清华大学“姚班”十年:一场精英教育秀
“清华有许多很好的学生。有一些是中国典型的好学生,每科都力争第一,但也有一些学生希望在大学里做自己真正感兴趣的事。我希望清华的环境能让大家没有那么多压力,而是能感受到学习、研究过程中的挑战与突破,以及由此带来的幸福感。唯有这样,我们才能培养出世界最顶尖的年轻人,不管他们将来是做学问还是去创业。”
能考入清华的学生,应该是人中翘楚了。清华的本科教育,理所当然也应是精英教育吧?如此推论,图灵奖获得者姚期智却并不认同。
2005年,姚期智辞去普林斯顿大学的终身教职,与微软亚洲研究院合作在清华开始了精英教育实验。这个计算机科学实验班,也被外界称为“姚班”。10年间,一批批拔尖创新人才真的从这里迈向世界学术舞台。
姚期智心目中的精英教育长啥样?
“校内二次招生,全英文授课,全英文交流。没有国界,没有教材,没有拘束,甚至没有台上台下、课上课下的分明界限……”
姚期智此前“走过”许多赫赫有名的大学——哈佛大学、伊利诺伊大学、麻省理工学院、斯坦福大学、伯克利加州大学、普林斯顿大学……当他决定在清华培养世界一流的本科生时,心中想的便是那些世界一流大学课堂的画面。
姚期智主讲的“理论计算机科学”,是一门面向本科一年级的专业基础课。每年开课,他都会极为认真地梳理教学思路,每一节都精心策划。这门课他一讲就是8年,直至逐渐找到合适的年轻教师才把接力棒传下去。其间他还担任“计算机入门”、“计算机应用数学”、“量子信息”等多门课的任课教师。“姚班”学生大都在低年级聆听过姚期智的课,并在短短的一两个学期内,受其影响改变了自己的人生之路。
王君行,计算机科学实验班2010级本科生,本科二年级就发表了第一篇全英文学术论文。而论文的灵感,正源自姚期智课上的一次“随意发挥”。
当时,姚期智在课上介绍了著名的“拜占庭将军问题”,并将这与计算机系统的可靠性保障问题相联系,希望同学们提出解决方案。这些本科一年级同学也毫不示弱,像往常一样自发组成小组展开讨论。一小节课后,姚期智请几个认为已找到答案的小组进行演示。有趣的是,每当一组演示时,其他小组就会直接指出其中的不足和错误。
台上台下的讨论十分热烈,看到时机成熟,姚期智便起身准备宣布标准的解决方法。这时,一直没有说话的王君行站了起来,打断他说:“我还有一个方案!”
王君行走上讲台,起笔写了四五行看起来非常简单的算法。教室里突然安静下来。姚期智后来回忆说,当王君行写出那几行算法时,他思考了几分钟,突然意识到眼前的这位一年级学生真的解决了一个困扰学术界30年的问题。
姚期智建议王君行把自己的想法写下来。此后数月,姚期智及夫人储枫教授协助他修改论文,并就投稿期刊提出建议。2011年,王君行读大二时,这篇论文发表在国际期刊《组合最优化学报》(Journal of Combinatorial Optimization)上。
“在这里要上的课内容不多,但听起来解渴。”施天麟大一时选修了姚期智的课,这让平时上其他课觉得“吃不饱”的他,毅然决定转到“姚班”。
在解放总学分的同时,“姚班”提高了每门课的难度。有时一次课堂作业,学生就需要花二三十个小时,而且还有可能找不到理想答案。这给了许多像施天麟一样喜欢科研探索的学生充足的“挑战感”,也激励他们把有限时间投入到对知识深层的理解中,进而做出一些创新性的工作。
2013级本科生范浩强也对课上“不断升级”的难度记忆犹新。他们虽然只是本科低年级学生,却不像一般计算机系学生从基础编码学起,而是被“假设”已经掌握了这些基础内容,课程更加偏重深层次的理论计算的分析和架构。这些被学生们戏称为“虐心”的课程,却也让他们欲罢不能,听起课来十分“过瘾”。
范浩强把在“姚班”听课比喻为“盖大楼”。“原本预想听完一门课,自己的思维会从‘一层’升至‘五层’,这已经很刺激了,但没有想到,老师直接从‘六层’讲起!”这种高强度的授课方式,给课上、课下都带来了不小的压力。一开始很多同学不适应,但渐渐地,他们发现自己居然可以做得到!这种“重新发现自我”的惊喜和肯定,极大地激发了同学们的潜力,很多同学甚至不满足于课上所学,主动联系老师找选题、做研究。
范浩强还注意到,大家在意的不再是纯粹的***和高分,羡慕的不是满分“学霸”,而是心中怀揣的那个高远的科研梦想——立志要做出世界最顶尖的科研成果。这也正是姚期智创立计算机科学实验班时的初衷。
