钱学森之问 “钱学森之问”的332个答案
这个夏天,中国高校有将近3000场毕业典礼,有820万学生穿上毕业服。其中有一场在北京玉泉路60多年历史的礼堂进行。290个年轻人穿着黑色的学士袍。
这间礼堂举行过改革开放后首届研究生毕业典礼,走出了新中国第一个理学博士、工学博士。现在,坐在里面的是中国科学院大学(以下简称“国科大”)第一批本科毕业生,“照一些语言丰富的社会写手的说法是当了‘小白鼠’。”原校长丁仲礼在毕业致辞中表示。
2014年,国科大的校园里走进了有史以来最年轻的332位学生,他们刚刚走出高考“战场”,未脱稚气。他们将探索怎样成为引领世界科技发展的人。上至“钱学森之问”,下至中美贸易战中的“中兴事件”,都与答案有关。
科学家办大学,很认真
刚刚在首届本科生毕业典礼上发了言、拨了穗,中国科学院院士席南华脱下红色导师大袍,没来得及跟大伙拍照留念,就赶去了教室。
他挽起白衬衫的衣袖,给毕业生的学弟学妹们讲授《基础代数》。四块黑板写满了,拿抹布一擦,又写满了。
讲授《微积分》的院士袁亚湘说,给本科生讲课不仅是要帮学生们打牢基础而且要培养他们的学习兴趣,让他们爱上数学。他喜欢给大学生科普,告诉他们做科研是怎么回事,“喜欢爬山,就得知道有哪些名山。”学生在大一的时候就能进课题组和实验室,“让师兄师姐带着,尽快到科研前线,就像梨园子弟,把孩子带到后台,耳濡目染。”
袁亚湘每周上两次课,每次两个小时,隔周还会带本科生开组会。有一次,他在外地出差几日,中途打“飞的”回来上课,下课后又直奔机场。
院士周向宇解决了《数学百科全书》中,被列为未解决问题的扩充未来光管猜想。站上本科生的讲台,却担心不懂学生心理。
“我带研究生的讨论班,讲到过了饭点是经常的。头一两次给本科生上课时,惯性使然,拖堂了。”
他班上的学生能接触到最前沿的知识。2016年诺贝尔物理学奖授予从事拓扑相变领域的科学家,周向宇借这个机会讲了拓扑知识,“本科生的课也可联系最新进展。”
他给本科生讲课,最深的感受是,“科学家办大学,很认真”。数学专业的本科答辩现场,周向宇坐在一台老式电脑前,默不作声地修改评语。为了参加这场10个学生的答辩,周向宇请假缺席了一场院士活动。
“做科研的人,一般都很认真。”席南华说,这些科学家能从更高更专业的角度讲课,“比如说北京有宝藏,一个人讲了故宫很漂亮,天坛很漂亮,但没告诉你宝藏在哪里;另一个人直接告诉你宝藏就在中山公园某个建筑的某根柱子下。”外行讲起来漂亮,但说不到点子上。
追求学问的学生可以给中科院不同领域的大牛发邮件。有学生记得一次科学讲座,台下问了将近20个问题,直到没有同学举手才结束。
有人担心院士们时间不够,同学们说老师会半夜回邮件,凌晨4点传讲义,坐90分钟的地铁来答疑。
席南华说,培养未来的人才是非常重要的职责,这些科学家也是被前辈培养起来,他重复了一遍,“这是一种职责”。
2014级学生汪诗洋回忆起课堂,有的老师特别仔细,一条定理,能用5种方法做出来;有的老师只讲概念,不讲推导,把概念的历史讲得很清楚;每个老师都有强烈的个性,做文献报告时,有人讲得不好,老师直接说“你做的东西毫无用处”。
《线性代数》的老师冯琦见过“复制书本”的老师,照本宣科,讲课时板书规规矩矩,连标点都跟书里一模一样。“可学生不是计算机,要知道动,还要知道为什么动。”
他把这些经过高考选拔的学生比作体育运动员,有些天赋,但不知道怎么调动。教师发挥的是教练的作用,告诉他,在这个时候使劲儿,比在那个时候使劲儿好。
他把教育后辈,视为在学问上寻找知音。教师和学生平等,思考也是平等的。区分只在于一个是前行者,一个是后来者,渴望知道未来是怎么回事。
每一次站在讲台前,冯琦都想给学生“不同的饭菜组合”,而不是一成不变的套餐。“就像演员临场发挥”,实时互动,互相激发,“我们搞研究的,没有新东西不会有激情。”重新思考熟悉的知识,会变化角度,发现以前没有意识到的真理,“这是数学本身的深刻性。”
丁仲礼曾表示,“最根本的一条,就是让学生站在巨人的肩膀上往前走。我现在没有巨人,但是我有高个儿。高个儿培养出来的比你更高,慢慢就会变成巨人。”
