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从清华“钱班”到零一学院:创生教育理念探索及实践

2024-10-10郑泉水王永丽

基础教育参考 2024年9期

摘 要:郑泉水是我国固体力学与微纳米力学专家,中国科学院院士,清华大学教授、清华大学钱学森班创办首席教授,深圳零一学院创始院长。在他最近20年的教育与科研生涯中,发现大学生乃至中学生都有巨大的创新潜力,但即便是进入清华的优秀学生,也普遍存在迷茫心理和由此导致的动力不足。为此,他开启了一项跨学科研究课题——“以创新为内生动力来引领个人成长”,在师生共创和共同成长的过程中,他的教育思维经历了多次重大突破,取得了多项科学发现和技术创新,同时形成并发展了“创生教育模式”。该模式在清华大学钱学森班和深圳零一学院长期应用,致力于发掘和培育国家和人类可持续发展的顶尖创新人才。而创生教育理念不仅适用于少数顶尖学生范围,还可以启发家长、教师和管理者等相关教育者们改变教育思维,引导更多的学生跳出应试教育“内卷”的漩涡,对创新人才的早期发现与培养,以及发掘学生潜能、实现最佳的个性化成长,都具有重要作用。

关键词:创生教育;拔尖创新人才;内生动力;教育强国;新质生产力

中图分类号:G420 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-1128.2024.09.001

党的二十大报告提出,教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。习近平总书记强调,要牢牢把握高质量发展这个首要任务,因地制宜发展新质生产力。实施科教兴国战略、强化现代化建设人才支撑,是推动新质生产力发展的关键着力点和强劲推动力,在基础教育阶段挖掘具有创新潜质的学生已成为一种必然需求,需要创建适合创新人才成长的生态环境以及教育教学模式和方法。人才的本质特征和标志在于创造性高度——光会“学”不是人才,“干”出大成就者才是人才。然而教育作为社会发展的重要基石之一,在有力推动我国科技创新、经济增长和社会进步的同时,也陷入了应试教育的漩涡。大量优秀学子在成长为真正人才的道路上动力不足,创新潜质沉睡。而当前人工智能技术的发展,也为各个国家和整个人类的未来带来了前所未有的机遇和严峻挑战,一方面是极大地推动教育、科技和日常生活的进步,另一方面,也可能会加速创新者、智能机器人和“被技术淘汰”的边缘弱势群体三个主要阶层的分化,由此产生新的不公平,导致社会极度分裂和不稳定性。要实现教育强国的历史使命,维护国家安全和稳定发展,进而实现人类命运共同体的崇高目标,亟需进行适应时代发展需要的深刻变革。因此,在数智时代背景下,必须采取更优质的教育模式,颠覆应试教育思维,利用科技手段,为每一个学习者提供个性化的学习路径,让每个学生都能从中感受成长的快乐,在创新的浪潮中找到自己的位置,并不断实现自我超越。郑泉水院士作为科学家,在过去20多年里,创办了南昌大学本硕实验班、清华大学钱学森班和深圳零一学院等教育改革试点,在师生共创和成长过程中经历了五次重大的思维突破,形成了以创新为内生动力来引领个人成长的教育模式(即创生教育模式),并在这一过程中取得了多项科学发现和技术创新。他希望这一教育思维和一系列技术突破的过程及背后的思考,能够启发更多家长、教师和管理者加速思维改变,积极投入实践,突破学段划分、地域边界、学科边界和文化隔阂,共同打造充满生机与活力的创生教育新生态。这一理念的形成过程与实践效果对于我国拔尖创新人才早期培养有重要启示。笔者就创生教育(Innovation-motivated Education,IME)理念的探索及实践对中国科学院郑泉水院士进行了访谈及面谈,了解创生教育理念的形成、发展及运用。

一、创生教育理念的缘起

王永丽:郑院士,创生教育这一理念如同一粒种子,不仅在清华园里生根发芽,更是在全国范围引起了广泛关注和热烈讨论,不仅给高等教育的教学改革提供了新的范式,更是为基础教育的发展和改革带来了重要启示,为我国拔尖创新人才培养提供了新的思路,为教育强国建设奠定了重要的实践基础。那么,是什么原因让您持续关注教育教学改革,并开始不断探索创生教育这一新理念呢?

郑泉水院士:2005年,钱学森先生提出了一个尖锐的问题:“为什么我们的学校在科学技术领域老是培养不出杰出的人才?”这一著名的“钱学森之问”,对中国教育改革和人才培养产生了深远影响。我们必须先找到“学校在科学技术领域老是培养不出杰出的人才”的根源,正是带着这个问题,我开始观察、思考并探索激发师生研究热情的途径。在教育科研工作中,我观察到以下几种现象。

第一,学生普遍缺乏动力。2002年,一位清华工程力学系大三的本科生告诉我,他感觉整个班里可能就他一人对做学术还有些兴趣。这件事对我触动很深。后来,我发现清华本科生的问题不是厌倦学校,而是普遍的迷茫心理以及由此导致的学习动力不足。于是,我从2002年起,自荐担任清华固体力学研究所所长,在黄克智院士、副校长余寿文教授、系主任杨卫院士等人支持下,与全所同事一起,系统地进行了本科生和研究生的教学改革,并在研究生阶段取得了成功。2004年,我感到改革使命基本完成,且结构超滑技术的发展正陷入困境,遂不再续任所长职务,将更多心力用于学术研究。然而,到2007年,院里 90 余名本该毕业的学生中有十几人未获得毕业证书,这说明教改在本科生阶段没有取得预期成效,学生依然普遍迷茫,甚至更加严重了。

即便是后来在华为做出重要贡献的“钱班”毕业生毕恺峰①也曾在大一时就向我表达过他的困惑:“我每门课的考试,不费劲就能通过,但考后不久,学过的就还给老师了,这有什么意义呢?”他的这种困惑持续了三年之久,几乎导致不能毕业。我曾经鼓励本科生主动到教授的实验室,选择并开展自己喜欢的研究课题,大多数学生只能坚持二三周,然后就放弃了。最后只有一名学生坚持下来,发现了“永久不破的泡泡”并揭示了背后的机理。陈吉宁校长在2012年的开学典礼上用这个故事鼓励学生尝试“本科生研究训练计划”,大大点燃了学生的激情。随后很多学生主动参与了后续的“做出理论上可能达到的最大泡泡”的实验,但是最后又是只有一个人坚持下来并在半年后取得了重大研究成果。这说明学生的激情能够被点燃,但也很容易熄灭。如何帮助学生找到持久的动力,是一个巨大挑战。

第二,学生缺乏深度学习:追求学分消耗了过多精力和热情。目前的中学教育(包括各类课外活动和全国学科竞赛),多局限在“学”和“习”的思维,少数达到了“做”和“用”,但总体上都发生在“已知”领域(如同“白天”)。相对照,以解决人类“未知”为焦点的研究和创新活动,则跋涉在“黑夜”里。这种情况在学生进入大学后,还会因应试教育的惯性延续很长时间。

在培养学生方面,多数人都赞成“厚基础”。但到底什么是“厚基础”?如何才能有效实现“厚基础”?不少人认为学很多、很难,反复做题,就是“厚基础”,却忽视了一个基本事实:一个人一天的时间是有限的。2017年,彭刚教授(现为教务长兼副校长)讲到一件事:“有一年清华大学特等奖学金评选,有一名学生在大学前三年一共修了220多个学分,每门课成绩还都在90分以上。”这些数据反映了什么?这意味着这名学生平均每学期修36.7个学分,意味着每天上课时间达7.3小时。然而,若想达到深度学习,需要至少1:3的课内外投入时间比。那么,这种情况只有两个可能:要么90分是放水,要么这个学生是“外星人”。如果学生为追求学分而消耗过多时间,哪里还有时间进行深度学习?

