科研訓(xùn)練是大學(xué)本科人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)
——近20年清華物理系學(xué)生的seminar

李師群

(清華大學(xué)物理系，北京 100084)

科研訓(xùn)練對(duì)大學(xué)本科生成長(zhǎng)為創(chuàng)新性人才意義重大。但長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)高校中人們對(duì)這點(diǎn)的認(rèn)識(shí)是不足的，反而流行一種看法，認(rèn)為本科生階段是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的階段，主要是課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生科研訓(xùn)練還為時(shí)過(guò)早。

從教育觀念上看，這樣的認(rèn)識(shí)是偏頗的。美國(guó)著名教育家杜威說(shuō)過(guò)：學(xué)習(xí)是基于有指導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)而不是信息的傳遞(“Learning is based on discovery guided by mentoring rather than on the transmission of information”)。我們的教學(xué)過(guò)于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承，老師們下工夫去“教”會(huì)學(xué)生，而疏于鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生自己去“發(fā)現(xiàn)”尚不知的知識(shí)。如果我們明確學(xué)生“發(fā)現(xiàn)”的過(guò)程實(shí)際對(duì)他們也就是一種研究過(guò)程，那我們自然會(huì)認(rèn)識(shí)到學(xué)生在教師“指導(dǎo)”下的“發(fā)現(xiàn)”也就是一種科研訓(xùn)練。歐美的大學(xué)有很多面向本科學(xué)生的seminar活動(dòng)，特別是一些一流的大學(xué)。對(duì)于大學(xué)生和研究生來(lái)說(shuō)，seminar就是一個(gè)好的科研訓(xùn)練的形式。我們還注意到，在美國(guó)甚至中學(xué)生就開(kāi)始有不同層次的研究訓(xùn)練活動(dòng)。

在清華物理系本科生的教學(xué)實(shí)踐中，我們一直很重視引導(dǎo)學(xué)生參與seminar活動(dòng)，目前學(xué)生在大學(xué)三、四年級(jí)進(jìn)入一個(gè)研究組或?qū)嶒?yàn)室完成seminar研究已經(jīng)形成制度，列入培養(yǎng)計(jì)劃。

1 老清華物理系很重視學(xué)生的科研訓(xùn)練

清華大學(xué)物理系成立于“清華學(xué)?！痹O(shè)立大學(xué)部的翌年——1926年，首任系主任是葉企孫先生。眾所周知，老清華物理系培養(yǎng)的學(xué)生在中國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中起了舉足輕重的作用?？偨Y(jié)其原因，一流的師資隊(duì)伍、共同的理念、與國(guó)際接軌的體制是最值得稱(chēng)道的[1]。

在教育理念上，老清華物理系實(shí)施“只授學(xué)生以基本知識(shí)”和“理論與實(shí)驗(yàn)并重，重質(zhì)不重量”的葉企孫教育思想。物理系課程設(shè)置的總出發(fā)點(diǎn)，是給予學(xué)生經(jīng)典物理和現(xiàn)代物理在理論和實(shí)驗(yàn)方面的踏實(shí)的教育和訓(xùn)練。使學(xué)生懂得物理現(xiàn)象的基本知識(shí)，掌握在物理領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力，并初步受到近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練[1]。

當(dāng)年的清華物理系，學(xué)習(xí)和研究的氣氛十分濃厚。葉企孫、吳有訓(xùn)等先生鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)術(shù)問(wèn)題自由爭(zhēng)論，鼓勵(lì)學(xué)生選讀化學(xué)、數(shù)學(xué)……等外系課。清華物理系以培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)的研究能力為目標(biāo)，“是要學(xué)生想得透；是要學(xué)生個(gè)個(gè)有自動(dòng)研究的能力；個(gè)個(gè)在物理學(xué)里邊有一種專(zhuān)門(mén)的范圍；在他的專(zhuān)門(mén)范圍內(nèi)，他應(yīng)該比先生還懂得多，想得透；倘若不如此，科學(xué)如何能進(jìn)步？”[1]

