“試驗田”育出“創新苗”
創(chuang)新(xin)之(zhi)道(dao),唯(wei)在(zai)得(de)人(ren)。習(xi)近(jin)平(ping)總(zong)書(shu)記(ji)在(zai)中(zhong)央(yang)人(ren)才(cai)工(gong)作(zuo)會(hui)議(yi)上(shang)指(zhi)出(chu),我(wo)國(guo)擁(yong)有(you)世(shi)界(jie)上(shang)規(gui)模(mo)最(zui)大(da)的(de)高(gao)等(deng)教(jiao)育(yu)體(ti)係(xi),有(you)各(ge)項(xiang)事(shi)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)廣(guang)闊(kuo)舞(wu)台(tai),完(wan)全(quan)能(neng)夠(gou)源(yuan)源(yuan)不(bu)斷(duan)培(pei)養(yang)造(zao)就(jiu)大(da)批(pi)優(you)秀(xiu)人(ren)才(cai),完(wan)全(quan)能(neng)夠(gou)培(pei)養(yang)出(chu)大(da)師(shi)。
清華大學錢學森力學班創立於2009年,是國家“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”唯一定位於工科基礎的試驗班。12年來,這塊“麵向創新型工科的試驗田”圍繞著培養創新型人才、提升本科教育質量、激發學生內生動力、促進教學相長等方麵,開展了一係列實踐探索,取得了可喜的突破。細雨深潤,禾苗茁壯。回顧12年的探索曆程,“好苗子”如何在“試驗田”上拔節育穗?錢學森班的探索,能給我國創新型人才培養帶來哪些啟示?記者近日走近錢學森班,嚐試尋找答案。
試水——
想方設法嗬護學生的激情。這種激情應該是對一件事情著迷,晚上睡不著覺,吃飯走路都在想這件事情的感覺,這對創新至關重要
“我做的研究是讓兩個固體表麵沒有摩擦,這是一個非常基礎的領域。因為摩擦一定會磨損,我們有1/3的能源就消耗在這上麵。”中國科學院院士、錢學森班首席教授鄭泉水在結構超滑領域耕耘20餘年,曾以第一獲獎人身份獲得過兩次國家自然科學獎二等獎。
然而,作為清華大學航天航空學院工程力學係教授,另一個關於減少“磨損”的問題也一直縈繞在鄭泉水的心頭。“我1993年到清華大學任教,當初給我的感覺就是,清華的學生很聰明,但內生動力不夠。”鄭泉水口中的“內生動力”,指的不是多上幾門課,或者考個好成績。“我認為,學生被‘磨損’的會是激情。這種激情應該是要對一件事情著了迷,晚上睡不著覺,吃飯走路都在想一件事的那種感覺,這對創新至關重要。”
鄭泉水開始係統思考創新型人才培養問題是在2001年。那年,一個非常優秀的清華本科生跟著鄭泉水讀碩士。有多優秀呢?用鄭泉水的話說:“博士後一年都沒解決的問題,還在讀大四的他兩個星期就解決了。”當時,就是這個學生的一句話讓鄭泉水十分震驚:“我們班裏隻有我一個人有興趣做學術。”
“清華大學有這麼好的資源和條件,學生有這麼好的天賦,大多數人卻不想做研究,就是來讀個學位,這怎麼能行?”鄭泉水猜測,主要原因可能是知識“不好玩”,kechengtixitailaohua。yushitahetongshimenyiqihualedaliangshijian,laitaolunzenyanggaigejiaoxueneironghekechengtixi。danshi,zhengquanshuifaxianguanggaizhexiehaiyuanyuanbugou。
到了2007年,問題變得更加緊迫。“航天航空學院一屆90多個本科生,14個沒有畢業。當時我是學院學術委員會的主任,主管教學體係。這種情況讓我們下定決心必須改課程,之後又花了3個月討論怎麼改。”鄭泉水回憶。
經過反複研討,大家形成了共識:本科課程學得多、學得全,一部分課程的挑戰度、訓練量不夠,成了學生們口中的“水課”。要提升本科教學質量,一定要把課程裏的“水分”擠掉。但是究竟哪些課要砍掉,哪些課要加強?不少老師都認為自己專業領域的課程很重要,這導致都加強的話,學分起碼要到200分以上,學生根本受不了,所以很難調和。
