而這個(gè)微小卻獨(dú)具特色的設(shè)置,成為探析國(guó)科大本科生課程教學(xué)的一個(gè)重要切入點(diǎn)。
完全依賴拐杖的人跑不快
用一塊塊樂高積木拼裝一臺(tái)圖靈機(jī)、用硬件描述語言寫一個(gè)關(guān)于CPU的電路……對(duì)于一個(gè)剛剛接觸計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生來說,這樣的實(shí)驗(yàn)課充滿了挑戰(zhàn)。“老師只負(fù)責(zé)給我們制定目標(biāo)、提供工具,具體怎么實(shí)現(xiàn),才能達(dá)到理想的效果,要靠我們自己查資料,一遍遍嘗試、討論,實(shí)在解決不了的問題再請(qǐng)教老師,這與高中階段的學(xué)習(xí)完全不同。”國(guó)科大計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)大二學(xué)生孫小丁向筆者描述著自己近期的學(xué)習(xí)實(shí)踐,此前在教學(xué)樓的研討室里,與小組其他成員熱烈討論的情景還歷歷在目。
“拐杖好用,但完全依賴拐杖的人跑不快。”也許,這是國(guó)科大本科生“研討式”教學(xué)的本意。
國(guó)科大的本科生,實(shí)行 “三段式”的培養(yǎng)方式。第一階段為公共基礎(chǔ)課學(xué)習(xí),重點(diǎn)學(xué)習(xí)通識(shí)課程,以及數(shù)學(xué)、物理和語言類等基礎(chǔ)性課程。在這一階段,除了日常的課堂教學(xué),每門課的學(xué)習(xí)都會(huì)穿插一些研討課,這些研討課圍繞課程的難點(diǎn)、重點(diǎn),把學(xué)生分成小班,由助教或?qū)W生自己來主持,并要求每個(gè)學(xué)生積極參與。
“基于中科院的資源優(yōu)勢(shì),我們有好多研討課的助教其實(shí)也是教授、副教授、研究員級(jí)別的,至少也是博士。”國(guó)科大2015級(jí)物理學(xué)專業(yè)本科生牟梟勇說。助教一方面針對(duì)同學(xué)們課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容和作業(yè)進(jìn)行答疑解惑,另一方面為同學(xué)們補(bǔ)充課外知識(shí),拓展學(xué)生視野。“像這種條件的助教,在其他學(xué)?;静豢赡軐?shí)現(xiàn)。”牟梟勇說。
而談到自己在研討課中的收獲,牟梟勇表示非常滿意。“因?yàn)槲冶救藢儆谔釂柋容^積極的那種學(xué)生,所以如果當(dāng)天課堂上的內(nèi)容我已經(jīng)掌握了,那么通過研討課的時(shí)間和機(jī)會(huì),我能從助教那里額外學(xué)到很多知識(shí)。”在他看來,研討課不僅有助于鞏固所學(xué)知識(shí),而且對(duì)他以后的學(xué)習(xí),是非常好的知識(shí)、思維和技術(shù)儲(chǔ)備。
對(duì)于研討課和助教,他不吝贊美之詞。“他們可都是實(shí)實(shí)在在奮斗在科研一線的人,我正在經(jīng)歷、犯疑的地方是他們已經(jīng)成功跨越的,所以與他們交流,能給我最有效、最實(shí)用的啟發(fā)。”
而這樣的體會(huì),計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院大四學(xué)生談清揚(yáng)感同身受。“只要你有想法,主動(dòng)鉆研,與中科院任何一位老師聯(lián)系,他們都會(huì)非常歡迎和支持,會(huì)無條件幫助你實(shí)現(xiàn)科研夢(mèng)想。在與老師交流的過程中,我甚至能感覺到他們有一種傾其所有的無私,他們想把自己掌握的所有好東西分享給你。”2017年11月,談清揚(yáng)被國(guó)際頂級(jí)會(huì)議接收的文章,正是源于國(guó)科大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練計(jì)劃中自己感興趣的一個(gè)項(xiàng)目,經(jīng)主動(dòng)聯(lián)系后,談清揚(yáng)在國(guó)科大導(dǎo)師、中科院計(jì)算技術(shù)研究所夏時(shí)洪研究員和高林副研究員指導(dǎo)下順利完成。
中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院副研究員何凱是本科生《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》課的助教,他告訴筆者,研討課要注重鍛煉學(xué)生的想象能力、分析能力、表達(dá)能力,以及邏輯構(gòu)建能力等。他會(huì)把自己平時(shí)學(xué)習(xí)、研究、寫文章過程中的經(jīng)歷和心得體會(huì)與學(xué)生分享。“有些知識(shí)或方法可能書上都找不到,但我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)覺得對(duì)學(xué)生很有幫助。”何凱說。
“夢(mèng)中的山珍海味擺上了貨架”
國(guó)科大本科培養(yǎng)的第二階段為一年半左右的專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí),重點(diǎn)學(xué)習(xí)本專業(yè)的基礎(chǔ)性課程和交叉學(xué)科課程,絕大部分課程均實(shí)行小班制,研討課的比例將進(jìn)一步提高。