第三,导师对本科生关注不够。导师也可能对本科生存在思维定势。以我本人为例,在指导过多名本科生的毕业论文后,这项工作的不断强化使我形成一种观念——绝大多数大学生“无法做研究”。此外,在相当长的时间里,我专注于科研和指导研究生,除了给本科生上课,很少思考本科生究竟遇到了什么困惑和挑战。

甚至在“钱班”创办早期,仍有一个长久困惑我的“悖论”:一方面,大家都知道“名师出高徒”;另一方面,名师往往自己要带研究生,又忙于科研项目,他们为什么愿意花时间、哪里又顾得上亲自指导本科生呢?多数大教授、院士们,除了出于情怀或工作应尽的义务,本身似乎也没有多少“内生动力”指导本科生。在这种情况下,学生们往往更愿意去找一个有“内生动力”的年轻老师来指导自己的研究,而常见情形是,很多年轻老师还没有足够的研究生,需要高素质的免费“劳工”。上述情况都不是理想的人才培养的师生关系。

带着这样的困惑,我开始注意国外顶尖名校的情况。例如,清华学堂物理实验班的首席教授朱邦芬院士曾讲过,他们的一位学生在斯坦福大学做短期访问时,贸然闯入一位诺贝尔奖获得者的办公室,而这位诺奖得主竟然与他交谈了两小时。我从多位在世界顶尖大学任教或毕业的朋友处也了解到,这些学校的顶尖教授也多是如此。“钱班”成立后,我又发现,与1991年诺贝尔化学奖获得者德热纳(De Gennes)学术交流和私人交往十分密切的法国巴黎高工教授大卫·奎尔(David Quere),从2011年开始几乎每年都会访问清华,吸引他的一方面是我们之间的学术合作,另一方面就是给“钱班”本科生上课。加州理工学院的叶乃裳(Nai-Chang Yeh)教授来清华也是类似情况。这两位学者最先让我隐约注意到一个现象,越是重视原创研究的老师,越是关心并愿意花时间指导本科生。

第四,应试教育不利于创新人才培养。应试教育的问题数不胜数,其顽强的生命力有着极其复杂的社会、文化和历史原因。破解历史难题,实现教育、科技、人才“三位一体”协调发展,必须从本质上回答好“何谓教育、何谓创新、何谓人才”这三个基本问题,以及为何难以打通它们的更本质的问题。考试是教育教学的必要手段,但不是教育的最终目的。

教育是为了培养具有行动能力、思考能力和创造力的人①。创新是“你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话”[1]。而人才的本质特征和标志在于创造性高度——光有顶尖天赋还不是人才,只会“学”不会用更不是人才,格局不大成不了人才,只有能“干”出大成就者才是人才。

2017年,有1300位高二和高三的学生报名参加“钱班”挑战营,他们全都是获得过省学科竞赛一等奖以上、尚未被清华录取的学生,我们从中优选出30位学生,并完整地按照“内生动力、开放性、批判精神、领导力、心理健康”的五维考察指标(简称MOGWL)进行打分,最后得出一个让评委们“惊掉下巴”的结果——排名前五的竟然全是高二学生。而2018年挑战营,有2000多名省级学科竞赛一等奖以上的高三学生报名,共有60多名学生获得参营资格,这次挑战营加强了面试环节,而再次让面试官们五味杂陈的是,这个“优中选优”的人群,虽有很高的天分和学习能力,但符合“钱班”要求的学生不多。这在一定程度上说明:应试教育让学生们付出了太多,他们本应该展现的兴趣、激情、思考却又明显暗淡。但也正是通过这次“钱班”创新挑战营,我们实现了一次区分度明显的创新人才多维度测评[2]。

学生“卷”考试,弊端很多,我想从个人经历谈谈“避免应试”和个人发展之间的密切关系。我自己在中小学阶段接受的教育,与今天的“应试教育”有很大不同。我当年由于高度近视看不清黑板而被迫自学,而自学打开了我自主学习的新世界,使我把“短板”变成了“长板”,使我有了更多可以自由支配的时间,使我在每个阶段都能找到“有意义”的事并全心投入。我的父母允许我自主成长,小学老师允许我“逃课”,大学老师允许我研究自己喜欢的方向,外校老师也给了我很多关注和提携。大学毕业后,以恩师黄克智①先生为代表的很多学者们对我不拘一格的大力支持,才造就了今天的我。概括来说,我不是为了考试拿高分而学习,而老师们也不只是用简单的考试成绩来评价我。

二、创生教育理念的探索

王永丽:您提到,学生深受应试教育的影响,进入大学后依然存在应试的惯性,学习动力不足、缺乏深度学习,而导师对本科生的关注也不够,那么您的团队采取了哪些措施来改变这种状况、解决这些现实存在的问题,并把它上升到一项跨学科研究课题的高度呢?

郑泉水院士:发现问题的根源后,我开始采取行动,也开始了创生教育理念的初步探索。自2009年创办清华“钱班”以来,在国家“基础学科拔尖学生培养计划”的持续资助下,我组织了一个“研究-管理综合项目组”——“钱班”核心工作组,投入大量时间和精力,以科学研究的态度、方法和思维,通过细心观察、小心求证和大胆突破,借助教育学、心理学和脑科学,持续深入地探究如何破解“钱学森之问”这一极具挑战和意义重大的课题。我们的使命是发掘和培养有志于通过科技改变世界、造福人类的创新型人才,探索回答“钱学森之问”。

(一)解决本科生学习动力问题

提议设立清华学堂人才培养计划,“姚钱数”班成立。2008年,我和黄克智院士等人提议创办“创新型人才培养特区”和“交叉创新研究试点”,获得学校主要领导的支持。此后,学校于2009设立了“清华学堂人才培养计划”(简称“学堂计划”),最初由姚(姚期智计算机科学班)、钱(钱学森力学班,以下简称“钱班”)、数(数学和物理两个班)共四个实验班所组成,这便是坊间广泛流传的清华“摇钱树”班的出处。次年,化学和生物实验班也加入进来。不久,教育部“基础学科拔尖学生培养试验计划”(简称“拔尖计划”1.0)开始实施,“钱班”成为全国66个实验班中唯一非单一学科而是跨多个学科(即工科基础)的实验班,是“特区”中的“特区”。之所以将“钱班”定位于工科基础并采用项目组制,是因为认识到唯有如此,才可能给予学生尽可能宽广和充分的选择自由,而不被各院系和教授们的本位利益所绑架。我们希望回归教育的本源:自主成长,即真正地“以每一位学生的个性化成长为中心”。

鼓励和引导学生做“未知”的研究。初创期的“钱班”面临一个现实——能进到清华本科的每一位学生,考试成绩都特别高,但这些天之骄子,今后每个学期的总成绩必然排成第1名到第30名(每班30人)。这其中潜藏的“内卷”甚至恶性竞争的风险,是我从第一届“钱班”开始就极力要避免的。有没有根本性的办法,让每一位学生都成为“真正”的第一呢?据我所知,理论上至少存在一个根本且普适性的办法,就是做人类“未知”的研究,而不是重复人类“已知”的问题!人类从未到达或从未有过,而你实现了第一个到达或获得,你自然就是真正的第一!后来,“钱班”的绝大多数学生,通过探索“未知”成为了这样的“第一”。

倡导深度学习,在主动研究中筑牢基础。这里我要特别提到“一门课”主义的优越性。就是为什么“学少”比“学多”更好呢?从思维和认知角度看,可以分为“学(器)— 做(术)— 思(法)— 悟(道)”四个阶次,它们分别所需投入的时间堪比“呈指数上升”(如1:3:9:27)。有人说“学习知识的最高境界是忘掉所学知识”。不仅如此,即使只到了思(法)的层面,所学就能“迁移”,即实现“举一反三”,而用80%的精力投入地学透“一门课”,其他多门课只要花20%的精力就能学得也不错。这一点,在2013级“钱班”学生胡脊梁的身上,体现得非常明显。

胡脊梁的入学成绩在班级中处于中游,他极其喜欢“钱班”的理念。从一入学,他就花费大量时间主动到教授们的实验室去寻找自己喜欢的方向①。第一年,他主要待在研究生物UzzQNpn1nRwBFOdjzyHH7g==力学和物理的杨春老师的实验室。第二年,他来找我,我建议他研究细胞膜,胡脊梁很快就喜欢上了这个课题,除了接受我在理论方面的指导,继续在杨春老师那边做一些实验外,他还主动跑到生物系、化学系、甚至北大生物学院汤超院士的实验室。尽管他把大量时间投入到与考试几乎无关的研究,但他每年的成绩却从入学时的班级中游稳步上升到毕业时的中上水平,甚至围绕研究方向自学了多达20门研究生课程水平的专著(没有学分)。他的基础牢不牢呢?这要看他的成果是昙花一现还是有源之水。他从大四到进入麻省理工学院不到三年的时间里,以一作的身份,在最顶尖学术期刊之一的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA)上相继发表了三篇论文,这在当时的麻省理工也是罕见的。2022年,他与导师杰夫·戈尔(Jeff Gore)教授一起在全球科技顶刊《科学》(Science)上发表的论文,开辟了一个重要的微生物生态学的新方向,在全球生物界引起了广泛关注。

