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教育頭條
這些想痛快做實驗的“同路人”,在深圳校園相遇了!
時間:2024-04-02 來源:https://mp.weixin.qq.com/s/W3b 【字體: 視力保護色:

劉暢(化名)坐在深圳零一學院(以下簡稱“零一學院”)貓頭鷹實驗室3樓回廊的一張桌子旁,專心吃著一份簡單的盒飯。


此時已是晚上8點,走廊里很安靜。劉暢身旁有一個擺滿各類書籍的書架,書架的另一側是幾個散亂擺放的懶人沙發,以及幾個敞著口的書包,說明不久前還有學生在此閑談。不過此時,書包的主人已經離開,他們應該在回廊兩側的某間教室或某塊空地上,聽老師講解數碼攝影和光學攝影的區別,或者與博士分享飼養寵物的心得與體會……


當晚是零一學院的“貓頭鷹奇妙夜”。學院照例會安排各種有意思的講座和分享活動,供學生們自由選擇。但因為下午一直做實驗,劉暢沒顧上吃晚飯,所以現在“先填飽肚子”。他笑著說。


“能痛快地做實驗”,是劉暢來到零一學院后得到的最大驚喜。


作為國內某“雙一流”高校計算機專業的大二學生,劉暢在自己的學校也能接觸到一些實際操作,但他覺得“不過癮”。


于是,劉暢選擇利用寒假時間,來到距離學校所在城市幾百公里外的深圳。此時正是零一學院組織“冬校”的日子,這里已經聚集了幾百名和他一樣,希望能“動手做些東西”的學生。



▲鄭泉水(右三)與零一學院學子交流討論


火星人應該玩什么游














作為一所由深圳市推動創辦的公辦創新型學院,零一學院成立于2021年。中國科學院院士、清華大學教授鄭泉水擔任其創始院長,致力于長周期、深度培養頂尖創新人才。


零一學院成立的那一年,吳叩天剛進大學不久。大一下學期暑假,吳叩天通過選拔進入零一學院的暑期學校。


在暑期學校,學生被分成若干個小組,每個小組都需要自主設定一個科研項目,并進行獨立研究。吳叩天小組選擇的題目是“三維芯片的散熱結構問題”。“我們很想解決它。”吳叩天說。


這個題目源自某次交流會上,某位助教學長隨口的一句話:“目前的芯片大多是二維的,如果做成三維的,便會存在散熱問題,這個問題很難解決。”


“一個好的問題是人才培養的重要核心。”零一學院院長助理兼戰略發展部負責人黃荔城介紹,零一學院類似于一個平臺,致力于會聚一大批具有創新潛質和內驅力的學生、全球頂尖導師,以及聚焦面向未來和前沿的挑戰性問題,在此基礎上組織學生進行“進階研究—精深學習”。要實現這一目標,學生首先需要找到一個好問題。



在零一學院,學生們想到的問題五花八門,但有一個共同點——他們真的感興趣


讓黃荔城印象深刻的是一名高中生。某年在暑期學校,該學生所在小組的研究題目是“火星探索”,但他卻直言自己“不懂火星知識”。





“零一不需要你預先懂得很多知識,但需要在這里發現內心的熱愛。”研究教練問學生,“你有什么愛好?”

“我喜歡打游戲。”

“好啊,那你覺得火星和游戲能不能結合?”

“我想,火星上的人會孤獨吧,他們需要游戲,一種特別的游戲。”學生的言語中透露出興奮。


兩天后,圍繞這個想法,該學生設計了一款海報。在海報中,他就像一名產品經理一樣,構思出火星宇航員需要什么樣的游戲、什么樣的社交、什么樣的互動……他的展示使所有人感到驚訝,包括他的父母。


“在這種環境里,你永遠不知道學生會給你帶來哪些驚喜。”黃荔城說。


吳叩天的故事也是如此——他的小組由兩名大學生和一名高中生組成。確定題目后,三人構思了一個類似于魔方的模型,但要建造這一模型,涉及硬件材料及編程問題。對于前者,可以利用學院的資源獲得;至于編程,他們在學院的幫助下自學了相關知識,還爭取到其他小組一位精通代碼的同學的幫助。最終,他們真的做出了一個可控制移動的模型。