“清华有许多很好的学生。有一些是中国典型的好学生,每科都力争第一,但也有一些学生希望在大学里做自己真正感兴趣的事。我希望清华的环境能让大家没有那么多压力,而是能感受到学习、研究过程中的挑战与突破,以及由此带来的幸福感。唯有这样,我们才能培养出世界最顶尖的年轻人,不管他们将来是做学问还是去创业。”姚期智说。
许多人认为,与世界一流大学相比,中国的差距主要在博士生教育;换句话说,本科生教育中国也是一流的。姚期智刚到清华时,原本也是计划构建一个培养博士生的良好机制。随后他改变了计划,萌生了精英教育要从本科生抓起的想法。
姚期智认为,在计算机科学领域,国内比较重视计算机工程方面的学习,要想真正有所突破,要能与世界一流的本科生教育媲美,不仅需要国际化,而且要富有挑战性。姚期智从根处解决问题的想法,得到清华校方的大力支持。
10年来,姚期智带领清华同行重构了计算机本科课程体系,对教学内容进行优化重组,注重理论基础,全面覆盖计算机科学前沿领域,又突出计算机科学与物理学、数学、经济学、生物学等多学科领域的交叉。在姚期智的邀请下,图灵奖、奈望林纳奖、哥德尔奖获得者等顶尖学者、大师相继走进清华的课堂,他们精辟的见解、严密的逻辑、深湛的哲理,以及演算和推导过程中像棋坛高手般走出的奇着、怪着,常常引得同学们屏息关注,热烈讨论。
施天麟2013年到麻省理工学院交流学习,他惊讶地发现,自己平时上课学习的方式,原来可以和世界一流大学“无缝衔接”。施天麟性格偏内向,但他在“姚班”却非常享受和同学们思想交锋的过程。清华学堂的讨论间,成为施天麟们相约看书、交流的好地方。“国外的学生非常热衷于讨论问题、发表看法,很多国内去的同学往往会比较羞涩,不过我们班的同学却不存在这个问题。”
不仅如此,从“姚班”走出去参与联合培养、出席国际会议和出访交流的学生,截至2014年年底已近450人次。此外还有20余名来自麻省理工学院、伯克利加州大学等学校的学生来访,和“姚班”学生们一起学习提高。这种国际化的、开放包容的学习氛围在姚期智看来,是培养学生自信心的重要条件。
姚期智鼓励学有余力的本科生参与科研。在“姚班”,本科生从不缺乏接触科研的机会,首次接触可以从一门课开始,或是一个已知的项目。姚期智把计算机科学实验班形象地比喻为“超级百货商场”,老师们的研究工作是“商品”,学生们可以根据兴趣“选购”。
上文提到的王君行,大二在国际学术期刊发表科研论文后,便义无反顾地走上了科研之路。3年后,他成为全球第一个在本科阶段获得ACM计算经济学国际学术大会最佳学生论文奖的人。如今,被姚期智亲切地称为“聪明的小鬼”的他,已在卡内基梅隆大学攻读博士学位。
在姚期智看来,发现自己的兴趣点,对本科生来说很重要;融入到一个科研团队,感受团结协作的科研文化同样很重要。。
而计算机学科未来的远景,恰恰孕育在它“初生”时的自然属性——交叉之中。如何在清华建立一个学科交叉、本科生参与的研究环境?在过去的几十年里,姚期智亲眼见证了中国在世界微电子领域竞争中的“错过”,他意识到未来量子信息和量子科技将成为新的发展点,中国必须得跟上。而量子计算除了需要理论计算机专家外,同样也需要懂量子计算的物理学家。于是,姚期智想到了段路明。
段路明本科毕业于中国科技大学物理系。2010年10月,段路明在密歇根大学正准备给学生上课,突然间身边的电话响了,电话那头居然是姚期智本人。更让他没有想到的是,两个星期后,姚期智专程飞到密歇根大学与他会面。两个月后,段路明加盟清华。2014年10月,段路明研究组首次在常温固态系统中实现了抗噪的几何量子计算,该成果是量子计算研究领域取得的重要进展,研究论文发表在国际著名期刊《自然》上。论文第一作者祖充是交叉信息研究院在读博士生,共同完成文章的还有两名本科生。
“清华有很多优秀的年轻人,姚先生以他的威望为我们提供了充分的资源,这里的研究环境比许多国外的研究机构更有弹性和空间。我们感受到姚先生的信任,同时更加敬佩他对科学研究前瞻的判断和独到眼光。”段路明说。
截至2014年12月,“姚班”学生本科期间共发表论文110篇,其中以学生为论文通讯作者或主要完成人的共84篇。即使在国外世界一流大学,本科生也很少能在国际学术期刊发表文章,更少有学生会有完整的科研经验,但在“姚班”,几乎1/3的本科生都有“科研成就”。
“这里拥有最优秀的本科生和最优秀的本科教育。”图灵奖得主、美国康奈尔大学约翰·克罗夫特(John Hopcroft)教授说。(记者 储召生 通讯员 高原 赵姝婧)