胡脊梁的案例,使我们注意到学生认知飞跃有三条途径:第一,学生激情被点燃后,会在学习和研究上自发自愿、自得其乐地投入更多时间;第二,尽管投入知识性学习的时间减少了,但有目的性的自主学习效率大大提高了;第三,由研究牵引的深度学习,进入到思维层面,将使学和做的能力大大提升,并迁移至其他的学和做,产生“降维打击”的攻克效果。随着与胡脊梁的接触增多,有一天我突然意识到,在某种意义上,他的经历似乎正是“复制”并放大了我从上大学到32岁前的经历。

减少学分,给学生更多自主空间。2015年,我找到数学系教授白峰杉帮助梳理如何大幅降低“钱班”学分,目的是把尽可能多的学习和成长空间归还给学生做主。根据清华教学现状和“钱班”的工科基础定位,我们梳理出了18门核心课程,分六大类:数学、科学、工科基础、专业与研究,人文社科、综合与贯通。“钱班”学生要在前三年完成这些课程,第四年聚焦SURF、朋辈学习和毕业论文。白峰杉教授还牵头创建了三门综合与贯通课程。

由此,“钱班”的总学分,从原来的170多减少到148分,分为荣誉挑战性(70学分,由上述18门核心课程组成)、基本结构性(50学分,与学生选择的发展专业方向相关)和全校普遍性(28学分、通识课)三类。“钱班”工作组将精力聚焦在荣誉挑战性课组的建设和执行。以进阶研究为牵引、精深学习为主线的上述“钱班”培养方案(Research-traction Courses and Club,CRC),成为清华大学首个本科荣誉学位试点的独创性亮点[3]。

(二)鼓励学生进入导师的实验室:为学生提供“陪长”

“钱班”首届顾问、美国麻省理工学院的罗恩·阿贝亚拉特涅(Rohan Abeyaratne)教授向我介绍了卡尔·威曼(Carl Wieman)的教育理念。威曼在获得诺贝尔物理学奖后,开始专注教育领域。他注意到,学生在课堂上学到的知识,与他们能否成为卓有建树的物理学家几乎没有什么关系。他认为,在研究型的实验室里干上两三年,比在学校教室里待上十六七年,更能让学生成为技巧娴熟的物理学工作者。于是,我在给“钱班”2009和2010级学生上课时常用威曼教授的结论、爱因斯坦以及我自己本科发表论文的例子,鼓动学生主动到教授们的实验室去“折腾”,尽管我自己对此也不抱什么希望。

没想到仅2009级就有近十位学生先后来到我的实验室,我让他们选自己喜欢的研究课题去做。其中,有一位叫杨锦的学生引起了我的注意。他选择的问题是,实验观察混在管道水流中的微纳米颗粒能否聚集到管壁处。这是一个我异想天开提出的与高效率开采石油相关的固-液界面技术问题。他每周都与我的研究生们一起参加组会。几个月后,他报告在实验中注意到一个奇怪的现象:放了微米颗粒的水流表面起了一些2到3个月都不会破的泡泡。此后,经过近半年的努力,我们发现并证实了一个使水泡“永久不破”的机理。

当时的清华大学校长陈吉宁推荐把这个水泡放到校史馆。后续我们发现,这个水泡还可以更大,达到脸盆一般大小。因此,我们决定做出更大水泡再放到校史馆。当时有不少学生受到激励都参与了进来,但绝大多数学生两三周后就“开溜”了。努力了大半年,加上杨锦后来要去加州理工学院实习和读博士,这件事眼看就要不了了之。这时候,有一名叫薛楠的“钱班”2011级学生,课余时间基本上泡在我的实验室。他先是试图从理论上研究杨锦的泡泡问题,但是研究方法和结论很长时间里只能被看作是个大练习,常常是一堆推导和计算,对背后的力学或物理一问三不知,为此受到过我多次的“冷嘲热讽”,但他就是不放弃。大概又过了半年,这小伙子突然开窍了,揭示了一个普遍性机理,完美地解释了人们一直熟视无睹的水面漂浮颗粒不能自动完美组装的背后原因。这项成果发表后,被美国化学学会40多种期刊400多位编辑选为当日唯一的研究亮点,是清华第一个被选为该亮点的论文,上了清华新闻头条①。

以上两个“钱班”早期学生的案例,使我意识到,学生从学习“已知”(课本)知识的状态,过渡到针对“未知”的研究,就象开启从“白天”进入“黑夜”的探索,这个思维转变的过程,必然是一个“破蛹成蝶”的慢变过程,着急没有用,它需要时间,它还需要做好两件事:坚持和陪伴!这一结论,从我之前指导十多位本科生毕业论文的过程中以及对“钱班”2009到2012级二十余位学生的亲自观察中,得到了印证。

(三)改变评价:增加对学生研究的评价,不只关注成绩

我把自己对学生的观察和“化蛹成蝶”的启示分享给了徐芦平副研究员,又邀请了一些学生自愿参与试验,半年后这一猜想得到了实证。由此,“钱班”工作组决定将大学生研究训练(SRT)升级为多轮强化的大学生研究训练(Enhanced Student Research Training,ESRT),并定为3学分的必修课,每轮训练时间从3个月到半年不等,要求在不同方向轮转,每一个课题都必须坚持完成,中间不得放弃。徐芦平同时建议并自荐担纲对大三学生创建一门全年8学时的必修课,名为“开放自主创新挑战性研究”(Open Research for Innovation Challenge,ORIC)。这门课要求学生自主立题并吸引导师(不限专业和地域)自愿参加指导。在郑力副校长(时任教务处长)的大力支持下,学校几乎“立即”同意我们开设了这门新课。

ESRT+ORIC一经实施就获得极大成功。这也证明大多数学生到大三结束时,就可以完成一项自主立题且有较强创新挑战性的研究项目,甚至在顶级学术期刊上发表学术论文,论文主题分布几乎涵盖所有理工科领域。这一事实充分展示了学生自主选择发展方向的多样性和激情。这为之后“钱班”大四学生广受国内外顶尖高校和顶尖企业的欢迎,前去开展6~9个月由“钱班”创立的“高年级本科生研究员(SURF)”计划项目奠定了坚实基础。

“钱班”创立的“进阶研究—精深学习(APRIL)”体系的牵引——进阶研究部分就这样逐步建立起来,包括PSRT(指SRT开始前如何进行研究的基本知识和技巧课)、ESRT、ORIC和SURF。进阶研究的主要目的是非功利性的,既不为知识,也不为研究成果,而是帮助每一位学生找到自己独有的激情。因为做研究只有一时的兴趣不行,中途难免会遇到挫败,学生必须在磨练的过程中,去体验和感受自己是否对所选择的方向真正感兴趣,是否擅长,是否感到有意义。只有找到了“对”的方向,激情才能持续下去。

通过研究,每个学生都可以成为第一,即他所研究方向的第一。这使大多数学生都找到了理想的毕业去向。例如,APRIL开展后第二期的2013级学生,毕业后去了工科十多个不同的方向,其中有5位拿到了MIT的博士奖学金,分布在生物、机械、能源和机器人四大方向。由于增加了对学生研究的评价,学生关注的就不再只是总成绩。总成绩的排名永远是从第一到倒数第一,而学生的研究内容多样,远远超越了力学,体现出创造性、毅力、知识的掌握程度以及多方面的能力。

(四)全球虹吸“好”老师

为学生匹配足够多的“好”老师。年轻学生有很强的可塑性,能否得到“好”老师的指点,其成长效果会“天差地别”。这就带来一个挑战:哪来的那么多“好”老师?这个“好”,不仅要水平很高、经验丰富、充满爱心,还要学生和老师能互相匹配。我判断一时难以在清华校内匹配到足够多的“好”老师,因此需要开放校园,从全球范围、不同行业中去匹配,哪怕“钱班”每届招生不超过30名。2012年,在一篇公开发表的论文中①,我把该理念创作成“动物园”(见图1),对外作出了庄严承诺。

