着力培养优秀创新型人才——北大物理学院探索

2019-08-16 作者:学校资讯   |   浏览(150)

2013年3月22日下午,北京大学召开全校教师干部大会,宣布中国科学院院士、发展中国家科学院院士王恩哥教授担任北京大学校长。这位谦和厚重、低调务实,在中国和世界物理学界有重要影响,在北大师生中拥有极好口碑的物理学家,从周其凤校长手中接过校印,正式就任建国以来北京大学第十一任校长。

日前,教育部发文公布了2018年国家级教学成果奖项目。北京大学《教学、实践、科研相结合的语言学培养模式》等七项成果获得国家教学成果奖。国家级教学成果奖被视为与国家自然科学奖、技术发明奖和科技进步奖并列的国家级奖励。

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北大新闻网特联合北大教务部、北医新闻网,开设【国家教学成果奖巡礼】专栏,对七项获奖项目进行专访,展示北大教育工作者不忘初心、牢记使命,爱岗敬业、教书育人,严谨笃学、改革创新的精神风貌,展现北京大学在人才培养工作和教育教学改革等方面所取得的进展。

一、我国中青年一代最具国际知名度和影响力的物理学家之一

获奖项目简介:北京大学物理学院刘玉鑫、朱守华、张朝晖、穆良柱、董晓华、欧阳颀、谢心澄、陈晓林等老师完成的《多措施并举,把科研优势转化为教学优势培养优秀创新型人才》项目荣获国家教学成果奖二等奖。十余年来,物理学院以“创新型人才培养”为目的,形成了“三位一体”的课程体系,改变和提高对实验课程的定位,由“验证物理规律、培养动手能力”的课程转变为“以实验为手段进行物理研究”的课程,建立了“科研引领实验教学”的理念。

2010年3月,时任北京大学物理学院院长的王恩哥,应邀在国际最重要的物理年会——美国物理学会年度大会上作题为《中国物理:过去十年和未来十年》的主题报告,获得了国内外同行的一致好评。受邀参加美国物理年会已属不易,能代表中国在这个世界最重要的物理大会上作主题报告,在当今华人物理学界寥寥可数。

钱学森先生生前特别关注中国杰出人才的培养问题,就此向国家领导人与众多学者发出了著名的“钱学森之问”:“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才?”

王恩哥主要从事凝聚态物理研究,在纳米新材料探索及其物理特性、原子尺度上的表面生长动力学以及受限条件下水的复杂形态等方面做出了有重要影响的工作。他在国际学术期刊上发表论文280余篇,其中在Science, Nature,PNAS(注:美国科学院院刊,世界顶尖期刊之一),Physics Review Letters(世界物理学顶尖期刊), J. Am. Chem. Soc(世界化学界顶尖期刊)上发表论文40余篇,论文被SCI引用大于7000次,h因子45。他应邀在国际学术会议上作邀请报告80余次。哈佛大学、斯坦福大学、伯克利大学、剑桥大学、牛津大学等世界一流名校的讲坛上,都曾不止一次留下他的足迹。

2009年,我国开始实施“优秀拔尖人才培养试验计划”(以下简称“拔尖计划”),以探索回答并解决“钱学森之问”。物理学院长期摸索本科生教育改革的道路,根据实际情况适时调整人才培养计划。以“拔尖计划”实施为契机,物理学院积极探索杰出人才的培养道路,这条路一走就是十年。

用物理学界行内人的话说,这个成绩放在世界任何一个顶尖大学或科研机构,都具有很强的竞争力。正是由于科研上的重要贡献,他被授予第三世界科学院物理奖、世界华人物理学会“亚洲成就奖”、德国洪堡研究奖、美国IBM Faculty奖、美国斯坦福大学“GCEP”学人等国际物理界公认的重要奖项或称号。2010年,他被授予全国首届“十佳全国优秀科技工作者”称号。

专注教学 十年如一日

二、艰辛的童年,不屈的意志—— 一步步走向北大

20世纪末,互联网初见萌芽,经济发展亟待转型,本科生教育也面临着巨大的挑战。有的学生仍醉心科研,有的学生却想闯荡社会,传统的教学方案已经不再能适应学生需求,改革迫在眉睫。

1957年1月,王恩哥出生在辽宁沈阳一个知识分子家庭。他的小学和中学时代是在文化大革命中度过的。中学毕业后,他下乡作了知青。1977年10月,国家正式恢复高考。消息传来时,王恩哥正在地里和乡亲们忙着秋收。他面临一个难题:来农村两年多,他被大家推选为知青点点长,眼下正值秋收,他不能带头请假复习。而完成秋收后,留给王恩哥的只有不到一个月的复习时间。