所有教授都重視科研工作，更重視實(shí)驗(yàn)室工作，對(duì)學(xué)生的教學(xué)實(shí)驗(yàn)都非常重視。教師們除了指導(dǎo)學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課外，都有自己的實(shí)驗(yàn)科研課題，日以繼夜地在進(jìn)行工作。老師們的行為給學(xué)生樹(shù)立了很好的榜樣，清華物理系的學(xué)生們也重視以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科研活動(dòng)。例如，錢(qián)偉長(zhǎng)和顧漢章自大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期起就在葉企孫教授指點(diǎn)下從事北平大氣的測(cè)定研究。他們自己克服困難，設(shè)計(jì)儀器，自己動(dòng)手制作儀器，曾與北平每日天氣的變化聯(lián)系起來(lái)，連續(xù)9個(gè)月日以繼夜地24小時(shí)測(cè)定了大氣電場(chǎng)強(qiáng)度。又如，葉企孫曾建議熊大縝研究紅外攝影，但那時(shí)紅外線敏感的膠卷還是國(guó)際上的保密技術(shù)。在國(guó)內(nèi)工業(yè)落后的環(huán)境里，熊大縝在一無(wú)資金，二無(wú)技術(shù)的條件下，經(jīng)過(guò)兩年的時(shí)間就搞了出來(lái)[1](1935年，熊大縝本科畢業(yè))。

中國(guó)第一張紅外照片(熊大縝1935年在清華大學(xué)氣象臺(tái)頂拍攝的北京西山夜景)

老清華物理系重視學(xué)生的科研訓(xùn)練，是造就了一批科學(xué)英才的重要原因，后來(lái)他們中的很多人成為了我國(guó)一些學(xué)科的奠基人、帶頭人，或高新技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)拓者。

2 1998年開(kāi)始的“基礎(chǔ)科學(xué)班”正式將seminar列入培養(yǎng)計(jì)劃

1952年全國(guó)的院系調(diào)整，清華物理系被并到北京大學(xué)，直到文革以后的1982年清華物理系才恢復(fù)建制。從1952年到1982年這30年，在清華雖然物理系不復(fù)存在，物理學(xué)科處于低谷，但清華物理教學(xué)沒(méi)有中斷，老清華物理系的傳統(tǒng)猶存，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，“自強(qiáng)不息、追求卓越”的精神一直得到傳承；又教學(xué)，又搞研究的頑強(qiáng)努力，始終沒(méi)有停止。

物理系廣大教師深刻認(rèn)識(shí)到，沒(méi)有一流的物理教學(xué)，就難于培養(yǎng)出一流的創(chuàng)新型人才。一方面是要繼續(xù)為全校其他理工科，甚至文科各系學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的物理教學(xué)，給全校幾乎每位本科生打下一個(gè)好的物理基礎(chǔ)；另一方面的任務(wù)是要培養(yǎng)杰出的物理人才，具體目標(biāo)是培養(yǎng)物理學(xué)基礎(chǔ)型人才和物理學(xué)應(yīng)用型人才?；A(chǔ)型人才應(yīng)當(dāng)具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、很強(qiáng)的創(chuàng)造意識(shí)和動(dòng)手能力，最重要是對(duì)探索自然奧秘有濃厚興趣，并愿意為之獻(xiàn)身；應(yīng)用型人才除了同樣具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、較強(qiáng)的動(dòng)手能力外，還要具有善于從技術(shù)應(yīng)用中提煉出物理問(wèn)題，善于將現(xiàn)代物理成果應(yīng)用到技術(shù)發(fā)展中去的能力。此外，所培養(yǎng)的學(xué)生都應(yīng)有健全的人格、良好的人文修養(yǎng)，國(guó)際化視野和批判精神，具備進(jìn)一步深造的基礎(chǔ)和潛能。

1997年年底，清華大學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)接受了理學(xué)院的熊家炯、尚仁成、白峰杉、徐湛4位教授的提議，決定在物理系開(kāi)辦“基礎(chǔ)科學(xué)班”，探索拔尖人材培養(yǎng)的新模式?！盎A(chǔ)科學(xué)班”于1998年開(kāi)始招生試辦，其培養(yǎng)方案有如下特點(diǎn)：在一、二年級(jí)同時(shí)強(qiáng)化數(shù)學(xué)和物理教學(xué)；進(jìn)行大幅度教學(xué)改革，使學(xué)生盡早參加科研實(shí)踐(seminar課)；三年級(jí)以后逐步分流，學(xué)生可根據(jù)自己的志向和興趣確定學(xué)科方向，并有多次選擇機(jī)會(huì)。

