清華大學(xué)錢學(xué)森力學(xué)班創(chuàng)立于2009年，是國家“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃”唯一定位于工科基礎(chǔ)的試驗(yàn)班。12年來，這塊“面向創(chuàng)新型工科的試驗(yàn)田”圍繞著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、提升本科教育質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生內(nèi)生動力、促進(jìn)教學(xué)相長等方面，開展了一系列實(shí)踐探索，取得了可喜的突破。細(xì)雨深潤，禾苗茁壯。回顧12年的探索歷程，“好苗子”如何在“試驗(yàn)田”上拔節(jié)育穗？錢學(xué)森班的探索，能給我國創(chuàng)新型人才培養(yǎng)帶來哪些啟示？記者近日走近錢學(xué)森班，嘗試尋找答案。

試水——

想方設(shè)法呵護(hù)學(xué)生的激情。這種激情應(yīng)該是對一件事情著迷，晚上睡不著覺，吃飯走路都在想這件事情的感覺，這對創(chuàng)新至關(guān)重要

“我做的研究是讓兩個固體表面沒有摩擦，這是一個非常基礎(chǔ)的領(lǐng)域。因?yàn)槟Σ烈欢〞p，我們有1/3的能源就消耗在這上面。”中國科學(xué)院院士、錢學(xué)森班首席教授鄭泉水在結(jié)構(gòu)超滑領(lǐng)域耕耘20余年，曾以第一獲獎人身份獲得過兩次國家自然科學(xué)獎二等獎。

然而，作為清華大學(xué)航天航空學(xué)院工程力學(xué)系教授，另一個關(guān)于減少“磨損”的問題也一直縈繞在鄭泉水的心頭。“我1993年到清華大學(xué)任教，當(dāng)初給我的感覺就是，清華的學(xué)生很聰明，但內(nèi)生動力不夠。”鄭泉水口中的“內(nèi)生動力”，指的不是多上幾門課，或者考個好成績。“我認(rèn)為，學(xué)生被‘磨損’的會是激情。這種激情應(yīng)該是要對一件事情著了迷，晚上睡不著覺，吃飯走路都在想一件事的那種感覺，這對創(chuàng)新至關(guān)重要。”

鄭泉水開始系統(tǒng)思考創(chuàng)新型人才培養(yǎng)問題是在2001年。那年，一個非常優(yōu)秀的清華本科生跟著鄭泉水讀碩士。有多優(yōu)秀呢？用鄭泉水的話說：“博士后一年都沒解決的問題，還在讀大四的他兩個星期就解決了。”當(dāng)時，就是這個學(xué)生的一句話讓鄭泉水十分震驚：“我們班里只有我一個人有興趣做學(xué)術(shù)。”

“清華大學(xué)有這么好的資源和條件，學(xué)生有這么好的天賦，大多數(shù)人卻不想做研究，就是來讀個學(xué)位，這怎么能行？”鄭泉水猜測，主要原因可能是知識“不好玩”，課程體系太老化。于是他和同事們一起花了大量時間，來討論怎樣改革教學(xué)內(nèi)容和課程體系。但是，鄭泉水發(fā)現(xiàn)光改這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

到了2007年，問題變得更加緊迫。“航天航空學(xué)院一屆90多個本科生，14個沒有畢業(yè)。當(dāng)時我是學(xué)院學(xué)術(shù)委員會的主任，主管教學(xué)體系。這種情況讓我們下定決心必須改課程，之后又花了3個月討論怎么改。”鄭泉水回憶。

經(jīng)過反復(fù)研討，大家形成了共識：本科課程學(xué)得多、學(xué)得全，一部分課程的挑戰(zhàn)度、訓(xùn)練量不夠，成了學(xué)生們口中的“水課”。要提升本科教學(xué)質(zhì)量，一定要把課程里的“水分”擠掉。但是究竟哪些課要砍掉，哪些課要加強(qiáng)？不少老師都認(rèn)為自己專業(yè)領(lǐng)域的課程很重要，這導(dǎo)致都加強(qiáng)的話，學(xué)分起碼要到200分以上，學(xué)生根本受不了，所以很難調(diào)和。

密集的教學(xué)研討沒有馬上奏效，卻讓鄭泉水等對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。2007年夏，他向清華大學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)工作時提出，結(jié)合清華的力學(xué)和工科優(yōu)勢，創(chuàng)辦一個“人才培養(yǎng)試驗(yàn)田”的設(shè)想。在得到學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的充分肯定后，這個“人才培養(yǎng)試驗(yàn)田”加緊籌備。當(dāng)時，“兩彈一星”元勛、人民科學(xué)家錢學(xué)森院士親自首肯了在清華設(shè)立的這個力學(xué)班以“錢學(xué)森”來命名。2009年，教育部等部門聯(lián)合推出“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃”，并在清華等19所高校進(jìn)行拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)試點(diǎn)，錢學(xué)森班被納入其中。