北京大学具有良好的师资力量和优秀的学生资源,那这样的研究型大学应该怎样培养本科生?北京大学物理学院开始了摸索。从全球范围来看,所有著名的研究型大学都面临相同的挑战,比如普林斯顿、哈佛、耶鲁、加州大学等等,他们也在积极探索好的本科生培养方案。在此背景下,美国博雅研究型大学本科教育委员会撰写了一份著名的报告——博耶报告。报告中提出了研究型大学的本科教学应当构建基于研究的学习教学模式,拆除学科壁垒,让学生获得“巅峰体验”,培养团队合作精神等十条改革方案。

1977年12月初,王恩哥参加了恢复高考后的第一次全国考试。他每天早上要走8里路,从所在的大队步行到公社的中学参加高考。考试结束后一段时间,成绩在县城公开张榜,队里的会计进城经过时并没有找到王恩哥的名字,回来安慰他来年继续努力。临近春节,王恩哥到县城坐长途汽车回家,不甘心的他又跑去看榜,结果发现自己的名字被误写为“王思哥”。

“我们借鉴学习了美国研究性大学的博耶报告,调整课程体系,逐步形成新的教学模式……也逐渐形成了是什么、怎么样、为什么、有何用的物理教学新思路。”北大物理学院前副院长刘玉鑫教授这样介绍道。

1978年,王恩哥进入从小长大的辽宁大学学习物理学。本科毕业后,成绩优异的他被保送攻读硕士,之后又交流到美国普林斯顿大学学习,这个机会在当时极为难得。1987年9月,王恩哥考入北京大学物理系,师从章立源教授攻读博士。

他们坚持“立足中国大地建一流大学”,同时借鉴学习西方一流大学的成功经验和教训。“传统课堂就是被动的接受知识,但是做科研的话,就是到知识的前线去,前面是一片荒原,只能往前进。新的教学模式改变了思维方式,提升了创新能力。”2010级本科生(物理学院直博五年级)黄彦琦说。“其实本科生就进入科研组在物理学院并不稀奇,1998年我们班就有20多人进了科研组,我进了俞大鹏老师的组,后来还和郭建栋老师做过超导,现在Physical Review B的编辑李燕,当时进了欧阳颀老师的研究组。”穆良柱副教授说。

三、名门后学、奋发向上——在北大的博士求学

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章立源的导师是物理学界大名鼎鼎的王竹溪先生。王先生以严格著称,章老师对学生也如导师一样严格。每周一次与王恩哥的谈话,章立源先生都认真准备。老师的高标准与严要求深深影响了王恩哥。读研期间,很多同学考虑中途出国,或者弃学从商,王恩哥丝毫没有受到影响,他全心投入到科研工作中,在很多人转变发展方向时,他已经在国内外的重要期刊上发表了数篇论文。1988年,他被邀请参加在印度新德里举办的国际晶体材料研讨会,这在当时国内的在读研究生中非常难得。

2018年9月10日,北京大学物理学院主动学习实验室与物理英才班启动仪式在物理学院举行。启动仪式后,参加活动的领导、老师在物理学院门前合影留念。

1990年7月,王恩哥从北京大学物理系获得博士学位。答辩会上,来自中科院物理所的王鼎盛院士对王恩哥的论文爱不释手,经他力邀,王恩哥来到中国科学院物理研究所从事博士后研究。1992年1月,王恩哥又到法国里尔表面与界面实验室,跟随导师Guy Allan从事博士后研究。初到欧洲,王恩哥很快融入到研究工作中。他白天如饥似渴地听课、听讲座、参加讨论班,晚上大量阅读书籍、文献,一做起来,经常会通宵达旦。Guy Allan教授特别欣赏这个聪明、勤奋的年轻人,将自己研究中的一个重要课题交给王恩哥。在这个问题的基础上,王恩哥发现了一个更加开放的问题,并顺着这个思路解决了一个重要的科学问题,令导师Allan赞叹不已。某种意义上,王恩哥所做的工作比之前交给他的题目更有意义、也更具生命力。

