引领科学发展需要知识、能力、兴趣和勇气

张力群　徐红　徐雷　吴晓晖

摘 要：作为教育部“拔尖计划”首批试点高校，复旦大学对基础学科拔尖人才的特质、成长规律、培养模式、培养机制等进行了有益的探索，形成了重视知识、能力、兴趣、勇气四要素，高度开放、高度挑战、动态管理的拔尖人才培养体系。

关键词：拔尖计划;拔尖人才培养;本科教育

拔尖人才是科学发展的领军人物，拔尖人才培养是高等教育强国建设的重大战略任务。复旦大学一直把发现培养拔尖人才作为本科教育的重要使命。作为教育部“拔尖计划”首批试点高校，复旦大学在数学、物理学、化学与生物学等学科进行了多年的拔尖人才培养实践，对基础学科拔尖人才的特质、成长规律、培养模式、培养机制等作了有益的探索，形成了重视知识、能力、兴趣、勇气四要素，高度开放、高度挑战、动态管理的拔尖人才培养体系。

一、知识、能力、兴趣和勇气是未来科学领军人才的基本素养

本科阶段是人才掌握专业基础知识、获得专业训练、形成专业方向的起始时期。要使学生成长为学术思想活跃、国际视野开阔、发展潜力巨大的未来科学领军人才，必须从本科阶段入手帮助他们获得科学领军人才的基本素养。与一般人才相比，未来的科学领军人才应该在本科阶段获得至少四方面的重点培养与提高：

第一，未来的科学领军人才应在本科阶段获得前沿的专业知识框架。学术创新是对人类知识体系边界的突破，引领学术创新需要对专业领域既有知识的深刻理解与把握，是以科学领军人才的终身学习为基础的。对于未来的科学领军人才而言，本科专业知识教育不能以讲得多、讲得全为导向，而应在“讲得精”和“讲得新”上下功夫。所谓“讲得精”，是要帮助学生掌握专业领域精干而准确的知识框架，让他们熟悉专业的“话语体系”，为他们今后以专业的“话语”向同行学习、与同行交流打下扎实基础[1]。所谓“讲得新”，是要在选定的若干前沿方向讲深讲透，向学生展示如何在既有知识体系基础上寻找前沿，前沿突破应该达到的深度和广度，加深学生对引领前沿的认识。正如诺贝尔物理学奖得主卡尔韦曼所说：“学习是否涵盖所有的内容并不重要，重要的是当你学习时，要学会理解科学、理解物理，学习如何科学地思考，如何解决问题……物理思维能力远比物理课内容重要得多”[2]。

第二，未来的科学领军人才应在本科阶段养成探究的习惯，获得基本的探究能力。美国著名科学史家杜安·罗勒认为，“科学的本质在于对知识的探索，而非知识本身”[3]。美国教育家约翰·杜威也提出，“教育不仅仅是要让学生学习大量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法”[4]。我国基础教育长期偏重传授知识，对于探索研究的过程与方法较为忽视。本科教育因而在帮助学生养成探究习惯、培养探究能力方面面临更多挑战[5]。

科学方法是系统追求知识的原理和过程，是探索研究和学术创新的基本手段。科学方法的基本环节包括认识和提出问题、通过观察与实验收集数据，提出与检验假设。其中，认识和提出问题是第一位的。诺贝尔物理学奖得主李政道先生就曾勉励青年学子，“要创新，需学问;只學答，非学问。要创新，需学问;问愈透，创更新”[6]。本科阶段对于未来科学领军人才的培养，应该帮助他们养成在广泛阅读和深入思索基础上质疑权威、提出问题的批判性思维习惯，并进一步帮助他们尽可能多地获得提出可检验假设、设计客观研究方案、进行有说服力研究的能力。这些习惯与能力是取得前沿突破，成为科学领军人才所必需的[7]。

第三，未来的科学领军人才应在本科阶段逐步发现自己的学术兴趣。兴趣是内心的一种需要和渴望，它不以任何命令或外来的需求所主导。兴趣也是一种强大的精神力量，是推动学习和研究的源动力。德国诗人歌德曾说：“如果你有某一方面的兴趣，你会对它有天生的特殊的敏感，不要多少指导，就有一种动力或自然倾向。即使是暂时停顿，它也能在潜意识里进展和增长”[8]。许多著名科学家的伟大成就，往往与他们对专业的强烈迷恋与兴趣分不开。诺贝尔物理学奖得主丁肇中就说过：“任何科学研究，最重要的是要看对于自己从事的工作有没有兴趣……因为我有兴趣，我可以两天两夜，甚至三天三夜呆在实验室里……”[9]。旅美数学家张益唐自小就对数学怀有强烈的兴趣，尽管历经挫折、生活困顿，依然没有放弃钻研，最终在年近六旬时取得了孪生素数研究的突破。

