“錢學森之問”是2005年錢學森提出的一個問題:“為什么我們的學校總是培養不出杰出的科技創新人才?”
清華大學錢學森力學班(簡稱“錢班”)創辦于2009年,其使命正是探索回答“錢學森之問”。不久前,中國科學院院士、清華大學錢學森力學班首席教授鄭泉水在“人文清華”講壇上講述了“錢班”的探索之路。
從大學生的專業困惑說起
我在教學中觀察到這樣一個現象:學生們剛剛走進大學,很多人都會疑惑自己為什么要學這個專業。因為中學階段未涉及專業劃分,且多數人選擇專業時,常優先考慮專業熱度及錄取分數,而忽視了找到人生方向這一關鍵問題。調查顯示,多達95.7%的大學生對此存在迷茫與困惑,73.39%的大學生將如何找到人生發展方向列為主要挑戰。
在我們所處的那個年代,這類問題尚不突出。我1977年考入大學時,大學畢業生基本能獲得穩定的工作,且多數人可終身從事同一份職業。但如今社會變革加速,當下所學的知識、所選的方向,已不再是支撐長遠發展的核心能力。
人工智能時代,這種焦慮被進一步放大。去年我在調研時發現,縣級城市的一些大型工廠也鮮見工人,全由機器人替代。同時,大學畢業生難尋理想工作,不少企業卻面臨招工難,這種供需之間的差距對教育提出了嚴峻的挑戰,而人工智能的快速發展更加劇了這一困境。可見,未來不僅專業選擇會受到沖擊,“我們應該如何學習”這個根本問題也將面臨全新考驗。
錢學森力學班的誕生
作為從教四十余年的教育工作者,我很早就察覺到這些教育問題。
1993年,我從歐洲回到清華大學任教時,發現清華大學的博士生普遍缺乏科研動力。這個現象給我帶來極大觸動。
我本科就讀于江西工學院(后多校合并成南昌大學),最初所學專業為土木工程,后因接觸愛因斯坦理論而深入學習數學與物理。那一階段,我依照自身的意愿開展研究,同時有充足時間思考哲學問題。當時我勇于嘗試各類方向,老師也給予極大鼓勵,甚至提出讓我為其授課。也正因如此,我得到北京大學、清華大學等多所高校老師的關注,他們通過遠程方式指導我開展研究。
所以,當清華大學的學生覺得學習與研究沒有意思時,我深感擔憂。同事們聽完我的困惑后都很認同,我們下定決心要破解這一教育難題。
2002年,為了推動教學改革,我毛遂自薦擔任清華大學工程力學系固體力學研究所所長。當時我們認為,問題可能出在知識老化、教學方法不當等方面,因此老師們經常共同探討如何改進教學。但兩年過去,情況并未改善。
后來,我們又猜測問題可能出在專業設置上。2004年,我們所在的院系轉為航天航空學院。當時航天航空領域非常熱門,可即便如此,問題仍未解決。這讓我們所有人都感到十分痛苦。
我們花了3個月時間深入分析,仍未找到解決辦法,甚至團隊內部出現了巨大爭議。大多數人仍堅持2002年的思路,認為需要改進教學方法、更新知識體系,但我覺得這種思路行不通。于是,我和幾位老師以及院士一同向校領導匯報,希望能嘗試用新方式開展教育實踐。校領導最終同意讓我放手一試,清華大學錢學森力學班應運而生。
如何幫助大學生找到“激情”
這一教育嘗試的核心并非梳理知識點,而是幫助學生找到最熱愛的事情,也就是找到“激情”。
“激情”是對一件事感到如癡如醉,內心充滿興奮,迫切地想要去做。但是,要幫助學生找到激情,難度極大。因為學生之間的差異是很大的,而當下的教育卻試圖將不同個體塑造成相同的模板,這正是導致很多學生缺乏激情的重要原因。
2009年,錢學森力學班正式創建,學校給予充分自主權,支持我們探索全新的教育模式。之所以叫錢學森力學班,因為錢學森先生是工科基礎研究的先驅,我們希望傳承其理念,培養基礎扎實的科技創新人才。
當時我有一個信念,要讓每個學生都發自內心地認可自身的價值,同時也獲得社會的認可。而如果用統一的考試標準衡量所有學生,必然會有排名先后,會影響部分學生的心理。怎么達到這個目標呢?我找到了實現目標的邏輯。
這個邏輯就是讓學生去嘗試沒人做過的事情。在未知領域率先突破,持續深耕,價值不可估量。因此,我們以這一樸素想法,開始引導學生做與眾不同、無人嘗試之事。此過程雖頗具挑戰,卻意義重大。