經歷了從提出問題到查找文獻、從開始動手到中期答辯、從展示到匯報的完整科研流程后,此時的吳叩天充滿了繼續走科研道路的動力。“我覺得科研是一件非常有意思的事。”


暑期學校活動結束后,吳叩天回到了自己的學校,并很快申請加入校內老師的實驗室,開始有明確目標的科研探索。“別人是學有余力的情況下才做科研,我即便在‘學無余力’的情況下也要做科研。”他回憶說。


同時,他一直與零一學院的老師保持密切溝通,將自己在科研上的點滴進步與他們分享。交流中,他不但增長了科研能力,也大幅提高了學習成績。如今,即將本科畢業的他不但成功發表了自己的學術論文,還成為零一學院建院以來,首位通過“高年級本科生研究員項目”答辯的學生。


在零一學院,類似吳叩天這樣的事例并不鮮見。然而,一個簡單的科研項目真的能產生如此大的魔力?零一學院背后的用意又是否僅僅是為學生提供一個“項目”這樣簡單?



▲零一學院師生在課堂進行討論



“重打鑼鼓另開張”的用意














故事還要從十幾年前,鄭泉水經歷的一件往事說起。

2007年,彼時的鄭泉水擔任清華大學工程力學系系主任。當年畢業季,有十幾名學生由于成績問題未能畢業,這讓他極為痛苦,全系教師也感受到了巨大壓力。隨即,一場教學大討論在系內展開。

然而3個月后,這場討論卻被鄭泉水叫停了。


“大家都認同要改變現狀,但究竟怎么改,卻完全無法達成共識。討論下去很難有結果。”至于原因,鄭泉水覺得核心問題在于一些老師的認知產生了偏差——認為學生不行,一定要更好的學生;覺得要繼續加強專業課訓練,特別是自己負責的專業課程訓練,但當時學生的專業課學分負擔已經過重……


一番思索后,鄭泉水決定在清華校內尋找一批志同道合的老師,針對拔尖創新型工程人才培養,開展一次試點。這直接促成了2009年清華大學錢學森力學班(以下簡稱“錢班”)的成立。


“錢班的培養模式屬于典型的研究型學習。”作為錢班總班主任和零一學院總班主任,清華大學教授任建勛經歷了錢班建立至今的全過程。


在他看來,中國孩子從小學到大學的學習范式幾乎沒有變化——上課、聽課、寫作業、交作業、考試……一輪輪交替,直到本科或研究生畢業。


“但我們不這么‘玩’。”他說,錢班致力于通過改革,把學生的課程,尤其是專業課程減下來,把省下來的大把時間交給學生,供他們自主開展研究。“我們會從最基礎的技能開始,像師傅帶徒弟一樣告訴錢班的孩子,研究是怎么回事、如何找到自己感興趣的選題、如何圍繞選題開展科研,直至發表論文。”


與傳統的課堂教學相比,錢班模式的最大優勢在于將學生的知識學習與科學探索相結合。這種模式在實行多年后,取得了很好的效果。任建勛表示,“錢班的部分學生在本科畢業時,其學術能力甚至可以達到博士的水平。”


然而,在錢班平穩運行12年后的2021年,身為錢班首席教授的鄭泉水卻來到了與清華大學相距數千里的深圳,與當地政府一起創立了零一學院。同樣致力于培養拔尖創新型人才,此番“重打鑼鼓另開張”用意何在?


任建勛道出了一個很直接的原因——選材


由于誕生在清華校園內,錢班在人才挑選上面臨一個現實問題,即必須在達到清華錄取標準的基礎上挑選學生。這意味著一名學生即便符合錢班的選拔標準,如果想進入錢班,也必須先邁過高考這道“門檻”——考不進清華,便注定與錢班培養模式無緣。


作為國內頂尖高校之一,能考入清華的學子已經足夠優秀,這些學生難道還不夠錢班挑選嗎?