“最初拿到《前沿化學(xué)實(shí)驗(yàn)課》的講義時(shí),剛掃了一眼目錄,我就激動(dòng)得不行了。”國(guó)科大2014級(jí)化學(xué)專業(yè)本科生王溫博興奮地說。她發(fā)現(xiàn)講義上列出的16個(gè)實(shí)驗(yàn),涵蓋了四大化學(xué)(有機(jī)、無機(jī)、物化、分析)的各個(gè)方面,從理論性極強(qiáng)的計(jì)算化學(xué)到非常貼近實(shí)際應(yīng)用的電池制備,從分子動(dòng)力學(xué)模擬到共聚焦熒光顯微鏡,此外還有光學(xué)伏特計(jì)、超低場(chǎng)磁成像等新穎課題及與數(shù)、理、生等學(xué)科交叉的研究方法。“這些實(shí)驗(yàn)對(duì)于其他高校大多數(shù)學(xué)生來說可能都沒有機(jī)會(huì)接觸,甚至聞所未聞。用一個(gè)不太恰當(dāng)?shù)谋扔鱽硇稳菸耶?dāng)時(shí)的心情,就像是原來做夢(mèng)才能吃到的山珍海味有一天就真的擺在超市的貨架上了,供我們自由遴選。”王溫博告訴筆者,16個(gè)備選試驗(yàn)中,他們可以自由選擇6個(gè)。
每次實(shí)驗(yàn)課,王溫博都會(huì)在研究所待一整天。首先由指導(dǎo)老師講解課題背景、基本原理及課題組研究進(jìn)展,然后由助教老師手把手地教儀器使用和實(shí)驗(yàn)步驟。因?yàn)橐淮握n有2~4名同學(xué)參加,所以每個(gè)人都有充分的時(shí)間進(jìn)行獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)操作,一旦遇到問題也能得到及時(shí)、有效的解答。
據(jù)她介紹,每次實(shí)驗(yàn)課都要接觸新儀器,分析數(shù)據(jù)時(shí)還會(huì)在自己電腦上安裝一個(gè)個(gè)新的軟件。對(duì)于初次嘗試創(chuàng)新性和復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于普通教學(xué)實(shí)驗(yàn)的這些“菜鳥”來說,每次的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都是不小的挑戰(zhàn),實(shí)驗(yàn)失敗更是家常便飯。“雖然辛苦,但一想到這些研究生階段都可能需要數(shù)個(gè)月時(shí)間摸索的技術(shù)方法,我們本科生在專業(yè)老師的直接指導(dǎo)下,通過數(shù)次課程就能得到有效訓(xùn)練,會(huì)瞬間覺得付出是值得的,也對(duì)研究所的老師們充滿了感激。”而她們的指導(dǎo)老師,也從來不根據(jù)實(shí)驗(yàn)成功與否來給學(xué)生打分,對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解程度、數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性、結(jié)果分析的邏輯性以及思考討論的創(chuàng)新性才是評(píng)判成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。
大四做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí),王溫博還常常翻閱之前前沿實(shí)驗(yàn)的講義和報(bào)告,復(fù)習(xí)當(dāng)時(shí)用過的實(shí)驗(yàn)方法和分析公式,而且開組會(huì)討論時(shí),雖然她還是本科生,但也能根據(jù)在前沿化學(xué)實(shí)驗(yàn)中了解的技術(shù)給碩士、博士的師兄師姐提出一些新穎、有用的建議,這也幫助她更好地接受學(xué)業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)、融入導(dǎo)師領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)。
在王溫博看來,“研討式”教學(xué)讓她擁有了一把寶劍和一雙翅膀——學(xué)到的實(shí)用技術(shù),是今后科研實(shí)踐中鋒利的“寶劍”,幫助她把頭腦中的想法變成現(xiàn)實(shí);而前沿的視野則是“翅膀”,讓她能夠盡快進(jìn)入更廣闊的研究領(lǐng)域。
4年的堅(jiān)持漸顯成效
國(guó)科大本科培養(yǎng)的第三階段為第四學(xué)年的專業(yè)學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文。在確定專業(yè)方向和指導(dǎo)老師后,學(xué)生首先到國(guó)外大學(xué)或研究所學(xué)習(xí)研修一個(gè)學(xué)期,然后回到國(guó)科大學(xué)習(xí)并在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成畢業(yè)論文。未選擇出國(guó)學(xué)習(xí)的學(xué)生則在國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)專業(yè)課程并在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成畢業(yè)論文,國(guó)外學(xué)習(xí)也可以安排在三年級(jí)。
