培养拔尖创新人才的好奇心驱动方式探索

上海交通大学致远学院常务副院长　章俊良

人类和社会发展正面临着多重挑战，包括生存挑战、安全挑战、发展挑战、繁荣挑战，无论是从能源，从种族、战争，以及健康需求，还是科技水平的发展，都给人类造成了很多问题；因此，大学的使命应该是：培养可以面对未来挑战的拔尖人才。另外，从新一轮的科技革命，即我们所称的第四次科技革命，可以看出它区别于以往三次科技革命的特征，具体包括：颠覆性、突发性、集聚性、交融性，它的规模、广度、复杂度都远超以往的科技革命。未来的拔尖人才培养应该可以为学生培养足够的责任心、能力，来应对科技革命带来的挑战。在我们熟知的一些领域，如自动驾驶、人工智能、互联网+、可穿戴设备等，都在历经一些前所未有的革命性变化。

第四次科技革命，给我们带来了新的改变，首先是在思维范式上的变化。第一次科技革命是由思想革命和文艺复兴带来的，西方的启蒙思想促成了第二次技术革命的发生，第三次科技革命仍在进行，我们现阶段重点研究的则是第四次科技革命。传统的思维范式在前面三次科技革命中以“重视经典的精确因果关系”模式呈现，从被动生存的“实验归纳、采集数据”，到主动探究的“模型推演、解析工具”，到有边际好奇心的“仿真模拟、计算工具”，到无边际的好奇方面的“数据采集、挖掘”，再过渡到当下热门的“互联网、大数据、AI”。其中，新思维范式的一大特点是量子力学提出的“概率因果论或整体因果论”，并由此过渡到大数据强调的“万物相关性联系”。因而，未来的创新人才培养工作需要新的思维范式：要能从海量、多维、完备的大数据信息里发掘关联关系、创造新知识。

近几年，科研人员曾预估2025年前人类社会将出现新的引爆点，它的一个特点是它完全打破了传统、单一、分割、独立的知识体系，指数级增长的新知识互相融合改变知识结构。对于大学的人才培养，尤其是拔尖人才培养，应有新要求，即未来的创新人才不仅需要具备全面系统的知识储备，还需要对动态发展的知识体系和爆炸性产生的新知识进行再认知的能力。上海纽约大学校长Jeffrey Lehman曾提到，人类的传统三段式成长，是从教育到工作到退休，未来这可能发展为五段式，甚至是八段式。以纯粹完成学习、工作、退休为目标的发展模式将不适应新的社会环境，人们还需不断再学习，比如到45岁左右重返学校学习，或进行自学。19世纪时期，人类的平均寿命为40岁左右，现在已经到80岁，未来可能到一百岁，因而无法把学了十年的知识一直用到退休，所以，学习时间也需要随之进行延长。学习能力是与知识结构变化、科技革命的产生，以及万物互联的关联紧密相连的，我们需要指导并提高学生对新知识体系及结构的再认识、再学习的能力。

第四次科技革命带来的一个重要的颠覆性挑战和变革是它会广泛的改变我们的生活方式，比如我们的出行、衣食，以及思想方式，这些将有利于促进国家、社会中各层次变革的形成；然而，我们不应忽略其带来的另外的变化。由于知识结构和科技变化在广度、复杂度、规模、速度方面的发展迅速，因而，系统性变革将造成垄断、寡头的产生，国家和产业间的竞争日益激烈，贫富差距继续拉大，以及更多不平衡现象的产生。因此，人才培养工作必须注重加强对学生多元文化理解和全球视野方面的能力提升，学生需要更强的包容心，才能从容地应对新科技革命带来的变化和挑战。

好奇心驱动的学习探索，可以总结过去科技革命的一些成功经验，比如：第一次产业革命纺织业及蒸汽机的变革，第二次科技革命中以汽车及电力为代表性的革命及技术，第三次科技革命中迅速发展的计算机和核技术，第四次科技革命则包含了万物互联、人工智能、基金编辑、燃料电池。而这些变革的底层根源是理论的发展，它带动了科技和产业的变革。