“钱学森最后一次系统谈话”中提到了科技创新人才培养,而清华“钱班”最大的成功和财富便是基本形成了规模虽小但极富创新活力的教育生态。其特征是:“钱班”学生的创新思维与科研活力,正在吸引来自全球的优秀导师参与学生培养,他们自发自愿,且人数越汇越多。

例如,2016年春节假期,我在海南第一次遇见俞立教授,交谈中发现他竟然也在指导2013级清华“钱班”的学生胡脊梁。我告诉俞立教授,“钱班”遇到了一个难题,很想给学生安排好的生物课,但面对非生物系学生的全校性生物课有些欠缺。俞立教授很快就动员了清华生命学院包括院长在内的16位优秀教师,为“钱班”试开了一学期的课程。这是因为胡脊梁在他的实验室,给他留下了很深的印象,他非常看好“钱班”学生的能力和动力。

当时,经我推荐,胡脊梁正在麻省理工学院机械系的助理教授郭明那里做短期访问。郭明是我在清华带过的2004级硕士研究生,几年前获得了著名的斯隆研究奖。郭明和我一起曾用数年时间,发现了树叶中细胞尺寸随树叶高度变小的现象,并第一次提出了世界上不同地区树高极限的细胞机制[4]。之后,我在2006 年和 2008 年,分别收了一位直博研究生,邀请到曾获得植物界“诺奖”荣誉的梅尔·特里(Mel Tyree)教授一起指导。部分因上述缘故,梅尔随后还到中国工作至今。这也让我们看到,优秀的学生做交叉研究,可激发起范围广泛的优秀教授投入本科生教育。

上述事例对“钱班”后来在全球范围内不断开拓优秀教授资源发挥了重要作用,而胡脊梁是这方面的先行者和主要贡献者。2017年,他进入麻省理工学院继续攻读生物物理方向的研究生和博士后深造,引起了该校物理系教授们的关注,甚至专门研究为什么“钱班”能培养出胡脊梁这样的学生。仅在麻省理工学院、哈佛大学和斯坦福大学,胡脊梁就为“钱班”召集了十余位远程、不计报酬的教授导师。随着“钱班”涌现更多出类拔萃的学生,这个导师队伍还在不断扩大。

胡脊梁的故事展示了学术界内部合作和优秀教育资源共享的范例。俞立教授的积极响应和行动力,体现了他对教育的热忱和对学生学术成长的承诺,他的支持不仅为“钱班”学生提供了高质量生物学课程,还促进了清华生命学院和其他学科间的交流与合作。多年后,胡脊梁加入清华生命学院任教,与俞立再续前缘。这种师生关系和学术联系的延续,对于推动学术领域的发展、激发本科生的教育潜能以及培养交叉学科人才都是至关重要的。这段佳话突显了教师在学生学术生涯中扮演的关键角色,以及激励和指导下一代科学家的重要性,同时也提供了在国家高等教育体系中,如何通过内部协作和外部资源整合来提升教育质量的范例。

三、创生教育理念的结构和内涵

王永丽:人的成长是一个高度个性化、长期性且不可逆的过程,会受到复杂、多变和不可预测的环境因素影响。创生教育理念是否已经形成了完整的理论架构,拥有了清晰的内涵,这一理念在实践中如何发挥作用,帮助个体在复杂环境中实现个性化健康成长呢?

郑泉水院士:“钱班”经过十余年的探索,基本形成了规模虽小、但极富创新活力的小生态。在与清华“钱班”项目组全体师生共创”钱班“创新生态的过程中,我的教育思维经历了五次重大跃迁,或称“破圈”,分别是全新理念的抉择、创新思维的转变、研学方法和体系、倒置的师生关系、创新生态的形成。每一次跃迁,都伴随着清华“钱班”学生们成长和成长方式的一次突飞猛进,都有新的发现或创造。创生教育理念是不断发展的。

(一)创生教育理念的结构:“钱班”十年探索成果生成创生教育结构

经师生共同执著探索逾十年,“钱班”取得了四大里程碑rgt1LteXsJEbu/RU3sPEtg==成果。成果A:发现并构建起让每一位学生从大一就能“开启研究—发现激情—不断升阶”的系统性的有效方法(2012年)。成果B:梳理出全新的课程逻辑,实现了大幅减少课时,把学习和成长的主动权交回给每一位学生(2015年)。成果C:发现了如何充分激发潜在“好”老师(特别是顶尖创新人才)乐于带本科生的原理(2017年)。成果D: 提出如何测评高浅创新型学生“内生动力、开放性、坚毅力、智慧力、领导力”的五维体系(2018年)。

从成果A,发展出了“进阶研究—精深学习”体系(Advanced Progressive Research for Intensive Learning,APRIL)。APRIL是“四月”,寓意种子将在春天萌芽生长。成果B生成了CRC体系,指研究(Research)牵引课程学习(Course)和社群发展(Club),即通过抓一个“牛鼻子”(研究),来牵引对爆炸性增长知识的学习,以及对“复杂领导力—使命担当—视野格局”的构建。成果C初称为X-idea,后于2021年提炼为“X型学生-X型问题-X型导师”,成为“钱班”和深圳零一模式的“第一性原理”,简称“X3匹配聚变”。

APRIL体系首次在“钱班”2012届全面实施,迅即获得了巨大成功,加上不久建立起的CRC体系,共同构成了2016年在“钱班”实施的清华大学首个“本科荣誉学位试点”的基础。至2019年清华“钱班”十周年庆时,总结其最大的成功,按教育本源意义上的重要性,体现在四个方面[5]:一是学生深度体验到教育或成长原来还可以这样“痛快”地进行,改变了观念;二是帮助大多数(约70%~80%)的“钱班”学生找到了自己独特的激情发展方向;三是拥有一群不断追求卓越、持续激励他人、真心相互帮助的跨年级同学;四是学习并锻炼出获取自己感兴趣发展方向的广泛信息、稀有平台或资源的方法。前两者主要体现个人努力,可概括为“进阶研究+精深学习”;后两者主要体现成长“生态”,可概括为“导师陪长+朋辈激励”。

与此相对照,调查发现,大学里仍有高达70%~80%的学生感到迷茫、郁闷、痛苦,甚至到研究生阶段结束,仍不知道自己为什么要学习;而“钱班”学生在本科毕业后,进入到以理工专业为主的30多个方向深造或工作,在清华、麻省理工和斯坦福大学等高校和华为等科技公司赢得了卓越声誉。

统计发现,“钱班”2009—2017级学生共计218人,海外导师共67人。海外导师对在他们实验室做过SURF的“钱班”学生的96%,表达了若学生申请,将乐意资助研究生全额奖学金(见图2);而实际运行下来,经国内外对比,“钱班”每年的毕业生约有2/3 最终选择了在国内深造,这一结果有点意外,但很好地完成了“钱班”创建伊始就设立的另一项重要“指标”——为我国自主育才。而南昌大学本硕实验班的毕业生,有高达70%的学生进入了国内 C9 高校深造,这也从另一个侧面反映了创生教育模式的普遍有效性(见图3)。

可以说,清华“钱班”发展出了一种包括 APRIL、CRC、X3聚变第一性原理等多项创新或“发现”的全新教育模式,是一种创生教育理念。该模式具有可复制性的最重要的三大要素:一是点燃激情,即真正以学生的成长为中心,抓手是释放内在牵引力——对探究既感兴趣、又擅长、还深感有意义的某特定未知问题,充满激情;二是进阶研究—精深学习是激情牵引下既高效又痛快的成长主线,具有心流理论、认知心理学、习得性思维等心理学坚实的理论基础;三是学生、导师与问题的匹配,即“X型学生—X型问题—X型导师”的匹配能产生“聚变”反应,构成了如何实现师生相互吸引、成就共同梦想的“第一性原理”,体现的是心理学中马斯洛需求理论的最高层次,即导师的“超越需求”和学生的“自我实现”。它能帮助每一位学生找到自己独特的激情,进而人人“冒长”,不是“拔苗助长”,更不是其中个别人成功、多数人“失败”。

分析清华“钱班”模式的结构时,可将 APRIL 视为“一维度”,它相对简洁,因其单一维度的特性而易于理解和实施。而CRC在ChatGPT的影响下,正面临着重构课程基础逻辑的挑战,要求在“两维度”上进行深入思考和创新设计。最后,X3聚变则是一种“三体”,其复杂度最高,同时也蕴藏着最大价值。

(二)APRIL的内涵

APRIL与项目式学习(PBL)、科技竞赛在结果和本质上有什么本质不同呢?

