我對本科教學的一些思考

我自2000年1月調入清華大學以來每年都給本科生授課。我想談一談自己對本科教學的一點體會和感想，與大家分享。很多老師教學經驗比我豐富，而且講得比我好，我只是拋磚引玉。

一、清華大學學生的特點和清華大學老師的歷史責任

對于清華大學學生的特點，每位清華老師可能有不同的感受。我的感受也許和大家一樣：第一個特點是清華學生都很聰明，清華學生的智商絕對沒有問題。

第二個特點是，清華學生好勝心比較強，經常喜歡跟同學比高低。“比”有好處也有壞處，好處在于不甘落后。他們剛進校的時候自信心特別強，恨不得一學期選30個學分甚至更高一點。但第一學期期中考試一出成績，看到不如班里別的同學，心里就很泄氣。這種現象相當普遍。有的學生就問我：“老師，你看我學物理還有沒有希望？”我說當然有希望，千萬不要被“別輸在起跑線上”忽悠。學生從信心滿滿到信心低落，心理承受力不夠強。

第三個特點和現在的中學應試教育有關。清華學生身經百戰，“刷題”能力特別強。我所教的“固體物理”課程考試時，我發現多數學生都是一拿到考卷就開始奮筆疾書，做題又快又好，這方面我遠遠不如他們。如果某位學生發呆，好久不動筆，那就表明他考試有問題了。但是，假如考一些思考題和概念題，情況就不一樣了。在我的課上，成績非常好的學生也很少有答對全部概念題的，盡管他們計算題和推導題可以拿滿分。這反映了學生做題很熟練、計算能力極強，但是摳概念、深入想問題還有欠缺。還有一些學生喜歡刷簡歷。為了準備畢業后出國或找工作，他們的簡歷包裝得非常漂亮，幾乎一項都不少，包括在不同領域開展的研究，但很多都是點到為止，不夠深入。這些固然與我們的評價體系有關，但清華學生應該超脫一些，追求學問應勝過學分績。

此外，清華學生還有一個特點，說得好聽是“團隊意識”，說得不好聽就是“羊群效應”——

前面有個領頭羊，其他同學在后面跟著走，個性張揚的學生比較少。我在做物理系主任的時候就提出：低年級的班干部一定要選好。領頭羊選好了，其他同學跟著走，成長就快些。當然，這樣一來個性張揚的學生相對少一些，而且在同學中間不容易得到承認。這里有度的把握：對于大的工程項目，團隊意識很重要;對于一些原創性科學研究，需要有不同于大家的想法的人。

以上四點是我感觸比較深的。作為一個教師，“得天下英才而教育之，不亦樂乎”。清華擁有一大批有英才潛質的學生，有機會教這么好的學生，真是清華老師的福氣。清華許多人常常自豪地說，每年高考有“半國英才進清華”，但我時常告誡自己另外一句話：“聚天下英才而教育之，不亦憂乎”。國外最優秀學生通常分布在十幾所頂尖大學，不像中國這樣集中在兩所大學。因此，清華教師的歷史責任十分重大，常讓我和同事們憂心忡忡。如果我們不盡心盡力培育學生，將是對國家和人民不負責任，對歷史不負責任。因此，清華教師首先要有“不亦憂乎”的意識。只有認清自己肩負的歷史使命，竭盡全力教書育人，才對得起自己的工作崗位，將來才能“得天下英才而教育之，不亦樂乎”。

培養一流的科學人才，是清華大學物理系一以貫之的首要目標和使命。清華大學物理系創始人葉企孫先生在1927年曾經說過：“要學生個個有自動研究的能力。”如果我們的學生個個有自動研究的能力，對很多問題有興趣去研究，那么學生成才率會很高。葉先生的使命感特別強，他說：“沒有自然科學的民族，決不能在現代立腳得住。”他多次強調，教學“要只授學生以基本知識，理論與實驗并重，重質不重量”。這是葉先生的教學與育人的理念。正是在這種理念下，清華大學物理系培養出了10位“兩彈一星”元勛以及一大批院士和學科領域的開創者。20世紀50年代蔣南翔校長曾指出：“我們能否培養出林家翹這樣的科學家？培養不出，我們只好承認領導失敗。”這表明了蔣南翔對清華大學培養世界一流杰出人才的歷史責任和歷史擔當。1982年清華大學決定恢復物理系，周光召先生題了四個字：“重振輝煌”。“重振輝煌”是清華大學幾代物理人的共同愿景，特別是重振培育一流科學研究人才以及祖國棟梁之材的輝煌。