理论的发展是如何产生的呢？图灵奖得主、康奈尔大学的John Hopcroft教授曾谈到，理论的发展源于基础研究，它是发散性的；而这又要求人才通过强烈的好奇心对未知世界进行探索，这样才能带来理论的突破，而不是对单一目标科学计算的探索。即，突破性的研究往往是基于一个或一群人的探知未来的强烈好奇心。总而言之，人类的好奇心，就是历次科技革命的根本驱动力。为什么好奇心如此重要？好奇心是创造潜质人才的一个特征，即一个人是否有创新能力与其好奇心紧密相关。以爱因斯坦为例，他讲过“I have no special talent.I am only passionately curious”。好奇心是认知世界的原动力、创新行为的持久力、是创新特质形成的驱动力、科学研究的驱动力。因此，探索实施“好奇心驱动”的创新人才培养模式是致远学院的建院理念以及一直以来的人才培养方式。

上海交通大学在人才培养的“好奇心驱动”模式包括三部分：第一部分为“梦起思源”，即我们的理念来源；第二部分为“思源筑梦”，即具体实施方式；第三部分为“致远逐梦”，即探索未来的规划及方法。致远学院的创建可追溯到2008年，当时张杰院士、鄂维南院士，以及蔡申瓯教授，在交大美丽的思源湖畔探索如何来培养未来的一批科学精英。他们三位都是理科领域的大师级人物，并有非常大的国际影响力。当时张院士担任交大校长，主要想法聚焦在如何培养一批未来的科学大师。当时的一个设想是，精选出一批学生，给他们最好的教育。交大目前仍然还在秉持并践行着这个传统。林校长提出，希望我们的学生可以“不出国门，就能享受世界一流的高等教育”。传承着交大的特班精神，我们在2009年时创建了“理科班”，首届只有29名学生。基于“好奇心驱动”这一理念，并参照英国教育家Newman的倡议，我们把一群极具创新思维的教师和一群极具创新潜力的学生聚集在一起，让他们的创造力互相激发，从而产生让学生受益终身的创新能力。

致远学院的一个具体实践是邀请了图灵奖及‘中国政府友谊奖’获得者，致远计算机科学方向首席教授John Hopcroft指导我院学子。John提到，“学生和教师互相成就学术声誉，我的学术成果都是和我科研工作初期那些博士生一起获得的，如今他们大部分都成为院士级科学家。青年学生是极具天赋的，青年教师和他们天天一起交流讨论，才能产生最前沿的学术思想。”致远学院特别注重本科生的培养，而培养好奇心是学生们成为优秀博士生的必要基础和前提。2010年，致远学院正式挂牌，为了响应当时教育部对拔尖人才培养的目标，学院致力于培养“具有家国情怀、批判性思维、知识整合能力、沟通协作能力、多元文化理解和全球化视野的创新型领袖人才”。我们的具体目标包括：毕业生达到国际一流大学Top10%学生的水准；10年后有一批毕业生能够在国际一流大学任教或在顶级研究机构从事科学研究工作；20年后有若干学生成为国际学术大师。

在交大范围内，致远学院不断吸引校内投身科学研究，并追求人生最大价值的优秀学子。2014年，我们在全校范围实施了致远荣誉计划。该计划不仅涵盖了理科专业，还辐射了我校的主流工科专业，我们希望持续提升致远特区的办学成果和模式起到的辐射作用，对交大的人才培养起到示范作用，也希望致远精神得到倡导和传播，不断促进学科之间的融合和交叉。致远的主要任务包括：传承交大历史，培养“一流人才”；回归大学本质，答钱老之问，培养拔尖创新人才；支撑学科建设，振兴交大理科，助力工科发展；注重全人教育，关注人类生存和发展的重大问题，最终把这些目标贯穿到人才培养的工作中。

“好奇心驱动”的人才培养模式具体实施方式包括三个体系：好奇心驱动的学习体系、教学体系、科研体系。三个体系相辅相成，对学生来讲，在激发其好奇心方面，在大师的引导下，以科学问题为中心，激发学生对科学的原始好奇心，推动学生进行自主探索以寻求问题的解决方式；在呵护学生好奇心方面，我们引导其在自主认知的时间过程中，经由失效与挫折，通过努力最终获得成功，体验乐趣，以此逐渐巩固成就及动机。具体来讲，课程方面包括三个方向，即使命驱动，面向国家重大需求及人类重大挑战；兴趣驱动，大师引领的科学研究、同伴的互动，自主选择及主动学习相结合；能力驱动，通过思维训练搭建科研创新平台，让学生在科研的过程中锻炼和认识自己的能力，从而激发对成功的渴望，并不断提升自身的科学素养及人文情怀。(www.xing528.com)

