清华大学“钱班”:探索回答“钱学森之问”!

“青青好颜色,落落任孤直”。拔尖创新人才是青年中的佼佼者,他们从先人的积淀中起步,实现着从跬步到千里之间的跨越,敢于破壁、永远追光。
“发掘和培养有志于通过科技改变世界、造福人类的创新型人才,探索回答‘钱学森之问’”,是清华大学钱学森力学班(简称“钱班”)自创立起就肩负的使命。2009年初,清华大学决定设立“清华学堂人才培养计划”,分数学班、物理班、钱学森力学班和计算机科学实验班4个班。各班分别设立首席教授和项目主任,首席被赋予了充分的自主办学权,不求一致,鼓励探索、突破和合作。“钱班”是“清华学堂人才培养计划”暨国家“基础学科拔尖学生培养试验计划”唯一定位于工科基础的试验班。旨在秉承钱学森先生的创新型人才培养思想,致力于构建一个开放型的创新教育模式,以有利于学生成长为工程技术领域具有健全人格、领导力、突出创新研究和发明能力的人才,期望他们将来能够通过技术改变世界、造福人类。
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给学生创造一种敢于做事的勇气与底气
中国科学院院士、“钱班”首席教授郑泉水表示,“钱班”就是要营造一个平台和氛围,教育和帮助有很大抱负和天分的学生,成长为有突出创新能力和优秀人文素质的杰出人才。“钱班”以精选苗子、广揽名师、因材施教(个性化培养方案和导师制)为主要实施途径。开创五维评价的拔尖创新学生选拔体系,即考察学生的内生动力、开放性、勇气与毅力、智慧、领导力。
“钱班”通过大一至大四循序渐进的“进阶式研究学习体系”,激发学生自主学习和实践的内生动力,引导学生找到科研志趣,激发创新研究潜能。包括面向大一大二本科生开展交叉创新挑战性问题研究(X-idea)和增强版学生研究训练(ESRT),面向大三大四本科生开展开放创新挑战研究(ORIC)和高年级学生研究员项目(SURF)。
“‘钱班’的理念第一要素是帮助学生找到梦想和志向,激发学生的热情与好奇心,让学生找到自己真正热爱、擅长的发展方向。”郑泉水强调。
“‘钱班’注重培养学生解决问题、科研和创新方面的能力,与我内心的期待非常契合。老师鼓励学生探索不同的方向,一切以学生的兴趣为培养导向,哪怕是跟‘钱班’的专业不那么吻合,也会尽己所能地帮助我们。同时,‘钱班’课程体系的设置有很多科研训练,学生有机会去做很多前沿的尝试,为探索自己最感兴趣的方向打下基础。”“钱班”2013级学生胡脊梁表示。他目前在麻省理工学院读博士,大一时就对细胞膜很好奇,满腔热情地去做实验、观察、建理论模型,并自学了20门研究生课程,老师们便鼓励他做学科交叉。
2020—2021学年,“钱班”为低年级学生开设创新课程X-idea,围绕学术前沿、国家战略、产业前端的一系列重大问题,邀请各领域有经验的杰出专家学者,通过报告分享和近距离深度互动的形式,就相关领域内意义重大、富于挑战性与颠覆性、本科生有能力深度参与并作出突破的问题,与钱班同学深入探讨相关主题的前沿进展,以及未来可能开展的颠覆性研究,鼓励同学们主动探索,找寻科研灵感。
“钱班”倡导朋辈学习、携手共进,不断追求卓越、持续激励他人。“在‘钱班’不仅有横向的交流,也有很多纵向的交流。这种朋辈交流、师生共建的氛围我是最喜欢的。很多学兄学姐在国外研学,但感觉这种无微不至的关照近在咫尺。比如学长胡脊梁在国外认识了许多全球知名的科学家,他常常推荐学弟学妹们到麻省理工学院、哈佛大学、斯坦福大学、加州理工学院、普林斯顿大学等国外知名高校去做科研。”“钱班”2017级学生蒋琪表示。她性格活泼,组织过第十三届国际微纳米科学学生会议,邀请了十余位国际知名教授,汇聚了国内外百余名参会者,而且开创了X-idea这一创新挑战性工作坊模式,创办了“南门谈”书影音俱乐部。如今蒋琪在清华航院读博士,不知不觉中,她已从师生共建、灵活自由的文化受益者逐渐变成文化的传承者和传播者。她坦言:“在‘钱班’收获最大的是一种敢于做事情的勇气,或者是一种底气。每一个新的想法,实施时都会有阻力,如果没有人鼓励、引导,是不敢迈出第一步的,但有‘钱班’在,有老师‘兜底’,我们的胆量就大了很多。”
“三要素汇聚”陪长模式,扩大拔尖创新人才培养的规模
经过多年的实践和探索,清华“钱班”归纳总结出以“三要素汇聚”(学生—问题—导师)为核心抓手,辅以进阶研究—精深学习体系的人才培养模式。经过13年的不懈坚持,清华“钱班”创建的大工科创新型人才培养体系颠覆了传统的本科教育模式,取得了拔尖创新人才培养范式“从0到1”的突破。清华“钱班”的毕业生在清华大学、美国麻省理工学院等世界顶尖高校和华为技术有限公司等顶尖高科技企业中赢得了声誉;同时,清华“钱班”模式还带动了国内一流高校和中学构建创新时代的培养体系。
“钱班”的学生都是在高考或竞赛中披荆斩棘的佼佼者,他们天资聪颖,善于追问,因此“钱班”课程的深度、难度设置更大、进度更快,让学生们“燃”起来,尽情释放创新能量。