這就涉及錢班對于“創新人才”的獨特標準。鄭泉水將人才大致分為兩類——X型人才和A型人才。對于兩者的區別,他在一篇文章中曾作過明確說明——

所謂X型人才,就是內生動力驅動下,勇于尋找最有激情的目標,能全力以赴追求探索、不怕失敗、思維開放的一群人。他們更能適應當前這個知識爆炸、充滿未知并且開放快變的時代。


而我們的傳統教育更擅長培養外驅、守成型的人才(即A型人才)。這樣的人才可以在一個封閉、慢變的系統中,將所有事情都做到極致(即門門課程都得A),但他們很難實現顛覆性創新,因為創新需要擁抱失敗,而A型人才往往不能接受失敗。



很顯然,不管是在錢班還是在零一學院,鄭泉水希望找到并培養的都是X型人才。于是,掙脫傳統的教育模式束縛,不拘一格地挑選X型人才,成為他建立零一學院的一個最基本訴求。

然而,這并不是鄭泉水在這個問題上的全部思考。甚至可以說,這并不是他最重要的思考。


▲學生張淏東在師生餐敘會上發言




不“建高樓”,要“種大樹”














當被問及零一學院與自己所在高校之間的區別時,很多學生都會提到一個詞——氛圍

“這里的氛圍讓我覺得很舒服。”劉超(化名)來自國內某“雙一流”高校,這已經是他第二次報名參加零一學院的冬校。從小就愛鼓搗小發明的他,原以為考入大學后可以有更多時間用在喜歡的事情上,但現實卻讓他有些失望。

“周圍的同學每天談得最多的便是績點(GPA),但我不想這樣,我想搞發明,我想做實驗。”他說,這樣的想法讓他在同學中頗有些“異類”之感。

然而來到零一學院后,他卻忽然發現志同道合者多了起來。

在鄭泉水看來,劉超這類學生屬于典型的X型人才——敢于創新、樂于創新,而且不屬于一般意義上的“好學生”。這類學生在任何學校都是少數,即便是國內頂尖高校也不例外。

“這牽扯到人才培養的一個核心問題——學習究竟應該以老師為主,還是以學生為主。”鄭泉水說,這個問題并不難回答,如果答案是后者,學生之間的朋輩學習就顯得十分重要。然而,如果一名X型人才長期生活在周圍都是A型人才的環境下,并長期接受適合于A型人才的評價和考核體系,其結果可想而知。

這恰恰是國內大部分高校的“常態”。

于是,零一學院成立的真正用意再明顯不過——找到一個空間,以“暑校”“秋季游學”“冬校”“春季項目”等不同形式,將在各高校中屬于少數群體的X型人才高密度地會聚起來,讓他們知道自己并非“異類”,甚至在朋類會聚超過臨界數量后,產生“創意大爆發”。

“這里創造了一個適合他們成長的教育模式,在激發其內在熱情和探索欲望的同時,使其天賦和創造力得到最大限度發揮。”黃荔城說。
至于是何種教育模式——

“我們傳統的教育往往是這樣。”鄭泉水在一塊黑板上畫出一個豎的長方形,“培養一個人才就像建一座高樓。要先打地基,深深的地基,然后再去建上層建筑。”



但問題是,如今的行業變化飛快。當一名學生學成畢業時,其所在行業可能已經發生天翻地覆的變化。在此情況下,授課教育中打下的那些龐大“地基”,有多少是適用的?

