丘成桐:培养基础科学人才,须由初中做起

文化   2024-12-18 23:48   广东  

作者|丘成桐
美籍华裔数学家


二十世纪有好几个学术大师包括肯尼迪(Paul Kennedy)、威尔斯(Herbert George Wells)、汤因比(Arnold Joseph Toynbee)等人指出全球社会是一个“教育”与“灾难”的竞赛。

一般来说,中国人口庞大,各级政府和学校机构必须要分工,分工的可能结果是现代工厂的流水作业。在教育上,可以大量生产一些有用的人才,但是在提拔有创意、有特殊成就的学者方面,会有困难。


培养基础科学人才
须由初中做起

我经过在国内多年的考察和跟国外的比较后,得到一些结论:中国要在基础科学出人头地,必须由初中做起。

已经实行了四十多年的考试制度可以培养一大批中下游的学者,对社会大环境,确有它的用处,但是对培养走在科研最尖端的科学家,现存的考试制度,不徒无益,而且有害。其实领导科学的科学家数量不用太多,但是必须精干。

研究院最尖端的研究,要依赖一流的本科生,一流的本科生依赖一流的中学生,从初中开始训练

根据我二十年来和中国研究生交流的经验,他们一般比较功利,希望很快有成果;早点毕业,写一篇普通文章;拿个小奖,戴个“帽子”,最终目标是通过各种手段做个院士,就是终生目标了。一般对学问本身兴趣不大,也缺乏家国情怀。这样的态度从初中开始形成,很难改变。


四年前,政府鼓励我在清华大学举办求真书院。每年在全国招生,不超过一百名,不以高考和中考为衡量,由一批有名望的数学家和物理学家共同出考试题目,包括的学问远远超过高考内容。

数学领军计划每年招生人数不超100人,结合国内中学培养节奏,分四批次面向初三及高三年级选才。顶尖人才选拔培养拓展到初中阶段,是数学领军计划的重要创新。

小孩子没有一些先入为主的、墨守成规的观念, 会更勇于在真问题上探索。把招生对象放宽到初中年级,除了数学与其他学科相较,是一门早熟的学科之外,这种无所顾忌也是更为看重的学生素质。

数学领军计划强调高等数学学习,不依赖传统数学竞赛选拔方式,因此入选学生仅有部分人有竞赛经历和竞赛成绩。

在实际的招生过程中,求真书院通过独特的选拔方式,遴选到了一些极具数学天分且很年轻的学生。我们发现一个有趣的事实,平均来说,年轻的学生(十三、四岁)比年纪大的学生成绩更好,活力更强。值得一提的是,初三学生的入选平均成绩连续四年最高。

2021 年至 2024 年,求真书院累计遴选到 17 名初三学生,在后续培养阶段整体表现出色。首届数学领军计划学生在大四学年开学初通过 3 门博士资格考的学生中,有 65% 是未成年入选数学领军计划学生。

领军班已经进入第四年的上学期,有二十多位学生己经通过博士资格考,开始发表文章。效果极佳。总的来说,我们的学生可以媲美世界任何大学的学生。


数学领军计划开创顶尖人才本土化培养的先河,也将拔尖人才贯通培养的节点通过招生环节下沉到低年龄的人才群体。通过我们的经验证明, 经过我们的考核初三年级入选的学生完全能够适应高等教育的要求,并且表现出很好的潜力。

2024年8月,求真书院面向全国中学生组织了首期“数学与人工智能夏令营”。连续10天的高强度学习和训练,120个孩子没有一个中途退出, 其中最优秀的孩子来自上海,今年刚满11岁,录取至初一年级。

我和这个11岁的学生单独交流,发现他对数学、物理甚至文学的理解都很深刻。这说明我们国家的特殊人才是有的,只是我们缺乏很好的渠道准确地找到他们,进而科学地栽培他们。