2009年9月5日，30名意氣風(fēng)發(fā)的年輕人走進(jìn)清華大學(xué)，成為錢學(xué)森班的第一屆學(xué)生，一場創(chuàng)新型人才培養(yǎng)計(jì)劃，就此展開。

破題——

你想長成什么樣子，就去扎什么樣的根；想蓋多高的房子，就去打多深的基礎(chǔ)

“錢學(xué)森班首先定位是工科基礎(chǔ)，不是力學(xué)或者某個專業(yè)。所以我們除了要幫助學(xué)生找到‘內(nèi)生動力’，還強(qiáng)調(diào)開放性。”鄭泉水說，“清華大學(xué)有好幾十個專業(yè)，其實(shí)很多學(xué)生并不知道自己究竟喜歡學(xué)什么，‘選對’的概率可能只有幾十分之一。我們做過調(diào)研，讓學(xué)生們困惑的往往是‘我學(xué)這個專業(yè)有什么用’‘為什么要學(xué)這門課’這些最基本的問題。所以我們想到了一個辦法：你想長成什么樣子，就去扎什么樣的根；想蓋多高的房子，就去打多深的基礎(chǔ)。”

怎樣立足開放性打基礎(chǔ)？錢學(xué)森班的老師們一開始想了很多辦法，比如小班授課、請知名教授來上導(dǎo)論之類的課等，但效果都不太理想。鄭泉水百思不得其解，直到一個“不破的泡泡”出現(xiàn)。

錢學(xué)森班創(chuàng)立之初，鄭泉水就經(jīng)常和學(xué)生們討論一些“異想天開”的想法。例如，石油被壓在沙子的縫隙里。沙子變成砂巖后，縫隙變得很小，阻力變得很大，石油就流不出來。假如在石油里放一些納米顆粒，相當(dāng)于給石油裝上了“輪子”，石油在砂巖的邊界上，不就能自己“滾動”出來了嗎？

錢學(xué)森班2009級學(xué)生楊錦，循著這個想法開始做實(shí)驗(yàn)。雖然他沒有成功地給石油裝上“輪子”，卻在實(shí)驗(yàn)的過程中觀察到水面上漂浮著一層微小的泡泡，過了好幾天仍然不破。他把這個現(xiàn)象告訴了鄭泉水。鄭泉水也不懂，但覺得有趣，他沒有敷衍學(xué)生的好奇心，而是鼓勵并指導(dǎo)楊錦繼續(xù)研究，最終發(fā)現(xiàn)了“不破的泡泡”的原理——水泡表面有緊密排列微米顆粒時，產(chǎn)生的毛細(xì)張力可以維持水泡一個多月不破。半年下來，楊錦第一次領(lǐng)悟到用自己的所學(xué)和推導(dǎo)可以去解釋分析、定量描述一個物理現(xiàn)象，這讓他在觀察、實(shí)驗(yàn)、理論方面，都有了很大的進(jìn)步。

這個“不破的泡泡”也讓鄭泉水感到振奮：“上課不管上到什么樣的水平，一堂課下來，學(xué)生能掌握的可能只有30%；但是如果提出問題，通過這些問題來實(shí)踐、研究，有可能學(xué)生對知識的理解能達(dá)到70%。”

知識面隨著研究不斷深入，錢學(xué)森班似乎能找到一條可行的路徑——實(shí)現(xiàn)從學(xué)得多、學(xué)得全，向?qū)W得深、學(xué)得寬轉(zhuǎn)變。“正常的課程，學(xué)生上1小時的課做3小時練習(xí)，現(xiàn)在通過深入做研究，學(xué)生可能要花9小時乃至27小時。甚至在知識的牽引下，他可以從物理做到化學(xué)，從化學(xué)做到生物，這個能力是可以遷移的。”鄭泉水說。

在錢學(xué)森班成立之初的幾年，雖然也對課程體系進(jìn)行了大的調(diào)整，學(xué)分減少到了178分，但鄭泉水仍不滿意。他又找來在清華大學(xué)長期從事教學(xué)管理工作的數(shù)學(xué)系教授白峰杉，對課程體系再次進(jìn)行大刀闊斧的改革。“大學(xué)期間學(xué)了多少門課不重要，但是學(xué)透了幾門課特別重要。我們只留下那些能夠改變認(rèn)識的課。”白峰杉說。

