在焦永昌的身上，以身為范早就司空見慣，也反復(fù)驗(yàn)證著他所寫下的那句師德感言——“學(xué)高為師，身正為范，言傳身教”。
砥身礪行 學(xué)高身正為典范
“通常早晨我都是第一個(gè)到辦公室的，上課的話我也會(huì)提前約半小時(shí)到教室把準(zhǔn)備工作做好。”在焦永昌看來，作為教師，不僅學(xué)問要高，言行舉止更要成為典范。“作為一名老師，作為學(xué)生學(xué)業(yè)路上的引路人，如果不能做好自己，又怎么要求別人呢？”焦永昌如是說。
從事優(yōu)化算法及天線優(yōu)化設(shè)計(jì)的這些年，焦永昌時(shí)時(shí)刻刻都以高標(biāo)準(zhǔn)來要求自己：給學(xué)生授課，他會(huì)首先把講授的知識(shí)做到融會(huì)貫通；要求學(xué)生準(zhǔn)時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，他會(huì)比學(xué)生早到；給學(xué)生布置任務(wù)，他會(huì)花費(fèi)更多時(shí)間去閱讀文獻(xiàn)，保持與所在領(lǐng)域最前沿技術(shù)同步。焦永昌直言，他從不認(rèn)為自己是燈塔，他只不過是和學(xué)生共同進(jìn)步的研究者。他勤勤懇懇、以身作則的行為所有人都有目共睹，“師德標(biāo)兵”的稱號(hào)是他周圍的人投票選出來的，也是電院的老師和學(xué)生對(duì)這樣一位德高望重、才學(xué)兼?zhèn)涞念I(lǐng)路人的認(rèn)可。
從教30多年來，焦永昌一直工作在一線，在科研與教學(xué)任務(wù)同等重要的情況下，他坦言只能花更多的時(shí)間，甚至是業(yè)余時(shí)間去備課。為了給學(xué)生講好課，在完成了一天的科研任務(wù)之后，焦永昌會(huì)花費(fèi)休息時(shí)間甚至是周六周日的時(shí)間去備課，“教學(xué)這件事，馬虎不得，只有自己熟練并且精通掌握，才能給學(xué)生講授好?！苯褂啦f道。為此，他不斷更新著教學(xué)內(nèi)容，通過與學(xué)生課堂互動(dòng)的方式來掌握學(xué)生的理解程度。在與學(xué)生交流的過程中，他發(fā)現(xiàn)只對(duì)書中的內(nèi)容進(jìn)行照本宣科是不行的，這樣學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力永遠(yuǎn)無法提升。為了改善傳統(tǒng)教學(xué)的這一弊端，焦永昌先后采用了很多方法。在他的課程里，考試只是檢驗(yàn)學(xué)生掌握知識(shí)的一種途徑，更多的情況下，焦永昌會(huì)以大作業(yè)的形式來考察學(xué)生。他會(huì)提出某一類問題，提供有關(guān)天線或者其他方向的閱讀文獻(xiàn)，問題有了，平臺(tái)有了，怎么從中找出自己感興趣的方向并深刻挖掘，就是對(duì)學(xué)生能力的考察。通過這一考察，往往就能看出學(xué)生的層次以及分析問題和解決問題的水平。
授人以漁 做教學(xué)改革的先驅(qū)者
2010年，焦永昌曾接受過一次采訪，當(dāng)時(shí)他提出“大學(xué)的核心競(jìng)爭(zhēng)力是教師和人才”，十年過去了，對(duì)于“如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才”這一時(shí)代主題，焦永昌的初心始終未曾改變。
“我們的教育往往只注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的傳授，但更重要的‘方法’——這個(gè)貫穿于學(xué)習(xí)研究整個(gè)過程的有力工具，卻沒人講授，”焦永昌認(rèn)為方法論也應(yīng)該成為一門課程，針對(duì)不同研究，學(xué)會(huì)運(yùn)用不同方法解決問題。方法有很多種，數(shù)學(xué)的方法或是物理的方法，比如在復(fù)雜天線系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，如何將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型，再將該數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為可解的優(yōu)化模型，最后利用優(yōu)化算法求解該優(yōu)化模型，進(jìn)而提高整個(gè)天線系統(tǒng)的性能指標(biāo)，這一過程十分重要。而建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用正確的方法，是成功解決實(shí)際問題的關(guān)鍵一步。因此，焦永昌在自己所講授的《近代工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法》等課程中，著重突出idea的重要性，引領(lǐng)學(xué)生從源頭發(fā)現(xiàn)問題，予以解決。
