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“好奇心驱动”拔尖人才培养模式的经验与思考

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  摘 要:2009年上海交通大学创办致远学院,开启了“好奇心驱动”拔尖人才培养模式的探索历程。该模式根据成就动机理论,从教学设计、师资安排、学习环境等方面进行制度设计。通过构建“整合性、挑战性、合作性”培养体系,打造高水平师资队伍,营造自主探究、交叉创新的学习环境,使学生的好奇心转化为积极的学习和探索行为,确保了拔尖人才培养的水平和成效。
  关键词:好奇心驱动;拔尖人才培养;致远模式
  科学始于问题,问题源于好奇心。好奇心是科学研究的原动力[1],是一切创新的源泉。好奇心是智力和努力之外的促进学业成功的第三大关键因素[2]。众多诺贝尔奖得主的经历表明,好奇心是构成他们成功的主要内在因素[3]。激发拔尖人才的好奇心,促进拔尖人才对科学问题的发现、探索和解决,是拔尖人才培养的关键。自2009年教育部“基础学科拔尖学生培养计划”(以下简称“拔尖计划”)实施以来,上海交通大学致远学院以培养“具有家国情怀、批判性思维能力、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”为目标,开启了“好奇心驱动”拔尖人才培养的实践探索。本文深入探索“好奇心驱动”模式的内涵、举措及特征,并结合拔尖人才培养面临的问题,提出“拔尖计划”2.0实施的思考与建议。
  一、“好奇心驱动”的拔尖人才培养
  1.好奇心的本质
  什么是好奇心?作为个体重要的人格特征,“好奇心是个体对新异和未知事物想知的倾向,是个体重要的内部动机之一”[4]。19世纪后期以来,人们从哲学、心理学、教育学等不同角度对好奇心的概念、本质、特征等问题进行了深入研讨,形成了包括本能论、驱力论、认知论等在内的不同观点。早期研究认为,好奇心是人的天性和本能。20世纪50年代,丹尼尔·贝林[5]将好奇心分为知觉性好奇和知识性好奇,认为好奇心是由具有复杂、新异和令人惊讶等特性的“刺激冲突”或者“不协调”等引起的,为好奇心的后续研究奠定了理论基础。到20世纪90年代,乔治·罗文斯坦[6]结合格式塔心理学、社会心理学等理论的观点,提出了基于信息鸿沟的好奇心理论。他认为,人们发现缺乏某些知识时会变得好奇,缺乏了解会引起不确定的负面感受,促使他们去探索未知。
  好奇心是探索新知识的内在动力,这一点已成为共识。但前述研究主要从好奇心源自缓解内在紧张欲望的角度来探讨好奇心的内涵,对好奇心的正面影响分析得不多。也有研究表明,好奇心引起的心理冲动能相应带来探究行为、意义建构和学习等活动[7]。爱德华·德西[8]曾在20世纪70年代提出,好奇心能够反映人们寻找新奇事物和挑战、拓展并锻炼个人能力,以及探索与学习的内在动机。当人们感到好奇时,人脑的化学物质会发展变化,促进人们学习和记忆信息[9]。
  2.“好奇心驱动”拔尖人才培养的内涵
  随着好奇心理论研究的深入,有关好奇心培养的研究和实践也丰富起来。当前,国内外开展了一系列“好奇心驱动”的拔尖人才培养实践。
  美国、新加坡、澳大利亚等国开展了专门针对本科阶段优秀学生的荣誉教育。“荣誉教育的组织形式也是多种多样的,有荣誉项目、荣誉学院、荣誉与实验学院、大一新生研讨班项目等。1966年,美国的荣誉教育还成立了自己的专业组织——全国高校荣誉教育理事会,专门为全国的本科荣誉项目、荣誉学院以及参与荣誉教育事务的教师、学生等提供支持和服务。”[10]该特殊教育形式以培养学术精英为目标,选拔富有天分的优秀学生,通过实施导师制、小班教学、独立研究和特殊安排的课程,促进师生之间的相互启发、交流,激发学生的学习动力和好奇心,培养他们的学术兴趣。正如最早提出“荣誉教育”概念并在斯万斯莫尔学院实践的院长弗兰克·艾德洛特认为的,教育是学生积极探索而非消极接受的学习过程,真正最好的教育就是要激发学生的内在学习动机和学术兴趣,鼓励他们自主学习、自我教育。
