李师群

(清华大学物理系，北京 100084)

科研训练对大学本科生成长为创新性人才意义重大。但长期以来我国高校中人们对这点的认识是不足的，反而流行一种看法，认为本科生阶段是学习基础知识的阶段，主要是课堂学习，学生科研训练还为时过早。

从教育观念上看，这样的认识是偏颇的。美国著名教育家杜威说过：学习是基于有指导的发现而不是信息的传递(“Learning is based on discovery guided by mentoring rather than on the transmission of information”)。我们的教学过于强调知识的传承，老师们下工夫去“教”会学生，而疏于鼓励、引导学生自己去“发现”尚不知的知识。如果我们明确学生“发现”的过程实际对他们也就是一种研究过程，那我们自然会认识到学生在教师“指导”下的“发现”也就是一种科研训练。欧美的大学有很多面向本科学生的seminar活动，特别是一些一流的大学。对于大学生和研究生来说，seminar就是一个好的科研训练的形式。我们还注意到，在美国甚至中学生就开始有不同层次的研究训练活动。

在清华物理系本科生的教学实践中，我们一直很重视引导学生参与seminar活动，目前学生在大学三、四年级进入一个研究组或实验室完成seminar研究已经形成制度，列入培养计划。

1 老清华物理系很重视学生的科研训练

清华大学物理系成立于“清华学校”设立大学部的翌年——1926年，首任系主任是叶企孙先生。众所周知，老清华物理系培养的学生在中国现代科学技术发展中起了举足轻重的作用。总结其原因，一流的师资队伍、共同的理念、与国际接轨的体制是最值得称道的[1]。

在教育理念上，老清华物理系实施“只授学生以基本知识”和“理论与实验并重，重质不重量”的叶企孙教育思想。物理系课程设置的总出发点，是给予学生经典物理和现代物理在理论和实验方面的踏实的教育和训练。使学生懂得物理现象的基本知识，掌握在物理领域内应用数学的能力，并初步受到近代科学实验方法的训练[1]。

当年的清华物理系，学习和研究的气氛十分浓厚。叶企孙、吴有训等先生鼓励学生自学，鼓励学术问题自由争论，鼓励学生选读化学、数学……等外系课。清华物理系以培养学生主动的研究能力为目标，“是要学生想得透；是要学生个个有自动研究的能力；个个在物理学里边有一种专门的范围；在他的专门范围内，他应该比先生还懂得多，想得透；倘若不如此，科学如何能进步？”[1]

所有教授都重视科研工作，更重视实验室工作，对学生的教学实验都非常重视。教师们除了指导学生上实验课外，都有自己的实验科研课题，日以继夜地在进行工作。老师们的行为给学生树立了很好的榜样，清华物理系的学生们也重视以实验为基础的科研活动。例如，钱伟长和顾汉章自大学三年级第二学期起就在叶企孙教授指点下从事北平大气的测定研究。他们自己克服困难，设计仪器，自己动手制作仪器，曾与北平每日天气的变化联系起来，连续9个月日以继夜地24小时测定了大气电场强度。又如，叶企孙曾建议熊大缜研究红外摄影，但那时红外线敏感的胶卷还是国际上的保密技术。在国内工业落后的环境里，熊大缜在一无资金，二无技术的条件下，经过两年的时间就搞了出来[1](1935年，熊大缜本科毕业)。

中国第一张红外照片(熊大缜1935年在清华大学气象台顶拍摄的北京西山夜景)

老清华物理系重视学生的科研训练，是造就了一批科学英才的重要原因，后来他们中的很多人成为了我国一些学科的奠基人、带头人，或高新技术领域的开拓者。

2 1998年开始的“基础科学班”正式将seminar列入培养计划

1952年全国的院系调整，清华物理系被并到北京大学，直到文革以后的1982年清华物理系才恢复建制。从1952年到1982年这30年，在清华虽然物理系不复存在，物理学科处于低谷，但清华物理教学没有中断，老清华物理系的传统犹存，严谨的学风，“自强不息、追求卓越”的精神一直得到传承；又教学，又搞研究的顽强努力，始终没有停止。