除此之外，焦永昌還十分注重對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)。他自己本科是學(xué)數(shù)學(xué)的，多年來已經(jīng)形成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S。在給學(xué)生教課的過程中，焦永昌發(fā)現(xiàn)一些同學(xué)的數(shù)理基礎(chǔ)較差，而這一問題又引發(fā)了他對(duì)現(xiàn)有教育體制的思索。在國外一些國家，只有高中課程中數(shù)理化科目全得A的學(xué)生才進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)理學(xué)并進(jìn)入教師行列，焦永昌認(rèn)為這種機(jī)制從源頭上保證了講授數(shù)理知識(shí)教師的專業(yè)性，“這些數(shù)理基礎(chǔ)扎實(shí)的教師給工科學(xué)生講授數(shù)學(xué)課和物理課，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。”
焦永昌在教學(xué)過程中重視教學(xué)方法的改革，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，注重結(jié)合教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力?！斑x我課的學(xué)生來自于不同的學(xué)科專業(yè)，包括電磁場(chǎng)與微波技術(shù)、電路與系統(tǒng)、微電子學(xué)與固體電子學(xué)、控制科學(xué)與工程、機(jī)械工程等專業(yè)，既有博士研究生，又有碩士研究生，選課學(xué)生的專業(yè)背景和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差別較大，對(duì)相關(guān)算法的理解也有偏差。每年我都會(huì)根據(jù)上一年度的教學(xué)情況，結(jié)合與課程相關(guān)的學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，更新教學(xué)內(nèi)容，修改PPT，目的是盡可能根據(jù)選課學(xué)生的特點(diǎn)，制訂更為合理的教學(xué)計(jì)劃和考核方式，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生聽課的積極性，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量?！睂W(xué)生反映，他在課堂上精力充沛，充滿激情；授課形象生動(dòng)，妙語連珠，能吸引學(xué)生的注意力；課堂知識(shí)量豐富，教學(xué)效果良好，學(xué)生受益匪淺。
夾縫生存 從不可能到可能
從決定選擇“高性能天線優(yōu)化設(shè)計(jì)”這一研究方向開始，焦永昌從未想過放棄。盡管曾經(jīng)這個(gè)研究方向不被人看好，盡管也坐了很多年“冷板凳”，但焦永昌和其團(tuán)隊(duì)，用所取得的研究成果證明了自己的實(shí)力，也充分說明了自己研究領(lǐng)域的重要性。