物理系充分利用學(xué)科建設(shè)成果為培養(yǎng)人服務(wù)，積極鼓勵(lì)學(xué)生本科期間參加科研活動(dòng)，并在“基礎(chǔ)科學(xué)班”將seminar正式列入培養(yǎng)計(jì)劃，從系內(nèi)、校內(nèi)有關(guān)院系以及校外有關(guān)研究所和其他大學(xué)，聘請(qǐng)富有研究經(jīng)驗(yàn)的教授、院士擔(dān)任導(dǎo)師，提出研究題目。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣和意愿，選擇導(dǎo)師和研究題目，進(jìn)入導(dǎo)師的課題組進(jìn)行科研實(shí)踐訓(xùn)練。科研訓(xùn)練幫助學(xué)生找到適合自己的研究方向，也幫助學(xué)生學(xué)會(huì)在科研中滲透式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。經(jīng)過(guò)seminar訓(xùn)練后同學(xué)們可根據(jù)自己的學(xué)科興趣和意愿選擇在本?；虻叫Ｍ庥嘘P(guān)高校和研究所做畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)[2]。

前系主任熊家炯教授以自己在20世紀(jì)50年代留學(xué)蘇聯(lián)時(shí)的經(jīng)歷有力地說(shuō)明了科研訓(xùn)練對(duì)青年學(xué)生成長(zhǎng)的巨大影響,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)seminar對(duì)人的科學(xué)品質(zhì)的形成的作用。他說(shuō)：“20世紀(jì)50年代，我在前蘇聯(lián)求學(xué)時(shí)接受過(guò)那里的“因材施教”?！谴蝧eminar訓(xùn)練，通過(guò)自己閱讀(不是課堂聽(tīng)老師講)明白了“光電效應(yīng)”這個(gè)物理學(xué)史上意義重大的典型事例的來(lái)龍去脈，做了一個(gè)像樣的報(bào)告，使我飽嘗主動(dòng)自學(xué)的樂(lè)趣，從此一生竭力推崇seminar與自學(xué)。不僅使我增長(zhǎng)了獲取知識(shí)的能力，更重要的是擴(kuò)大了我的視野，提高了對(duì)科學(xué)事業(yè)的崇敬心和進(jìn)取心?！?/p>

“基礎(chǔ)科學(xué)班”在多年的辦學(xué)實(shí)踐中，探索和建立了學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下參加科研實(shí)踐訓(xùn)練，最后逐步選擇發(fā)展方向的培養(yǎng)模式，取得了顯著的成功。從1998年“基礎(chǔ)科學(xué)班”建立以來(lái)，對(duì)每屆學(xué)生進(jìn)行的調(diào)查表明，學(xué)生對(duì)seminar普遍反映很好，認(rèn)為收獲很大或較大的學(xué)生達(dá)95%以上。同學(xué)們不僅在研究中學(xué)到了知識(shí)、增長(zhǎng)了才干，還取得了一批可喜的成果。最早畢業(yè)的基科班學(xué)生中，已涌現(xiàn)出好幾位學(xué)術(shù)新星，他們?cè)谖锢?、?shù)學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域取得的學(xué)術(shù)成果和發(fā)展勢(shì)頭引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界的關(guān)注。如1999年進(jìn)入基礎(chǔ)科學(xué)班學(xué)習(xí)、2006年獲得清華大學(xué)博士學(xué)位的祁曉亮業(yè)已成為國(guó)際上拓?fù)浣^緣體研究的帶頭人、斯坦福大學(xué)物理系副教授。已有5位“基礎(chǔ)科學(xué)班”校友獲得美國(guó)的Sloan獎(jiǎng)，分布在物理學(xué)、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等不同學(xué)科[3]。

清華物理系復(fù)系以來(lái)已走過(guò)36年，實(shí)施“基礎(chǔ)科學(xué)班”培養(yǎng)模式也已20年，在人才培養(yǎng)中一直視科研訓(xùn)練為重要環(huán)節(jié)，這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生，普遍顯示出較強(qiáng)的研究創(chuàng)新能力，科研訓(xùn)練大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定更為堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