清華大學早就有學生研究訓練計劃,但很多學生僅短暫參與便退出了。“錢班”最初也有類似情況,直到有一名學生楊錦做出了不同的選擇。楊錦課后主動留在我的實驗室,和我的研究生一起做研究。我覺得這個學生很特別,就問他有沒有興趣嘗試我的研究生不敢做、不想做的研究課題,他表示愿意嘗試。他試驗了小半年沒有成功,卻在試驗中發現了水中泡泡一直不破的有趣現象。我讓他查文獻,數日后確認了這一領域的空白,于是我們著手研究,很快找到了泡泡不破的原因。這一研究成果后來被寫入了清華大學校史。
楊錦的案例成功后,我總結了原因:物理競賽出身的學生,競賽訓練多是沿已知路徑找答案,而研究需面對未知領域、運用全新思維,難度遠大于競賽。而且,研究需要耗費很長時間,需要更強的毅力與耐心。基于此,“錢班”在實施學生研究訓練計劃時規定,學生選定研究項目后必須完成,不允許中途退出,并將其納入必修課考核。
后來,多名學生自愿嘗試,每周固定花半天時間做研究,最終都獲得了成功。
人才成長的“腳手架”
經數年摸索,我們在第四年總結出“進階研究式學習”(又稱“愛因斯坦方法”),其核心是“學得少、學得深”。大致的學習安排為:學生大一每周花半天參與研究,大二每周花一天做研究,大三每周花一天半到兩天投入研究,大四大部分時間用于開展自主研究。
“錢班”從2012級起向學生全面推廣這種方法,幾乎所有學生都能獨立開展研究并出成果。隨著學生獨立研究能力的提升,他們的關注點也從“能否做研究”轉向“如何找到熱愛的研究方向”。
在“錢班”,讓本科生做研究的主要目的絕非為了取得成果,而是讓他們參與比課堂學習更具挑戰性的事。具體而言,是讓學生從已知領域學習,過渡到未知領域探索,在此過程中判斷自己是否真正熱愛這件事。同時,這種學習以解決實際問題為導向,學以致用、主動求知,效果遠優于被動接受知識。
我來講一個學生黃軒宇的故事。
眾所周知,摩擦會產熱,80%的機器報廢源于磨損。在過去二十年間,我的技術攻堅方向就是在不加潤滑劑的情況下實現兩個固體直接接觸滑移時達到幾近無摩擦、無磨損的狀態。至2012年前后,該技術初步成形。當時我想找學生合作探索技術應用,嘗試基于無摩擦技術制作微型發電機。但因為項目風險高、成果不確定,我的博士生無一人愿意參與。
這時候,大一新生黃軒宇聽聞微型發電機項目后十分激動,主動申請加入研究。他有激情,我也有激情,他隨時可以打電話與我討論問題,還常到我家中梳理研究思路。經過近兩年的努力,我們實現了理論突破,研究基本成形。后續我安排博士生與他一同完善實驗,最終不僅造出了世界上首臺微米級的發電機,還獲得全國首屆顛覆性技術創新大賽最高獎。
為實現目標,黃軒宇主動學習材料學、微加工技術等知識,還到處請教專家,最終掌握的這方面知識甚至超過了我。
類似案例,在“錢班”每年都會出現。據不完全統計,70%~80%的“錢班”學生都找到了自己熱愛的研究方向。
當然也有比較曲折的案例,比如2016級學生畢愷峰。到“錢班”近三年,畢愷峰一直未能找到激情所在,而且狀態愈發糟糕——上課無精打采、經常缺勤,到大三學期末超1/3學分未通過。我無奈建議他暫離“錢班”,轉至其他院系學習。
事情的轉折發生在2019年。當時,華為公司的專家來做講座。畢愷峰對其中一個難題產生了濃厚興趣,想主動挑戰。盡管他已經不是“錢班”的學生,但我們經討論決定為他破例。
畢愷峰到華為參與這個項目后,全身心投入研究,半年多便基本解決了這一重大技術問題。更令人驚喜的是,回校后,他補完落下的課程,順利畢業,進入華為工作。此后,他又挑戰了難度極高的天氣預報精準度問題。僅用兩年時間,就成功大幅提升了預報精準度,還將速度提高了一萬倍。
所以,通過研究找到真正的激情,是人才成長非常有效的“腳手架”。它不是最終目的,卻是支撐成長的關鍵。一個人找到激情、找到熱愛后,就會把做研究變成一種極大的樂趣,最終也能使人站上更高的平臺。
教育真的是分數至上嗎
2019年“錢班”成立十周年時,我們開了一次總結會。校領導和院士們聽完我關于“錢班”創新教育模式的詳細報告后,都關切地問:這套模式真的具有普適性嗎?能對每一個大學生都適用嗎?我的回答是:“全部都適用。”
其實,這個問題我已經足足思考了五六年,也在不同學校做了很多實踐,結果無一例外都是成功的。
在思考這一問題的過程中,我對教育的本質也有了更深的理解。我們現在熟悉的規模化的教育模式,其實只有約200年的歷史。它產生于工業革命,大規模生產需要大量能夠掌握標準化技能的工人,因此規模化的教育模式應運而生。