他说,这些年中国的本科教育、投入,或者是上心的程度,或许还不如以前。因为许多顶尖大学要去争取成为世界一流大学,而世界一流大学很多的指标,是论文、课题、获奖,好的老师科研任务非常繁重,真正给大学的本科生,尤其是一二年级的本科生的教育,着力不够。
席南华也注意到这个现象,“有的大学不像在办教育,而是在办指标,对教育本质关注不多。一旦指标好了,可以吹牛,可以要资源。”
冯琦的学生说,老师在课堂上说的每句话都不能颠倒顺序,“做学问严谨到这种程度”。但他会在讲义中布下陷阱,故意写错,“学生垫着脚能够到”。这是他多年摸索出的经验,学生一旦发现老师的错误,会很兴奋,形成一种激励。“教学过程本身提供批判性思维的训练,不停地问为什么,在这个过程中能发现问题。”
他告诉学生不要相信冯老师,每个人都有批判的权利,未来引领科学发展的人,批判思维应是他的本性。
“活着毕业”
进入6月,校园里的树又深了一层绿色,与毕业有关的事宜提上日程。玉泉路的礼堂前,没有太多穿着西装和高跟鞋、奔走于不同公司面试的本科毕业生。
这届毕业生中的84%都会继续攻读硕士或博士,直接就业的只有7个人,还有几十人准备继续考研或申请国外学校。
每个人都有一件毕业文化衫,有黑白两色,上面写着四个字:活着毕业。
数学专业的答辩结束时,席南华站起身,一边收拾面前的一摞论文,一边对等待合影的11个年轻人说:“祝贺你们4年的苦难画上了句号。”
文艺演出学生编节目,老是把“挂科”挂在嘴边。有人说,这以前在学校里都是学霸,哪跟挂科有关系呀?
席南华第一届班上有60多个学生,期末考试时12人不及格,补考后,还有10人不及格。“这给后面的学生极大的警醒,挂科率逐年减少。”席南华告诉中国青年报·中青在线记者。
这所学校的首届本科生有6个专业,无论哪个专业,都要学习数学类和物理类的课程。
比如数学,第一学年有两门课,每周12学时,用的是“神书”——公认难度最高的莫斯科大学教材,卓里奇《数学分析》、柯斯特利金《代数学引论》。
席南华认为,有的教材多年未变已经落伍,有的撰写人不是研究出身,没有自己的观点。他是国科大本科生培养委员会主任,参与设计本科教学,也是执行者。他从世界各地搜集不同的教材,托朋友从国外带。后来,因为翻译问题很多,干脆自己编写教材。
他的课堂上,学生在他编写的教科书里写写画画。听说临近期末,作业只留了一道题,全班立刻响起一片掌声。
在本科教育设立之前,学校请中国科学院文献情报中心分别调研了各专业世界排名前五的大学,席南华列了详细的要求,如课程内容、课时数、选用教材等。
这个国外取经的小组花了几个月时间,最后形成30万字的报告,交到席南华的手里。他注意到,国外的大学从专才教育向通识过渡。以普林斯顿大学数学专业为例,学生要学31门课,其中数学专业课只占12门。
席南华在设计课程之初,借鉴了国外大学的经验,除了公共必修课中的微积分和线性代数,数学专业必修课只有6门,比国内其他大学同专业少很多。
在制订具体培养方案之前,学校邀请了教育部专家和几所国内名校的校长参与论证,有人建议,可以更“大胆”一些,不按照传统的思路设置专业,引入一些新兴专业,将很多高校想做却不能做、或者没有能力做的事情变成现实。
“有5个人有开一门课的需求,学校就愿意开。”材料专业毕业生董亦楠说,大一大二时,专业没有《量子力学》和《固体物理》,她给当时的材料学院院长李树深院士写了封邮件,第二年就开课了。
“目前本科教育最大的问题是课时太多,学生的课表太满,留给自己思考的时间很少。”袁亚湘告诉中国青年报·中青在线记者,大学的教育过分强调知识,忽略了对问题的看法、发现问题和解决问题的能力。
“最基本的,一个男孩子失恋了,不能去跳楼吧?人不能简单地模仿别人生活,他们将来走出校园,会不断碰到问题,得学会解决。”他说。
但这里4年的学业也并不轻松。2014年,在《国科大校长致广大考生的一封信》中,时任校长丁仲礼直白地说:“国科大课堂教授进度,应比一般大学快30%左右。”
每年的校长见面会,大一的新生都在抱怨《线性代数》《微积分》太难了,讲得太抽象,打击了大家的学习兴趣。这时,学长学姐会默默看着他们,会心一笑。
董亦楠有次夜里12点回学校,“女生宿舍所有的灯都亮着”。进去宿舍,柜子的侧面,几乎人人有一个时间表,上面密密麻麻的。
她的室友从一个以素质教育著称的高中毕业,总结道“我读的高中像大学,读的大学像高中。”