科技竞赛,因其背后常常隐藏着很强的功利性而被扭曲,且往往只有很短的展示时间,其真实性、公平性和对教育的意义多被质疑。与之对比,时间长达数年的进阶研究—精深学习(APRIL),其最大的好处是非功利的,能够帮助学生找到自我成长的最佳驱动力——激情,而其成长的个性化产物——研究成果,只是一个副产品,但却能获得SURF导师(一般为公信力很高的著名专家教授)的背书。这是极高比例的“钱班”毕业生得到顶尖大学导师和顶尖企业认可,欢迎他们去深造或就业的基础。它的意义也并非简单地继续学业或获得一份高薪工作,而是有更多机会从事前沿研究和开创性事业,为国家乃至全人类作出更大贡献。

PBL强调通过团队合作解决一个具体真实问题(Project),相对于APRIL强调(个体)自主解决一个原创型挑战性问题(Research),PBL对知识的要求往往没有后者所需的深度。对成长而言,通过APRIL可达“天花板”的高度仅受限于其梦想(激情),以及与之高度适配的深根(即基础科学)。总之,PBL适合广泛地培养创新型大众、中学生或低年级大学生,APRIL更适合培养开拓性创新型人才和创新领袖。

以心流理论为指导,我们在创建进阶研究—精深学习(APRIL)体系时,设计为四个层次:一是PSRT,即学做研究(1学分),主要是学习做研究的基本概念和方法,包括阅读一些优秀的研究论文、学习质疑和如何定义问题、学习如何查找文献资料等,最好到教授的实验室逛一逛、观摩一下研究生们如何做研究等。二是ESRT,即跟做研究(3学分),是学生到教授的研究组里去,帮助研究生且尽可能独立地完成一部分研究,即是教授预计大约3~6个月可以完成的研究。要求至少完成两轮不同方向的ESRT。三是ORIC,是自主研究(8学分),是自己定义的,且有一定挑战性的研究,要求自己寻找到有经验的导师愿意花时间指导,争取形成一个明确创新点成果的论文。四是SURF,即真做研究(全时6~9 个月),在全世界范围找到愿意接收并(部分)资助自己去实习6~9个月的一流以上教授或科技企业,做需全力以赴(没有课程负荷)才可能完成的教授或企业命题真正的研究。

值得一提的是,清华“钱班”模式与2013年开始策划、拟2024年正式实施的《斯坦福2025计划》(也称“开环大学”,Open Loop)的培养模式,有异曲同工之妙。

在我直接指导过或密切观察过的上百位研究生中,有不少获得过各类全国竞赛大奖。我注意到并曾长期感到困惑的一个现象是:他们常常一两年都难以进入研究思维。一个对我启发最大的对照案例是“钱班”2011级的一名学生张泽,因为刚好错过APRIL,在进入斯坦福大学攻读博士2年后仍未建立起研究思维,而是陷于考试和竞赛思维,甚至差一点选择从斯坦福大学退学。后在斯坦福大学和硅谷的创新生态下,加上其导师的睿智和耐心,再加上在“钱班”受到强化磨炼的永不言弃精神,最终使她“破蛹成蝶”,此后迅速成长为“钱班”又一位骄人的代表。

(三)CRC之研究牵引课程的内涵

以进阶研究为牵引、精深学习为主线的上述“钱班”培养方案(CRC)成为清华大学首个本科荣誉学位试点的独创性亮点[3]。到2020年,首届试点班(“钱班”2016级)学生毕业,从其代表人物毕恺峰的身上,开始显著展现出CRC体系给学生带来的四大非功利(或弱功利)性好处:找到激情、精深学习、重大机遇、发展平台。

CRC是以“进阶研究”来牵引,颠覆了现有的以课程为主的培养体系(见图4)。可能正是因为曾经数年着迷于植物生长微观机理,才使得我对生长这个教育的本质有更多关注。另外一个关键原因则与我牵头创建的另一机构密切相关。2010年,在时任校领导的破格支持下,我牵头创立了清华大学校级交叉研究机构试点——“微纳米力学与多学科交叉创新中心”(CNMM),研究方向覆盖力学、物理、材料、化学、生物等。从筹建“钱班”开始以来一直负责“钱班”课程体系建设的陈常青教授,与2010年从法国回来加盟CNMM、与我共同创建“钱班”APRIL体系的徐芦平副研究员,共同出任CNMM副主任。特别是徐芦平在北大博士生和巴黎博士后阶段专攻生物物理学的背景,不时对我产生生物“熏陶”。

由此,对于传统大学教育与“钱班”教育模式的根本性不同,还可以从另外一个视角去比较:传统教育是机械性“建楼”模式,而“钱班”教育是生物性“生长”模式。建楼是先有设计、再根据设计的高度打造适合深度的基础,再逐渐往上盖楼。这个模式适应了工业时代对教育的需求——人人被定制、批量化地产出,但显然越来越无法适应当今加速快变、未来不确定性的时代,特别是正在迅猛进入的数智时代。“钱班”的教育,是先有“内在—外在”的综合需求(“激情”,阳光雨露),再由需求牵引,在“肥沃的土壤”中生根并不断深根,最终成长为(由基因和生态共同决定的)参天大树(见图5)。“钱班”的培养逻辑,除了模式层次的“生长”,颠覆“建楼”外,在“微观”或个人层次,大量应用了心理学原理。

(四)CRC之研究牵引社群发展的内涵

CRC体系如何在牵引知识学习的同时,推动社群发展,即构建“复杂领导力—使命担当—视野格局”呢?

胡脊梁在2017年夏天从“钱班”本科毕业前夕,开启了另外一件意义深远的事——可称为“朋辈互助”。他面向“钱班”全体在读学生,分享了自己的成长经历和在全球范围主动寻求精英导师的经验和教训,并表示将尽最大努力把在“钱班”获得的爱和善意继续传递下去。此后,他言出必行。一直到即将于2024年从麻省理工回国任教的7年间,他和他的导师们年年参与对“钱班”学生以及近年零一学院学子的指导。胡脊梁亲自指导并引荐了十多位学生毕业后进入世界顶尖高校深造,包括麻省理工、斯坦福、普林斯顿、加州伯克利等。在胡脊梁之前,“钱班”还没有学生从事生命科学领域的研究,而作为第一位选择生命科学作为研究方向的毕业生,胡脊梁已经指导并引领了十多名“钱班”学生选择生命科学作为博士阶段的研究方向,这个队伍还在不断壮大。

这样,“钱班”同年级、跨年级学生之间,不仅少有“内卷”,反而形成了“互助”,使得整个“钱班”,后来扩大到零一学院,渐渐形成一种温暖如“家”的生态。在“钱班”项目主任何枫和“总”班主任任建勋老师的指导下,不仅学生们,连同他们的亲友,从“钱班”2017级开始,也加入了这一大家庭。在2023年零一学院夏校,有多达30余位“钱班”高年级学生和毕业生,自愿参与了对零一学子的指导工作。

从APRIL初成的2012年算起,“钱班”毕业生“世界级”冒尖案例显露出某种“涌现”态势。与此同时,“钱班”学生ORIC的表现,以及在全球顶尖高校和高科技企业做SURF的表现也越来越好。仿佛进入到“钱学森的最后一次系统谈话”中钱老回顾他在加州理工时的感觉:“在这里,你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话。”“钱班”的毕业生,哪怕散在天涯海角,但“钱班”的深刻印记、“钱班”班友群的存在和同学们之间的“零距离”信息通达,使得“钱班”这个大家庭,形成了一个极好的创新生态,不仅在同班同学之间、也在跨年级的同学们之间,在不同的“跑道”上奔跑。这不是“内卷”,而是相互启发和相互激励。

“钱班”的朋辈相助与互相激励的行为和文化非常宝贵。这正是“钱班”基于清华校训“自强不息、厚德载物”所倡导的文化:不断追求卓越,持续激励他人。目前中国高等教育教学领域奖励力度最大的奖项是由中国教师发展基金会组织、深圳陈一丹公益慈善基金会投资设立的“教学三大奖”。2021年,我有幸获得三大奖之一的“杰出教学奖”,我和夫人将全部奖金一百万元人民币,捐赠给清华大学“钱学森力学班”,并设立了名为“超凝聚奖”的专项奖励金。胡脊梁与“钱班”首届、毕业后留校攻博、攻博期间一直兼任“钱班”学生辅导员的倪彦硕,共同获得了2022年度“超凝聚奖”。

(五)X3聚变的内涵

为什么“X型学生-X型问题-X型导师”会上升为“钱班”和深圳零一模式的“第一性原理”呢?而这种匹配又为什么能产生堪称“聚变”的反应呢?