  “拔尖计划”以“使受计划支持的学生成长为相关基础学科领域的领军人物,并跻身国际一流科学家队伍”为目标,从兴趣志向、学科潜力、综合能力和心理素质等方面选拔合适的拔尖人才,实施导师制、小班化、个性化和国际化培养,让学生参与科研实践,激发学生的好奇心、创新潜质以及自主学习和探究精神。十年来,清华大学、北京大学等20所高校在数学、物理、生物、计算机和化学领域进行试点,累计支持拔尖学生9800人,已毕业5500余人。
  法国教育家卢梭认为,“好奇心只要有很好的引导,就能成为孩子寻求知识的动力”。激发好奇心实际是驱动人们探索未知的内在动机。“好奇心驱动”是通过“好奇心内驱”走向“动机驱动”的过程[11]。作为学习动机理论之一,戴维·麦克里兰和约翰·威廉·阿特金森提出的成就动机理论认为,“个体的成就动机由两种稳定的倾向组成,即希望成功与害怕失败”[12],“当个体自我实现的需要被激发时,就会乐于接受有挑战性的任务并敢于创新,勇于承担个人责任;遇到挫折时则归因于个人自身因素而更加努力”[13]。
  好奇心强、勤奋、探索、独立是拔尖人才的主要特征,他们一般在知识、能力、人格和综合素质等方面都达到很高水平。因此我们认为,“好奇心驱动”的拔尖人才培养就是激发学生的好奇心,激发学生的成就动机,使学生的好奇心转化为积极的学习和探索行为。在此过程中,创设适合拔尖人才成长和发展的環境与条件,提供高水平的教师指导,尽可能促进拔尖人才的自主探究,提供他们对成功的渴望,积极应对失败与挫折,促进拔尖人才拥有更高的学术追求、更强烈的挑战精神、更主动的合作意识,帮助他们成为具有多元文化理解和全球事业的未来科技领袖。这里的教师作为拔尖人才成长发展的引导者,帮助拔尖人才持续保持对未知世界的好奇心,促进拔尖人才对新知识和新信息的不懈探索。
  二、“致远模式”:“好奇心驱动”拔尖人才培养模式的实践探索
  大学的根本使命是培养人才,大学的灵魂是学术追求,大学的本质就在于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,使他们的创造力互相激发,从而产生使学生受益终身的智慧和创新能力[14]。上海交通大学秉承“培养第一等人才”的历史使命,坚持在不同历史时期培养拔尖人才。2010年,上海交大致远学院在原有“理科班”基础上正式挂牌,培养数学、物理学、计算机科学、生命科学和化学等基础学科方向的拔尖学生。2014年起,致远学院将优质教育资源辐射至全校,面向校内TOP10%优秀学子实施“致远荣誉计划”,以“理科专业计划+工科课程计划”双轨式培养“好奇心驱动”的未来科学家。   (一)目标与举措
  致远学院希望通过“好奇心驱动”的拔尖人才培养,达成以下改革目标:一是提高学生对成功的渴望,激发他们的成就动机。通过接触前沿科研及与大师的思想火花碰撞,使他们持续保持对未知世界的好奇心,增强他们的学习兴趣,不断树立更高的学习目标。二是促进学生把好奇心转变为积极的行为。制定整合型培养计划,帮助学生面对失败的积极态度,促进学生主动实践和探索他们的梦想,不断挑战更高的目标。三是创造有利于创新的环境。通过多学科交叉团队合作激荡学生们的想象力,并通过科研与教学融合的结构化体系鼓励学生对新知识的探索。
  为实现上述目标,我们设计了“学院+书院+研究院+创新中心”的融合模式,学院负责制定培养方案、聘请教师和安排教学活动,学生生活实行书院制管理。与致远学院同期成立的自然科学研究院作为全校基础学科交叉研究平台和致远学院学术支撑基地,不仅与学院共享物理空间,而且在教学运行和行政管理上也实现贯通。2016年成立的致远创新研究中心成为激发不同方向学生从事交叉创新研究的实验平台。
  根据成就动机的趋近性(希望成功的动机)和回避性(回避失败的动机)机制,遵从“目标-手段”一致的原则,从教学设计、师资安排、学习环境等方面进行制度设计,让学生更加渴望成功、更加不畏失败、更加重视合作。
  1.构建“整合性、挑战性、合作性”培养体系
