篇,主持省级项目5项、厅级项目2项,主持横向技术研发项目8项,主导参与40余项产品研发工程。曾担任河南省机器人大赛技术委员,中国工程机器人大赛常务技术委员,中国服务机器人大赛技术委员,中国旅游安防机器人大赛技术委员,中国机器人大赛暨RoboCup公开赛技术委员,登峰杯全国中学生学术科技创新大赛技术委员。获批河南省教科文卫体系统劳模与工匠人才创新工作室。

捕捉灵感 创造价值

兴趣是最好的老师。杨数强的“发明之路”始于中学时期的一堂物理课。在学习右手螺旋定则时,他产生了一个大胆的想法:“如果我把线缠在手臂上,把手臂作为导体,通电时我的手是不是就可以吸引东西?”尽管老师告诉他理论上可以,但实际上这样做太危险。少年杨数强并未听从老师的劝阻,下课后在家中做起了实验。当他将电线缠在一个螺丝上,插入220伏特的电源时突然一声巨响,紧接着火苗四溢,他见状立刻拉下电闸,扑灭了火苗。这样一次实验使他印象深刻,虽然以失败告终,但杨数强对物理的兴趣之火却因此被点燃。

青藏铁路,被誉为“天路”,列车穿梭于连绵不断的雪山之间,阳光洒在雪山上,闪烁着耀眼的光芒。在这条连接我国西部地区重要城市的青藏线上,十个站点都留下了杨数强的智慧结晶。从铁道部计轴中心负责火车的站间透明自动闭塞系统,到温州企业研发超声波测距仪,杨数强一路耕耘,在科学的多个领域不断探索。“后来参与的发明越多,越感觉到自身知识的匮乏。”为了拓展知识储备,杨数强顺利考入重庆理工大学。在研究生阶段,他对生物特征识别领域产生了浓厚兴趣,于是立志发明一套运用人体静脉特征进行识别的系统。在兴趣的驱动下,杨数强凭借坚定的信念与不懈的创新精神成为全国第一个研究出嵌入式手指静脉特征识别系统的发明家,取得了熠熠生辉的成就。

杨数强并不是单纯为了发明而发明,他的很多发明创造和我们的生活息息相关,他最开心的事情就是自己的发明能给人们带来便利,创造价值。2015年,日本学者研究表明,红薯含有大量的脱氢表雄酮,这种物质主要留存在红薯的表皮上,被称为“抗癌之王”。杨数强备受启发,“红薯的抗癌能力很强,联想到我的家乡的地理标志产物就是红薯,便想着在进行科研工作的同时促进家乡的发展。”汝阳县是个农业大县,农作物以红薯为主,村民们会把收获的红薯磨成面储存,亦或是把红薯放在油桶中间的炉子里烘烤食用。“过去村民们烤红薯的方式很不健康,不仅破坏了其中的脱氢表雄酮,而且烤出来的口感很不好。”于是,他将目光投向了烤红薯机。通过研究烤红薯过程中温度等因素的动态曲线变化,在实验改进几年后,一款能够根据红薯含水量、含糖量、体积大小等差异在不同烘烤阶段自动调整烘烤温度的烤红薯机成功现世,做到了既保证口感,又牢牢“锁”住红薯的抗癌物质,为家乡带来了收益。

科研育人 以赛促练

虽酷爱发明,但杨数强把育人看得更为重要。“我想培育出许许多多像我这样能够实实在在去做产品的学生。”在他看来,兴趣是最好的老师。“如果学生没有兴趣,即使你把知识摆在他们面前,他们也无法主动去吸收和掌握。”为了增强学生对科研的热情,杨数强设置了一种特别的门锁,可以通过使用一卡通来记录学生进入实验室的次数。每个学生有60次进入实验室的机会,每次刷卡后自己的权限会增加一次,其他人的权限会减少一次。这样一来,越常到实验室的同学越有进门权限,而疏于实验的同学自然就没有了进门权限。这种方式实现了学生的自然分流,实验室里每天都挤满了对科研充满兴趣的学生。

杨数强经常教育学生发明创新不是一蹴而就的事业,要从小事、从基础做起。他谈道:“在学生进入实验室时,我不会立即教他们如何操作工具,而是让他们先熟悉环境,做一些力所能及的简单事情,比如打扫卫生、整理器材、拆装螺丝、给学长学姐‘打下手’等。”通过这些看似琐碎的工作,学生在实验室慢慢沉淀,也在点滴之间栽培下了创新的种子。

“学生们所做的每一项工作都应当与实际的生产生活紧密相连,这样他们不仅能在比赛中取得佳绩,而且能够在毕业后的职场中直接应用所学知识。”带着这样的初衷,杨数强开始带着学生团队参加各种比赛项目,以赛促练。近年来他指导学生参加挑战杯、互联网+、电子设计大赛、大学生创新创业大赛、智能车、机器人大赛等比赛累计获得国家级奖项200余次,获得全国、全省冠亚季军奖杯60余项。

杨数强在带领团队做项目时并非一帆风顺。“早些年我们在做机器人、智能车等项目时可以说是一无所有,但我们并没有就此止步,而是积极地寻找解决方案。”他们在顶楼找了一个闲置的厕所,把它当作了挥洒汗水的“战场”。在这个特殊的“工作室”里,杨数强和他的学生将创新作为信仰,克服了各种困难。尽管缺乏资金和材料,他们却从未想过放弃,四处搜寻废旧物品成了他们的家常便饭,从回收的柜子到废弃的电路板等,每一件旧物都在他们的巧手下重获新生。“只要不是彻底坏掉的东西,我们都会想办法把它修复好。废旧物品不是终点,而是创新的起点。”回忆起那段充满挑战的日子,杨数强的眼中闪烁着无尽的光芒。

保持热爱 砥砺前进

对于有志于从事发明创新事业的年轻人,杨数强分享了自己的见解:“如果你对某个领域充满兴趣,那就勇敢地朝这个方向迈进,保持好奇与热爱,勇于接受新挑战,不畏惧失败。”他反复强调,在投身创新行业之前,首先要选择一个适合自己的领域,并坚定不移地投入努力。正如“两万小时法则”所言,只要一个人在他所选择的领域投入大量时间和精力,持续努力,那么他就能成为该领域的“专家”。

“发明这条路,我会一直走下去。”提及未来发展规划,杨数强目光笃定。随着经验的日益丰富,他将承接更多的项目,更深入地投身于服务地方社会的事业当中,为社会带来更多的创新成果,为人们的生活带来更多的便利和福祉。同时,他表示将不遗余力地培养更多优秀的学生,在他们的成长与发展道路上倾注更多的心血。

“三思方举步,百折不回头”是杨数强的座右铭。他深知,在探索发明创新的道路上,必然会遇到种种困难和挫折,只有经过深思熟虑,才能迈出坚实的步伐。“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。”杨数强将始终秉持追求卓越的目标,在科研与育人方面继续砥砺前行,让更多的人享受到发明创新所带来的益处。