物理學及相關(guān)學科的拔尖人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新與實踐——清華大學基礎(chǔ)科學班簡介一、基礎(chǔ)科學班的建立1997年年底，清華大學校領(lǐng)導接受了理學院的四位教授的提議，決定開辦“基礎(chǔ)科學班”（以下簡稱基科班），以它作為學校的一個教學“試驗田”，探索拔尖人材培養(yǎng)的新模式。當時開辦基科班的一個重要背景是：在前校長王大中和諾貝爾獎獲得者楊振寧的倡導下1997年6月“清華大學高等研究中心”正式成立。楊振寧先生擔任該中心名譽主任，該“中心”的目標是：加強清華大學的基礎(chǔ)科學研究；倡導開拓性與科學首創(chuàng)精神；培養(yǎng)有創(chuàng)新能力的科研人才；開展高水平國際合作與學術(shù)交流，為建設(shè)世界一流的清華大學做出貢獻。清華大學生生源質(zhì)量高，其中許多學生對學習數(shù)學、物理等基礎(chǔ)科學有濃厚興趣和強烈愿望，這為培養(yǎng)杰出的基礎(chǔ)科學人才提供了豐厚的沃土。在這樣的背景下，建議認為有必要也有可能設(shè)立特殊的教學計劃，使這些學生在數(shù)學、物理學等基礎(chǔ)學科上得到深造，成為我國基礎(chǔ)科學方面富有生氣的后備力量，并使他們中的佼佼者將來能成為國際科學技術(shù)舞臺上的優(yōu)秀人才。正是在這樣的環(huán)境與思考下，基科班應(yīng)運而生。在醞釀建立基科班的過程中，開始把培養(yǎng)目標主要定位在為高等研究中心培養(yǎng)優(yōu)秀的后備人才。后來學校領(lǐng)導認為應(yīng)有更寬的面向，除了為數(shù)學、物理學等基礎(chǔ)科學培養(yǎng)優(yōu)秀人才外，也為與數(shù)理學科密切相關(guān)的其它學科培養(yǎng)具有開拓精神和良好理科素養(yǎng)的新型人才。在1999年教育部理科基地檢查評估時，專家組對基科班這種培養(yǎng)模式給予了高度的肯定，他們也提出清華大學有極強的工科，優(yōu)秀理科人才要向工科輻射。這樣就形成了為基礎(chǔ)科學培養(yǎng)優(yōu)秀人才和為學校其他院系培養(yǎng)有扎實理論基礎(chǔ)的新型人才兩方面的任務(wù)。基科班辦學之初就明確提出了要培養(yǎng)有國際競爭力的優(yōu)秀人才，學校也十分肯定這一宗旨，并提出要“十年磨一劍”，哪怕每年只有三、五個好苗子，只要長期堅持辦下去，就能積累一批能在國際學術(shù)舞臺上顯露身手的優(yōu)秀人才，其中有些人還會有可能成為杰出的頂級人才?；瓢嘣趪鴥?nèi)首次提出了“寬口徑，厚基礎(chǔ)，強實踐”的九字方針。這一方針得到了教育部理科基地檢查評估專家組的充分肯定。后來在廣州召開的全國物理學會教學委員會擴大會議上，北大趙凱華教授在主席報告中充分肯定了清華大學提出的九字方針，并號召其他院校借鑒這一方針。此后許多兄弟院校也進行了類似的實踐?；瓢鄮啄甑膶嵺`證明了這一方針是完全正確的，我們認為厚基礎(chǔ)最重要的是數(shù)學和物理基礎(chǔ)，在基科班的培養(yǎng)模式中我們特別強調(diào)了同時強化數(shù)學和物理基礎(chǔ)。楊振寧先生也多次談到數(shù)學和物理交叉的領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生新的學科生長點。我們的學生可向全校各學科分流，體現(xiàn)了寬口徑的培養(yǎng)模式。林家翹先生專門找基科班負責人談話，他提出數(shù)學不僅要和物理結(jié)合，而且要和Science結(jié)合，這將會有更廣闊的發(fā)展前景。二．基礎(chǔ)科學班培養(yǎng)過程的特色為了實現(xiàn)基科班的培養(yǎng)目標，我們設(shè)計了從招生到畢業(yè)及推研的一整套培養(yǎng)模式。培養(yǎng)模式具有以下特色：1．選擇優(yōu)秀苗子，“擇天下英才而育之”為了培養(yǎng)優(yōu)秀的拔尖人才，首先必須選擇優(yōu)秀的有培養(yǎng)前途的苗子?