  一是整合性的课程体系。各学科方向聘请一名杰出教授担任项目主任,统筹设计各方向培养方案并有效整合课程。借鉴普林斯顿大学整合科学育人理念,开设数理基础课程、导论课程。要求各方向学生必修“数学分析”“线性代数”“物理学引论”,不仅为学生打下坚实的数理基础,又使学生从一开始就交叉融合在一起。加强导论课教学,让学生了解学科全貌,通过思维训练迅速把握学科规律,并基于好奇心逐步发现自己的学科兴趣。突出课程体系的开放性,鼓励学生根据学习兴趣,至少自主选修一门跨专业的导论课。
  二是挑战性的学习任务。自2015年开始推进“致远荣誉课程”建设,开设富有挑战性、高阶性的荣誉课程,鼓励学生挑战自我、超越自我、脱颖而出。目前已有49门课程参与荣誉课程立项。实施荣誉学位制度,营造追求学术卓越、积极向上的学习环境,已根据相应要求面向“致远荣誉计划”首届(2018届)毕业生授予荣誉学位。实行滚动选拔机制,允许学生动态进出,吸引基础扎实、热爱科学的优秀学生,激发学生的科学激情和挑战精神,保持拔尖学生群体的活力和竞争力。
  三是合作式的学习形式。大一开始结合平台课程开设小班讨论课和学生唱主角的“学子讲坛”,大二开始每学期开设由杰出教授主持的专业研讨课,大三开始举行暑期班及鼓励学生参加国外一流大学的暑期班,大四开设毕业论文讨论班。通过一门本科生课程“致远沙龙”和“学子沙龙”“教授面对面”“跨学科交流会”等高水平学术活动,搭建“致远沙龙文化体系”,每年开设学术讲座超过100场,拓宽学生知识面,促进学生在学科交叉融合的环境下深度学习和思想碰撞。
  2.打造高水平师资队伍
  一是全球化的优秀师资。不断汇聚国际高水平师资深度参与‘拔尖计划’各个学科的人才培养工作,并留住大师长期工作[15]。我们没有组建自己的全职教师队伍,而是通过聘请校内外优秀教师授课,或邀请海外学者来访并开设专业核心课、研讨课或学术讲座等方式,确保高水平师资的投入。十年来,共有包括一位诺贝尔奖得主、一位图灵奖得主、五位两院院士、13位“千人计划”国家特聘专家、28位“杰青”、19位“长江学者”在内的近900名学者来访授课或讲座交流;共计388名教师(其中海外教师105名)直接参与授课,开设1167门次专业课程。
  图灵奖得主、康奈尔大学教授John Hopcroft自2011年起,每年到上海交通大学工作至少三个月,迄今已开设11门本科生课程,授课16门次。组建包括美国计算机科学学会会士、哥德尔奖得主和“千人计划”国家特聘专家等在内的讲座教授组。诺贝尔物理学奖得主Tony Leggett自2013年起每年夏季来访近两个月,亲自为致远学生授课、培训青年教师、引进高端人才等。
  重视加强本校教师的挖掘和培养,为杰出学者配备青年教师担任助教,要求青年教师听课学习;评选致远荣誉教师并纳入长聘教职评聘体系等,从制度上保障教师队伍的高水平和稳定性,目前已评聘15名荣誉教师。
  二是个性化的导师制度。学院落实导师制,为每位拔尖学生配备科研导师。鼓励每位学生通过office hour、共餐交流等形式,确保每周至少与导师有2小时的交流时间,在深入互动中收获成长。注重强化价值引领,将思想政治教育贯穿教育教学全过程,使导师发挥“角色榜样”作用,坚定学生的理想信念,激发学生的学术热情,为家国情怀和学术追求不断奋斗。
  三是联动式的教学指导。改革传统传授模式,开展翻转式教学,实施课前自学课本、视频课程,课上讲解研讨重点和难点,课后独立或协同完成自拟/规定课题,引导学生更加自主地探索和思辨,形成以学生自主学习为核心的联动式教学模式。
  重视学生早期的好奇心培养工作。通过与中学合作成立“拔尖创新人才早期培养基地”、举办致远科学营、AP夏令营,邀请校内优秀学者为中学生开设拓展性科学讲座、设计性科学实验等形式,培养中学生的科学精神。
  3.营造自主探究、交叉创新的学习环境
