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    “小切口”撬动拔尖人才培养“大改革”

    ——教育部推动实施基础学科系列“一○一计划”观察

    发布时间:2024-04-22 点击次数: 作者:张滢 责编:申博恒 王晓艳 来源:中国教育新闻网-中国教育报

    “‘101计划’非常关键!相关教师付出的努力,将对提升中国顶尖大学乃至所有大学的教育质量产生深远影响。”

    4月19日,在基础学科系列“101计划”工作推进会暨计算机“101计划”成果交流会上,该计划的动议者之一——图灵奖得主、北京大学访问讲席教授约翰·霍普克罗夫特,在谈及计算机“101计划”的成效时作出上述评价。

    据了解,2021年12月,教育部在计算机领域率先启动本科教育教学改革试点工作计划(简称“101计划”)。2023年4月,在计算机“101计划”的基础上,又启动了数学、物理学、化学、生物科学、基础医学、中药学、经济学、哲学等领域的基础学科系列“101计划”。教育部有关负责人表示,基础学科系列“101计划”是拔尖创新人才培养的一项筑基性工程。

    两年多来,社会对“101计划”非常关注,但对相关信息又知之甚少。这场静悄悄的改革所为何来,经历了怎样的发展过程?其静水流深 下酝酿的有组织培养拔尖人才的模式创新,又将在中国高等教育领域掀起怎样的重大变革?

    “0”和“1”:

    是基础也是起点

    “101”指的是什么?它跟人才培养有着怎样的关联?

    “计算机语言的基础是由0和1组成的二进制数。”在计算机“101计划”工作组组长、北京大学计算机学院院长胡振江看来,这一名称侧重“基础”,寓意是从本科学生着手,从教育教学的基本规律和基础要素着手。“‘101计划’的目的在于培养未来基础研究和应用领域的拔尖创新人才,成为加强我国基础学科人才培养的突破口。”

    此前,外界对“101计划”为什么从计算机领域开始,以及出于什么标准选择33所试点高校参与,有过一些猜测。

    “改革选择从计算机领域切入,有着鲜明的时代特点。”该计划课程建设工作组负责人、北京大学计算机学院副院长郭耀表示,近20年来,我国信息化发展依次进入信息化、移动互联网、大数据、人工智能以及后疫情时代的数字经济发展时代等5个阶段。“每一阶段的递进和深化,都对我国高校计算机类专业人才培养提出了更高更细化的要求。”

    人才培养,离不开课程、教材、师资团队和实践项目这些核心要素。然而,郭耀和所在团队在调研中发现,尽管当前我国高等教育达到了规模化的信息化人才培养目标,但高校计算机专业人才培养体系仍然存在一些待改进之处,如课程体系缺乏最新的、较为统一的规范和核心理念,高校或学术组织制定的课程体系、学术标准需要进一步提升国际影响力等。“这些问题正是推进计算机‘101计划’的动机和工作方向。”

    胡振江具体介绍了计算机“101计划”的实施情况与收获:计划围绕课程、教材、师资团队和实践项目等四方面展开,经过两年试点建设已取得重要阶段性成果,教学改革效果良好,受到专家和师生高度认可。

    具体成果包括:构建了“核心课程+知识图谱”的核心课程体系,建设了12门核心课程,形成了涵盖110多个模块、650多个关键知识点的核心课程知识图谱,出版了“101计划”白皮书;构建了“核心教材+数字教案库”的教材生态,编写完成31本首版核心教材,数字教案与纸质教材有机融合;核心师资团队建设培育效果显著,发挥虚拟教研室网络协同、数字共享作用;汇聚核心课程建设高校以及行业领军企业,打造实践项目集成平台等。