物理系广大教师深刻认识到，没有一流的物理教学，就难于培养出一流的创新型人才。一方面是要继续为全校其他理工科，甚至文科各系学生提供优质的物理教学，给全校几乎每位本科生打下一个好的物理基础；另一方面的任务是要培养杰出的物理人才，具体目标是培养物理学基础型人才和物理学应用型人才。基础型人才应当具有扎实的基础知识、很强的创造意识和动手能力，最重要是对探索自然奥秘有浓厚兴趣，并愿意为之献身；应用型人才除了同样具有扎实的基础知识、较强的动手能力外，还要具有善于从技术应用中提炼出物理问题，善于将现代物理成果应用到技术发展中去的能力。此外，所培养的学生都应有健全的人格、良好的人文修养，国际化视野和批判精神，具备进一步深造的基础和潜能。

1997年年底，清华大学校领导接受了理学院的熊家炯、尚仁成、白峰杉、徐湛4位教授的提议，决定在物理系开办“基础科学班”，探索拔尖人材培养的新模式。“基础科学班”于1998年开始招生试办，其培养方案有如下特点：在一、二年级同时强化数学和物理教学；进行大幅度教学改革，使学生尽早参加科研实践(seminar课)；三年级以后逐步分流，学生可根据自己的志向和兴趣确定学科方向，并有多次选择机会。

物理系充分利用学科建设成果为培养人服务，积极鼓励学生本科期间参加科研活动，并在“基础科学班”将seminar正式列入培养计划，从系内、校内有关院系以及校外有关研究所和其他大学，聘请富有研究经验的教授、院士担任导师，提出研究题目。学生可根据自己的兴趣和意愿，选择导师和研究题目，进入导师的课题组进行科研实践训练。科研训练帮助学生找到适合自己的研究方向，也帮助学生学会在科研中渗透式学习，培养其创新能力。经过seminar训练后同学们可根据自己的学科兴趣和意愿选择在本校或到校外有关高校和研究所做毕业论文或毕业设计[2]。

前系主任熊家炯教授以自己在20世纪50年代留学苏联时的经历有力地说明了科研训练对青年学生成长的巨大影响,引导学生认识seminar对人的科学品质的形成的作用。他说：“20世纪50年代，我在前苏联求学时接受过那里的“因材施教”。……那次seminar训练，通过自己阅读(不是课堂听老师讲)明白了“光电效应”这个物理学史上意义重大的典型事例的来龙去脉，做了一个像样的报告，使我饱尝主动自学的乐趣，从此一生竭力推崇seminar与自学。不仅使我增长了获取知识的能力，更重要的是扩大了我的视野，提高了对科学事业的崇敬心和进取心。”

“基础科学班”在多年的办学实践中，探索和建立了学生在导师指导下参加科研实践训练，最后逐步选择发展方向的培养模式，取得了显著的成功。从1998年“基础科学班”建立以来，对每届学生进行的调查表明，学生对seminar普遍反映很好，认为收获很大或较大的学生达95%以上。同学们不仅在研究中学到了知识、增长了才干，还取得了一批可喜的成果。最早毕业的基科班学生中，已涌现出好几位学术新星，他们在物理、数学等基础科学领域取得的学术成果和发展势头引起了国际学术界的关注。如1999年进入基础科学班学习、2006年获得清华大学博士学位的祁晓亮业已成为国际上拓扑绝缘体研究的带头人、斯坦福大学物理系副教授。已有5位“基础科学班”校友获得美国的Sloan奖，分布在物理学、生物学、计算机科学等不同学科[3]。

清华物理系复系以来已走过36年，实施“基础科学班”培养模式也已20年，在人才培养中一直视科研训练为重要环节，这样培养出来的学生，普遍显示出较强的研究创新能力，科研训练大大提高了学生学习的主动性，激发学生的兴趣和潜能，为学生终身学习和发展奠定更为坚实的科学基础。

3 2009年建立的“清华学堂物理班”继承和发扬了seminar制度

2009年9月清华大学物理系正式组建“清华学堂物理班”，时间正值改革开放30年后，国家经济、科技各业显示腾飞之时，时代迫切呼唤拔尖创新人才迅速涌现。物理系公布了“清华学堂物理班实施方案”，组成以朱邦芬教授为首的领导小组，当年9月通过面试招收了08级17名优秀学生；12月又面试招收了09级12名优秀学生，清华学堂物理班迈出了第一年的起步。

“清华学堂物理班实施方案”中明确指出，设立学堂物理班“旨在培养具有国际一流水平的物理学家，并带动全校基础科学人才以及其他拔尖创新人才培养质量的进一步提高。” 学堂物理班激励学生潜心物理学学习和研究、成长为国际一流物理学家。在实现这个人才培养目标的过程中，“清华学堂物理班”提倡“独立之精神，自由之思想”的学术精神，着力营造一流人才成长的良好环境；“清华学堂物理班”鼓励学生充分发挥主动性，主动按照自己的情况制定成长规划，主动学习，主动与其他同学讨论，主动与老师交流；“清华学堂物理班”重视学生国际化视野的养成，鼓励学生主动进行国际交流[4]。