在這種歷史使命感驅使下，1997年楊振寧先生創辦的清華大學高等研究中心成立的時候，有四位老師向學校打報告，要求成立清華大學基礎科學班。基礎科學班的目標，是為物理、數學等基礎學科培養“富有創新意識”和“國際競爭能力”的拔尖人才，為對數理基礎要求比較高的其他學科培養具有良好理科素養的新型人才。基礎科學班（以下簡稱“基科班”）于1998年成立，并在其后的辦學過程中逐步形成了自身的育人特色：一是同時強化數學、物理基礎，為學生將來發展提供無限多的可能性。二是開設了專題研討課，或稱為Seminar課，使學生在研究中學習，在學習中體會科學研究，通過滲透式學習方式，發現自己感興趣的領域。三是學生有多次選擇的自由。在打好數學物理基礎之后，學生可以根據自己的興趣分流轉系，找到適合自己的學科領域。另外，我們盡可能找最好的老師給基科班上課。基科班成立20年來，培養了一大批杰出的學生。

為了回答“錢學森之問”，2009年清華大學在基科班基礎上成立了清華學堂班（2018年改名為“清華學堂葉企孫物理班”），旨在培養一批基礎科學領域的杰出人才。清華學堂物理班繼承了基科班的育人特色，比如同時強化數理基礎、開設Seminar課程。另外，學堂班有一些新的特點，比如更加重視導師在育人中的作用，從低年級的學業導師組到高年級的Seminar導師，學生在大學本科四年中都有導師指導。清華學堂物理班特別強調要發揚、鼓勵、培養學生學習的主動性，以及研究的主動性。我們認為，學生的這種主動性特別重要。有的時候并不在于知識傳授多一點還是少一點，但是學生若有這種探索未知的主動性，將來就會很有希望。學生的主動性，一方面來自于興趣，另一方面也要有使命感。學生并不僅僅是為了自己學習，還要有為我們國家和人民攀登世界科學高峰的雄心。另外，我們特別在意學生好奇心、想象力和批判性思維的培養，重點是鼓勵學生提問題，多提問題，提好問題。在清華學堂班探索的10年里，我們特別重視營造一個良好的、廣義的“環境”，以利于世界一流杰出人才脫穎而出。以上是清華學堂物理班的育人特點。

現在有一部分清華學生有一個缺點：安于現狀，滿足于個人的安逸生活。作為教師，我們不希望自己的學生成為精致的利己主義者，而是希望他們有遠大志向，充分發揮自己的潛能，同時也希望他們將來有美好的生活。

二、育人理念

下面介紹清華物理系近些年來形成的一些育人理念。

（1）物理系老師有一個共識，真正的創新人才不是課堂里教出來的，我們要營造一個良好的“環境”，使得世界一流人才脫穎而出。這是我們清華學堂物理班的一個核心理念。我把一個良好的學校“環境”歸結為六個要素：一是優秀學生薈萃;二是有良好的學風和學術氛圍;三是良師指導下的個性化教育，以及老師對學生教育的投入;四是學生擁有自主學習知識和創造知識的空間;五是國際化視野;六是學生安心學習研究和教師安心教學科研的軟硬件條件。學校的責任、老師的責任就是要營造出這樣一個好的環境。這些年，我們主要就是在做這件事情。

（2）讓學生在研究中學習（即Seminar專題研討課）。Seminar是原先基科班的一種學習模式。基科班許多學生在回憶他們的經歷時常常提到，他們最喜歡基科班兩個地方：一是自由，可以轉換專業，有很大自主性;二是Seminar專題研討課。學生通過Seminar研討課選擇某位教師的研究組，在研究組里上Seminar，邊研究邊學習。通常從三年級甚至更早一點開始，一直延續到大四第二個學期做畢業論文。

這種在研究中學習的模式，有幾個好處。第一個好處是學會“滲透式”學習方式。這是楊振寧先生概括出來的。所謂滲透式學習方式，不是系統地一門課一門課去聽課、一本書一本書從頭讀到尾，而是在研究中碰到不懂的問題，通過自己查文獻資料，通過向教師、同學請教，通過討論，把不懂的問題弄懂，然后繼續往前走。時間長了，學生由點到線、由線到面，慢慢地掌握一門知識（即使沒有上過這門課）。這是一個人一生都需要的學習方式。Seminar課對學生掌握滲透式學習方式有好處。第二個好處是，學生做科研的時候能體會到做科研的樂趣，也體會到科研到底是怎么回事。第三個好處是，學生可以通過換方向、換老師，發現自己感興趣的、適合自己的領域。即使找不到也沒關系，他至少了解了幾個領域。所以，我們不鼓勵學生做Seminar以發表文章為目的。