“更何況,‘打地基’往往并非出自學生自愿,學生并不感興趣。這使得大量‘打地基’的課程淪為形式化的‘無用功’。”鄭泉水說,這就是人才培養的“工業化時代”。

零一學院卻認為,人的成長應該是“種大樹”。

“我們把每名學生都當成一顆有內在天賦的‘種子’。最終他能長成什么樣子,我們并不知道,也不需要知道。我們只需要給他們提供一份合適的土壤。特別是在天上掛一輪不必太高,但足夠明亮的‘太陽’。‘種子’喜歡陽光,便會向著太陽生長,同時自然而然地向下扎根。長得越高,根就會扎得越深。當‘種子’長成‘小樹’并達到一定高度后,我們再為他換一個更大的‘太陽’。”



在這個比喻中,“土壤”是零一學院能給學生的一切——開闊的科研視野、科研思維與方法的訓練、發現內心的氛圍、適合的研究條件、隨時能找到的優質教師和互相激勵的朋輩、自由探索的創新氛圍……至于牽引成長的“太陽”,就是一個個學生非常感興趣,同時又“跳一跳,摸得著”的科學問題。

“所以,為了孩子們的創新教育,我們要從‘工業時代’回到‘農業時代’。”鄭泉水邊說,邊用力地揮了一下手臂。

為實現這一回歸,零一學院每年都會設置一個重大挑戰性問題的場景,并邀請約10位全國甚至國際頂尖的科學家,一起設計挑戰性問題的研究環節。

在此過程中,學生們既可以在感興趣的學科方向上跟隨導師,開展開放性的思維碰撞,并提出科研構思,也可以通過個人努力以及團隊合作,把想法變成一個原型研究,進而開展一定時間的研究工作。

其間,零一學院的研究教練會在一旁細心觀察,鼓勵的同時也給予學生恰當的指導,并在其研究路徑出現偏差時提示修正。除此之外,零一學院的學子們享有充分的科研自由度。

“你能想象,自己作為一名普通的大學生,可以隨時找到鄭老師這樣的大院士交流想法、可以請一位清華大學的副教授專門幫自己裝一個工程軟件嗎?”采訪中,一位正在做實驗的學生笑著說。



從“外部輸血”到“自我供血”














值得一提的是,零一學院并非僅招收大學生。事實上,由于高中生尚未完整經歷高考前的應試訓練,其科研想象力更加豐富。零一學院會專門針對高中生安排科研體驗營、暑校少年營等相關課程。

鄭泉水希望通過零一學院的建設,在深圳這塊充滿創新基因的土地上,培植一片創新人才的“原生林”。由于這片森林的“種子”均來自外校(高中或大學),這決定了零一學院必須與外界形成合作生態。

早在2021年,零一學院就和清華大學、北京大學、中國科學技術大學等國內高校,以及深圳中學、深圳外國語學校、人大附中等高中共同成立了“零一學院創新教育聯盟”。這些年,鄭泉水一直在促成學院與聯盟學校之間的學分互認,目前已取得了明顯進展。

之所以要成立這樣一個聯盟,這背后有更長遠的思考——

“我們會利用4至5年的時間,打造出一個相對成熟的人才培養模式,并在兄弟院校中形成榜樣效應。在此基礎上,零一學院將成為這種人才培養模式的一個‘試點’,并將經驗向周圍輻射擴散。”鄭泉水說,在此過程中,前期的積累是最難的,因為涉及太多體制突破。而一旦完成突破并形成品牌,后續的影響便水到渠成。




事實上,目前零一學院的人才培養經驗已經得到大連理工大學、哈爾濱工業大學等高校的重視。2023年,零一學院在北京、大連、深圳等城市面向全國50多所高校舉辦了三期教師研修班。當年7月,鄭泉水還受聘擔任了大連理工大學錢令希工科基礎拔尖計劃班的首席顧問。

在黃荔城看來,這一推廣復制的模式同樣是零一生態能夠健康發展的關鍵。他表示,零一學院最重要的價值,就是開創了一套獨特的創長教育模式(Innovation-motivated education)。圍繞這套模式,有很多“文章”可做。

“過去3年,我們一直致力于圍繞課程建設打造‘產品’,不管是暑校的遴選、秋季學期的全國院士實驗室游學、冬季學校的加速營,乃至春季學期的項目實踐都屬于這一范疇。”黃荔城說,隨著零一創長教育模式和產品的成熟,第二步便是以此為平臺,共創一種各方共贏的生態。學校、學生乃至于企業方、創投方均可以加入該生態,并在其中尋找適合自身的合作方式,滿足其關于人才、科技問題的訴求。