3 2009年建立的“清華學(xué)堂物理班”繼承和發(fā)揚(yáng)了seminar制度

2009年9月清華大學(xué)物理系正式組建“清華學(xué)堂物理班”，時(shí)間正值改革開(kāi)放30年后，國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技各業(yè)顯示騰飛之時(shí)，時(shí)代迫切呼喚拔尖創(chuàng)新人才迅速涌現(xiàn)。物理系公布了“清華學(xué)堂物理班實(shí)施方案”，組成以朱邦芬教授為首的領(lǐng)導(dǎo)小組，當(dāng)年9月通過(guò)面試招收了08級(jí)17名優(yōu)秀學(xué)生；12月又面試招收了09級(jí)12名優(yōu)秀學(xué)生，清華學(xué)堂物理班邁出了第一年的起步。

“清華學(xué)堂物理班實(shí)施方案”中明確指出，設(shè)立學(xué)堂物理班“旨在培養(yǎng)具有國(guó)際一流水平的物理學(xué)家，并帶動(dòng)全?；A(chǔ)科學(xué)人才以及其他拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量的進(jìn)一步提高?！?學(xué)堂物理班激勵(lì)學(xué)生潛心物理學(xué)學(xué)習(xí)和研究、成長(zhǎng)為國(guó)際一流物理學(xué)家。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的過(guò)程中，“清華學(xué)堂物理班”提倡“獨(dú)立之精神，自由之思想”的學(xué)術(shù)精神，著力營(yíng)造一流人才成長(zhǎng)的良好環(huán)境；“清華學(xué)堂物理班”鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮主動(dòng)性，主動(dòng)按照自己的情況制定成長(zhǎng)規(guī)劃，主動(dòng)學(xué)習(xí)，主動(dòng)與其他同學(xué)討論，主動(dòng)與老師交流；“清華學(xué)堂物理班”重視學(xué)生國(guó)際化視野的養(yǎng)成，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行國(guó)際交流[4]。

“清華學(xué)堂物理班” 繼承和發(fā)揚(yáng)了“基礎(chǔ)科學(xué)班”的seminar制度，認(rèn)為seminar科研訓(xùn)練能幫助學(xué)生學(xué)會(huì)在科研中滲透式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力,也幫助學(xué)生找到適合自己的研究方向，引導(dǎo)本科生進(jìn)行科研訓(xùn)練，是進(jìn)步的教育理念。具體實(shí)行的方式是：一、二年級(jí)的seminar研討組(班、課)；三、四年級(jí)的seminar研究(國(guó)內(nèi)科研組)；出國(guó)2～3月的seminar研究(專(zhuān)題)。低年級(jí)(一、二年級(jí))同學(xué)主要圍繞課程學(xué)習(xí)自發(fā)組成seminar研討組，學(xué)堂班鼓勵(lì)他們相互討論交流，在理解的基礎(chǔ)上從廣度、深度加強(qiáng)認(rèn)識(shí)。

重點(diǎn)是三、四年級(jí)的seminar研究，學(xué)堂班要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣和意愿自主選擇導(dǎo)師，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行seminar研究活動(dòng)，導(dǎo)師可以在物理系，也可在清華高等研究院、工物系、交叉信息學(xué)院等其他院系，甚至中科院、北大……。seminar研究主要在導(dǎo)師指導(dǎo)下與研究組的研究生、博士后配合著進(jìn)行，同時(shí)有相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，由導(dǎo)師督促檢查進(jìn)度。一般在三年級(jí)后的暑假小學(xué)期結(jié)束后在年級(jí)有一次集中的匯報(bào)和考核。利用暑假在國(guó)外實(shí)驗(yàn)室完成的seminar研究，回國(guó)后也要匯報(bào)和考核。

學(xué)生參加seminar研究目的首先是具體學(xué)習(xí)怎么做研究，了解研究的一般過(guò)程，哪些環(huán)節(jié)重要等；其次是針對(duì)研究中的問(wèn)題深入學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)“滲透式”的擴(kuò)充知識(shí)的方法；第三是通過(guò)活動(dòng)了解一些研究的方向，明確自己的研究興趣?？蒲杏?xùn)練可有不同形式，不同內(nèi)容，不同層次，核心是學(xué)習(xí)研究?？蒲杏?xùn)練對(duì)學(xué)生的意義最主要的不是取得一個(gè)具體成果，而是研究意識(shí)的養(yǎng)成。