密集的教學研討沒有馬上奏效,卻讓鄭泉水等對創新型人才培養有了更進一步的認識。2007年夏,他向清華大學校領導彙報工作時提出,結合清華的力學和工科優勢,創辦一個“人才培養試驗田”的設想。在得到學校領導的充分肯定後,這個“人才培養試驗田”加緊籌備。當時,“兩彈一星”元勳、人民科學家錢學森院士親自首肯了在清華設立的這個力學班以“錢學森”來命名。2009年,教育部等部門聯合推出“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”,並在清華等19所高校進行拔尖創新人才培養試點,錢學森班被納入其中。
2009年9月5日,30名意氣風發的年輕人走進清華大學,成為錢學森班的第一屆學生,一場創新型人才培養計劃,就此展開。
破題——
你想長成什麼樣子,就去紮什麼樣的根;想蓋多高的房子,就去打多深的基礎
“錢學森班首先定位是工科基礎,不是力學或者某個專業。所以我們除了要幫助學生找到‘內生動力’,還強調開放性。”鄭泉水說,“清華大學有好幾十個專業,其實很多學生並不知道自己究竟喜歡學什麼,‘選對’的概率可能隻有幾十分之一。我們做過調研,讓學生們困惑的往往是‘我學這個專業有什麼用’‘為什麼要學這門課’這些最基本的問題。所以我們想到了一個辦法:你想長成什麼樣子,就去紮什麼樣的根;想蓋多高的房子,就去打多深的基礎。”
怎樣立足開放性打基礎?錢學森班的老師們一開始想了很多辦法,比如小班授課、請知名教授來上導論之類的課等,但效果都不太理想。鄭泉水百思不得其解,直到一個“不破的泡泡”出現。
錢學森班創立之初,鄭泉水就經常和學生們討論一些“異想天開”的de想xiang法fa。例li如ru,石shi油you被bei壓ya在zai沙sha子zi的de縫feng隙xi裏li。沙sha子zi變bian成cheng砂sha岩yan後hou,縫feng隙xi變bian得de很hen小xiao,阻zu力li變bian得de很hen大da,石shi油you就jiu流liu不bu出chu來lai。假jia如ru在zai石shi油you裏li放fang一yi些xie納na米mi顆ke粒li,相xiang當dang於yu給gei石shi油you裝zhuang上shang了le“輪子”,石油在砂岩的邊界上,不就能自己“滾動”出來了嗎?
錢學森班2009級學生楊錦,循著這個想法開始做實驗。雖然他沒有成功地給石油裝上“輪子”,quezaishiyandeguochengzhongguanchadaoshuimianshangpiaofuzheyicengweixiaodepaopao,guolehaojitianrengranbupo。tabazhegexianxianggaosulezhengquanshui。zhengquanshuiyebudong,danjiaodeyouqu,tameiyoufuyanxueshengdehaoqixin,ershigulibingzhidaoyangjinjixuyanjiu,zuizhongfaxianle“不破的泡泡”的原理——水(shui)泡(pao)表(biao)麵(mian)有(you)緊(jin)密(mi)排(pai)列(lie)微(wei)米(mi)顆(ke)粒(li)時(shi),產(chan)生(sheng)的(de)毛(mao)細(xi)張(zhang)力(li)可(ke)以(yi)維(wei)持(chi)水(shui)泡(pao)一(yi)個(ge)多(duo)月(yue)不(bu)破(po)。半(ban)年(nian)下(xia)來(lai),楊(yang)錦(jin)第(di)一(yi)次(ci)領(ling)悟(wu)到(dao)用(yong)自(zi)己(ji)的(de)所(suo)學(xue)和(he)推(tui)導(dao)可(ke)以(yi)去(qu)解(jie)釋(shi)分(fen)析(xi)、定量描述一個物理現象,這讓他在觀察、實驗、理論方麵,都有了很大的進步。