比如,不同學校、教師和企業可以建立符合創新教育理念的工作室,在加入各種創新教育體驗的同時,謀求更長久的合作發展。

當這一生態逐漸成熟,各方與此生態之間的“黏性”會越來越大,大家可以從其產生的教育價值,乃至科研成果中受益,同時會有越來越多的政產學研乃至金融界資源關注并加入進來。“如此,零一學院就可以覆蓋更大范圍的創新人才苗子,支持他們長期地成長。”黃荔城笑著說。


理想主義者的樂園














實現自身的“可持續發展”并不是零一學院追求的最終目標。


鄭泉水并不諱言,自己創辦零一學院的最終目的,是為了“改變世界,造福人類”。這一理想也體現在學院的名稱中。


“科學在本質上是一種無用之學,不必考慮其有用性。但零一學院的科學是要考慮的,因為我們要對世界產生影響。”他解釋說,“零”只是想象中的東西,只是一個“idea(創意)”,但“一”卻有實際的意義。從“零”到“一”,便是將頭腦中的想法付諸實際,最終改變世界的過程。


也正因如此,零一學院向來倡導學生提出“大問題”,而不是對一些表面問題進行“修修補補”。





某年秋季游學,學院組織學生到電子科技大學(深圳)高等研究院教授楊軍主持的低空經濟實驗室參觀學習。分組研究討論環節,學生們七嘴八舌地說希望改進某種類型的電池、設計某種類型的螺旋翼、降低噪聲、提高可靠性……


他們的討論隨即被帶隊老師打斷了。看著學生們疑惑的眼神,老師說:“在這些技術細節層面,現在的你們是不可能比碩士生、博士生了解得更深入的。在游學中,學院不僅希望你們能拓寬視野、發現所愛,更希望你們具備新領域、新場景的系統性思維,提出大問題。”


該教師提出了一些啟發性問題,例如,立足于低空經濟的大概念,什么是低空,什么是經濟,低空與高空、中空、地面、河道的差別是什么,經濟上的供給在哪兒,需求在哪兒,有什么失配,未來會匹配什么場景……至于更具體的,諸如需要何種載具、應對何種承載物、能創造何種業態與場景、可以解決什么問題、彌補何種缺憾、核心技術是什么、對應什么產業、當下的門檻是什么、優劣勢又是什么。


兩小時的討論后,學生們提煉出50多個技術應用場景。“我驚訝極了,其中任何一個場景都有著廣闊的發展空間。”這位老師笑著說,“我告訴學生們一定要‘保密’,因為他們提出的每個場景都可能獨立孵化成一家創業公司。”


在每名零一學子的心中,幾乎都有一個“大想法”的火苗。


張淏東正在跟隨清華大學深圳國際研究生院助理教授汪鴻章從事材料學方面的研究。不久前,他領導團隊開發的“熵創新材——未來制造產業的寶藏”項目,入選了2023年貴陽貴安大學生科技創業立項項目名單。


談及理想,這名來自貴州理工學院的大三學生表示,他想改變我國的材料產業,特別是當他聽說,由于國外的壟斷,我國進口某種高分子材料的單位價格需要10萬元,而其成本卻只有千元時,這種愿望就變得更加強烈。


“從某種意義上說,我們更希望將零一學院打造成一個理想主義者的樂園。”任建勛直言,通過科研上的一步步引導和鼓勵,使每一名進入零一學院的學生,都能懷揣一個宏大理想離開這里,這是他最希望看到的。


鄭泉水承認自己也是一名理想主義者,不過他更喜歡在“理想主義”之前,加上“有使命感”幾個字。“我們的使命就是要改變世界,這是我的使命,也是零一學院的使命,這一點永遠都不會變。”



來源:中國科學報(記者 陳彬)
編輯:黃鈺璇
審核:蔡金花 劉文玲
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