學(xué)堂班的同學(xué)一般對(duì)seminar研究有很高的熱情，向老師請(qǐng)教，查閱資料，相互研討，在實(shí)驗(yàn)室勤奮工作，取得的成績(jī)很令人鼓舞。在seminar研究結(jié)束時(shí)，普遍受到實(shí)驗(yàn)室老師的肯定。物理系國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的老師評(píng)價(jià)說(shuō)：“這些本科生在實(shí)驗(yàn)室里學(xué)到了獨(dú)立自主、能夠?qū)ふ覇?wèn)題同時(shí)解決問(wèn)題的科研能力，也實(shí)實(shí)在在為實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展做了貢獻(xiàn)?！焙罄m(xù)的事實(shí)也證明，學(xué)生經(jīng)過(guò)seminar研究訓(xùn)練后，普遍顯示具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)探索的主動(dòng)性和興趣，較強(qiáng)的研究創(chuàng)新能力，seminar研究為學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定更為堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

學(xué)生畢業(yè)多年后，回憶這些經(jīng)歷，仍然充滿(mǎn)激情，他們寫(xiě)道[5]：

“seminar是鼓勵(lì)本科生接觸前沿科研的設(shè)置，給了我們很多機(jī)會(huì)去了解真正的物理科研是什么樣的?！?/p>

“本科的4年不僅打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)，更是因?yàn)樵缭玳_(kāi)始了科研，知識(shí)面得到了極大的拓展，直到現(xiàn)在我仍受益匪淺。當(dāng)時(shí)最初的驚鴻一瞥物理的美，讓我得以現(xiàn)在仍在前行探索?！?/p>

“清華的后兩年，我們進(jìn)入seminar訓(xùn)練，這正是基科班從成立之初就意識(shí)到的對(duì)科研訓(xùn)練的重視。……我們接受的科學(xué)教育不僅僅是規(guī)范的訓(xùn)練，更是讓求索演變成日常乃至直覺(jué)。我們有幸在科研之初就被展示的關(guān)于何謂科研何謂創(chuàng)新的最質(zhì)樸深刻的定義”

“基科班還有鼓勵(lì)學(xué)生嘗試科研的傳統(tǒng)，這和后來(lái)的學(xué)堂班精神也是契合的。能更早地接觸到實(shí)際的科研可以讓我們更早地了解自己所選的人生之路。……從我個(gè)人的體會(huì)來(lái)說(shuō)，堅(jiān)定我選擇走科研道路的不是別的，正是看到了很多教授，科研工作者有活力的生活和理想主義的情懷，這種專(zhuān)注和求知欲讓我著迷，而不斷能學(xué)習(xí)新知識(shí)的成長(zhǎng)型人生也讓我感到滿(mǎn)足?！?/p>

“清華學(xué)堂物理班幫助我們更早地接觸和了解科學(xué)研究。……我們有機(jī)會(huì)了解到不同領(lǐng)域的研究前沿，更早地選擇自己更加適合并且更感興趣的研究方向。從另一個(gè)角度來(lái)看，本科生科研實(shí)踐也非常有效地促進(jìn)和鞏固對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。具體的科研題目可以幫助我更多地了解科研中需要用到的知識(shí)和技能，從而提高學(xué)習(xí)的目的性與能動(dòng)性。與此同時(shí)，科研實(shí)踐也是對(duì)學(xué)習(xí)到的基礎(chǔ)知識(shí)的一次很好的練習(xí)。在這些更加生動(dòng)而更接近實(shí)踐的例子中，所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)得到進(jìn)一步的加深與鞏固?！?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

引導(dǎo)大學(xué)本科生進(jìn)行科研訓(xùn)練是進(jìn)步的教育理念，科研訓(xùn)練對(duì)本科生成長(zhǎng)為創(chuàng)新性人才意義重大，清華物理系幾十年的本科生的教學(xué)實(shí)踐證實(shí)了這點(diǎn)。清華物理系的學(xué)生在大學(xué)三、四年級(jí)進(jìn)入一個(gè)研究組或?qū)嶒?yàn)室完成seminar研究已經(jīng)形成制度，列入培養(yǎng)計(jì)劃。