这一概念最初来自X-idea,X通常代表“未知”,同时这个字母的发音也通于“ex-”,这个词根常有“向外”“超出”的含义。“X型学生”代表那些对探索未知问题有激情的敢于“出圈儿”的学生,X型问题指那些“异想天开”的“出圈儿”问题,X型导师是那些已经“出圈儿”还在继续“出圈儿”的导师,师生被同一个问题所吸引产生的动力,可以配得上“聚变”量级。

要搭建由大导师和大问题构成的“X3生态”,其实相当不易。但我们认为,由这一环节入手,有很多优势。首先,对于具备创新潜质的学生来说,一旦“X3生态”成型,将会构成巨大吸引力。众多高挑战课题很可能激发这些学生的潜在创造力,在短期内塑造这些年轻人的奋斗目标,从而改变他的人生;其次,对于面向前沿课题的导师来说,“X3生态”能为他们提供寻找有创新潜质学生的平台,进而可能构建像我和黄轩宇①、清华生物系俞立教授和胡脊梁以及物理系楼宇庆教授和马竟泽这样的师生共同体,去共同面对前沿课题中蕴含的挑战性;除此之外,对于整个国家来说,“X3生态”是一种稀缺资源,除了形成创新、培育人才之外,这一生态一旦成形,很可能形成面向创新课题的学术共同体,对解决国内科技领域的“卡脖子问题”,以及散落于各大企业内部的挑战性创新问题,都会有帮助。

如果说学生在找到激情之前的阶段,老师的“陪长”像是在等待种子发芽,需要对学生有信心,有耐心;那么师生进入X3阶段,就如同发芽的种子在良好的土壤和阳光雨露中疯长怒放,必将结出硕果,这将是师生互相陪长共赢的最好局面。

四、创生教育理念的实践及效果

王永丽:创生教育理念所形成的拔尖创新人才培养模式,除了适用于清华“钱班”,在更大范围内取得了怎样的效果?是否能够向基础教育的初高中段延伸?它是否具有普适性?

郑泉水院士:创生教育理念在实践中的应用,不仅在清华“钱班”促成了绝大部分学生自主“冒尖”成为各自独特的“第一”,在南昌大学本硕实验班、清华五大书院和国内一些其他高校也取得了类似效果。而我们一直在考虑的一个更底层、更重大、更具挑战性的问题就是:如何向基础教育初高中段延伸,形成人才成长的创新通道,最终引发对应试教育的颠覆。这也是创办零一学院的使命,深入基础教育,牵引其向创新教育转型,以涌现更多X型学生。

(一)南昌大学本硕实验班

与清华“钱班”几乎同一时期在南昌大学创办的本硕实验班,秉持了同样的教育理念,也取得了类似人人自主“冒尖”成长的效果,甚至在某种“增量”意义上比清华“钱班”跨度更大。在成效方面,最近9届本硕实验班共301名毕业生中,有70.4%的学生(212名)进入了C9高校读研;与此对照,南昌大学同期有保研资格的学生中,只有不到15%进入到C9高校。这在一定程度上说明本硕实验班学生绝大多数都得到了显著成长。就成长梯度(或效率)来看,南昌大学本硕实验班的学生比清华“钱班”跨度更大,因为前者跃升了两个台阶(从211到985到C9);后者只跃升了一个台阶(从世界一流到世界顶尖)。因此,本硕实验班的学生相对于清华“钱班”的学生,普遍获得感更强。甚至南昌大学本硕实验班比清华“钱班”更早形成了朋辈之间相互促进、跨年级、共进退的学生社群。南昌大学的成功经验,鼓励我们将来去帮助更多大学因地制宜地创建与发展“类钱班”。“钱班”模式和创生教育理念在实践中逐渐成型,也有南昌大学本硕实验班师生的重要贡献。

(二)清华五大书院的创生教育模式实践

在充分参考“钱班”以及其它几个学堂班办学模式的背景下,清华大学新建了五大书院,每届有900多名新生,约占全校一年所招3800名新生的1/4,并聘请李艳梅、王中忱、梁曦东、刘铮、李俊峰五位教授担任各强基书院的首任院长。新设立的书院没有自己的学科和专职任课教师,其根本任务是以学生为中心、切实提高人才培养的成效,使学生们能在本科期间获得更大的成长空间和成长幅度,为将来成才报国打下坚实基础。书院突破既有专业院系束缚,在全校范围内寻找合适的老师;成立跨专业的教学委员会,优质高效地整合教育教学资源;牵头制定培养方案,推进课程体系建设和改革。书院注重推进高水平通识教育课程、数理基础课程、思政课程、专业核心课程、交叉实践课程建设,落实“最合适的人上最需要的课”。通过构建最接近理想的课程体系,设计最符合强基人才培养理念的培养方案,以最有利于人才成长为目标,实现“最适合的老师教最需要的课程”。

五大书院在人才培养中力图实现通专融合,培养学生深厚的科学人文基础和核心专业素养。在开放的课程体系基础上,注重每门课程的精深学习,充分考虑创新型人才培养中应有的学业挑战度。同时,“钱班”经过多年实践探索建立的荣誉学位制度进一步辐射至致理书院和行健书院,而研究性学习的体验在各个书院都发挥了重要作用。书院在提升课程质量的同时更注重发挥学生学习的主动性,为有学术志趣、学术潜力的学生提供“一人一策”的个性化培养方案,率先开展本博贯通培养试点工作。

(三)“钱班”经验在其他高校的应用

清华“钱班”的成功也推动了全国其他高校相应学科的发展。2019—2021年,全国共计15所“双一流”大学的力学学科进入了“拔尖计划2.0”的实施范围,“钱班”经验被这些拔尖学生培养基地广为借鉴,有助于改善中国工科教育的基础,推动顶尖大学工科教育的转型升级,并加快我国建设成为科技强国的进程。2023年3月,由郭东明院士(大连理工大学原校长)、韩杰才院士(哈尔滨工业大学校长)、胡海岩院士(北京理工大学和南京航空航天大学原校长)、郑晓静院士(西安电子科技大学原校长)和郑泉水联合发起“集智共创新时代·2023年拔尖创新人才联合培养系列研讨会”。先后有共计8位院士和120余位老师参加了三期、合计9天的研讨会,提出了构建多校合作的拔尖创新人才联合培养与生态合作机制。该系列研讨会初步规划三年,将围绕三大重点主题“拔尖创新班的理念、模式、招生与课程体系”“拔尖创新班的系统设计与特色实践”和“拔尖创新班的多校联动与生态构建”开展进阶式研讨,逐步扩展和迭代,提升各参与团队的拔尖创新班建设方案。

(四)深圳零一学院的探索和实践

作为清华“钱班”的首席教授和创生教育理念的探索者,把创生教育理念推广到全社会,尤其是让更多中学阶段的学生参与前沿科创,让年轻人发现激情、自由成长,是我的教育梦想。这也是我们2021年在深圳创立零一学院的重要驱动力。同时,作为零一学院的创始院长,我也很清楚这一决定背后可能存在的疑虑和争议。

综合而言,这些疑虑和争议主要体现在两大问题上:不了解创生教育思想的家长和学生会问,如果我们参与零一的科研项目,会与当下的应试教育产生冲突,进而影响学业成绩吗?而了解零一和清华“钱班”的朋友则会问,创生教育一直以来是培养拔尖创新人才的教育方式,是否存在智力和学业水平门槛,它适合每个学生吗?