這個“不破的泡泡”也讓鄭泉水感到振奮:“上課不管上到什麼樣的水平,一堂課下來,學生能掌握的可能隻有30%;但是如果提出問題,通過這些問題來實踐、研究,有可能學生對知識的理解能達到70%。”
知識麵隨著研究不斷深入,錢學森班似乎能找到一條可行的路徑——實現從學得多、學得全,向學得深、學得寬轉變。“正常的課程,學生上1小時的課做3小時練習,現在通過深入做研究,學生可能要花9小時乃至27小時。甚至在知識的牽引下,他可以從物理做到化學,從化學做到生物,這個能力是可以遷移的。”鄭泉水說。
在錢學森班成立之初的幾年,雖然也對課程體係進行了大的調整,學分減少到了178分,但鄭泉水仍不滿意。他又找來在清華大學長期從事教學管理工作的數學係教授白峰杉,對課程體係再次進行大刀闊斧的改革。“大學期間學了多少門課不重要,但是學透了幾門課特別重要。我們隻留下那些能夠改變認識的課。”白峰杉說。
2016年,清華大學本科榮譽學位項目在錢學森班首試,這個項目設置了18門“挑戰性”課程,並劃分為6個係列,分別是數學、自然科學、工科基礎、專業與研究,以及人文、綜合與貫通,一個錢學森班學生在大學前3年的每個學期裏,榮譽挑戰性課程隻需上3門,從前4類裏麵選2門,從後2類裏選1men。zairongyutiaozhanxingkechengzhiwai,xueshenghaikeyigenjuzijidexingquheyanjiufangxiangxuanzejiegouxingkecheng,laigoujianzijidezhishihenenglitixi。jiuzheyang,qianxuesenbanbazongxuefenjiangdaole148分,低於清華大學其他工科院係的學分要求。
成果——
在總學分上做“減法”的同時,在課程難度和挑戰性上做足“加法”,讓學生們“燃”起來,盡情釋放創新能量
“在清華大學錢學森班就讀是種怎樣的體驗?”在某網絡問答平台上,這個話題曾引起過熱烈的討論。錢學森班裏,在高考或競賽中披荊斬棘的佼佼者們,似乎迎來了更大的挑戰:“課程的難度設置更大、進度更快”“會有各種大作業,比如‘有限元法基礎’課會讓我們‘造一座橋’”……錢學森班在總學分上做“減法”的同時,在課程難度和挑戰性上卻做足了“加法”,讓學生們“燃”起來,盡情釋放創新能量。
“我教的課程叫高等微積分,但事實上我教授的是數學分析。微積分主要說的是可以這樣做,而且是可行的;數學分析還要說清楚,為什麼這樣做是可行的。它必須是個完整的邏輯思想體係。”清華大學數學係教授鄭建華編寫的教程講義內容豐富,難度也有所提升,但並沒有把錢學森班的學生們“打趴下”。
“腦子轉得飛快。”這是錢學森班2016級(ji)學(xue)生(sheng)黃(huang)軒(xuan)宇(yu)大(da)一(yi)時(shi)學(xue)數(shu)學(xue)分(fen)析(xi)的(de)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)個(ge)在(zai)高(gao)中(zhong)時(shi)代(dai)拿(na)過(guo)國(guo)際(ji)奧(ao)林(lin)匹(pi)克(ke)物(wu)理(li)競(jing)賽(sai)亞(ya)洲(zhou)金(jin)牌(pai)的(de)學(xue)生(sheng),上(shang)大(da)學(xue)前(qian)就(jiu)已(yi)經(jing)自(zi)學(xue)了(le)數(shu)學(xue)分(fen)析(xi),但(dan)一(yi)次(ci)數(shu)學(xue)作(zuo)業(ye)還(hai)是(shi)要(yao)花(hua)上(shang)四(si)五(wu)個(ge)小(xiao)時(shi),那(na)些(xie)推(tui)演(yan)令(ling)人(ren)著(zhe)迷(mi)。
“我看到了他們在艱難的學業中展現出來的智慧。”“燃”起來的學生們那些叫絕的解題方法,鄭建華曾記錄了滿滿一個筆記本。“教育的意義在於激發智慧,這個智慧不是我們教師給的,但是需要我們來點燃,我就是一根火柴。”鄭建華說。