    300余所高校的1500余名知名专家、一线教师分组开展有组织的集体备课和课程试讲;80余所高校的一线教学团队开展教材试用与评价;组织500余人次教师开展200余场课堂观察,200余所高校的690余名教师参与13场核心师资培训会;上线实践实验案例400多个,累计使用超3600万人次……“项目开始时,选择了33所计算机类基础学科拔尖学生培养基地建设高校作为试点。但随着项目的深入推进,我们所动员的力量、培养的学生,已经远远超出这些高校!”刚接下任务时,胡振江就深刻了解到,改革虽然由计算机学科切入,但被赋予的期望远不止于此。

    “从某种意义上说,‘0’和‘1’是基础,也是通向未来的起点。”胡振江坚定地说。

    现在至将来:

    “远水”也能解“近渴”

    计算机“101计划”培养的是本科拔尖创新人才,对于解决我国的“卡脖子”问题,“远水”如何能解“近渴”?

    “近年来,在全球政治经济体系面临解构与重构的大背景下,我国企业对自主研发数据库系统越来越重视,而国内高校的数据库教学内容仍然停留在教学生如何‘用’数据库。”在计算机“101计划”核心课程“数据库系统”负责人、中国人民大学信息学院党委书记兼副院长陈红看来,高校通过该课程培养数据库内核研发人才,是直面“卡脖子”技术的当务之急。

    基于对国内外数据库教学内容的充分调研,陈红所在的课程组重构了数据库知识体系,将课程内容分解为五大知识模块、76个关键知识点。与此同时,还面向数据库零基础的学生,以“如何造出数据库”为目标进行内容组织。

    “受限于实践课时,从零开始造数据库对本科生而言挑战过大。”陈红表示,如何配合理论学习进行实践训练,曾经是课程组面临的最大挑战。经过反复思考比对,课程组以知识点为导向,研制了数据库教学平台RucBase。在该平台上,学生可以按照各个实验的要求,以“完形填空”的方式设计数据结构,实现函数逻辑,最终构建一个完整的数据库系统内核。

    2023年7月,来自全国89所高校、381支队伍的998名本科生,通过课程组团队组织的计算机系统能力大赛数据库赛道,掌握了“造数据库”的能力。陈红期待,通过计算机“101计划”的推广,未来能有更多高校开设数据库管理系统实现的课程,为国家培养解决“卡脖子”技术的人才。

    当今社会,人工智能正以大模型为核心加速发展。将大模型与计算机领域核心课程、教材深度融合,会产生怎样的张力?

    2023年9月18日,一款专注于人工智能专业领域教育的大模型“智海—三乐”在浙江大学等14所高校上线。这款由浙江大学、高等教育出版社联合相关企业共同研发的大模型,主要用于辅助计算机“101计划”核心课程“人工智能引论”开展教学工作,为学生提供个性化的智能问答、试题生成、学习导航、教学评估等服务。

    该课程组负责人、浙江大学人工智能研究所所长吴飞介绍,目前,“智海—三乐”已与科技部新一代人工智能科教创新开放平台整合为一体,在高教社网络平台为学习核心课程的师生提供上万次内容合成服务。

    “人工智能赋能新时代人才培养模式和教学方法变革,一定能够从根本上推动‘知识本位教育’向‘能力本位教育’转变。”关于未来,吴飞充满信心。

    方法加路径:

    以改进牵引变革

    “‘改进’是计算机‘101’计划的核心要义。”由中国计算机学会会士、北京大学教授李晓明负责的该计划课堂提升工作组,以“改进”为宗旨,以“教什么、怎么教”为导向,以教材、课堂、教案为抓手持续开展了一系列卓有成效的工作。

    “写教案有利于教师阐发自己的学术思想,尤其有利于交流切磋和改进。”在李晓明看来,教案既体现了教师对教材尤其是对自己课堂和学生的理解,蕴含了教师的学术思想——对一个主题的理解与展开的思路,还蕴含着教师的教学方法——如何使用课堂的时间。

    “课堂提升工作组为大型课堂观察活动提供了精心设计的、开放的课程观察量表。量表不仅以粗线条的方式涵盖了传统课堂观察多种维度的考量,还列出了课堂流程的多个可能的环节,比较容易操作,并允许听课教师修改量表。此外,还持续向听课教师提供及时反馈和提醒。”作为课堂提升工作组的“双角色”教师,南京大学计算机科学与技术系教授刘奇志通过听课与被听课收获良多。