在我看来,创生教育是一个完整的育人体系,它的核心在于倡导通过问题牵引学生学习。创生教育理念认为,在问题牵引下的学习有更大的自主性,更能激发人的学习兴趣。当然,正如前述,这样的学习在不同年龄段有不同的方式。在中学教育阶段可以采用PBL方式,通过解决不同问题来思考自己未来的发展方向。这种问题导向的学习方式,在基础教育阶段可以起到“为什么学”的作用,大大降低学生在认知过程中可能存在的障碍,从而提高学习过程的愉悦度;而到了大学本科阶段,就可以采用“进阶研究+精深学习”的方式探索方向。清华“钱班”和南昌大学本硕实验班的探索,已经证明以“进阶研究”为牵引的方式不但能引导学生找到激情,更可以让他们以研究方向为核心,组合自己的专业课程,去争取自己“独特的第一”,效率大大高于应试教育中被动接收知识的方式。

除了理论上的探索外,零一学院在创办三年中还与清华附中、深圳格致中学联合开设了含有较多科创课程的零一学堂和零一班,通过观察学生的学业成绩数据,以确定接受创生教育理念的学生在考试中的表现。实践表明,在基础教育高中段,加入了更多科创项目课程的清华附中零一学堂和格致中学零一班,其高考成绩都明显高于同校学生,证明创生教育所倡导的“PBL方式学习”,以及“进阶研究+精深学习”,对考试也有所帮助。但是,不与应试教育冲突甚至能提升学生学业成绩,并不是创生教育的目标。零一学院的使命是:启迪和帮助无数年轻人绽放创新激情,发掘和培养有志通过科技改变世界、造福人类的创新型人才。

五、反思、建议与展望

王永丽:拔尖创新人才培养是教育强国的重中之重,也是当初创设“钱班”的重要目标之一。以您三十多年从事科研工作和培养人才的经验,您认为,拔尖创新人才的具体内涵是什么?什么样的人可以被称为创新型人才?您对创新型人才的评价、选拔和未来的培养途径有什么建议与展望?

郑泉水院士:党的二十大后,发掘和培养拔尖创新人才被列为举国努力的最重要基础性战略性目标,但在过去一年我出席的十数场教育、科技、人才方面相关会议上,我忧虑地注意到,多数报告人还是只把“英才”“质优学生”“少年班”等,改贴“高潜创新”的标签。这是把两类不同的概念混淆,由此可能导致学生们更加“内卷”和家长们更加焦虑。如果没有找到真正的问题所在,怎么可能最终解决问题?此外,我建议将“拔尖创新”拆分为“拔尖”和“创新”,甚至建议考虑将“拔尖”一词明确地诠释为“冒尖”,以避免因为“拔尖”一词误导“拔苗助长”,进而助长不公平和腐败。“冒尖”才能真正反映出创新型人才的成才之路和本质上的公平性。为什么呢?因为好奇心乃人之天性,人人皆可创新,“无关”考试成绩和智商。

多年来,在钱学森教育思想的指导下,“钱班”工作组对如何有效培养拔尖创新人才做了锲而不舍的探索,取得了一些有代表性的成效,但也遇到了两大难题:一是像爱因斯坦、乔布斯这样成绩不是特别好但创新力超强的学生难以进到“钱班”;二是有些学生虽然成绩很好,但创新能力和潜质明显不足。这种选才不当,使“钱班”的许多优质教育资源被浪费,同时也造成了学生的痛苦。

(一)A型学生与X型学生的区别

如果将现实中承载着教育的最大负荷但被“焦虑与迷茫”的学生所充满的传统大学与中学,称作中国青少年成长的“A赛道”的话,那么从0到1开始创建的零一学院正在开辟的全新赛道,可称作“X赛道”。A赛道相当严格地参照年龄分级。中外实践都表明,对大多数孩子而言,这种分级是比较科学的,主要原因可能是,在年幼时,大家身心的成长都是从“0”开始,相对线性、差别不大(见图6)。然而,进入高中和大学时期,身体的成长变得越来越慢,思维的成长却进入非线性加速期。然而我们的教育没有适应这样的变化节奏,导致多数学生步调一致地将大学四年上成了“高4—高7”,也很少看到免修、跳级、提前毕业等现象。

与此相应,学生也可分为两种类型:A型和X型。A型学生追求“完美”,不能有明显的短板,只有每门课的考试成绩趋近于A(接近100分),才可能获得极高的总分,进而在争夺教育资源方面获得优势,这也是应试教育导致越来越“内卷”的原因。而人类天性(基因)所决定的自然倾向是X型。应试教育和唯论文、唯职称、唯学历、唯奖项等评价机制,对X型人才造成了长期不断的压制和扭曲,使他们在庞大的A型人群中,既孤独又痛苦。在知识稀缺的农业时代以及需要普及知识的工业时代,A型学习是教育的主体。而在数智时代,特别是有了ChatGPT后,知识性学习正急速变得越来越“唾手可得”,相比之下,X型学习必将快速成长为教育的主体。

那么,X型学生一定比A型学生好吗?必须强调完全不是这个意思!而是说,对于发展“新质生产力”必需的X型学生,在应试的教育生态下难以成长甚至生存。事实上,两者的底层逻辑完全不同:管理一个组织是“补短板—要效率”(A型人才的优势);而创始人需要“扬长板—聚突破”(X型人才的优势),两者有机结合,才是有活力的创新型组织。缺A,组织难免陷入混乱,摩擦—内耗—分崩离析,“死得快”;缺X,组织终将陷入红海,“慢慢死”。

(二)“天才”和“高潜创新”是两个不同的概念

好奇心乃人之天性,人人皆可创新,“无关”考试成绩和智商。这不是否定高智商(高天赋者是国之珍宝),而是不能相互替代,更不能误以为越高智商的人,就越是“拔尖创新”人才。“天才”和“高潜创新”是两个不同的概念。其最大的不同,是智商的高低在少年期就可以清晰识别,而创新潜质却需长时间的观察才能判断。选拔和集中办少年班的培养方式,很可能仅适合极小范围的发展方向(如基础数学和理论物理)和极少的人群;而创新培养,则可容纳几乎所有青少年。

哈佛商学院克莱顿·克里斯滕森(Clayton M. Christensen)教授提出了形成创新型想法的创新者基因模型(见图7)。其中所有要素都与智商关系不大,而与学以致用和在实践中学习的能力,即知行合一的能力关系很大。研究表明,一般性智商是先天禀赋;而创造力则不同,主要靠后天习得。这解释了为什么我们的教育中,较少有挑战创新性想法的案例出现,更罕有产生诺贝尔奖级别的从0到1创新成果。

(三)MOGWL五维评价

创新的五维度测评(MOGWL)。从0到1的创新,想法为0,仅仅是“梦想”的开始,离“梦想成真”的1和后面的“无穷”还需“十年磨一剑”。因此对梦想要有极强的内生动力,如果思维不够开放,行动不够坚毅,怎么可能坚持到成功?因此,内生动力(Motivation)、开放性(Openness)、坚毅力(Grit)、智慧力(Wisdom)和领导力(Leadership)考察指标成为“钱班”的重点考察内容,这五维度测评(MOGWL)也成为“钱班”独具特色的评价体系。

开放性:开放性意味着更愿意尝试新事物、接受新经验,更容易适应变化,有强烈的好奇心,乐于探索未知领域,倾向于对不同文化和观点持开放态度,有自我反思和批判性思维,更愿意建立新的人际关系,保持终身学习等。坚毅力:这是心理学家安吉拉·达克沃斯(Angela Duckworth)[7]提出的概念,指的是一个人对长期目标的持久热情和不懈追求,即使面临困难和失败也不放弃的品质。“钱班”认为,还应包含敢于开始,乐观看待“失败”并善于从挫折中学习成长,面对逆境时能够灵活调整策略,同时保持对目标的承诺等。智慧力:智慧不是指智商,而是“知行合一”的能力。智慧力高的人,具有“三人行必有我师”的心态,能快速学习理解和处理复杂的问题和情境,从多角度分析问题并找到有效解决方案,做决策时会考虑长远,而不仅是短期利益,更能从困难和失败中汲取教训等。领导力:好的领导者,能看到变化的趋势,指出团队前进的方向,能够激发团队成员的积极性,带领团队朝着美好愿景前进。相对照,管理者则是制定目标,按照既定目标对团队进行管理,带领团队实现目标。领导者做正确的事、注重效果;管理者把事情做正确、注重效率。