“我们在传统教学模式的基础上,探索性地建立了‘三位一体’的创新型培养模式。”北大物理学院副院长朱守华教授说。

在法国从事了一年的博士后研究后,王恩哥又应邀赴美国休斯顿大学做副研究员。1995年,王恩哥已经在物理领域陆续做出了一些引起国际同行认可和关注的成果。

“三位一体”的培养模式以多样化课程体系、科研训练与实践以及全球课堂为核心,旨在将“科研优势转化为教学优势”。以此模式为指导,物理学院建立了适应现代物理学科发展的广义课程体系,十多门核心课程每学期滚动开课,改变了实验课定位,将之分为演示与展示、基础物理、近代物理、综合物理、创新平台及前沿物理五个级次,优化了实验课程体系,以适应创新能力培养的需要。

四、赤子之心,科技报国——中国科学院首位吸引回国的“百人计划”学者

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上世纪90年代初,文革造成的人才断层初现端倪,科研大军中,真正一流、在国际上有一定知名度的年轻科学家寥寥无几,而发展中国家每年有数以万计的优秀人才流向发达国家。于是,一项旨在从国外引进优秀人才,培养跨世纪学术带头人的计划在中科院启动了,这个计划也被称为“百人计划”。 当时,回国的留学生很少,社会上流行一种只有二三流的研究者才会回国的说法,而此时的王恩哥在美国已经做出了一些成绩,得到了国际同行的认可。

2016年8月13日,在王思广老师的带领下,物理学院技物系6名学生——蒋颖、王云祥、戴博、吕旭东、武晨光、陈城一行在日本理化学研究所(RIKEN)完成了为期两周的仁科学校(Nishina School)学术交流项目。

1995年,王恩哥正在美国休斯敦大学宇航外延生长中心(SVEC)从事研究。当时的一个项目是研究如何把一个分子束外延生长系统直接用飞船带到外空去,然后在那里生长半导体薄膜材料,再把材料运回来进行分析,为未来的应用做前期的科研铺垫。这项工作当时很受美国政府和工业界的重视。但是,一封封来自国内的信逐渐改变了王恩哥的想法和之后的道路。

当然,改革的队伍需要学生,更需要教师。学院引导广大教师认识到良好的科研是优质教学的先导、优质的教学可以引导高水平的科研,二者相得益彰;制定政策为解决科研与教学间的矛盾提供保障,开放本科生提前进入实验室科研通道,调动科研一线的高水平教师投身教学,建立了一支优质的教师队伍,使科研优势转化教学优势得以实现。

王恩哥的邮箱里收到一封来自中科院物理所人事处的信。信的大概内容是中科院即将启动“百人计划”,而之前在物理所做博士后研究的出色表现使王恩哥成为他们推荐的首要人选之一,物理所非常希望他能回去。

因材施教 多措施并举

王恩哥为人真诚热情,总是希望能够尽量帮助别人。所以,当收到国内来信后,科研任务繁重的他还是认真回复了来自物理所的每一封邮件。经过多次交流,物理所诚意邀请王恩哥回来看一看。1995年1月,王恩哥回国访问。回来的路上,他第一站停在日本,第二站停在香港,第三站回到北京。飞机上的王恩哥凝视窗外,思绪万千,这三个地方都在邀请他,但他内心还是想回到北京。

物理学院将对受教育者的定位从“学生”转变为资历尚浅的“学者”,使之由被动接受知识或“知识容器”转变为参与发现、创造或解释知识以及形成新思想的人。通过不同类型的课程,打破传统教学的界限,培养学习自主学习的能力。

经过实地访问,王恩哥被中科院物理所的诚意打动了。回到美国后,王恩哥与在美国物理学界富有盛名的朱经武教授交流了自己的回国感悟。听完王恩哥的话,朱经武说:“我看你就回国吧。你要真想离开美国,就回中国,其他哪儿也别去了。”朱经武的这句话,说到了王恩哥的心坎里。就这样,1995年“国家杰出青年基金”申请名单里出现了“王恩哥”的名字,当大家还在议论“他在国外混得这么好,肯定不会回来”时,王恩哥已经在大洋彼岸开始收拾归国的行装了。

为真正地实现“把科研优势转化为教学优势”,物理学院采取了“多措施并举”的方式。大一主要是小型项目与成果展示(CUPT);大二是小班讨论课;大三是本科生科研训练与实践;大四是本科生学位论文。

王恩哥即将回国的消息传出后,美国一些报纸,包括华人报纸和《人民日报(海外版)》都刊登了这一消息。1995年6月5日晚,在中国驻美国休斯敦总领事馆里,总领事亲手将一块“赤子之心 科技报国”的牌匾赠给王恩哥。在这次专为他举办的欢送会上,有来自休斯敦地区华人界的学者和留学生二三百人,其中不少人仍对王恩哥放弃在美国的工作、婉拒其它亚洲大学和研究机构的邀请很不理解。王恩哥没有过多解释,只是说“回国是爱国的一种表现,但不是唯一的表现。大家如果在国外把工作做好,对中国的帮助也会很大。”这番话让现场在座的人们深有感触,大家纷纷鼓掌为他送行。