在zai增zeng加jia課ke程cheng難nan度du的de基ji礎chu上shang,錢qian學xue森sen班ban的de老lao師shi還hai會hui經jing常chang提ti出chu一yi些xie帶dai有you科ke研yan性xing質zhi的de問wen題ti,鼓gu勵li學xue生sheng探tan索suo。黃huang軒xuan宇yu曾zeng在zai一yi個ge偶ou然ran的de場chang合he,聽ting鄭zheng泉quan水shui聊liao起qi“超滑發電機”的設想,“gaozhongshiwodiandonglixuexuedebijiaohao,suoyitingwanzhihou,wulimoxingzainaohailimashangjiuyouganjiaole。wojiaodekeyixianconglilunshejizuoqi,kannengbunengconglilunshangshuoming‘超滑’對發電機有幫助。”就這樣,黃軒宇跟鄭泉水約定,每一兩周彙報一次進展。
經常得到老師、學長們的指導與反饋,黃軒宇逐漸積累起信心,他自學了半導體、量子力學、固體物理、微加工、電路等課程。到了大三,因為要做一些器件的設計和加工,他又選了很多微電子係的課,還請老師們幫忙,申請到其他實驗室的權限。“自己動手做,一開始沒有經驗,手會比較抖,有時做好了前三道工藝,到了第四步就做壞了。但從設計、版圖、加工到測試,都是我自己來做,現在再碰到一個微加工的工藝,就不會有太大難度了。”黃軒宇告訴記者。
鄭泉水拿出一本厚厚的論文來——《結構超滑納米發電機》,如果不看作者署名是“黃軒宇”,很難將它和一名本科生聯係起來。另一張照片裏,黃軒宇正帶領著五六名博士生、博士後研討超滑發電機,大家聚精會神地討論,當時還在讀本科的黃軒宇認真地進行講解。“他已經把超滑發電機樣機做出來了,還帶了一個研究組,做得比我要出色。”鄭泉水的臉上洋溢著笑容。
“本科生是可以做研究的,但是需要方法論。”這在錢學森班已經成為師生們的共識。
當研究與學習以更加緊密的方式結合,思想的“火花”也在不斷碰撞、激發。化學係教授李強說,由於經常開展深入的討論,將“三節課”延長到“四節課”,在錢學森班成了“家常便飯”;數學係教授張賀春說,錢學森班大一本科生給出過他本人都未曾想到的數學證明方法;在航天航空學院教授鄭鋼鐵的帶領下,手術機器人、自主車、人工外骨骼這些“創新”的想法一個個變成了現實……
特色——
在這裏,師生之間亦師亦友,學長常常出謀劃策,同學一起出遊、聊天。“朋輩學習”促進共同成長
“以前我們談大學教育時,似乎很少討論如何讓老師做他們真正感興趣的教育工作,有的老師甚至還會把教學與科研對立起來。”在鄭泉水看來,創新型人才培養則可以做到教學相長,讓師生共同感興趣,共同取得成果。
2013級(ji)學(xue)生(sheng)胡(hu)脊(ji)梁(liang),曾(zeng)經(jing)成(cheng)功(gong)地(di)把(ba)老(lao)師(shi)吸(xi)引(yin)到(dao)錢(qian)學(xue)森(sen)班(ban)。大(da)一(yi)那(na)年(nian)暑(shu)假(jia),他(ta)加(jia)入(ru)航(hang)天(tian)航(hang)空(kong)學(xue)院(yuan)的(de)生(sheng)物(wu)力(li)學(xue)研(yan)究(jiu)所(suo),此(ci)後(hou)逐(zhu)漸(jian)明(ming)確(que)了(le)自(zi)己(ji)的(de)研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)——生物物理。在實驗中,他發現了細胞膜的曲率與蛋白分布之間明顯的相關性,就深入學習了複雜係統科學、發育學和進化學,還主動聯係清華大學、北京大學生命科學學院的老師討論。
胡脊梁在本科畢業時一共發表了5篇論文,其中1篇還發表在頂級期刊上。幾年後,一名清華大學生命科學學院的老師見到鄭泉水時,提了句:“我們有共同的學生。”鄭泉水這才知道。很多其他學院的老師都是以這種方式“加入”錢學森班的。鄭泉水認為,創造條件並幫助學生,使得他們的創新意識和能力得到充分發揮,不僅能讓學生深度學習、找到興趣方向,而且對老師也特別有幫助,是一個雙贏的局麵。