丘成桐少年班的由来和考虑

在走访十多个省、自治区、直辖市的过程中,我与这些省市、 自治区的主要领导座谈,都会谈到拔尖人才的培养的问题。

不论是经济发达的省市还是经济相对较弱的省市,都充分地认识到顶尖人才培养在推动当地经济文化发展中的重要性,但是如何有效的培养这些顶尖人才,大家都无成熟的模式。

因此在这些主要领导的要求下,我们在全国五十多个名校成立了少年班,训练初中学生。

我们发觉,这样的做法,非我所独有。世界各地,包括俄罗斯、英国、法国、美国、韩国、日本都有这样的做法,而且十分成功。其实在国外,杰出少年特殊培养模式由来已久。


例如,美国的史岱文森中学(Stuyvesant High School)和布朗士科学中学(Bronx High School of Science)等成为了许多诺贝尔奖得主的摇篮,法国的巴黎高等师范学院附属的预科学校也为法国培养了大量的数学家和物理学家。

这些学校的教育模式虽然各有特色,但都专注于发掘和培养低年龄的杰出少年,为他们提供高水平的学习机会和与顶尖学者互动的环境,使其在年少时便能接触到深奥的科学知识并开展独立研究。

分析这些学校的培养模式,他们无一例外地将目光聚焦于具有潜力的年轻学生,并通过杰出少年的精英教育模式来促进他们的成长。同时在选拔培养环节中坚持:

  • 严格的选拔机制

  • 开创性的课程设计

  • 卓越的师资团队



求真书院的做法参考了俄罗斯、美国、法国、英国等国家培养杰出人才的成功经验,也尽量配合中国已经存在多年的教育制度。

值得注意的是,求真书院要培养的是数学科学的领导人物,正如中央党校培养的是领导国家的干部,而不是面向所有中学生的全方位教育。有些家长,甚至有些官员对我们的目标没有弄清楚,以为我们不公平,只培养一小部分学生。

事实上,法国革命后,社会更加重视公平与平等的理念。然而这并不妨碍法国是欧洲甚至世界上具有最全面的针对具有天赋年轻人的特殊教育培训体制的国家。其中的原因在于其在设计上注重机会的平等,而非结果的平等。

并且,不强调天才儿童比普通儿童更“聪慧”,而是将其天赋当做一种特殊需要。正因如此,天才教育在法国被明确视为一种特殊教育。建立完善且系统的选拔机制而非因噎废食,一味的否定项目能带来的贡献。

热爱数学并且有能力成为领袖的确是少数,但如果我们不集中精力在全国最有才华的孩子身上,政府期望在2035年完成世界科学技术领先的目标,恐怕难以实现。


顶尖人才培养需要一以贯之的政策,以保证这些稀缺的少年人才享受到适合他们的教育资源。

从古至今,教育一直在强调因材施教,但是我们国家在基础教育阶段过多的强调普适性,强调对普通学生的公平教育,忽视了最顶尖人才应该享受的适合的教育,恰恰造成了对最顶尖、最稀缺的少年人才的不公平,削掉了攀登基础科学最高峰的人才群体


数学国家队
——示范少年班项目

在建立少年班的基础上,我牵头设立一个专门培养全国最顶尖中学人才的“示范少年班项目”(从初一年级开始遴选学生),请全国各省推荐,集中在求真书院附近的中学进行培养(学籍不变),每年人数不超过50人。

他们就好比是我们国家体育界的“国家队”,一部分人以冲击菲尔兹 奖为目标,另一部分人以产生顶尖的应用数学成果,如冲击图灵奖为目标, 包括人工智能、大数据、量子计算等紧缺方向(这类人才只能靠我们自己来培养,不能寄希望于欧美)。期望他们十年后成为领导中国理论科学的学者,完成国家2035年成为科学技术大国的要求。