2011年9月19日發(fā)射的中星1A衛(wèi)星，焦永昌及其團(tuán)隊(duì)成功解決了該衛(wèi)星天線正樣相位方向圖擬合問題，經(jīng)過衛(wèi)星在軌測(cè)試，天線相位方向圖擬合算法性能滿足技術(shù)指標(biāo)要求和智能天線在軌使用要求。用戶評(píng)價(jià)：衛(wèi)星天線相位方向圖擬合算法屬國內(nèi)外首創(chuàng)，處于國際領(lǐng)先水平。5年后的2016年，焦永昌及其團(tuán)隊(duì)解決了星載高增益多波束天線波束優(yōu)化設(shè)計(jì)和混合矩陣---饋源路由快速優(yōu)化問題，所設(shè)計(jì)的星載多波束天線系統(tǒng)采用60多個(gè)饋源，形成100多個(gè)波束，覆蓋了中國版圖，且在服務(wù)區(qū)內(nèi)天線的增益超過40dBi，同頻復(fù)用波束載干比優(yōu)于12dB。該天線系統(tǒng)已成功應(yīng)用于2016年8月6日發(fā)射的天通一號(hào)01星，經(jīng)在軌測(cè)試，該天線性能良好，成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。天通一號(hào)01星也被譽(yù)為“中國版的海事衛(wèi)星”，具有覆蓋范圍廣、通信能力強(qiáng)、服務(wù)無盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)我國領(lǐng)土領(lǐng)海及第一島鏈以內(nèi)海洋海島的全面覆蓋。
回想起當(dāng)年的研究歷程，焦永昌表示，有過失敗，也有過心酸，但為了解決國家重點(diǎn)型號(hào)項(xiàng)目中的關(guān)鍵技術(shù)問題，團(tuán)隊(duì)克服了一切阻力。2009年，團(tuán)隊(duì)用了半年多的時(shí)間，求解了幾萬個(gè)維數(shù)為168的高維非線性優(yōu)化問題，最終解決了中星1A衛(wèi)星的“歸零”問題。2015年，焦永昌及其團(tuán)隊(duì)花了一年多的時(shí)間設(shè)計(jì)星載多波束高增益天線系統(tǒng)，采用60多個(gè)饋源，形成100多個(gè)波束，既要覆蓋中國版圖并達(dá)到超過40dB的高增益，還要考慮100多個(gè)波束中的同頻波束干擾抑制問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)的難度可想而知。焦永昌和他的團(tuán)隊(duì)，通過從兩個(gè)不同的角度出發(fā)，建立了相互關(guān)聯(lián)的兩個(gè)約束非線性優(yōu)化模型，交替使用和求解這兩個(gè)模型，可協(xié)調(diào)點(diǎn)波束的增益和副瓣性能，精準(zhǔn)控制每一個(gè)波束，充分挖掘星載多波束天線的潛力，使其波束優(yōu)化計(jì)算達(dá)到較為理想的設(shè)計(jì)效果。最終成功設(shè)計(jì)了天通一號(hào)01星高增益多波束天線系統(tǒng)。
這一成果是激動(dòng)人心的，也是值得紀(jì)念的。星載多波束高增益天線系統(tǒng)在天通衛(wèi)星的成功應(yīng)用，也意味著我國進(jìn)入了衛(wèi)星移動(dòng)通信的手機(jī)時(shí)代，填補(bǔ)了中國自主移動(dòng)通信系統(tǒng)的空白，打破依賴國外衛(wèi)星移動(dòng)通信服務(wù)的現(xiàn)狀，具有重要的里程碑意義。
眼光長遠(yuǎn) 自力更生謀發(fā)展
盡管目前已經(jīng)取得了很多研究成果，對(duì)于焦永昌而言，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！拔覀円岣邔W(xué)科影響力，提高西電在行業(yè)內(nèi)的知名度，就要面向國家重大戰(zhàn)略需求，解決更多的實(shí)際問題?！苯褂啦缡侵v。作為天線領(lǐng)域?qū)＜?，焦永昌?yīng)邀在全國天線年會(huì)、華為天線技術(shù)年會(huì)等多個(gè)學(xué)術(shù)會(huì)議上做了報(bào)告，在這個(gè)過程中，他感受到了行業(yè)內(nèi)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。西電要想提升學(xué)科影響力，就必須解決更多實(shí)際問題，努力突破關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在關(guān)鍵領(lǐng)域的自主可控。
從0到1，從敢闖“無人區(qū)”到成為大師，焦永昌用三十多年的教學(xué)時(shí)光詮釋了科研人的敢想敢拼、甘之如飴。寒來暑往，秋收冬藏，焦永昌用心撒播下知識(shí)的種子，用行動(dòng)收獲了豐碩的果實(shí)。
“動(dòng)人以言者，其感不深；動(dòng)人以行者，其應(yīng)必速”。焦永昌的領(lǐng)路人之行，從未結(jié)束。
（文/西電新聞中心·張 傲 張聞功 ）
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