  一是自由探索的学术环境。作为人才培养的特区,致远学院一直致力于为拔尖人才营造国际化、开放式的育人环境和创新氛围,让学生在质疑、辩论、互动中迸发创新的火花[16]。一方面,学校将学科优势转化为人才培养优势,向致远学子开放学校国家重点实验室、国家实验教学示范中心等学术资源,鼓励学生通过综合实验课、实验室轮转等途径参与科研实践。支持学生前往世界一流大学或科研机构开展科研实习或毕业设计,跟随顶尖学者从事前沿研究。設立专门的境外研修奖学金,为学生赴境外学习提供生活费和旅费的配套资助。2015年以来每年超过100人次。   另一方面,通过致远创新研究中心(ZIRC),为学生的奇思妙想搭建“创意无限、灵感不竭”的交叉创新实践平台。ZIRC组建了以能源材料、量子通信与计算、生物分子探测、数据科学与技术为核心的实验平台,汇集了12个卫星实验室。鼓励学生从兴趣和问题出发,面向世界科技发展前沿和国家重大战略需求,通过申请“致远学者研究计划”开展前瞻性研究。三年来已批准16个项目立项申请。首期结题项目获U21大学联盟2018年全球创新挑战赛最高奖,研究成果在顶级学术期刊Science Advances和Nature photonics上发表。ZIRC还定期组织大型师生见面交流会和小而精的专题前沿论坛,引导学生关注科学前沿,与不同学科领域的杰出教授近距离交流,激荡思维,启迪智慧,为发现科研兴趣、参与科研项目打下基础。
  二是相互激励的竞争氛围。鼓励学生参与美国大学生数学建模大赛、美国大学生物理建模大赛、IGem、ACM国际大学生程序设计大赛等竞赛,在不断实践中提升学生的挑战精神。比如曾在ACM国际大学生程序设计大赛中摘得四块金牌的致远学院ACM队,定期总结训练和比赛心得、学习心得,注重交流切磋比赛经验,学习竞争对手的优势及亮点,体现了相互激励的竞争氛围。
  三是形式多样的自主学习。将志同道合的学生聚集在一起,通过研讨课、小班讨论课和跨学科研究课题等活动,让他们相互交流、彼此影响,促进学生自主学习、合作学习和共同发展。以学生为主体,建立“交叉学科分宿”与致远学业分享中心,开展“自主拓展,高低互助,教学互动”的学生学术活动,使学生成为“学术的主人”。
  (二)办学成效
  致远学院遵循拔尖人才成长规律,根据拔尖学生的兴趣志向和成长需求,积极营造交叉创新环境。通过“好奇心驱动”的拔尖人才培养模式,有效挖掘了学生对未知世界的原始好奇心和潜力,全面促进了拔尖人才的自我成长。主要成效体现在以下三个方面:
  一是极大地激发了学生的好奇心和求知欲,坚定了他们走科研道路的决心。十年来致远学院共培养数学、物理、计算机、生命、化学五个专业方向的七届478名“拔尖计划”学生,其中约97%学生选择继续深造,60%左右赴境外深造,75%左右直接攻读博士学位。绝大多数毕业生坚持走学术道路,3名学生在北京大学、佐治亚理工学院、复旦大学担任教职,前两届毕业生中20余人进入博士后阶段。学生在读期间在Physical Review Letters和Neuron等顶尖期刊、国际会议发表近百篇高水平论文。主动参与各类学科竞赛,获得国家级以上奖励近300项。在ACM国际大学生程序设计竞赛摘得全球金牌,在美国国际大学生数学建模竞赛中屡获大奖,比如ICM特等奖及INFORMS特别奖。
  二是发挥了全校本科教育教学改革的引领和标杆作用。“好奇心驱动”的拔尖人才培养模式在全校范围内受到广泛认可,校内不少院系参考或仿效致远学院的做法,推进人才培养改革。在读学生来自全校15个相关院系,规模超过1000人,带动了全校尊重科学、崇尚学术的本科教学文化氛围。以致远荣誉课程为代表的课程建设及评估引领了全校本科课程改革工作。在吸引杰出学者参与拔尖人才培养的同时,带动了学校相关学科建设和师资队伍建设。比如在John Hopcroft教授的大力支持下,学校John Hopcroft计算机科学中心于2016年底成立,致远学院协同该中心共同招募15名优秀青年学者,助力学校建设世界一流的计算机科学中心和创新高地。
  三是获得了国内外教育领域的高度认可。2016年,学院申报的“好奇心驱动的主动性学习”项目获得由宾夕法尼亚大学沃顿商学院与国际教育评级组织QS联合主办的第三届全球“Reimagine Education 2016”教育创新大会的“Cultivating Curiosity Award(培养好奇心奖)”和学科类别的“Natural Sciences Award(自然科学学科奖)”。评委会对致远学院项目的评价是:“致远学院的使命是将‘好奇心驱动的学习’的教育理念融入‘如何促使学生的好奇心转变为有学习追求和自主创新活动’的教育教学实践中,在有效地激发学生好奇心的同时,将这种好奇心转变为学生自我发展过程中的学习动力与激励手段。致远学院营造了一个培养学生创造性思维和创新能力的良好环境。”