2016年，清華大學(xué)本科榮譽(yù)學(xué)位項(xiàng)目在錢學(xué)森班首試，這個項(xiàng)目設(shè)置了18門“挑戰(zhàn)性”課程，并劃分為6個系列，分別是數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工科基礎(chǔ)、專業(yè)與研究，以及人文、綜合與貫通，一個錢學(xué)森班學(xué)生在大學(xué)前3年的每個學(xué)期里，榮譽(yù)挑戰(zhàn)性課程只需上3門，從前4類里面選2門，從后2類里選1門。在榮譽(yù)挑戰(zhàn)性課程之外，學(xué)生還可以根據(jù)自己的興趣和研究方向選擇結(jié)構(gòu)性課程，來構(gòu)建自己的知識和能力體系。就這樣，錢學(xué)森班把總學(xué)分降到了148分，低于清華大學(xué)其他工科院系的學(xué)分要求。

成果——

在總學(xué)分上做“減法”的同時，在課程難度和挑戰(zhàn)性上做足“加法”，讓學(xué)生們“燃”起來，盡情釋放創(chuàng)新能量

“在清華大學(xué)錢學(xué)森班就讀是種怎樣的體驗(yàn)？”在某網(wǎng)絡(luò)問答平臺上，這個話題曾引起過熱烈的討論。錢學(xué)森班里，在高考或競賽中披荊斬棘的佼佼者們，似乎迎來了更大的挑戰(zhàn)：“課程的難度設(shè)置更大、進(jìn)度更快”“會有各種大作業(yè)，比如‘有限元法基礎(chǔ)’課會讓我們‘造一座橋’”……錢學(xué)森班在總學(xué)分上做“減法”的同時，在課程難度和挑戰(zhàn)性上卻做足了“加法”，讓學(xué)生們“燃”起來，盡情釋放創(chuàng)新能量。

“我教的課程叫高等微積分，但事實(shí)上我教授的是數(shù)學(xué)分析。微積分主要說的是可以這樣做，而且是可行的；數(shù)學(xué)分析還要說清楚，為什么這樣做是可行的。它必須是個完整的邏輯思想體系。”清華大學(xué)數(shù)學(xué)系教授鄭建華編寫的教程講義內(nèi)容豐富，難度也有所提升，但并沒有把錢學(xué)森班的學(xué)生們“打趴下”。

“腦子轉(zhuǎn)得飛快。”這是錢學(xué)森班2016級學(xué)生黃軒宇大一時學(xué)數(shù)學(xué)分析的狀態(tài)。這個在高中時代拿過國際奧林匹克物理競賽亞洲金牌的學(xué)生，上大學(xué)前就已經(jīng)自學(xué)了數(shù)學(xué)分析，但一次數(shù)學(xué)作業(yè)還是要花上四五個小時，那些推演令人著迷。

“我看到了他們在艱難的學(xué)業(yè)中展現(xiàn)出來的智慧。”“燃”起來的學(xué)生們那些叫絕的解題方法，鄭建華曾記錄了滿滿一個筆記本。“教育的意義在于激發(fā)智慧，這個智慧不是我們教師給的，但是需要我們來點(diǎn)燃，我就是一根火柴。”鄭建華說。

在增加課程難度的基礎(chǔ)上，錢學(xué)森班的老師還會經(jīng)常提出一些帶有科研性質(zhì)的問題，鼓勵學(xué)生探索。黃軒宇曾在一個偶然的場合，聽鄭泉水聊起“超滑發(fā)電機(jī)”的設(shè)想，“高中時我電動力學(xué)學(xué)得比較好，所以聽完之后，物理模型在腦海里馬上就有感覺了。我覺得可以先從理論設(shè)計(jì)做起，看能不能從理論上說明‘超滑’對發(fā)電機(jī)有幫助。”就這樣，黃軒宇跟鄭泉水約定，每一兩周匯報(bào)一次進(jìn)展。

經(jīng)常得到老師、學(xué)長們的指導(dǎo)與反饋，黃軒宇逐漸積累起信心，他自學(xué)了半導(dǎo)體、量子力學(xué)、固體物理、微加工、電路等課程。到了大三，因?yàn)橐鲆恍┢骷脑O(shè)計(jì)和加工，他又選了很多微電子系的課，還請老師們幫忙，申請到其他實(shí)驗(yàn)室的權(quán)限。“自己動手做，一開始沒有經(jīng)驗(yàn)，手會比較抖，有時做好了前三道工藝，到了第四步就做壞了。但從設(shè)計(jì)、版圖、加工到測試，都是我自己來做，現(xiàn)在再碰到一個微加工的工藝，就不會有太大難度了。”黃軒宇告訴記者。