；瓢嗟男律鷣碓从兴牟糠郑?）從全國四所重點中學（清華附中、北大附中、北師大試驗中學和華東師大二附中）的理科試驗班選拔保送生。2）從全國及國際數(shù)學和物理等競賽獲獎的中學生中選拔。3）部分學生通過高考直接錄取。4）從全校各院系當年入學的新生中選拔，志愿報名，擇優(yōu)錄取。選拔新生的原則是“數(shù)學物理基礎(chǔ)好，對基礎(chǔ)學科確有興趣、愛好或有專長”。我們不僅看考試成績，而且要看學生的綜合素質(zhì)，特別是他們的興趣愛好。從1998年開始每年對選擇進基科班的學生，我們都要組織專家面試，對學生進行全面考察。自1998年至2004年，基科班已招收了七屆學生，共417人。其中有7人獲得國際奧賽金牌、16名省高考理科狀元、全國奧賽總決賽一、二等獎獲得者超過一百人次。2004年，基科班首次從高考直接錄取一部分學生，高考平均成績列全校各專業(yè)之首。2．同時打好數(shù)學和物理學的基礎(chǔ)。對于九字方針中厚基礎(chǔ)的理解，我們認為不是各科均衡發(fā)展，最重要的基礎(chǔ)還是數(shù)學和物理，因此我們強調(diào)同時打好數(shù)學和物理學的基礎(chǔ)。數(shù)學基礎(chǔ)的要求與數(shù)學系相近，物理基礎(chǔ)的要求和物理系相近。有興趣和潛能的學生，數(shù)學和物理可以都學得很深入，其他學生則可以略有偏重?；瓢嗟呐囵B(yǎng)方案中，畢業(yè)總學分不少于170分。其中課程學習140學分，實踐環(huán)節(jié)30學分?！罢n程學習”中包括18門數(shù)學和物理學主干課（共73學分，其中9門數(shù)學35學分、9門物理38學分）。數(shù)理課的學分超過了課程總學分要求的1/2，而且將數(shù)學和物理放在了同等重要的地位。這樣同時強化數(shù)理基礎(chǔ)教育之后，學生無論是想向數(shù)學還是向物理學方向進一步發(fā)展都是可能的，而且有一定的優(yōu)勢和特色；對那些想到其他學科深造的學生，良好的數(shù)理基礎(chǔ)也會使他們受益匪淺。3.“覓天下高士而師之”，從校內(nèi)外聘請最優(yōu)秀的教師授課。要強化數(shù)學和物理學的基礎(chǔ)教育，不僅課程設(shè)置要合理，而且要有一批特別優(yōu)秀的教師，即我們所說的：“覓天下高士而師之”。我們首先在清華全校選擇最好的教師，從年近80學術(shù)造詣很高的張禮先生，到近年從國外引進的優(yōu)秀年輕教授，都先后給基科班學生上過課，2005年獲基礎(chǔ)物理實驗國家精品課的負責人朱鶴年教授對每一屆基科班學生的實驗課都精心安排，對實驗課優(yōu)秀的學生，他總要給他們單獨指導或給他們安排提高的實驗。楊振寧先生始終關(guān)心基科班的成長，他幾乎和每一屆的學生都要座談一次，給他們談科學史、談?wù)軐W、談人生、談學習方法。2004年楊先生還親自給物理系和基科班的學生講了一學期的普通物理課。圖為楊振寧先生和基科01班學生座談后的合影1999年以后，我們還先后從兄弟院校聘請了最有特色的優(yōu)秀教師給基科班授課，如北京大學的趙凱華、曾謹言、俞允強、吳崇試、陳惟桓等，南京大學的盧德馨（教育部首屆名師獎得主），中國科學技術(shù)大學的張永德，北京師范大學的裴壽鏞、梁燦斌、趙錚等，北京理工大學的梅鳳翔（教育部首屆名師獎得主）。這些優(yōu)秀教師受到了學生的極大歡迎。有不少學生在本科畢業(yè)時留言，如曾蓓（基科98）：得到這么多名師的指點和關(guān)懷也許是基科8人最大的幸運，因為，這絕不僅僅只是知識上的巨大收益，更多的，是一種對事業(yè)的熱愛和為科學獻身的精神帶給我們的震撼與思索。翟薈（基科98）：在那里，我受到了幾乎是現(xiàn)在中國所能給予的最好的基礎(chǔ)課教育和扎實的科研入門訓練。另一方面由于清華這些學生特別優(yōu)秀，也深受教師們的喜歡，教學相長，看弟子成才，是一個老師的最大樂趣。在這里引用長期給基科班講授電動力學和量子力學的北師大裴壽鏞教授的一段話也許是最好的說明：