在保障这些初中生其它常规科目正常开展的前提下,求真书院将安排相关领域大学教授为他们单独开设数学、物理课程,编写适合这批孩子的讲义,未来通过国家审核成为正式教材。

示范班的课程和考核内容除了面向这部分最优秀的学生之外,还会开放给全中国感兴趣的学校学生,最大范围地传播高质量的数学教育。这对于教育资源相对缺乏的地区的学生来说,无疑是一种重要的资源。

通过建立“示范少年班项目”,一来可以培养一批极为优秀的少年人才,与求真书院的人才培养计划衔接起来,在中国本土培养出一批又一批的年轻数学家;

二来建立一套中国特色的顶尖基础学科少年人才培养课程体系, 并有望凝练出具有中国特色的、成体系的基础学科少年人才培养教材,造福全中国的优秀中学生,整体带动全国顶尖人才的培养工作。


清华大学求真书院的经验表明,这些年龄更小的学生,在接触精深的数学和理论物理知识时,往往表现出更为活跃和创新的思维能力。这些学术思想的萌芽阶段是他们日后成长为顶尖科学家的关键时刻。

求真书院在招生选拔环节注重遴选文理兼修的人才,在培养过程中强调通识教育;示范少年班项目与奥赛的偏科培训有根本的不同,在最大程度提升学生的数理水平的前提上,会兼顾学生的全面发展,培养真正的领军人才,可以最快实现全国最优秀的少年人才成长起来。

关注最顶尖学生所应享受的“公平教育”的权利,让最有潜力的学生尽快成长起来而不是采取普通学生的培养办法,避免一刀切导致的人才资源浪费,是实现教育高质量发展的重要方面,更是实现教育强国的根本因素。


音乐、美术、体能对
学问和人格训练至为重要

我还想谈谈体育、音乐、美术以及这些课程与数学的关系。柏拉图于《理想国》中以体育和音乐为教育之基,体能的训练让我们能够集中精神,音乐和美术则能陶冶性情。古代希腊人和儒家教育都注重这两方面的训练,它们对学问和人格训练至为重要。

从表面上看,音乐的美是用耳朵来感受的,美术的美是用眼睛来感觉的,但是对美的感觉都是一种身心感受,数学本身就是追求美的过程。
20世纪伟大的法国几何学家E. cartan也说:“在听数学大师演说数学时,我感觉到一片的平静和有着纯真的喜悦。这种感觉大概就如贝多芬在作曲时让音乐在他灵魂深处表现出来一样。”

美术是以一定的物质材料,塑造可视的平面或立体形象,来反映客观世界和表达对客观世界的感受的一种艺术形式。而几何也是描述我们看到的、心里感受到的形象。而数学家也极为注重美的追求,也注意到美的表现。

伟大的数学家、物理学家Herman Weyl就说过:假如我要在大自然的真和数学里面的美做一个选择的话,我宁愿选择美。很幸运的是:自然界的真往往是极为美妙的。真的要做点学问的话,就要懂得什么叫美,如何在各种现象中找到美的感觉。数学的定理有几千万,如何选择,完全凭个人的训练感受。


现在来谈谈体育。无论希腊哲学也好,儒家哲学也好,都注重体魄的训练。

纵观古今,大部分数学家主要贡献都在年轻时代,这点与青年人有良好的体魄有关。有了良好的体魄,在解决问题时,才能集中精神。重要的问题往往要经过多年持久地集中精力才能够解决。正如《荷马史诗里面描述的英雄,不怕艰苦,勇往直前,又或如玄奘西行,有好的体魄才能成功。


中小学要特别注重对
学生独立人格和品性的培养

假如学生在学校里不能学习与人相处,并享受到它的好处,就不如在家里请一位家庭教师来教导。但现代社会乃是一个合群的社会,学生必须学习与同学相处,并尊重有能力有学问的老师和同学。

学生必须懂得如何尊重同学的长处,帮助有需要的同学。学生要培养与他人沟通合作的能力、独立思考的能力、团队协作的精神,对周围人和对社会的责任感,等等,并在这种环境中去训练自己。

