廖邁倫



不論是高中生、大學生,還是研究生,均在程明明的引領下取得了優異的成績。一方面,與學生自身的努力與付出密不可分,另一方面,也得益于程明明非凡的科技教育理念。
問題導向著眼“感興趣的小事”
與本科生和研究生不同,高中生大多未經歷過系統的計算機學習,編程基礎相對較弱,且英才計劃的培養周期只有1年,又因學生面臨高考壓力,只能每周末抽出1天時間進行計算機學習。因此,受學生基礎和時間條件的雙重限制,導師需要采用不同于本碩階段的培養方式,需另行為英才計劃的學生制訂一套全新的培養方案。
在方案設定之初,教師并無太多如本碩生教學的國內外經驗可供借鑒,授課內容也需重新準備,對導師們是一個不小的挑戰。然而,即使選擇如C語言、C++、數據結構、程序設計等計算機最基礎的課程,簡化后進行教學,時間上也很難完成,即便擇其一加速完成,高中生們也如走馬觀花,對計算機學習并無更深切的體會與收獲。
是以,為讓學生得益,程明明采用“問題導向法”,在指導學生解決實際問題的過程中,讓他們收獲科學知識、鍛煉自身能力,體驗科研流程。具體說來,程明明會先讓學生圍繞自身興趣,提出自己想要解決的問題,如一位對天文感興趣的學生,就提出了想要制作“星宿識別系統”的想法,希望能通過軟件的幫助,讓大家了解目之所及的星星的身份、特征及其背后的故事。
亟待解決的問題確定后,程明明會評估高中生的完成能力與選題的匹配度,幫助學生判斷在培養計劃的1年內,是否有希望能夠很好地完成這個問題。“如果學生的設想過于龐大,我會建議他選擇其中一個小點進行推進,否則可能后續參與度不高,無法完整體驗科研流程;若是有一些想法難以實現,我會和他一起溝通調整。幾乎80%的學生都能提出自己的想法,對于3?4次課還未有靈感的學生,我可能會建議他們一個具體的任務。”程明明說。
這種問題導向的方式不僅培養了學生主動思考的能力,而且極大地調動了學生的積極性。面對自己感興趣的問題,學生總是多一些耐心,在遇到困難時,也會以更樂觀的心態積極地解決。
源于興趣,終于應用,可達1+1>2成效
在堅持自身興趣的基礎上,若能進一步滿足普適化需求,借助計算機技術解決生活中的實際問題,或能實現1+1>2的效果。
2021年是中國開啟“碳中和”征程的元年,“碳中和”“碳達峰”一躍成為眾人爭相討論的“熱詞”。但對于熱愛環境的人來說,環保的腳步早已開啟。
“從家到南開大學新校區的路上,我發現高速公路邊上有人焚燒垃圾,這不僅違法,還會造成環境污染。繼而想線上舉報這一行為,但收到反饋說垃圾的違規焚燒需要去街道辦舉報,流程有些麻煩。因此,我想制作一個App,可供市民將破壞環境行為隨手拍照上傳,共同監督,一起努力,讓我們的環境變得更美好。”2017年英才計劃的入選學生劉浩明在闡述自己的選題由來時談道。
在程明明眼中,劉浩明是一位極富社會責任感的同學,在實際推進過程中,他引導劉浩明進一步完善系統功能,如在上傳照片時用戶可簡要增加1?2句簡述,其他用戶也能看到自己周圍或所選位置的污染情況,并為這一App起名“環保小衛士”,希望通過功能的增加,讓更多人監督,共同關注環境污染問題。經過一系列的努力,“環保小衛士”重裝出爐,亮相第二屆英才論壇,得到了與會領導和院士、專家的肯定。
程明明強調,計算機屬于工程學科,工程學科必須解決實際問題,上述環保選題就是一個很好的示例。當然,在解決實際問題時,不可避免地需要使用一些工程手段,具體到計算機學科主要是編程,這也是選擇本方向英才計劃學生的必備技能。同時,受有限的培養時間制約,在進行學生選擇時,不得不優先選取有編程經驗的學生。
以上述“環保小衛士”App的制作為例,其技術難度并不需要用到C++、C語言等復雜的計算機知識,只需掌握開發App所用的編程語言即可,地圖部分也可調用現成的API(應用程序編程接口)。然而對于毫無編程經驗的學生來說,所有內容都需要從讀不懂的“天書”轉化為自身技能并實現應用,可謂是“難于登天”。而有編程經驗的學生有一定基礎,再通過自學和教師的深入指導查漏補缺,最終多能呈現出較好的效果。
“量體裁衣”式教學,幫助學生在正向、自信的氛圍中成長
激發科學靈感、提升科學素養、增強科研能力、樹立科學精神參加英才計劃計算機學科的學生往往收獲頗豐,且其中大多數學生最終填報高考志愿時都選擇了計算機專業。
懷揣著這份對計算機學科熱忱的愛,英才計劃的學生將步入大學校園,開啟新的征程。從高中升入大學,學習模式的轉變對很多人來說是一場考驗,高中可能是“學三講二練一”(教師講三份,學生學兩份、再練習一份),大學則反之。相比高中生而言,對大學生學習的自主性要求更高。“大學4年就像是一場龜兔賽跑,如果像兔子一樣懶惰且不明方向,就會輸掉比賽,但自身未來將承擔的后果卻遠比輸掉一場比賽嚴重得多。”程明明談道。
但考上大學并非一個終點,而是起點。“高中更像是一座獨木橋,大家都在搶占優勢資源,大學則有無數的小方向,每個人只要努力,都能在屬于自己的小方向里展現出別樣精彩。比如,你制作出一個系統,并能夠順利應用,最終可能會得到物質獎勵并真正服務于大眾,自身也會收獲成就感。”程明明說道。
需要重視的是,切勿因眼紅“收獲”而“吃偷來之食”。進行科學研究最重要的是保有科學精神,第一要義就是實事求是,不可不懂裝懂,更不能將他人成果據為己有。程明明經常給學生強調:做科研要實事求是,避免假大空,要自己主動地探索問題、思考問題,著力關注重要基礎問題的實質性突破與實際應用。
具體到英才計劃中亦是如此,只是策略上可能會有些改變,不再強調突破或者技術上的先進,更強調實用,希望能引領學生做“力所能及但重要的小事”。程明明建議英才計劃的導師把控好高中生的選題體量和難度,過于復雜、困難的項目很容易打擊學生的自信心,甚至可能受時間限制導致“假大空”的作品“出世”,也盡量避免將自己實驗室多年的成果直接給學生用來展示,這容易導致學生過度自負,也會對未來的學習生活造成不良影響。
愛因斯坦曾說“成功=艱苦的勞動+正確的方法+少說空話”,學習亦是如此,學生需要主動地學習,并認識到“曾經的艱苦是為自己而學”,同時要采用正確的學習方法,并對自己有清醒的認識,避免設立不切實際的目標,要一步一個腳印,緩慢卻扎實地前進。