根据学生各自需求与优势,学院通过多种方式为其搭建资源丰富、科研实践的学习平台。高质量的模块化课程体系与多模式的培养方案并行,充分做到了“因材施教”。学习超前的学生,可以申请在学期初参加免修考试;想先打好基础的学生,可以按部就班学习好专业知识。同时,学院还实施本科生研究生课程打通的措施,为本科生同学提供了多门研究生课程,学生可以选择把学分带到研究生阶段。

五、刻苦努力,天道酬勤——“711”房间的主人

多年来,物理学院通过开设综合指导课、成立选课委员会、举办兴诚本科生学术论坛等举措,不断丰富、完善教育教学体系,挖掘学生自身优势,培养了一批批创新型优秀人才。

1995年8月,王恩哥只身一人回到阔别已久的祖国,成为中科院物理所一名普通的研究员,他也是中国科学院“百人计划”中第一位从美国招聘全职回国的青年物理学家。

为了防止学生们在“从被动学习到主动要求”这一转变过程中出现的不适应心理,物理学院的老师们还会定期找学生谈心,帮助他们解决困难。

1995年回国后,当时国内的科研条件还比较差,为了节省经费,他与同事们一起动手翻修实验室,往墙上刷浆的工作都是自己亲手干。而落后的硬件背后,更是无形的科研实力差距。在物理学界,能在《自然》、《科学》、《物理评论快报》等期刊上发表文章,是科学家和他们所代表的研究机构科技实力的一种标志。离开美国,王恩哥下定决心:在国内,同样可以做出世界一流的科研成果。他依然坚持多年来的工作习惯:每天7点到办公室,晚上11点后离开,节假日也从不例外。有人形象地将其称为“711”,这也正是他为勉励自己在物理所办公室上选定的门牌号。

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六、年轻有为,脚踏实地,带领中科院物理所走向世界一流

学院召开学生工作研讨会

1999年,受科学院党组的委托, 42岁的王恩哥成为中国科学院物理所所长。物理所历来是中科院的科研重镇,王恩哥身上的担子很重。刚上任时,老一辈的科学家已经退出科研一线,而中青年人才队伍还没有成长起来。作为物理所的主要负责人,如何吸引和凝聚最优秀的人才成为摆在王恩哥面前的一个重要难题。他利用每年参加美国物理学会等各种机会举办人才招聘会。在人才方面,王恩哥始终坚持以诚相待的原则,一批很有国际影响力的物理学家在他的感召下陆续来到物理所,这里的青年人才队伍也在宽松、热烈、团结的氛围中不断成长。谢心澄、薛其坤、张杰、高鸿钧、彭练矛、俞大鹏、闻海虎、方忠、夏柯等当今一大批具有重要国际影响力的科学家汇聚物理所。这里呈现出高端人才聚集、青年人才涌现的发展态势。

物理学院党委副书记董晓华老师介绍道:“如今博士生也可以参与到本科教学中,担任班主任,帮助学生日常生活学习,引导学生平衡学习与生活,实时观察学生心理动态。”

在做好人才工作的同时,王恩哥勇挑重担,带领一班人在物理所进行了一些大胆的改革和创新,在学科布局、国际学术交流、不断做出世界一流的科研成果和完成国家急需的重大科研任务等方面取得了一些公认的成绩。王恩哥多次强调,基础研究领域没有世界第二,只有世界第一,物理所的人不能满足于国内最好,更要努力在全世界做到最好。在前辈事业的基础上,王恩哥和同事们将物理所的未来引领到了一个国际化的新起跑线上。离任所长时,中国科学院物理研究所已经成为中国物理界实力最强,并在世界上广受认可和尊重的科研机构。这些成就的背后,无一不凝聚着王恩哥8年来几千个日日夜夜的辛劳付出。

不忘初心 桃李满天下

在繁重的管理工作中,王恩哥也丝毫没有放松对科研的投入。只要处理完公务,他都会呆在实验室或与学生、同事讨论。2007年,王恩哥当选为中国科学院院士,成为我国物理学届仅有的几位50岁之前就当选的中科院院士之一。