美国的教学体系,有很多地方值得我们学习,虽然这也不见得是一个理想的体系。比如美国的高中和大学对成绩就不给出分数,只给出A、B、C、D。这不是件坏事情,可以削弱学生之间不必要的竞争。

为分数而斤斤计较以及争夺班里的第一名,会破坏学生之间的合作,集体的力量得不到尊重。中小学教育里要特别注重对学生独立人格和品性的培养,学生的个性和个人特点也受到充分的尊重和肯定。

不少学校把对个人品德的要求按头一个字母缩写成“PRIDE”(荣誉),即Perseverance(坚持),Respect(尊重),Integrity(正直),Diligence(勤奋),Excellence(优秀),作为学生自我要求的基本要点。这种美德的评价要尊重人的本性。对于学生本人,要形成自己独立的价值观。


对中学生来说,永保一颗纯真的童心,保持人与生俱来的求知欲和创造能力,展示自己的个性,这对今后的学习和工作是至关重要的。


感情的培养是做大学问
最重要的一部分

我年少时,并不喜欢读书,在香港元朗的平原上嬉戏玩耍,也在沙田的山丘和海滨游戏。与同伴在一起,乐事融融,甚至逃学半年之久。真可谓倘佯于山水之间,放浪形骸之外。在这期间,唯一的负担是父亲要求我读书练字,背诵古文诗词,读近代的文选,也读西方的作品。

但是,当时我喜爱的不是这些书,而是武侠小说,从梁羽生到金庸的作品都看了一遍。至于名著如《水浒传》、《三国演义》和《红楼梦》等则是公开的阅读,因为这是父亲认为值得看的好书。

他要求我看这些书的同时,还要将书中的诗词记熟。《三国演义》和《水浒传》很快就引起我的兴趣,但是读《红楼梦》时仅看完前几回,就没有办法继续看下去。

一直到父亲去世后,才将这本书仔细地读过一遍,也开始背诵其中的诗词。由于父亲的早逝、家庭的衰落,与书中的情节共鸣,开始欣赏而感受到曹雪芹深入细致的文笔,丝丝入扣地将不同的人物、情景,逐步描写出旧社会的一个大悲剧。

四十多年来,我有空就看这部伟大的著作,想象作者的胸怀和澎湃丰富的感情,也常常想象在数学中如果能够创作同样的结构,是怎样伟大的事情。

我个人认为:感情的培养是做大学问最重要的一部分。汪中在《汉上琴台之铭》中有句云:“抚弦动曲,乃移我情。”历史上伯牙学琴的故事:“伯牙学琴于成连,三年而成,至于精神寂寞,情之专一,未能得也……伯牙心悲,延颈四望,但闻海水汨没,山林谷冥,群鸟悲号,仰天长叹曰:先生将移我情。”这一段话,对我深有感触。

立志要做大学问,只不过是一刹那间事。往往感情澎湃,不能自已,就能够将学者带进新的境界。

父亲去世以前,我学习了不少知识,也读了不少好文章。但他的去世,却深深地触动了我的感情。我读《红楼梦》,背诵秦汉和六朝的古文,读司马迁的自传、报任安书、李陵答苏武书、陶渊明的归去来辞等等文章,这些文章的内容都深深地印记在我的脑海中。

文天祥说:“风檐展书读,古道照颜色。”足可以描述我当时读书的境况。除了中国文学外,我也读西方的文学,例如歌德的《浮士德》。这本书描述浮士德的苦痛,与《红楼梦》相比,一是天才的苦痛,一是凡人的苦痛。描写苦痛的极致,竟可以说得上是壮美的境界,足以移动人的性情。

四十年来我研究学问,处事为人,屡败屡进,未曾气馁。这种坚持的力量,当可追索到当日感情之突破。





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来源:数理人文

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