如果按照MOGWL测评A、X型学生,则“内生动力+开放性+坚毅力”偏X型,“智慧+领导力”偏A型。而要成为一个伟大的组织或事业的领袖,需两者皆备:从初创期的X为主,随着发展到成熟,演变为X和A相对平衡。

“钱班”挑战营的启示。2017和2018年连续两度的创新挑战营,令人兴奋的是,我们实现了一次区分度明显的高潜创新型学生多维度测评;令人痛苦的是,我们的高校招生制度把大量迷茫的学生招进了并不适合他们的“好”大学。这个现象无论是在国家层面还是对家庭而言,都不容小觑,因为关乎不同类型教育资源能否合理利用的问题,关乎每一位学生能否在一个更适合自己的教育环境下成长的问题。这让我陷入了深思,琢磨了三四个月后,撰写出一篇如何识别并招入具有高潜质创新型学生的长文《多维测评招生:破解钱学森之问的最大挑战》,这段深刻思考,为后来创办零一学院埋下了种子。

(四)创生教育是科技创新人才培养的新途径

在“钱学森的最后一次讲话”中,通过谈及加州理工,钱老实际上已经给出了答案。他说:“创新的学风弥漫在整个校园,可以说,整个学校的一个精神就是创新。在这里,你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话。拔尖的人才很多,我得和他们竞赛,才能跑在前沿。这里的创新还不能是一般的,迈小步可不行,你很快就会被别人超过。你所想的、做的,要比别人高出一大截才行。”[1]可以用四句话来进一步概括钱老的描述:数十位世界顶尖大师(简称X型导师),一群高密度的智力天赋极高、具备极强创新内生动力的学生(简称X型学生),他们之间因为一些可能产生巨大影响、甚至改变世界的科技挑战性大问题(简称X型问题)而相互吸引、相互激发,从而形成了充满创新活力和创新精神的生态。

据公开报道的统计①,1977年恢复高考后至2021年,共有626人当选为中国科学院和工程院两院院士;其中本科毕业于清华或北大的,共56人,只占10%不到。这个统计数据似乎表明,分散在清华北大以外大学的X型学生人数远超过清华北大。所以,把“临界数量”以上的一批极其分散的X型学生识别出来,并用真实重大原创性问题去点燃他们的创新激情,并进一步从全球虹吸数十位以上的X型导师,最终形成全球开放、X3“最”强、线上为主线下为辅的“加州理工”,即构建X3聚变生态,应该是培养拔尖创新人才的有效路径。

(五)未来展望

进入21世纪,传统的以知识传授为主体的教育,正变得越来越不重要,人们越来越可以轻而易举地通过互联网和人工智能等新兴技术,以“最快”的方式获得“最好”的知识来源。与此同时,我国下一阶段发展需要大量创新人才来支撑,创新能力的培养正迅速从主要面向少数行业精英的小众需求,转变为全社会的核心诉求。

教育部正在推进的鼓励高校自主招生的种种举措和相关政策,为实施多维度测评、选拔和培养创新人才提供了必要的“硬件”。但实现有效的多维度测评,还亟需另外两个必要的“软件”:充裕的测评时间;有进行多维度测评强烈意念的实体(包括高校、教师群等)。这最后一个条件可能最难,因为涉及对高校和教师评价体系的重大变化。为了破解这个难题,从根本上,可能需要借助全社会对创新教育越来越大的重视和投入,借此力量可推动设立多种混合体制的大学。如果再借助互联网和人工智能等新兴技术,甚至可以创建和孕育全新的“非大学”高等教育形态,以高质量地满足全社会对创新人才的需求。

因此,正式开展多维测评招生改革试点,将对教育改革方向给出重量级的信号和明确的风向标。试点的成功,将有可能推倒持续千年、影响巨大的应试教育的“多米诺骨牌”(见图8)。

一是推倒第一张骨牌。从国家最急需的高端创新人才选拔培养(如“国家拔尖创新人才培养计划”)开始的多维测评招生试点,将给数以万计、十万计的有强烈创新意识和创新潜力的孩子们,带来更大的机遇和梦寐以求的成长环境,给大批教育理念先进的高中和有远见的家长们,带来正确的引导和鼓励,特别是为“国家拔尖创新人才培养计划”使命的达成,奠定厚实的基础。

二是推倒越来越大的后续骨牌。随着改革的成功、试点的扩大和时间的推移,创新人才多维测评招生和培养体系的扩散性和导向性将越来越明显。横向,将扩大到成百上千的高校;纵向,将从高中开始,逐渐波及初中、小学、幼儿园,并最终到达对创新教育最具决定性影响的千千万万家长们。

三是终极目标。为什么说家长对孩子的创新教育成败起关键作用呢?中国自古就有“3岁看大,7岁看老”的说法。现代科技已经证明,这个说法具有一定道理,如36个月决定智力、7岁决定性格等。这两个决定人生命运的要素(智力、性格),主要靠家庭教育,靠父母的言传身教完成。而在决定孩子教育成败的最黄金时间(孩子7岁之前),家长完全可以从容地安排好孩子的培养和成长方式,重点按照创新的多维度而非应试的单一维度,去帮助和鼓励孩子全面发展。

参考文献:

[1]涂元季,顾吉环,李明.钱学森的最后一次系统谈话——谈科技创新人才的培养[J].前沿科学,2009,3(04):4-6.

[2]郭双双.本科生科研胜任力:结构、测评、模型与干预初探[D].北京:清华大学,2021.

[3]郑泉水,白峰杉,苏芃,徐芦平,陈常青.清华大学钱学森力学班本科荣誉学位项目的探索[J].中国大学教学,2016,(08):50-54.

[4]NewScientist. Guess the height of the world’s tallest tree[EB/OL].(2006)[2024-08-15].https://www.newscientist.com/article/mg19125695-300-guess-the-height-of-the-worlds-tallest-tree/.

[5]郑泉水,何枫.求索创新教育,筑梦共赢未来 清华学堂人才培养计划钱学森力学班十周年纪念文集[C].北京:清华大学出版社,2019.

[6]杰夫·戴尔,赫尔·葛瑞格森,克莱顿·克里斯坦森.创新者的基因[M].曾佳宁,译.北京:中信出版社,2013.

[7]安杰拉·达克沃思.坚毅:释放激情与坚持的力量[M].安妮,译.北京:中信出版社,2017.

From TEEP of Tsinghua University to X-institute of Shenzhen: Exploring and Practicing the Innovation-motivated Education

ZHENG Quanshui WANG Yongli

(1.Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Shenzhen 518055;

2.X-institute of Shenzhen, Shenzhen 518118;

3.Center for Information in Ministry of Education,P.R. China, Beijing 10086)

Abstract: Zheng Quanshui is an expert in solid mechanics and micro and nano mechanics in China, an academician of the Chinese Academy of Sciences, a professor at Tsinghua University, as well as the founding chief professor of Tsinghua University's Tsien Excellence in Engineering Program, and the founding president of Shenzhen X-institute.In his last 20 years of education and research, he has found that college students and even high school students have great potential for innovation. This paper showcases, through key cases, the practices and achievements of Tsien Excellence in Education Program of Tsinghua University and X-Institute of Shenzhen over the past years, illuminating a beacon of hope for an educational paradigm in the era of digital intelligence -education driven by innovation as an endogenous force for growth, or simply, Innovation-motivated education.The underlying logic of Innovation-motivated education prioritizes internal factors above external factors and genetics, fundamentally reversing the order of importance in industrial-era education. It is hoped that this paper will spark widespread debate and bold experimentation on how to pilot radical changes in future education and innovation.

Keywords: Innovation-motivated education; Top innovative talents; Endogenous motivation; Stronger education; New quality productivity

(编辑 郭向和 校对 姚力宁 张又文)