（3）對因材施教理念的新認識。人們對因材施教的傳統認識是，學習好的學生應該學得更多一些、更深一點、更早一點。譬如，一般學生在三年級學，優秀學生可以在一二年級學。清華學堂班因材施教理念不是這樣的。我們認為，越是優秀的學生越要給予比較多的自主空間，讓他們主動去學習、主動去研究。清華大學學生解題和完成指定任務的能力很強，但自己想問題、提出問題的能力有欠缺。現在本科生的課時太多、活動太多，很少有“仰望星空”的時間。因此，越是尖子生越不要給他們加課，讓他們有時間自己學，自己主動想一些問題，主動研究一些問題。這是我們對因材施教理念的新認識。

其實，當年物理系葉企孫先生和許多其他先生的教學也是這樣的，只傳授學生基本知識。葉企孫先生規定的教材是比較淺顯的，但是他一般還指定一兩本比較難一點的教材。這是給學有余力、學習比較優秀的學生準備的，讓他們在課余時間自學比較難的、高深的知識。不僅是物理系，也包括數學系，當時基本上都是這種教授方式。我覺得，學生通過自學掌握知識，雖然效率低一點，但對其思考能力和學習能力的培養十分有益。

100多年前美國學者杜威提倡：學習是基于有指導的發現，而不是信息的傳遞。大學教學并不應該僅僅由教師單純傳授信息，而應在教師指導下，學生在某種程度上有機會重新發現前人怎樣發現知識的過程。當然，不可能所有知識都這樣傳授，但至少可以選擇若干環節，讓學生體會一下前人是怎么提出問題并且解決問題的。

互聯網使知識的獲取變得越來越容易、越來越廣泛，單純的傳授知識的重要性相應下降，而人們的判斷能力，以及獲取信息的能力、思考能力、提問題的能力變得越來越重要。在這方面，我很贊成李政道先生的“三字經”：要創新，需學問;只學答，非學問。要創新，需學問;問愈透，創更新。這涉及一流創新人才的培養，需要給學生空間，讓他們更多地自己思考問題、獲取知識。清華學堂物理班學生自己組織了一個“葉企孫學術沙龍”，自己提出問題，互相講

授，互相討論。我們要鼓勵學生的主動性，甚至要有點“侵略性”，英文叫aggressive，中文叫“狼性”。我不喜歡“狼性”這個詞，還是提倡“個性張揚”。提高學生的主動性，除了興趣，我們還需要提高他們的使命感。

三、幾個關系

（1）上課講授到底講什么？是多講一點知識、講難一點（只要求學生掌握基本部分，其他內容只是讓學生擴大知識面而不求完全掌握），還是少而精為好？到底是多傳授點知識，還是多一點能力培養？多講點推導解題還是多講點概念，側重思辨能力還是推導能力？

我自己是這樣考慮的。講完一門課，至少要給學生留點什么。二三十年后，學生可能不記得你這門課講的許多知識細節，但對他的為人、做研究的能力至少留點痕跡。忘記一些知識點并不重要，教科書和筆記一翻、上網一搜很快就能找到。然而，一門好的課程還可以對學生的為人、研究能力、思想方法等方面留下痕跡，比如前人是怎么提出問題的？怎么解決問題的？或者說科學史上是怎樣走過這段歷程的？如果學生還能夠有印象，這就達到了這門課的教學目的。

我講“固體物理”課時，介紹過很多諾貝爾獎獲得者，他們當時的許多貢獻現在都已轉化為教材中的某項內容。講這部分內容時，我穿插講一些科學史，介紹一些科學家當時怎么提出問題、怎樣發現問題的。我覺得這樣講，學生會比較容易記住，而且對他們會有啟示。另外，我特別鼓勵學生發現錯誤，不管是教科書的錯誤，還是PPT的錯誤，或者我講課內容的錯誤。我有5分的機動分，就是鼓勵學生提問題和找錯誤的。

黃昆先生曾說過：“學習知識不是越多越好，越深越好，而是應當與自己駕馭知識的能力相匹配。”我經常在課堂上講解這句話，很多學生對這句話印象深刻。我特別強調實驗的重要性。近代科學有兩塊基石，一個是邏輯推理，另一個是從16世紀伽利略開始，以實驗為基礎的、理論與實驗相互之間的因果關系。科學真理必須要經受實驗檢驗：如果理論假說符合實驗就暫時接受;如果不符合就需要提出新的理論假設，這樣一種理論與實驗的關系，構成了科學的方法和科學的思維。