从大学一年级到四年级，致远的课程也在不断地建设和完善，我们将基础、通识、专业课、荣誉、交叉、前沿等课程建设为荣誉课程，即教育部提倡的“精课”。在一到四年级的学习过程中，我们开展了进阶式的科研实践、学术竞赛体系，通过科教融合、大师引领、贯通培养，为学生们未来追求学术做好准备。接下来的示例是我们17届化学方向的学生林云霄，他在本科毕业后选择加入致远博士荣誉计划。贯通的培养方案，使其提前进入博士生的阶段学习，本科期间打下的牢固科研基础和高强度的海外训练有效地帮助他快速地进入研究状态，第一时间确立完整目标。由此可见，致远学院让林云霄本科期间接触科研、主动科研的做法，对他未来成为一名研究者奠定了坚实的基础，也帮他有效地确立了自己的研究目标。在知识及课程体系方面，我们也在实施通专交融的整合式培养。我们在学生基础知识的学习方面，按四类学科进行分类：物质科学、生命科学、数据科学、人文科学，希望学生未来在这四个领域的学习中能够习得核心知识体系以及交融和交叉之间的关联学习。在学习基础知识方面，夯实数理基础，即加强数理课程的学习；注重学科交叉，即各学科思维方式研究方法的探究；加强通识课程，即对人文情怀及跨文化能力的培养，最终选择自己的专业发展、开展自主研究，规划自己的未来。接下来介绍的是第一届数学方向的毕业生殷佳祺，她一开始学习了其他专业，后面根据个人兴趣转至数学专业。学生提道：“正因为致远，我才可以跌跌撞撞反反复复认清我的路，找到我珍惜的，并愿意去追逐的东西”，她目前正在海外知名学府攻读博士学位。

师资方面，目前已有超过400位教师参与到致远学院的教学工作，其中，教师团队包括105位的海外教师，致远为本科生开设了1167门次专业课程。我院为学生提供了非常豪华的课程表，邀请包括诺贝尔奖得主、图灵奖得主、中科院院士以及各类讲席教授在内的专家及学者为学生授课。诺贝尔奖得主Tony Leggett教授多年来持续为致远学生授课，学生曾说道：“Tony点燃了我对科研的兴趣与热情，他对科学的热爱和对教育的敬业精神，让我们深刻体会到物理学的魔力，也更加明确了自己的科研方向与梦想”。由此可见，学生在这种跟大师交流和共同科研的浸泡式的学习模式深深地促进并激发了其自学精神，且进一步影响其未来的科研目标及志趣。致远学院的科研体系得益于学院和交大自然科学研究院之间的互动和交流，我们跟自然科学研究院共享了物理空间，形成了言传身教的育人环境。自然科学研究院有一批年轻的杰出青年学者，他们在加入研究院的初期就开始教授致远的学生，他们担任班主任、导师、给学生授课，由此，学生得到了非常深入且全方位科研才俊的言传身教的浸泡与熏陶。致远创新人才培养的另外一个特点是以专业为基础的项目主任制。项目主任们是学科兴趣的引路人，是学生身心发展的贴心人，他们都是学者型教授，教学经验非常丰富。他们是国家级或市级教学名师、国家杰青、长江学者等著名学者，对人才培养及好奇心激发方面有着成熟有效的经验及措施。例如，数学方向的项目主任王维克教授，建议致远开设“科学思想背后的‘小故事’课程”。他认为：“经典的科学故事就好像活水，我们何不以故事的形式，带着孩子们重走科学家的发现之旅，点燃他们对科学研究的热情呢？”，他建议通过非常活跃的课堂教学来点燃学生对未来科学的兴趣和目标。同时，我们也邀请了各领域的学术大师，开设1200余场科学技术、人文社科方面的致远沙龙、学子沙龙，由此使学生获得与教授们面对面及跨学科的交流学习机会。学生们对此表现出浓厚的兴趣，每周三下午都会准时参加沙龙和讲座，也通过对各类学术报告的学习，全面激发了自身的科研兴趣。