图书馆一到周日就爆满,因为周一要交作业了。董亦楠学的是材料,但所有专业都要必修一门计算机语言的课,期末每人都要写一个五子棋程序,大家厮杀,最后胜利的人得分最高。
“如果是立志搞科研,那么学校肯定能喂饱你,但如果不是,这4年就会很痛苦。”董亦楠已被哥伦比亚大学的博士项目录取,同时也收到了斯坦福大学的录取书。
最初进校的300多人中,除了290人今年毕业以外,1人结业,1人在休学,30人延期毕业,10人退学。
学生中间曾有过针对课业太重的质疑,“我们探索本科教育的路还不成熟”,“学校以为我们一天有72个小时。”学生说。
此后学校有所调整,但主导思想没变。“教学内容难确实是难,但收益也是匪浅的。感觉就像武侠人物,一开始在自己不知道的情况下,背诵了很多貌似没用的心法,等武功达到一定境界,才意识到这些心法的宝贵。”一位物理学专业的毕业生说。
对大自然卓越之美的惊鸿一瞥
学校的报告厅,曾走进一位诺贝尔物理学奖得主。会场站满了人,有人想听最前沿的知识,有人对科研故事着迷,有人希望一睹大师风采。
阿瑟·麦克唐纳先生站上讲台,他因解决了中微子之谜而获得2015年诺贝尔物理学奖。讲座持续到最后,一个学生向他提问:“作为诺奖获得者,您对我们这些从事科学研究的年轻一代有什么建议?”
麦克唐纳回答:“科学很有意思,你早上进了实验室,永远不知道在这一天中你会学到什么。最奇妙的是,还会有人付钱让你做你热爱的事。”
学生们曾在一个群里讨论科研理想,有人说,“因为感觉拿个试管晃啊晃的感觉很好,不是别的,就单纯是那种陶醉。”
有人说,“我学生物(以后估计生态或者环境保护方向),除了兴趣以外只是因为到了北京以后,突然觉得家乡的青山绿水值得我用一生去保护,而不是更好赚钱。”
还有人接话,“如果能搞出什么东西,就算是遥远的未来能改变整个人类,这种事想想就令人激动得浑身发抖啊。”
董亦楠已经下定决心做学术。朋友劝她选择斯坦福大学的硕士项目,研究人工智能,出来工资很高。她经过一番思想挣扎,最终选择了哥伦比亚大学的博士项目,“还是看自己适合干什么、喜欢干什么,而不是顺应时代干什么。”
有一次,她从哥伦比亚大学在的百老汇北端一路向南走,恍惚间觉得像从西长安街的玉泉路校区一路向东。
即将赴美读书,她有很多舍不得。她熬夜通宵搞过“数模”,躺在冷飕飕的观测台看过日出。玉泉路校区人文楼前有一片草坪,有绿树,有育英亭,她喜欢在那散步。后面是琴房,偶尔约着练一会琴,很宁静。
但印象最深的还是各种课堂,“大一大二有很多课,学得也不是很轻松,同学们一起讨论,有种脑力激荡的感觉。”
在创意写作课上,老师让他们用英文写小诗、写鬼故事,董亦楠半夜在空荡荡的宿舍走廊里游荡,找灵感;数学物理课从早上到晚,中间有一节法语课,让她两眼放光,调节一下大脑;讲历史与文化的老师来自台湾,上课总穿唐装……
董亦楠记得,冯琦老师每次上课都来得很早,学生们好奇,“琦叔”为什么每次都在看平板电脑。后来才知道,他是把每个人的名字和照片存在里面,每天对照着看。
“打过交道这么长时间,总是要认识他们一些,不然人和人之间的感情就不存在了。”冯琦眼眶很深,听学生讲述观点时,习惯盯着对方眼睛。
一到有课的那天,他早早起床,那是大脑最兴奋的时刻,起码用半个小时把课程捋一遍。讲义的边边角角都画满了,“不知写了多少遍”。
学生们瞪着眼睛,享受的表情也会激励老师,“像音乐会上听一场美妙合奏”,“当然,木然的观众也有”。
学生对“琦叔”的印象有“姿态优雅”,是他们遇到的“最知性的老师”。他给学生描述思考数学时的具体感受:“很舒服”;“沉浸在问题中时,没有什么东西可以打扰到自己”;“很纯,不会开小差,自己对自己笑眯眯的,大脑特别兴奋”;“看到希望的时候,脑子像一壶水烧开了停不下来”。
这种搞学问的认真劲儿逐渐感染了学生。虽然是材料专业的学生,但董亦楠在大一参加过脑科学的暑期学校,在大二用计算机模拟过分子界面的奇妙现象,在大三设计过新生儿黄疸的治疗方法,在大四重回导师实验室研究量子光源材料。
有一次师姐带她参加国际半导体物理会议,在学生海报会场上,竟然看到了认真阅读海报的诺奖得主、发现量子霍尔效应的冯·克利钦先生。她记得聊天时,对方兴奋和好奇的样子,还反复说,“要一直问问题!”