在專業(yè)方向課程學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文實(shí)習(xí)階段,研討課成為最主要的教學(xué)方式。大三下學(xué)期,談清揚(yáng)曾通過學(xué)校的本科生訪學(xué)交流項(xiàng)目在麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)了一個(gè)學(xué)期。那里小班制、精英化的研討式教學(xué)模式讓他羨慕不已,而這也是國(guó)科大正在努力完善的目標(biāo)。
2018年5月31日,國(guó)科大首屆本科生完成了畢業(yè)論文答辯。“今天各位同學(xué)順利完成論文答辯,意味著對(duì)你們學(xué)業(yè)的考核告一段落,也意味著你們4年的苦難生活很快就要結(jié)束了。”宣讀完答辯委員會(huì)決議,國(guó)科大本科教學(xué)培養(yǎng)委員會(huì)主任、數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)席南華院士的這番話,引起了在座者會(huì)心的笑意。
在這所被稱為“中國(guó)數(shù)學(xué)物理大學(xué)”的地方,學(xué)生承受的學(xué)業(yè)之苦“有口皆碑”:世界上最難的數(shù)學(xué)教材、大量數(shù)理基礎(chǔ)課、嚴(yán)格的考核目標(biāo)……然而,這些學(xué)業(yè)之苦背后,是其他同齡人求之不得的優(yōu)勢(shì)資源和自由:學(xué)業(yè)導(dǎo)師制、小班制、國(guó)際交流培訓(xùn)、名師上講臺(tái)、豐富的講座、先進(jìn)的教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)、根據(jù)自己的興趣愛好有兩次轉(zhuǎn)專業(yè)的機(jī)會(huì)……
所有這些制度設(shè)計(jì)和努力只為了一個(gè)目的:盡量摒棄傳統(tǒng)的生產(chǎn)線式模板化的教學(xué)培養(yǎng)方式,以學(xué)生為中心,運(yùn)用研討式、啟發(fā)式、浸入式等教學(xué)手段,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考、大膽質(zhì)疑、即興表達(dá)、尋根究底的能力與素質(zhì)。
而這樣的初衷已漸顯成效。翻閱首屆本科生的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))會(huì)發(fā)現(xiàn),這些研究大多是在中科院相關(guān)研究所進(jìn)行的,指導(dǎo)老師也大多為活躍在中科院各研究所一線的中青年科學(xué)家,包括多名院士、“杰青”和“長(zhǎng)江學(xué)者”。如2018屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的畢設(shè)選題,有13個(gè)來源于國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目;5個(gè)來源于國(guó)家級(jí)“973”項(xiàng)目、“863”項(xiàng)目;7個(gè)來源于中央和國(guó)家部門項(xiàng)目。
此外,還有“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃”(即珠峰計(jì)劃)效果顯著、加入“環(huán)太平洋大學(xué)聯(lián)盟”、國(guó)際遺傳工程機(jī)器大賽金牌、國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽金牌、美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽一等獎(jiǎng)、全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一等獎(jiǎng)和年度優(yōu)秀論文以及陸續(xù)收到的劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)、斯坦福大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、加州理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校、巴黎綜合理工等世界頂尖大學(xué)和院所發(fā)來的獎(jiǎng)學(xué)金喜訊。
在《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》開課時(shí),主講老師陳曉松教授曾給班里的同學(xué)提供了十幾個(gè)課題供他們選擇,并把學(xué)生每3人分為一組,在整個(gè)一學(xué)期專門拿出5次課來讓學(xué)生匯報(bào),嚴(yán)格按照開題、中期、答辯報(bào)告等環(huán)節(jié)實(shí)施,并需要提交最后正式的書面報(bào)告。從最開始的不理解,到實(shí)施中的艱難掙扎,再到完成后的喜悅滿足,牟梟勇用“云淡風(fēng)輕,受益匪淺”來形容自己現(xiàn)在的體會(huì)。
4年的積極實(shí)踐和潛心探索,讓國(guó)科大迎來了第一個(gè)收獲的季節(jié)。對(duì)于首屆本科畢業(yè)生,用席南華的話來說:“至少,他們都活下來了。而且,總體來看他們基本達(dá)到了我們的設(shè)想。”
這一切,基于國(guó)科大得天獨(dú)厚的優(yōu)越條件,也有國(guó)科大對(duì)于學(xué)術(shù)傳承及個(gè)性化培養(yǎng)之重要性的高度重視。培養(yǎng)未來優(yōu)秀科技人才,沒有恣意放縱,沒有恃才傲物,胸懷一顆謙卑與純凈之心,于清苦的科研之路上下求索,一如這日夜陪伴的校園,在古樸沉靜中孕育芬芳。