（2）怎樣實現“三位一體”，知識、能力、價值觀相統一？

一門具體的科學課程對學生的能力培養有什么作用？我想，最重要的是獨立思考的能力，就是判斷能力。現在，學生擁有很多知識，但是缺乏判斷能力。有些明顯違背科學、不符合常識的說法，我們一些學生對此沒有鑒別能力。

推導演繹能力很重要。但是，我一般不在黑板上一步一步推導，一般是講思路，除非有些比較難的，提示一下。很多推導過程讓學生下課后在作業中完成。

思想實驗的能力很重要。我講授的這門課是理論課，課上不做實驗，但是至少要讓學生知道實驗曲線是怎么得到的，意味著什么。如果學生能夠設計思想實驗，那就最好。

物理直覺很重要。盡管有些物理直覺是不成立的。

對一個現象的種種因素做數量級概念的估計能力非常重要，這關系到在研究一個復雜現象時能否抓住主要矛盾。在很多物理研究過程中，首先忽略次要因素、抓住主要因素的思想方法和能力非常重要。弄清楚以后，再進一步考慮次要因素、再次要因素，等等。

以上這些能力的培養，都是可以通過一門科學課程或多或少地使學生受益的。

在培育價值觀方面，我以為，理解科學方法和科學精神、認識實踐對于檢驗真理的重要性、樹立實事求是的科學態度、學習老一輩科學家愛國奉獻的精神，科研誠信……這些價值觀的塑造，在一門科學課程的講授中是可以也是應該進行的。

（3）對通識教育和專業教育的關系以及對“通專融合”的思考。

2016年清華大學教學委員會通識教育組經過認真討論，提出通識教育的目標：一是文理兼備，跨學科的知識結構;二是慎思明辨，批判性的思維能力;三是利己達人，全人格的價值養成。另一方面，上述通識教育最終要達到的目標不可能一蹴而就，需要在大目標指引下小步快走，包括一門一門地建設通識教育精品課，建設幾門塑造清華人特質的通識課，等等。

如何理解通識教育的重要性？我個人的理解是，通識教育最重要的是教育學生如何做人，即人格塑造，使其形成正確的價值觀。梅貽琦校長講過：“通識為本，而專識為末。社會所需要者，通才為大，而專家次之，以無通才為基礎之專家臨民，其結果不為新民，而為擾民。”我們培養的理工科人才如果沒有比較正確的價值觀，可能你的技術最后結果是擾民，對國家、對人民沒有好處。

通識教育并不是簡單地學點非本專業的知識。通識教育應該不求面廣，而求深度。理工科學生應通過學習幾門有深度的文史哲課程，理解和掌握人文社科研究者的基本思考方式和價值觀念。文科生應通過幾門有深度的科學課程，塑造其基本的科學素養和科學精神。

通識教育怎么和專業教育真正融合？我想，通識為本，并不是說通識課的學時數要遠遠超過專業課，而是說專業課教學中教師要有通識教育的理念。批判性思維、邏輯推理、表達溝通能力（特別是書面表達能力）、使命感、責任感等，既是專業課程中可以包含的，也與通識教育有密切關系。在專業課教學中可以通過講授一點科學史，培養學生的科學精神，塑造其科學價值觀，還可以進行一些科研誠信教育。

現在，清華學堂物理班有兩個大問題還沒有解決。一是在因材施教理念下，越優秀的學生越具有較大的自主空間，如何進一步提高這些優秀學生的主動性？關鍵是提高他們的學習興趣和培養他們的使命感。然而，這說起來容易，做起來并不容易。二是學堂班到底怎樣做好通識教育？可能有幾個途徑，如“書院制”，第一年以通識教育為主，當年老清華一年級基本都是通識教育課程。還可以規定必修的幾門高質量的通識課程，比如“學術之道”“中文寫作”“批判性思維”等。

四、結語

基礎科學拔尖創新人才培養是時代賦予我們的使命，重要而且必要。當然，并不限于基礎學科，還包含應用學科。拔尖創新人才培養的關鍵是要營造一個良好的小環境，使優秀人才不斷冒出來。現在，社會大環境比較急功近利。學校的小環境建設好了，優秀人才就比較容易脫穎而出。

對于拔尖學生應“放養”，而不是“圈養”。基礎研究一流人才的基本特點是好奇心、想象力、批判性思維，培養的關鍵是鼓勵他們提問題，提好問題。要鼓勵一部分優秀學生在學術上有遠大抱負和志向，主動學習、主動研究。總之，育人任重而道遠，我們需要在這條道路上繼續努力。

[本文根據朱邦芬院士2019年11月14日在“清華名師教學講壇”上的報告錄音整理，經本人審閱]

[責任編輯：夏魯惠]