錢學森班另一個令人印象深刻的特色是“朋輩學習”。在這裏,學長經常為學弟學妹們的科研、成長出謀劃策,提出建議,同學們也會經常一起出遊、聚餐。在這裏,師生之間亦師亦友。錢學森班2014級學生楊昊光記得,有一次他們去郊區野營,他和鄭泉水在一個帳篷裏聊天,聊夢想,聊科技發展,聊人生選擇……
12年nian來lai,錢qian學xue森sen班ban的de絕jue大da多duo數shu學xue生sheng都dou選xuan擇ze了le科ke研yan道dao路lu,部bu分fen學xue生sheng已yi經jing在zai相xiang關guan領ling域yu嶄zhan露lu頭tou角jiao。談tan及ji創chuang辦ban錢qian學xue森sen班ban的de初chu心xin,鄭zheng泉quan水shui說shuo,希xi望wang找zhao到dao並bing幫bang助zhu那na些xie將jiang來lai有you誌zhi於yu從cong事shi科ke學xue研yan究jiu、有著強烈學術誌趣的學生成長成才,培養出中國自己的大師,並探索破解“錢學森之問”。
60多年前,清華大學也曾有過一個“錢學森班”。當年,回國不久的錢學森為了解決力學人才匱乏的問題,在清華大學開辦了工程力學研究班,培養了300多名新中國急需的力學人才,其中包括多位兩院院士,為“兩彈一星”、載人航天等重大工程積蓄了人才力量。60多年過去了,又一個錢學森班承載著自主培養創新型人才的光榮使命,向著實現高水平科技自立自強的目標繼續前進。
為創新型人才培養蹚新路(記者手記)
12年,對一般的事業來說不算短,對於教書育人來說,卻不算長。走進錢學森班,最讓記者感佩的不僅是院士、教授們極高的科研成就,也不僅是青年學子極高的天賦潛質,更有他們對於教書育人、自主創新那份共同的熱忱及為之付出的努力。
創chuang新xin驅qu動dong實shi質zhi是shi人ren才cai驅qu動dong,人ren才cai是shi創chuang新xin的de第di一yi資zi源yuan。當dang前qian,世shi界jie科ke技ji革ge命ming和he產chan業ye變bian革ge方fang興xing未wei艾ai。邁mai上shang全quan麵mian建jian設she社she會hui主zhu義yi現xian代dai化hua國guo家jia新xin征zheng程cheng,堅jian定ding創chuang新xin自zi信xin,緊jin抓zhua創chuang新xin機ji遇yu,加jia快kuai實shi現xian高gao水shui平ping科ke技ji自zi立li自zi強qiang,就jiu必bi須xu下xia大da力li氣qi培pei養yang創chuang新xin型xing人ren才cai。錢qian學xue森sen班ban通tong過guo重zhong構gou課ke程cheng體ti係xi、激發學生內生動力、突出研究性學習等,構建起了更加開放的創新教育模式,開辟出一條因材施教的新路,使得那些有誌於從事科學研究、有著強烈學術誌趣的學生能夠成長成才,有力呼應了高質量發展的人才需求。
jiaoyushiliguozhiben。jiakuaijiansheshijiezhongyaorencaizhongxinhechuangxingaodi,jiubixujiadajiaoyutouru,tebieshishenhuajiaoyuziyuangonggeicegaige。zaiqianxuesenban,jiuyouyipizhizhedelaoshi,zaijiaoxue、指導學生科研方麵投入了大量的時間和精力。作為學生的引導者,他們用真心、耐心幫助學生成長發展。優秀的教師對優秀的學生傾情竭力,也是錢學森班取得驕人成績的奧秘。
十年樹木,百年樹人。對於培養創新型人才來說,12年的時間隻是起步,但錢學森班隻爭朝夕的探索,無疑開了一個好頭。希望有更多錢學森班這樣的“試驗田”,育出更多的“創新苗”,為早日把我國建設成為世界科技強國添薪助力。
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