“在‘钱班’学习,脑子需要转得飞快。但不管我们提出什么样的问题,老师们都会非常重视,大家一起讨论学习,那些推演令人着迷。”“钱班”2016级学生黄轩宇在高中时代拿过国际奥林匹克物理竞赛亚洲金牌,上大学前就已经自学了数学分析,在“钱班”,他的天赋得到发挥,信心更足了,他自学了半导体、量子力学、固体物理、微加工、电路等课程,做出了世界上首台超滑发电机样机,还带了一个研究组。
郑泉水坦言,只有高度自主,才能快速试错迭代、持续推进教育模式底层创新;只有充分开放,才能极大汇聚拔尖培养核心要素。创新人才培养需要突破分科限制,让学生具备多学科交叉、文理综合的背景和视野。千方百计让学生接触产学研前沿的重大问题,引导其将个人的人生追求与重大问题相互共振,进一步激发其探索欲望。导师与学生不是师傅带徒弟的关系,而是导师以顾问和研究伙伴的角色出现,鼓励学生大胆探索前沿未知领域。
“‘钱班’模式具有很强的可推广性和可增强性,如果发展壮大,可以牵引全社会从应试教育向创新人才培养的转型,最终实现普遍性创新人才培养到顶尖创新人才涌现的联动。”郑泉水表示。从2020年9月起,“钱班”在继续保持原有建制的同时,在清华大学校内进行“钱班”模式的推广,对每年约1/3的本科新生推广试行“三要素汇聚”陪长模式,扩大拔尖创新人才培养的规模。
让“钱班”的拔尖创新人才培养体系,走出清华,面向全国
“钱班”的探索,好比在高高的围墙上打了一个洞口,看到了曙光。“钱班”是从出口设计,而不是从入口。为了突破“钱班”在清华小范围实践的局限性,让进不了清华甚至考不上大学的天才、奇才、鬼才、怪才的创新潜能也能被发现、被激发,2021年,由深圳市委市政府支持,郑泉水领衔创建的深圳零一学院启动试航。其创建初衷,是另辟蹊径构建一个全新机制的拔尖创新人才开放贯通培养平台,借助数智技术,把全国乃至未来分布在全球的创新高潜学子、深圳顶尖科创企业的重大问题和全球顶尖导师,“不求拥有、但求成效”高密度地汇聚在一起,形成追求从0到1创新小生态、产生三要素“核聚变”;与此同时,让“钱班”的拔尖创新人才培养体系,走出清华,面向全国,助推大学、中学教育从知识传授向创新培养转型。
“钱班”的生源是在清华学生中选拔,零一学院则贯通到中学阶段,依据学生基础,采用进阶式研究—精深学习体系。帮助更多学子更早获得跨学科思考能力、判断力、合作及领导力,通过与学生相适应的个性化问题牵引,帮助学生逐步成长,并最终找到自己的梦想与激情所在。
“零一学院的体系很开放,并不单纯侧重知识,而是非常支持创新,对资源的整合非常强大,给学生提供了更多可能,打破了学科壁垒及传统教育模式下单向输出的标准和规范。”“零一学者”袁士然告诉记者。14岁的袁士然目前是昆山杜克大学大一的学生,这个“少年天才”,没有按照传统路径培养,9岁在家自学,以兴趣为导向,喜欢推理、研究、探索。摸索证明勾股定理、棣莫弗定理,推演六十四卦。
“当时我一直在家自学,对未来的发展非常迷茫,遇到零一学院,才找到了适合我的方向。我的想法得到了老师的保护,他们很支持我。在零一学院,我的知识面更宽广、发展更平衡,也能够更多视角地看问题了,这不仅是一种学术体验,更是一种社交经历,我喜欢和同伴分享知识,共同合作。”在零一学院,袁士然选择了自己感兴趣的人工智能方向,并表现优异,以他为技术主导的团队项目“智能图像识别系统的安全性研究”在项目汇报中获得金奖。
“在零一学院的暑期研究是一段非常奇妙的经历!”“零一学者”王旭,是吉林大学信息工程专业大二的学生,“当时在网上看到零一学院的招生信息,立马被它的授课方式和培养模式吸引。零一学院的平台很好,给我们上课的一些导师,有国内外的教授、院士,有企业界的知名人士。零一学院的实验室是一个环岛结构,大家围坐在一起,有种先秦诸子百家坐而论道的感觉,这种体验非常生动。”
零一学院副院长徐芦平表示,零一学院力求建立开放创新的“无界大学”,打造人才培养的长周期培养体系,打通中学、大学和创投界的资源和力量,使得人才资源利用最大化、最优化。
“零一学院的模式科学有效,宏大而有情怀。它不光是打开了一扇窗,还推开了一扇门,让我们看到了更辽阔的世界。学科间交叉融合,使我们的知识结构更加全面了。在这里,我们的创新思维得到了鼓励和支持,不管多么天马行空的想法,都会有专业的老师认真解答,探讨怎么实现。”零一学院预科生王若男,目前在深圳中学读书,暑假结束后,她和同学想研究一下痤疮,就是人面部皮肤表面的微生物种群的问题,申请零一学院老师帮助,华大基因的老师亲自扛着测试仪,带他们做实验、分析实验结果,这让她印象深刻。
从清华园延伸出来的零一学院,正传承和发展着清华“钱班”的优良基因,聚天下英才而育之。“钱班”致力于创建创新人才培养模式,打通创新人才培养的路径,让更多人才的创新天赋充分绽放,让更多的人才学成后,破壁而飞,为祖国科研事业的繁荣贡献力量。
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来源 | 本文刊于《教育家》2022年3月刊第4期,原标题《清华“钱班”:敢于破壁——清华大学钱学森力学班拔尖创新人才培养实践探索》
文 | 本刊记者 邢晓凤
责编 | 邢晓凤
设计 | 朱强
统筹 | 周彩丽
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