物理学院多年来秉承“初心”,坚守一代代北大物理人的信念,关注学生、专研教学、潜心科研,不仅在教学体系改革上取得了极大的进展,而且在人才培养方面也是硕果累累。

七,再回母校,力创北大物理新的辉煌

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2009年,王恩哥再次做出一个出乎众人意料的决定:回到母校北京大学担任物理学院院长。外人觉得这是一个不可思议的决定:他怎么会放弃已在中科院获得的领导岗位,来到物理学院院长这个级别低得多的位置呢?虽然这一次又有人说“王恩哥不会回来”,但他还是回来了。王恩哥是认真的,在接受这个任命后,他在一个月的时间内辞去了中科院的所有行政职务。

2018年8月16日至19日,第九届中国大学生物理学术竞赛(CUPT)在山西大学举行,北大学子在此次比赛中表现出色,以201分的成绩获得全国一等奖。

2009年11月,王恩哥正式到物理学院上任。北大物理在当年的学科评估中滑落到全国第三。工作之初,王恩哥就开始深入系所、走访调研。他到学院的各个单位、学生宿舍和实验室学习调研,与老师和同学们交流座谈,了解他们最真实、最迫切的想法,为北大物理学院的发展勾画宏伟蓝图。

物理学院每年毕业200多位本科生,其中有众多佼佼者。2012届毕业生易煦通过物理竞赛(省一等奖)被保送到北大物理学院学习,本科期间在Journal of Applied Physics,Applied Physics Letters等国际著名期刊以第一作者身份发表文章。“北大物理学院的本科培养模式对我的成长有着至关重要的作用。参与本科科研让我得以窥探到真实的科学世界,并享受物理研究的过程。”2017年9月,易煦获美国国家宇航局的团体成就奖(NASA Group Achievement Award),并于2018年8月正式入职弗吉尼亚大学。

“思变”是王恩哥在物理学院走访调研后最深的感受。办公空间紧张更是长期以来困扰物理学院发展的一大难题,王恩哥听取学院内部的不同意见,组织开会研究讨论,决定在原物理大楼顶层加盖一层。另外,他力促再建一栋面积为2.5万平米的物理新楼。有人因分配问题提出不同意见,王恩哥在领导班子讨论基础上决定:调整新物理大楼的结构,将教学、科研、行政分开,切实提升工作效率。这项工作于2010年2月启动,12月已经初步完成物理新楼的图纸设计,2011年底,北大物理大楼加盖工程全面展开,预计到2013年北大物理百年之际物理新楼将完成主体工程。 “这将解决科研实验室紧缺这个多年遗留的问题,改善了教学科研环境。”物理学院副院长龚旗煌说,“他处事有很强的原则性,非常果断,从不拖泥带水,很负责任。”

“在读博期间,我一直不忘北京大学物理学院对我的教诲,对于物理学院优秀的培养理念有了更深刻的认识。物理学院知行合一,理论与实践并行的特色教育给予了我丰富的科研实践经验,长远地帮助了我在学术道路上的发展。”2014届毕业生杨婧,现在美国麻省理工学院攻读材料科学与工程系博士学位,参与由美国能源部发起、橡树岭国家实验室领导、多所大学及国家实验室联合的轻水核反应堆模拟项目,在工作期间自主完成了界面对核包裹材料腐蚀影响的模型建立。目前该工作的第一阶段成果已分别在期刊PCCPJOM上发表,并参加了Gordon research conference, Materials research society等国际会议。

如何吸引和凝聚最优秀的人才是摆在王恩哥面前的重要课题。有了解情况的老师跟王恩哥说:“老王,我们没法跟人比啊,人家来一个人给十万年薪,还给房子,咱们就五万,还没房子。”王恩哥听了斩钉截铁地说:“以前一年可能进几个人,现在一年少进,把待遇集中用!” 为了把好人才关,2010年初,他组织成立了物理学院招聘委员会,委员会由学院里活跃在教学、科研一线上的九位教授组成,经初步筛选的应聘者除了提供简历外还要与九个教授逐个谈话,最后在招聘委员会上作报告,通过委员会答辩和院学术委员会答辩后才能引进。

这场改革不仅在全校乃至全国范围内推广,甚至引起了世界的关注。随着“研讨型小班讨论课”在全国众多高校开设,该项目第一完成人刘玉鑫应邀于2016年9月初在新加坡举行的“International Workshop on Physics Education”等国际会议上作报告,介绍这一改革的措施和成效,并受到与会者的一致肯定和好评。美国MIT的Prichard教授评价说“这一改革将在国际科学教育领域产生深远影响”。

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