兴趣有时不是显而易见的，而需要发现和培养。我国基础教育长期过于强调对知识的熟练掌握，大多数学生在大学之前并未接触到足够丰富的学习环境，不少成绩出众的学生填写志愿时尚未真正认识到自己的兴趣所在。因此，本科对于未来科学领军人才的培养，应该注重为他们创造更加多元的学习机会，提供在培养过程中选择专业的自由，允许他们通过尝试发现自己迷恋的，愿意为之奋斗的专业领域，并通过持续支持强化他们的专业兴趣[10]。

第四，未来的科学领军人才应该在本科阶段显示出乐于挑战、敢于探险的勇气。乐于挑战、敢于探险是科学领军人才的必备素质。突破知识体系，引领学术创新意味着进入知识上的“无人区”，失败的风险是很高的。缺乏勇气、安于现状、害怕失败的人，即使学富五车、能力超群，也不适合成为一个优秀科学领跑者。事实上，一项对2005—2009年诺贝尔奖获得者的分析就发现，敢于冒险是诺贝尔奖获得者所共有的早期性格特征[11]。

如何让未来的科学领军人才具备探险的勇气是培养的一大挑战。一方面，勇气易于消磨而难于培养。另一方面，近年来大学生中学习功利主义抬头，出现了不少片面追求高分、不愿面对挑战和失败的“尖子学生”。本科教育应该在激发学生学术兴趣的同时，为未来领军人才的成长提供针对性的制度设计，既让他们展现出应对挑战的勇气，又提供相对宽松、包容失败的成长环境。

二、复旦大学培养未来科学领军人才的实践历程

复旦大学对拔尖人才培养的制度变革源于诺贝尔物理学奖得主李政道先生资助的“?政基金”。李政道先生一直认为，一对一的精英式教育是培养优秀人才的有效模式，让大学生尽早参与科学研究是培养优秀人才的重要方法，主张让学生“较早就有一段时间，与活跃的科学家每天接触，以扩大他们日后的眼界”[12]。1998年，李政道先生支持复旦大学等高校设立?政基金项目，资助学有余力、志在学术的本科生主持课外研究项目，在导师指导下对前沿问题开展探索。“?政基金”的设立，改变了“以知识传授为主要内容、以课堂教学为主要载体”的传统本科教学模式，让优秀人才有了自主选择方向进行探索的可能，有效激发了学生的学术兴趣。在项目推进过程中，学生面对开放性的问题，必须主动探索、主动研究，在学术研究过程中既培养研究思维和方法，又拓展和积累知识，从而探究习惯和探究能力显著强化[13]。我校教师普遍反映，?政学者（获得过?政基金资助并通过结题评审的学生）通常具有较强的思辨、学习、研究和表达能力，其专业兴趣较为明确，他们在研究生阶段学习中表现出了较强的后劲。为此，复旦大学以?政基金项目为蓝本，自2003年起进一步投入资源，逐步拓展建设校院两级本科生学术研究资助计划（Fudan Undergraduate Research Opportunities Program，简称FDUROP）。其中，校级FDUROP项目每届资助学生不超过4%，院级FDUROP每届资助学生约9%。

FDUROP培育了一批活跃在国内外知名高校教学科研岗位上的优秀学术人才，仅在复旦大学任教的?政学者就有10余人。他们中不少人已成长为各自领域的优秀学者。同时，FDUROP也带来了学生学习氛围的改变。在FDUROP项目承担者带动、影响下，学生自主探究的风气日益浓厚，寻找学术兴趣的优秀学生越来越多。在课堂中，学生越来越不满足于接受既定的答案，而是渴望接触具有挑战性的内容，渴望尽快掌握既有知识体系以进行新的探索。这些都对教师的课堂教学提出了更高要求[14]。为此，复旦大学以教育部“拔尖计划”为契机，积极支持基础学科开展“以学生发展为中心”的课堂教学改革。选派长江学者、杰出青年基金获得者等优秀教师充实专业基础课教学队伍;实施小班化教学，增设深度思考和开放研讨等教学环节，帮助学生深化对基础知识的把握;在高年级专业教学中结合国内外前沿进展进行模拟科研的启发式教学，让学生演习独立思考、文献调研、方案设计、实验操作、报告写作、讨论交流等科研流程和方法。这些改变帮助学生从被动接受转变到主动学习，不仅提高了学习效率，也为他们将课内学习与课外探究融会贯通、追寻自己的学术兴趣做好