接下来是另外一个学生培养示例，物理方向毕业生谈安迪通过在致远学院的熏陶，跟随讲席教授季向东教授读博，并在世界上最深的地下实验室探测暗物质，现担任“PandaX-II的负责人”。学生说，“当我在本科阶段第一次听说暗物质研究的时候，我感觉它有一种魔力深深地吸引着我，如今我已在中国锦屏山地下实验室从事了六年多的暗物质直接探测研究，我终于发现，其实这样一种魔力是源于内心深处对于自然界最强烈的一种好奇心”。由此可见，致远学院把学生对科学和自然的好奇心充分调动起来，使他坚持在地下实验室开展了六年多研究工作。

从一年级到四年级，致远学院建立了完整的进阶式的科研和训练体系。通过一年级的大创、实验课、实验室轮转，到海外研修、ZIRC学者项目，再到毕业论文、学术竞赛的进阶式训练，形成一个完整的科研训练体系，学生们可选择自由参加。接下来介绍的学生示例是首届致远毕业生黄金紫；他因关于“一根棒棒糖可以舔多少次”的研究荣获了2015年“菠萝科学”数学奖。看似有趣的课题其实蕴含了很多深刻的科学原理在其中。黄金紫提到，“我是一个很不坚定的人，但是很幸运，最终我还是回到了我所喜欢的事业上”。他在致远找到了自己真正的目标和方向，并通过实验室轮转：激光等离子体实验室、计算神经学课题组、流体力学实验室、柯朗研究所，最终找到了自己想做的研究内容，也得到了初步的研究成果。

致远从2015年开始创建致远创新研究中心，其目标是帮助学生以学者的、跟教授们平等的身份来自主设计、研究自己的科研课题。中心的四个前沿方向包括大数据、新能源材料、生命科学、量子通信和计算，学生可自主选择感兴趣的平台。他们从一年级开始认识科研，到主动科研，到以学者项目形式来体验科研，可助其对科研有个完整的认识。致远还给学生提供了“WOW”平台，即使学生以一个惊奇的态度激发其好奇心，鼓励学生从“众所周知”的‘大问题’中产生兴趣和灵感，树立“问题意识”。接下来介绍的例子是工科方向王子昭，他当时在ZIRC中心完成了学者项目，并在项目研究期间参加了U21大学联盟全球创新挑战赛，荣获了有史以来中国高校拿到的最高奖，目前他在哈佛大学攻读博士学位。

好奇心是分层次的：感性阶段，即好奇心，是对周围事物的探索、好奇、兴趣；理性阶段，即强烈的好奇心，是探究新奇或未知的内在需求；高级阶段，即持之以恒、强烈的好奇心，对构建人类命运共同体、振兴中华、民族崛起进行关注，这种好奇心其实是一种使命和责任；在此阶段，人们将有一种强烈的使命感来专注地做好一件事。对于命运共同体，人类需要远离恐惧、构建普遍安全的世界；远离贫困、构建共同繁荣的世界；远离封闭、构建开放包容的世界；同时也构建山清水秀、清洁美丽的世界。这些追求都可成为未来好奇心驱动的人才培养驱动力。此外，在培养持之以恒、强烈好奇心的过程中，我们也注重跟境内外大学的交流，跟世界顶尖高校进行互动，即加强学生跨文化能力的培养，使学生对中国和世界文化进行深入的认知及了解。

学生在致远学院会成长为有独立思想、独立思考人格的人，他对事物的看法不是人云亦云，即他们明确自己希望做什么事，希望未来成为什么人，也会增强他们关注和帮扶低年级学生的热情和耐心。致远的拔尖人才培养模式在国内外受到了高度认可，并在国内外多次荣获教育类奖项及殊荣。

世界一流大学的使命，包括需要产生颠覆性的科研成果，来引领未来科技的发展，但这不是我们的根本目标。做科研的宗旨是使学生有机会接触到前沿科学，通过推动人类社会经济的可持续发展来培养领袖型杰出人才，以促进全球的共同繁荣。我们希望学生们用好奇心来撬动地球，对构建全球人类命运共同体做出上海交通大学致远学院应有的贡献。

（译者：范文芳）