鄭泉水拿出一本厚厚的論文來——《結(jié)構(gòu)超滑納米發(fā)電機(jī)》，如果不看作者署名是“黃軒宇”，很難將它和一名本科生聯(lián)系起來。另一張照片里，黃軒宇正帶領(lǐng)著五六名博士生、博士后研討超滑發(fā)電機(jī)，大家聚精會神地討論，當(dāng)時還在讀本科的黃軒宇認(rèn)真地進(jìn)行講解。“他已經(jīng)把超滑發(fā)電機(jī)樣機(jī)做出來了，還帶了一個研究組，做得比我要出色。”鄭泉水的臉上洋溢著笑容。

“本科生是可以做研究的，但是需要方法論。”這在錢學(xué)森班已經(jīng)成為師生們的共識。

當(dāng)研究與學(xué)習(xí)以更加緊密的方式結(jié)合，思想的“火花”也在不斷碰撞、激發(fā)。化學(xué)系教授李強(qiáng)說，由于經(jīng)常開展深入的討論，將“三節(jié)課”延長到“四節(jié)課”，在錢學(xué)森班成了“家常便飯”；數(shù)學(xué)系教授張賀春說，錢學(xué)森班大一本科生給出過他本人都未曾想到的數(shù)學(xué)證明方法；在航天航空學(xué)院教授鄭鋼鐵的帶領(lǐng)下，手術(shù)機(jī)器人、自主車、人工外骨骼這些“創(chuàng)新”的想法一個個變成了現(xiàn)實(shí)……

特色——

在這里，師生之間亦師亦友，學(xué)長常常出謀劃策，同學(xué)一起出游、聊天。“朋輩學(xué)習(xí)”促進(jìn)共同成長

“以前我們談大學(xué)教育時，似乎很少討論如何讓老師做他們真正感興趣的教育工作，有的老師甚至還會把教學(xué)與科研對立起來。”在鄭泉水看來，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)則可以做到教學(xué)相長，讓師生共同感興趣，共同取得成果。

2013級學(xué)生胡脊梁，曾經(jīng)成功地把老師吸引到錢學(xué)森班。大一那年暑假，他加入航天航空學(xué)院的生物力學(xué)研究所，此后逐漸明確了自己的研究方向——生物物理。在實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞膜的曲率與蛋白分布之間明顯的相關(guān)性，就深入學(xué)習(xí)了復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)、發(fā)育學(xué)和進(jìn)化學(xué)，還主動聯(lián)系清華大學(xué)、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的老師討論。

胡脊梁在本科畢業(yè)時一共發(fā)表了5篇論文，其中1篇還發(fā)表在頂級期刊上。幾年后，一名清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的老師見到鄭泉水時，提了句：“我們有共同的學(xué)生。”鄭泉水這才知道。很多其他學(xué)院的老師都是以這種方式“加入”錢學(xué)森班的。鄭泉水認(rèn)為，創(chuàng)造條件并幫助學(xué)生，使得他們的創(chuàng)新意識和能力得到充分發(fā)揮，不僅能讓學(xué)生深度學(xué)習(xí)、找到興趣方向，而且對老師也特別有幫助，是一個雙贏的局面。

錢學(xué)森班另一個令人印象深刻的特色是“朋輩學(xué)習(xí)”。在這里，學(xué)長經(jīng)常為學(xué)弟學(xué)妹們的科研、成長出謀劃策，提出建議，同學(xué)們也會經(jīng)常一起出游、聚餐。在這里，師生之間亦師亦友。錢學(xué)森班2014級學(xué)生楊昊光記得，有一次他們?nèi)ソ紖^(qū)野營，他和鄭泉水在一個帳篷里聊天，聊夢想，聊科技發(fā)展，聊人生選擇……

12年來，錢學(xué)森班的絕大多數(shù)學(xué)生都選擇了科研道路，部分學(xué)生已經(jīng)在相關(guān)領(lǐng)域嶄露頭角。談及創(chuàng)辦錢學(xué)森班的初心，鄭泉水說，希望找到并幫助那些將來有志于從事科學(xué)研究、有著強(qiáng)烈學(xué)術(shù)志趣的學(xué)生成長成才，培養(yǎng)出中國自己的大師，并探索破解“錢學(xué)森之問”。

60多年前，清華大學(xué)也曾有過一個“錢學(xué)森班”。當(dāng)年，回國不久的錢學(xué)森為了解決力學(xué)人才匱乏的問題，在清華大學(xué)開辦了工程力學(xué)研究班，培養(yǎng)了300多名新中國急需的力學(xué)人才，其中包括多位兩院院士，為“兩彈一星”、載人航天等重大工程積蓄了人才力量。60多年過去了，又一個錢學(xué)森班承載著自主培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的光榮使命，向著實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的目標(biāo)繼續(xù)前進(jìn)。

記者 谷業(yè)凱 蔣建科