這種教育模式的核心是規模化培養,而非個性化培養。我們當下教育中存在的很多問題,根源就在于這種規模化的培養模式。它以知識為中心,而真正的教育應該是以人為中心。個性化教育的本質,是讓每個人都能圍繞自己想做的事情學習、成長。如果說工業時代的教育是讓很多人一起按照標準化的知識體系學習、追求每門課都得“A”,那么,個性化教育就是讓每個人追求“X”,去挑戰比課堂學習更難的問題,探索不同的未知領域。我們將這樣的學生稱為“X型學生”。
其實,每個人都有追求“A”的天性,因為我們生活在群體社會中,難免有競爭意識,想在同一賽道上表現得更好。但是,追求“X”的天性同樣與生俱來,因為人生來就有好奇心,生來就想去探險。而未來社會對人的需求會越來越傾向“X型能力”,需要去挑戰更難的問題、探索未知的領域。所以,追求“A”和追求“X”這兩種需求,我們都需要滿足。
實現個性化教育無疑是一個巨大的挑戰,但現在我認為,這個挑戰已經有了實現的可能。
2019年以后,清華大學創辦了很多書院,這些書院大多借鑒了“錢班”的教育模式。因為這種模式符合人的本性,所以這些書院的學生都取得了不錯的學習效果。
這種教育模式還推廣到了其他大學。比如我的母校南昌大學,也在我的幫助下創辦了一個特色班,理念與“錢班”幾乎完全一致。如今,該班每年有70%左右的學生能夠進入頂尖高校繼續深造,而原本這個比例不足15%,效果非常明顯。
“清華錢班”是一種教育理念
很多學生問:我的學校沒有這樣的特色班,我該怎么辦?我認為這不是問題,只要你認同這種理念,主動去實踐,就一定能做到個性化學習。關鍵在于,你要把自己當作學習的中心,學習不是為了應付老師,而是為了自己的成長。
尤其在“數智時代”,實現個性化學習變得更加容易,因為無論你在哪個學校,現在獲取知識的渠道非常便捷。比如前不久,美國麻省理工學院(MIT)將其所有一萬門課程都放到人工智能平臺上,供所有人免費使用。清華大學更在早些時候將一些優秀的課程做成網課,開放給全社會,北京大學等其他高校也有類似舉措。所以,現在全世界的優質知識資源幾乎是共享的。
當我意識到這種教育理念可能對所有人都有幫助時,2021年,我策劃創辦了深圳零一學院,希望為更多學生提供創新實踐的機會。2022年,學院從深圳技術大學招收了一名學生,他受這種教育理念鼓勵,主動探索游戲設計領域,積極尋找外部資源,做自己熱愛的事情。現在,他已完成兩輪創業融資,金額超1000萬元,原本僅兩三個人的小團隊,現已發展到十多人。
“清華錢班”是一種教育理念,其核心在于學生能主動用這種理念引導自己,主動尋找資源,與志同道合者共同成長。這種成長可以跨越年齡,跨越學科,跨越校園邊界,使學生走向更廣闊的天地。
適合所有人的教育方法
“錢班”的教育探索和實踐,還引起了很多中小學校長的關注,他們經常問我:這種教育模式在中小學可行嗎?其實,我們已在近十個中小學的班級開展試點,從2017年開始,時間最長的試點已近十年,都取得了很好的效果。
在中小學階段幫助孩子找到“激情”,其實有很多方法。例如,幼兒園階段,孩子最感興趣的事情往往是觀察蟲子、小貓、小狗等,我們要做的是滿足他們的好奇心,鼓勵其探索感興趣的事物。到中學階段,要鼓勵孩子學會自學,學會自學后,他們就能自主選擇做自己想做的事情,并在此過程中思考未來想做什么。中學階段一定要引導孩子思考未來方向,多做嘗試。我認為,考上大學并非最終目的,找到自己熱愛的事情才是。
到大學階段,就不能僅停留在喜歡的層面。除了喜歡,還要做到擅長,做出與眾不同的成果。更重要的是,要思考自己做的事情對社會、國家乃至人類有什么意義。當所做之事不僅取得成果,還對人類有意義時,會感到無比激動。這種情感已超越激情,上升到使命層面。有了使命感,就能在自己選擇的道路上走得更遠。
最后,我想和大家分享兩句話。
第一句話是,如果能夠始終保持追求熱愛、勇于創新的心態,那么每個人都可以成為天才。有一本書叫《一萬小時定律》,其中提到一個人若專注做一件事,能堅持不懈投入,哪怕每天花三小時,十年下來也能成為該領域的專家。從這一角度看,每個人都有成為天才的潛力。
第二句話是,要主動去做有挑戰的事情,尤其是從來沒有人做過的事。在此過程中一定會犯錯誤,要學會擁抱錯誤,在錯誤中學習,因為從錯誤中獲得的經驗,是其他任何地方都學不到的。
(作者:中國科學院院士、清華大學錢學森力學班首席教授鄭泉水)
編輯:李華山