准备。

复旦大学在实施“拔尖计划”过程中，还特别注重提高人才培养的国际化水平，以进一步为学生提供多元化的学习环境，帮助学生发现自己的学术兴趣。各院系均建设了多种国际交流项目，通过课程修读、学期互换、实验室访学、暑期短期课程、海外毕业论文、参加国际学术会议等方式，满足学生的多层次需求。近年来试点院系每年出国交流学生一直保持在200人次左右。同时，复旦大学也努力邀请国外优秀师资到复旦为“拔尖计划”授课或培训教师，每年参与的外籍学者超过50人次。物理学系的物理学暑期学校、化学系诺贝尔奖得主“近思讲坛”和生命科学学院学生与国际学术大师的“炉边夜话”等均已成为品牌交流项目。这些国际交流帮助学生了解了国际知名学府的学术方向与学术实力，拓宽了学术视野，对他们早日发现个人学术兴趣、理性选择成长道路起到了积极的作用。例如，数学学院“拔尖计划”学生任潇一直希望从事基础数学研究，经过在牛津大学一年的交流与思考，他最终决定留在更适合自己研究偏微分方程的复旦大学攻读博士学位。

如前所述，乐于挑战、敢于探险是科学领军人才的必备素质。从?政基金项目发轫的FDUROP和“拔尖计划”推动的课堂教学改革，有效改善了学生的知识结构、学习习惯和能力，强化了学生的学术兴趣。同时，我们在实践过程中也越来越深切地体会到，随着社会环境的变化，学生成绩、能力和勇气的一致性与改革开放初期相比明显减弱，不少能力突出、成绩优异的学生不愿面对学业挑战，不肯参加难度较大的学术探索。相反，一些成绩不那么突出的学生却愿意沉下心来钻研一些高风险的学术问题，最终获得了丰厚的回报。在“拔尖计划”实施初期，有院系采用了提高班的形式培养高分学生，但很快发现提高班学生出现钻研精神下滑、学习动力减弱等情形。我们分析FDUROP和提高班等制度设计后认为，这些本意是为优秀学生提供额外机会和资源的做法，如果不与一定的挑战压力结合起来，或者挑战只看分数，是不利于真正发现勇于挑战自我、敢于经受失败、有科学领军人才潜质的优秀学生的。在这一共识下，各“拔尖计划”试点院系不约而同选择了动态开放的培养模式。试点院系不再将优秀学生另外编组，而是在“拔尖计划”支持下向全体学生开放丰富多彩的高质量课堂教学和科研实践资源[15]。学生必须主动参加学习和实践，并表现出比同龄人更强的钻研精神和更好的学术潜质，才能获得“拔尖人才”称号。对学生的评价，不唯学习成绩，也不唯研究成果，而是强调学习和探索的过程表现。拔尖人才候选人在学期间不仅要面对教师和自己的挑战，还要有勇气面对同龄人持续的全方位挑战。同时，开放的教学和实践资源也为提高全体学生的培养质量做出了贡献。

在这一动态开放的培养体制下，试点院系积极探索，形成了不少有效做法。例如，数学学院借鉴研究生培养的教学形式，在教学计划内容之外为学生开设讨论班，受到学生热烈欢迎。讨论班及时追踪学科前沿，自由选取讨论内容，让学生在与教师的密切交流中及时得到指点，也让教师及时发现培养学生的兴趣和特长。讨论班不计学分，为学生提供开放包容的试错机会，学生在讨论班上的表现也真实展现了其钻研精神和学术潜质。讨论班在数学学院大规模应用后，学生愿投身学术研究的人数从屈指可数逐届增加到30多人，在丘成桐大学生数学竞赛和全国大学生数学竞赛等赛事中的成绩也逐年提高。这一教学形式因其纠正偏差快、理解知识深、试错机会多、发现兴趣早、距离前沿近等优势，已被各试点院系普遍采用。