  此外,学院办学在2013年教育部“拔尖计划”实施五年阶段性总结评价中获得专家组高度认可,2014年获国家级教学成果奖一等奖。在2018年“拔尖计划”十周年总结评价中,学院十年整体工作再次获得肯定,获得专家组“顶层布局,卓有成效”“理念先进,工作扎实”的高度评价。
  三、对下一阶段拔尖人才培养的思考
  基础学科是国家创新发展的源泉、先导和后盾。培养基础学科拔尖人才是高等教育强国建设的重大战略任务。2018年,教育部等六部门发布的《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0的意见》(以下简称“2.0意见”)对基础学科拔尖学生培养计划2.0提出了明确的目标要求和改革任务,要从拓围、增量、提质、创新四个方面加大力度。拔尖人才培养的关键是学生思维能力尤其是高阶思维能力的培养,需要充分激发学生对研究的好奇心,尽可能挖掘拔尖人才的创新潜能。针对拔尖人才培养面临的瓶颈问题,围绕“好奇心驱动”的育人精髓,本文认为,以下四个方面值得深入思考和探索。
  一是强化好奇心驱动,探索拔尖人才的贯通培养模式。好奇心是人类的天性,亦是科学的种子。对好奇心的关注和培养应从小开始,在基础教育阶段甚至更早就注重鼓励孩子发现问题、提出问题,让孩子经历研究的过程,给好奇心插上想象的翅膀,培养孩子的探索精神和科学兴趣。积极探索中学与大学衔接的培养模式,从拔尖人才选拔、课程体系贯通、学术资源开放等方面开展培养,吸引具有创新潜质的优秀中学生成为本科拔尖人才的后备力量。打通本博一体化的拔尖人才培养体系,强化使命驱动,把自身价值的实现與国家发展紧密相连,加大拔尖人才在研究生阶段的支持力度,使拔尖人才“不出国门就享受到世界一流的高等教育”。   二是创新教学设计,构建“整合式”培养方案及课程体系。本科阶段的拔尖人才培养重在奠定宽厚的知识基础、训练跨学科和批判性的思维方式,为未来科研创新提供专业准备。因此需要在整合教育资源、优化培养过程上下大功夫,确保将拔尖人才的好奇心真正转化为创新行为。一方面,建立和完善“强化基础、通专结合、交叉创新”的专业课程体系和“以人为本、博古通今、文理兼修”的通识课程体系,建设一批“整合式”的基础“金课”、导论“金课”和研讨“金课”;另一方面,对接国际一流水平完善科研环境和条件,继续建设基于自主探索、交叉融合的学生创新研究体系,支持拔尖人才接触科研、发现科研兴趣,在探究过程中增强对科学家身份的认同感、荣誉感和使命感。
  三是汇聚一流师资,打造拥有学术品位、热衷教学的教师队伍和导师队伍。教师是学生好奇心的呵护者和激励者,没有一流师资,拔尖人才培养就失去了灵魂、失去了保障、失去了动力。最好的研究者才是最优良的教师,只有他们才能肩负起培养拔尖创新人才的使命[17]。在杰出学者的带领下,学生能够接触前沿研究,学到科研方法、学术思想,通过老师的言传身教得到治学态度、批判精神、勇气和毅力等方面耳濡目染、潜移默化的影响,养成科学大家的气质品格。进一步回归教书育人本位,完善师资聘任和激励机制,落实导师制,使教师能够无后顾之忧地投入拔尖人才培养。
  四是建设新时代书院,探索拔尖人才培养的中国模式。无论是国外书院还是中国传统书院,都为师生营造了一个共同学习和生活的环境,让师生充分接触和互动,对激发学生的学术兴趣和创新潜质大有裨益。扎根中国大地建设新时代书院应当抱着学习、扬弃和发展的态度,集古今中外之大成,融“浸”“养”“熏”“育”为一体,打造“交叉、融合、开放、创新”的师生学习共同体,实现“润物细无声、育人于无形”的效果,形成具有中国特色的拔尖人才培养新模式。
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  [责任编辑:夏鲁惠]
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