汪诗洋心中早已经有了这个“问题”。为了找问题的答案,他主动延期毕业一年,放弃了去美国访学的机会。
汪诗洋被称为“汪神”,是“科学狂人”,“会在食堂高谈阔论的人”,他最近的爱好是长笛和练关公刀,会因为好奇机场的运营管理而专门找书来读,也会拿个帐篷露宿街头去体验无家可归的人的生活。
已经到了深夜一点半,汪诗洋和室友躺在床上,忽然有人提起一篇文献,三人观点不同,躺着没讨论出结果,谁也没能说服谁,干脆下床、开灯,继续讨论。
还有一次,汪诗洋刚洗完澡,拎着澡盆碰见一学弟,聊起科学问题,直到深夜还不过瘾,两人出门继续。
从北京四中的实验班毕业之后,他的同学一半去做IT,一半去学金融。
中国校友网去年公布的 《中国高考状元调查报告》里,2017年状元最青睐的三个专业是:工商管理、经济学和电子信息类。
汪诗洋大一听了一场丁肇中的讲座,很早就意识到,人的一生中只能心无旁骛地做一件事。“我会动用身边所有的资源去寻找问题的答案。”
大三结束时,汪诗洋的成绩是年级第三。大一,他先是学习计算化学,后来发现要解决自己的“问题”,还需要掌握计算机和数学的知识,于是辅修了计算机专业。“为了找到答案,我必须先把这个知识学完。”他说服了家长和学校。
在学校夜晚的讨论室里,这个20岁出头的年轻人谈起了未来。“科学家最初只想问个问题,成为科学家不是目的。那些人,问题问对了就成了科学家;问错了,就是失败的一生。”
“哪怕我的问题问错了,或者我问的问题思路是错的,又或者这个问题是这个时代解决不了的,那我这辈子就碌碌无为了。”
他做好了准备,之后又谈起一位科学界的前辈,在20多岁时提出问题,此后做了70年,带了一届又一届学生,最后发现这个问题的思路是错的,“他该怎么评价自己的一生呢?”
“但凡带一点点功利色彩,我们都理解不了这样的人的存在。很多人用一辈子去试了,不对,才有做成了的那些人。”他说。
他的同学曾见过一句话:作为科学家所获得的不是权利和金钱,而是获得了对大自然卓越之美的惊鸿一瞥。
毕业典礼上,中国科学院院长、国科大名誉校长白春礼叮嘱学生们,“在不断丰富有趣的人生时,能够摒弃名利的束缚;在执着理想的坚定时,亦能守拙于生活的静美。”4年前,他为这批学生讲了开学第一课《科学报国,薪火相传》。
“只要上个好学校,人生就到此结束了”
9月,大学又开始迎接新生。冯琦希望年轻人想清楚,到底为什么读大学。
冯琦曾在清华教过课,一个省状元挂了科,找他求情。他俩聊了两个多小时,冯琦却没有得到这个问题的答案。“他的中学校长以他考上清华为荣,他的父母认为他光宗耀祖,但没有一个人问,‘孩子,你为什么去清华?’”