三、重视知识、能力、兴趣和勇气的拔尖人才培养成效

对知识、能力、兴趣、勇气的追求，帮助复旦大学拔尖人才培养取得了良好成效。高度開放、高度挑战、动态管理的拔尖人才培养体系显著提高了优秀学生的专业兴趣和能力，激发了他们热爱学术探索的热情。从毕业生去向看，复旦大学自2009年“拔尖计划”实施以来的六届“拔尖计划”毕业生求学深造率为97.3%，高出全校平均水平近40%。2018届“拔尖计划”毕业生求学深造比例为97.5%。首届40名“拔尖计划”毕业生中已有10人开始博士后研究。高度开放、高度挑战、动态管理的拔尖人才培养体系也带动了学校本科生培养水平的整体提高。拔尖人才培养汇聚了一批志存高远的优秀学生，进而激发了一流师资投身教学的热情。据统计，“拔尖计划”实施院系院士、长江学者、杰出青年基金获得者等优秀人才参与本科教育比例高出全校水平11.7%。拔尖人才培养也带动了高质量课程建设。数学学院将专业方向前移到本科阶段后，增开了荣誉课程“现代代数学”和“代数拓扑与微分形式”以满足优秀学生的选课需求。物理学系长江学者、国家杰出青年科学基金获得者、万人计划领军人才周磊教授在“拔尖计划”支持下改革本科生“电动力学”教学，将这门物理学系学生印象中枯燥乏味的课程打造成为最受学生欢迎的本科基础课程，并应邀在南京大学、华中理工大学等高校推广课程教学经验[16]。复旦大学“以培养探究能力为核心的本科生拔尖创新人才培养体系”于2014年荣获国家教学成果二等奖。

根据FDUROP和“拔尖计划”实施以来积累的人才培养经验，复旦大学2015年起筹划“本科荣誉项目”，并从理科基础专业向文科和工科专业拓展。“本科荣誉项目”面向能力卓越、志存高远的优秀本科生，通过高挑战性的荣誉课程和高质量的科研实践，激发他们在学习和研究上的最大潜能，帮助他们获得深厚的专业基础和充实的研究经验，具有宽阔的国际视野和持久的学术竞争力。“本科荣誉项目”继承了拔尖人才培养高开放度和学术训练高挑战度的特征，进一步强化了课堂教学改革的系统性。项目要求院系对专业课程进行系统梳理，重点打造一批对构建专业知识框架有基础支撑作用的主干课程、进阶课程，增加学时学分、加强专业深度、拓宽专业广度，将其建成荣誉课程。学生修读第一门荣誉课程并取得成绩即视做参加“本科荣誉项目”，但只有完成项目对课程绩点、荣誉课程学分和学术训练的要求后才能获得荣誉学位。“本科荣誉项目”向学生提供了一个机遇、回报和风险并存的选择。一方面，参加“本科荣誉项目”意味着更高质量的培养和锻炼，完成“本科荣誉项目”意味着获得荣誉学位、奖学金和校长推荐信;另一方面，随着荣誉课程难度和竞争对手水平的提高，有可能存在努力后课程绩点仍下降的较大风险。我们希望这一制度设计能更好地整合知识、能力、兴趣、勇气四要素，引导树立追求卓越、百折不挠、勇攀高峰的学习风气，更有利于发现未来科学领军人才的候选人，使拔尖人才能够得到更有效的培养与锻炼。

“本科荣誉项目”的实施进一步提高了文、理、工等学科的人才培养水平。试点院系已吸引12名院士、4名文科资深教授、44名长江学者特聘教授和61名杰出青年基金获得者参与本科人才培养。文科资深教授、国内知名的蒙元史学者姚大力教授和西方哲学学者张汝伦教授原已多年不为本科生讲授专业课，他们在“本科荣誉项目”实行后重登讲台，分别为学生讲授荣誉课程“历史上的中国与世界”和“西方古典哲学”。历史学系瞄准学科发展方向，开设了在世界史视角中研究中国的荣誉课程“国际视野下的近代中国国际地位变迁”和“历史上的中国和世界”，领国内风气之先。目前，“本科荣誉项目”已纳入《复旦大学2020一流本科教育提升行动计划》实行的“2+X”本科培养体系，向全校各院系推广。

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