    “一个人的财宝在哪里,心就在哪里。”刘奇志衷心希望,每一位用心参与“101计划”的教师都能从课堂中发掘更多有趣的“财宝”,而不只是得到一串量化的绩效。

    “计算机‘101计划’已经在每位参与其中的教师心中播下种子。”西南大学计算机与信息科学学院教授张虹希望该计划能遍地开花,“适用于不同层次、不同类型的高校”。

    “计算机‘101计划’的意义主要在于方法和路径的探索。这一探索远不止计算机领域。”该计划专家委员会委员、中国科学院院士王怀民表示,该计划的成果今后还将推广到其他国家,提升我国计算机学科的国际影响力,更好地支撑我国计算机相关产业和国民经济的发展。

    深化与拓展:

    为全面提升人才培养质量夯实根基

    截至目前,后续启动的数学等8个领域基础学科系列“101计划”建设工作已满一年,正在全面推进中。

    每一个基础学科,都有着自己鲜明的特点。“101计划”如何在各学科中一一落到实处?

    “物理学研究经过几百年的发展,不但没有停滞,反而在加速。物理学的发展不仅增加了知识,而且深刻改变了人类认识世界的方式,提高了人类探索世界的能力。这些知识与能力都应该逐步体现在本科教育教学之中。”在物理学“101计划”牵头人、中国科学院院士、北京大学物理学院院长高原宁看来,该计划是一个非常好的契机,使得物理学科得以回顾历史与观照现实。“当前,我国对卓越人才培养的要求,已经发生了根本性变化。我们有必要从强国建设的角度,重新梳理物理学科的核心课程体系。”

    高原宁介绍,物理学“101计划”在实施中有着不少创新之处。2023年7月,为期15天的该计划第一届物理学理论菁英暑期学校在南开大学开班。其间,7门核心课程负责人马伯强、曹庆宏等教授现身南开,向学员们讲授课程知识点架构,和学员们讨论课程之间的知识点衔接等问题,并就本科生的学习体会、关于课程的意见以及科研训练进行专题研讨,“与学员之间实现了相互启发”。

    “经济学‘101计划’是哲学社会科学的首批项目,没有可资借鉴的前期项目经验。更具挑战性的是,构建中国自主的经济学知识体系必须作为我们的首要任务。”经济学“101计划”牵头人、北京大学教授林毅夫坦陈。

    他介绍,该计划开创了基于自主知识体系的课程设计先河,确立了“道正”“术高”“业精”“实求”“事达”的五大项目理念;以习近平经济思想为指导,构建了一以贯之的自主知识体系,包含10门核心课程、115个知识模块、574个知识点……

    “这是一项不可能一蹴而就的艰巨的系统工程。”在介绍该计划的各项进展时,林毅夫慨叹。但同时,他又深感使命重大:“哲学社会科学的自主理论创新之路布满挑战,但这是时代赋予当代知识分子的历史使命。我们有信心在构建中国自主知识体系的部署下,在教育部的指导下,全力以赴高质量完成经济学‘101计划’。”

    教育部有关负责人表示,要深刻把握教育强国建设的新部署、拔尖创新人才培养工作的新要求、人工智能等技术发展带来的新机遇新挑战,推动基础学科系列“101计划”理念再深化、质量再提级、范围再拓展,为全面提升人才培养质量夯实根基。

    当前,数百个高校参与其中,成千上万的专家、普通教师被调动起来,惠及数十万名学生……按照教育部有关负责人的设想,这将撬动一场指向未来的高等教育全领域变革,牵引带动基础学科人才培养理念变革、模式创新,为全面提升人才培养质量夯实基础,源源不断造就规模宏大的基础研究后备力量,为建设世界重要人才中心和创新高地提供关键支撑。