"如何把電動力學課教好，是我天天都在思考的問題。在教學過程中，最令我振奮的是，經(jīng)常有同學向我提出非常有興趣的問題來討論，這些問題涉及電磁場理論、量子力學、相對論、天體物理、凝聚態(tài)物理等等方面，窮盡我的全部所知，也難以回答這些問題的百分之一。我對于陳棟，田一超，戚揚，姚嵩，陳裕，張磊，吳愷，沈一，朱迪靈，張劍，周一帆，呂理，汪源(02級)(以及幾位沒有記住姓名的同學)所提出的一些問題和他們的見解印象非常深刻，一方面為一代新人的聰明、好學和優(yōu)秀備受鼓舞，另一方面，痛切感到我必須在科研、教學兩方面加倍努力，提高水平，才能應(yīng)對所擔負的任務(wù)。教，然后知不足。這是我的深切體會。"4．讓學生較早參加科研訓練，在科研實踐中學習。中國傳統(tǒng)教育主張系統(tǒng)和嚴格，學生習慣于課堂上向教師學習嚴格的演繹、推理；西方教育則較多跳躍式的學習，給學生一些不是十分連貫的知識點，讓學生自己學會歸納，通過自己的總結(jié)、消化形成系統(tǒng)的知識。楊振寧先生常講到這兩種教育理念，各有優(yōu)缺點，他主張兩種方式結(jié)合。基科班的培養(yǎng)方案頭兩年是比較系統(tǒng)地打數(shù)學和物理學基礎(chǔ)，從第三年開始的在第五、六和七學期特別開設(shè)了“專題研究（Seminar）”課（必修，三學期，共9學分）。Seminar的目的是培養(yǎng)學生在教師指導下的自學研究，綜合與聯(lián)想能力；培養(yǎng)學生的探索與創(chuàng)新精神；密切教師與學生的聯(lián)系，并有利于學生向不同方向分流和因材施教。連續(xù)三個學期，讓學生到校內(nèi)外他們感興趣的科研課題組中去，在教師指導下和那里的研究生一起參加科研實踐，實踐中發(fā)現(xiàn)自己知識不夠的地方，根據(jù)導師的建議再選修（或自學）一些課程，一邊實踐一邊學習。我們將這種方式叫Seminar，并列為必修課。很多導師以他們的親身經(jīng)驗告訴學生：“做學問”，一定要動手去做一件事，最后才能學到有用的知識，做的過程中碰到什么問題，再針對問題去看書，去查資料或去聽課。許多同學在這個過程中體會到了一個全新的學習方法，收獲良多。基本做法：在校內(nèi)外聘請Seminar導師，由導師提出課題，列出必讀文獻，向?qū)W生公布。學生根據(jù)自己的興趣，愛好，報名選擇題目和相應(yīng)的導師。按Seminar課題內(nèi)容將學生分成若干小組，課題研究進展定期在小組內(nèi)報告交流。在第三個暑期小學期進行全班性的Seminar進展交流，要求每個學生匯報自己的研究工作進展并報告對所研究領(lǐng)域的學科前沿的理解。教師普遍歡迎基科班學生到他們的課題組去接受Seminar訓練，他們認為，基科班學生數(shù)理基礎(chǔ)好，思維活躍，進入課題快。每學期都有多位教授主動同基科班領(lǐng)導聯(lián)系，希望學生去他們那里做Seminar。根據(jù)無記名問卷調(diào)查，學生對Seminar課程要求和實施反映很好，普遍認為能夠通過Seminar盡早接觸科研，接觸科學家，了解科學研究的全過程，學會如何在科學研究中學習新的知識，收獲很大。通過Seminar，學生還能尋找自己感興趣的方向，以利確定自己今后的發(fā)展方向。學生們對參加Seminar可以根據(jù)自身情況調(diào)整方向的靈活機制也很滿意。通過Seminar,基科班學生在科研能力方面展現(xiàn)出了良好素質(zhì)。據(jù)不完全統(tǒng)計，分流到物理方向的基科班學生2001-2004年在國內(nèi)外著名學術(shù)刊物上發(fā)表論文23篇,其中最多的一個學生在本科階段就在PhysicalReview等國際一流雜志上發(fā)表了四篇文章。5.鼓勵學科交叉，經(jīng)過多次選擇，使學生找到合適自己發(fā)展的方向基科班的目標不僅僅是為數(shù)學和物理學培養(yǎng)優(yōu)秀的后備人才，而且也鼓勵將數(shù)學與物理學去和其他學科領(lǐng)域交叉，為這些交叉學科領(lǐng)域培養(yǎng)新型人才。在清華大學各院系的研究方向中，都有一些需要較深數(shù)理基礎(chǔ)的方向，基科班的學生參加到這些