“清华学堂物理班” 继承和发扬了“基础科学班”的seminar制度，认为seminar科研训练能帮助学生学会在科研中渗透式学习，培养其创新能力,也帮助学生找到适合自己的研究方向，引导本科生进行科研训练，是进步的教育理念。具体实行的方式是：一、二年级的seminar研讨组(班、课)；三、四年级的seminar研究(国内科研组)；出国2～3月的seminar研究(专题)。低年级(一、二年级)同学主要围绕课程学习自发组成seminar研讨组，学堂班鼓励他们相互讨论交流，在理解的基础上从广度、深度加强认识。

重点是三、四年级的seminar研究，学堂班要求学生根据自己的兴趣和意愿自主选择导师，在导师指导下进行seminar研究活动，导师可以在物理系，也可在清华高等研究院、工物系、交叉信息学院等其他院系，甚至中科院、北大……。seminar研究主要在导师指导下与研究组的研究生、博士后配合着进行，同时有相对独立的任务，由导师督促检查进度。一般在三年级后的暑假小学期结束后在年级有一次集中的汇报和考核。利用暑假在国外实验室完成的seminar研究，回国后也要汇报和考核。

学生参加seminar研究目的首先是具体学习怎么做研究，了解研究的一般过程，哪些环节重要等；其次是针对研究中的问题深入学习，学会“渗透式”的扩充知识的方法；第三是通过活动了解一些研究的方向，明确自己的研究兴趣。科研训练可有不同形式，不同内容，不同层次，核心是学习研究。科研训练对学生的意义最主要的不是取得一个具体成果，而是研究意识的养成。

学堂班的同学一般对seminar研究有很高的热情，向老师请教，查阅资料，相互研讨，在实验室勤奋工作，取得的成绩很令人鼓舞。在seminar研究结束时，普遍受到实验室老师的肯定。物理系国家重点实验室的老师评价说：“这些本科生在实验室里学到了独立自主、能够寻找问题同时解决问题的科研能力，也实实在在为实验室的发展做了贡献。”后续的事实也证明，学生经过seminar研究训练后，普遍显示具有较强的学习探索的主动性和兴趣，较强的研究创新能力，seminar研究为学生终身学习和发展奠定更为坚实的科学基础。

学生毕业多年后，回忆这些经历，仍然充满激情，他们写道[5]：

“seminar是鼓励本科生接触前沿科研的设置，给了我们很多机会去了解真正的物理科研是什么样的。”

“本科的4年不仅打下了扎实的基础，更是因为早早开始了科研，知识面得到了极大的拓展，直到现在我仍受益匪浅。当时最初的惊鸿一瞥物理的美，让我得以现在仍在前行探索。”

“清华的后两年，我们进入seminar训练，这正是基科班从成立之初就意识到的对科研训练的重视。……我们接受的科学教育不仅仅是规范的训练，更是让求索演变成日常乃至直觉。我们有幸在科研之初就被展示的关于何谓科研何谓创新的最质朴深刻的定义”

“基科班还有鼓励学生尝试科研的传统，这和后来的学堂班精神也是契合的。能更早地接触到实际的科研可以让我们更早地了解自己所选的人生之路。……从我个人的体会来说，坚定我选择走科研道路的不是别的，正是看到了很多教授，科研工作者有活力的生活和理想主义的情怀，这种专注和求知欲让我着迷，而不断能学习新知识的成长型人生也让我感到满足。”

“清华学堂物理班帮助我们更早地接触和了解科学研究。……我们有机会了解到不同领域的研究前沿，更早地选择自己更加适合并且更感兴趣的研究方向。从另一个角度来看，本科生科研实践也非常有效地促进和巩固对基础知识的学习。具体的科研题目可以帮助我更多地了解科研中需要用到的知识和技能，从而提高学习的目的性与能动性。与此同时，科研实践也是对学习到的基础知识的一次很好的练习。在这些更加生动而更接近实践的例子中，所学的基础知识得到进一步的加深与巩固。”

4 结语

引导大学本科生进行科研训练是进步的教育理念，科研训练对本科生成长为创新性人才意义重大，清华物理系几十年的本科生的教学实践证实了这点。清华物理系的学生在大学三、四年级进入一个研究组或实验室完成seminar研究已经形成制度，列入培养计划。