冯琦在国科大也遇到过类似情况,学生考试不及格,家长写邮件来沟通,他们同样没有思考过为什么要上大学。“好像只要上个好学校,人生就到此结束了”。
每学期,他会加两次课,学生自愿参加,聊哲学、聊上大学的目的、聊人生的意义。
他告诉同学们,上大学只意味着获得一种机会,别无其他。但社会把它的价值释放得太大了。因此导致的“高考焦虑”,让学生、家长、学校人心惶惶。
袁亚湘不同意课外班鼓吹的“不要输在起跑线上”。“我跟学生讲,人的一生是马拉松,不是短跑,起跑线其实不重要。”他看到不少排名好的学生呆呆的,对事物没有好奇心,干什么事都提不起兴趣,“不要以为上了个好大学就可放松了,而在大学期间才是最该努力的时候。最大的浪费是智力的浪费。”
作为数学家,袁亚湘接触过很多“数学尖子”,但并非都由竞赛选出。“从概率上说,我不鼓励普通家庭的小孩去上奥数。整个北京市或许会有几十个孩子对奥数特别感兴趣,但现状则是几乎每个学校都有这样的课外班。”
有个孩子跟家长对话,“妈妈,等你老了,我也给你报很多很多课外班”。
袁亚湘没给孩子报过班。他曾是农民,5岁上学,11岁休学一年,在家放牛。15岁高中毕业后回村当农民3年,“我很想当个诗人,可惜没有天赋。”
“村里最聪明的孩子不一定比海淀区最聪明的孩子差,但现在不考试不能评价人,过于放大考试的意义,对农村孩子不公平。”
他希望国家能授予学校更多的自主权。要相信高校有了自主权,自然会尽力去招最好的学生并培养他们。
“我们的教育理念,非常糟糕,一定程度上毁掉了很多人才,我们这么多优秀的人,为什么积极思考、有批判性思维的是极少数?”冯琦反问,在世界科技发展的大潮中,我们为什么没有与人口基数成比例的科技领军人物出现?
因为这些素质的培养要在几十年后才看到成效,而考上清华则显而易见。冯琦说,基础教育阶段,关注的应该是孩子的进步,诱导学生批判性地思考,创造性提问。掌握知识的目的是提问题,没有基本的知识,问题提不出来。
现实中,学校变成生产线,批量产出考试机器。直到上了大学,汪诗洋发现很多同学仍然不会主动提问,“如果你很被动,就会被忽略。”他还发现,大学里的考试都在考概念,高中则是考技巧,本末倒置了。
除了学校教育,家庭教育也是必不可少的一环。冯琦的两个女儿在美国读博士,在人生大大小小的选择中,家长没给过干涉。“我没有在孩子面前,当过一次家长。家长要承认自己没孩子聪明,从小就要倾听自己的孩子。鼓励孩子,让孩子自己去寻找途径解决。”
有人教育子女,总说“别人家的孩子”,或者称赞孩子“你真乖,真听话”,还常说“我走的桥比你走的路都多”。这些话从来没从冯琦嘴里说出过。
“我们没有意识到自己的偏见,你走的桥跟我走的路早就不一样了。”就算孩子会犯错,他也会在错误中获得教训。
这样独立成长起来的孩子,更容易在创新领域取得成就。
冯琦不太喜欢“尖端”这个词,尖端,意味着尖枝末叶,是基于别人的研究之上,复杂性不高,容易出成果。
更应该关注的是根本,大树之根基,这些基础性的问题复杂度更高。但正是这些问题,关系到国家的战略安全。“我们现在太习惯搭顺风车了。”
“现在度量成功的标准很单一,有的搞科研的人成功之后,拿到科研经费,自己也满足了,失去了自知之明。科研是需要专注的,必须以此为乐。”冯琦说道。
丁仲礼在毕业致辞中,叮嘱即将走出校门的本科毕业生:你们这一代人的历史使命应该是什么呢?我以为你们这一代人应该做出真正从0到1的原创性成果,真正有能力去突破人类思维的极限,真正能进入“无人区”去探索,真正实现“中国应当对人类有较大的贡献”。两年前,他曾坚定地告诉凤凰卫视的记者,国科大的本科生不能被叫做小白鼠,“因为这个实验不会失败。”
4年前,素未谋面,他给同一群学生写信,“一个字一个字改的”。他希望同学们抛开功利性来学习,要学得扎实,要把一本一本书看薄,不要修太多学分,不要刷GPA;不能不参加社团活动,不能没有课外爱好,不能不挤出时间锻炼身体,不能不交朋友,不能把课程排得很满以致失去自学时间;要同你的理想去“对标”,而不是同身边的同学去攀比,甚至要自觉地同在人类科技史上做出过伟大贡献的大师去“对标”。
在这个夏天,首届本科生毕业典礼上,董亦楠默默地记下了新任校长李树深的一句话,“对你们来说,填补国内空白和跟踪国外研究并不算创新,创新是要敢于走前人没有走过的路,敢于破解世界难题。”
