日前，在上海交通大学致远学院的激光聚变物理（ICF）高级专业研修课报告会上，30名物理系2022级本科生在上完一学期的研修课后，完成的14个激光聚变领域的学术报告让数十位参会物理学家感叹：这些本科生研究问题的深度完全不亚于博士生。
大学究竟该如何培养学生科学的思维方式？中国科学院院士、上海交通大学原校长、知名物理学家张杰教授带领团队，用5年时间、对5届本科三年级学生的授课，完成了一次从理念到教学实践的改革。
“优秀本科生是中国大学最重要、最珍贵的资源。培养拔尖创新人才，必须从本科开始就让学生掌握系统化、融通多学科范式的思维方式。这也是全世界研究型大学都在进行的探索。”张杰说。
高难度导论课，何以激发浓厚学习兴趣？
大学除了传承人类文明，还应该培养学生的思维能力。究竟如何达成这一目标？教育界围绕这一话题，热议不少，实践不多。
张杰在担任上海交通大学校长时，也多次强调“研究型大学教学的本质不是给学生灌输知识，也不只是教会他们思考什么问题，而在于训练学生正确的思维方式。”要把这一理念落入实践，同样知易行难。
2018年，张杰卸下所有行政职务回到教学岗位后，就开始思考如何通过教学培养本科生的科学思维方式。最终，他选择从自己最熟悉、也最前沿的激光聚变物理教学开始，尝试通过全新设计的激光聚变物理（ICF）高级专业研修课，用一学期的课程培养学生的科学思维方式。
所谓科学思维方式，是对复杂物理问题进行简化与近似，提炼出数学模型，然后再用数学的抽象与逻辑来解决问题。张杰解释称，学生掌握这样的思维方式后可以实现从被动接受知识到主动学习、从学习到研究的转变，他们可以高质量研读任何课程，进入领域开展研究，且在生活中也能够获益。
这门课程由张杰与同为激光聚变领域最重要奖项——泰勒奖的获得者、意大利罗马大学的阿特泽尼（Atzeni）教授共同领衔讲授。最开始的“导论”由张杰讲授，他一般会用一堂3学时的课讲完整个激光聚变物理的最核心概念。须知，在很多大学，这是博士生的基础课程，至少需要半学期实践完成授课。
“导论课难度的确很高，但学生一旦突破这一关，不仅不会对高难度内容产生恐惧，反而会有继续学习的渴望和充分的自信。”张杰进而谈到，任何物理课程无论多复杂，只要让学生掌握最核心的概念，他们都能产生对这门课的浓厚兴趣，并产生深入研究学科前沿问题的愿望。
理论加实践，太多“第一次”带来学生之变
上海交大致远学院大三学生汪子旭和同学王瑜涵在此次报告会上的报告题目为《基于人工智能的双锥对撞聚变实验结果预测研究》，这个课题的研究贯穿了他们整个学期。而在上ICF高级研修课前，他们的激光聚变专业知识“几乎为零”。
第四批参加过ICF高级专业研修课的学生，即2024届本科毕业生中，已产生两项优异本科毕业论文奖，还诞生了5篇以第一作者身份发表在国际一流期刊上的论文。
在学生看来，这门课是一门理论加实践的课程。“上完一学期，我收获最多的并不是具体的物理知识点，而是利用研究的思维方式解决实际问题的工作能力，以及今后解决其他科学问题的信心和能力。”汪子旭告诉记者，他们也经历了开始时从痛苦到快乐的过程。每周虽然只上三小时课，但他和同学课后至少要花双倍乃至三倍时间读文献、查资料。
这是因为这14个前沿课题几乎都是激光聚变物理最前沿的问题，并没有现成的参考答案，甚至连可以用来训练AI的实验数据都很少。课题研究阶段，更需要每一个学生与搭档非常紧密地合作，调动一切可以想到的资源，动用所有学过的、没有学过的工具与方法。
太多的挑战、太多的第一次，正是这些本科生一学期就能发生这么大变化的原因。
提升学生创新思维，需要更多教师全情投入
从对激光聚变一无所知到可以进行前沿研究，甚至发表论文，这些本科生“华丽转身”的背后，是张杰和这个20人教学团队超长时间的全情投入。这个团队中不仅有资深教授，还有不少青年科学家。每次开课前，张杰都会召集团队成员研讨完善授课内容，过去五年中，这样的研讨会开了19次。
张杰说，当前，社会对研究型大学提出的一大质疑是认为本科生在大学阶段得到的“增值”有限。从研究型大学教育而言，“增值”应该体现在学生正确思维方式的形成以及创新能力的提升上。但这需要大学老师与同学一起，通过精心设计的路径不断训练形成，而不是让学生自己在黑箱中试错、摸索。
从2020年开始第一轮授课至今，ICF高级专业研修课如今有了一套记录课程理念与实践过程的完整教材，将在今年4月1日交付出版。
“经过五个轮回的实践，现在我可以有信心地说，我们已经摸索出了一条培养学生正确思维方式、大幅提升学生创新能力的道路。激光聚变物理只是一个载体，就物理学科而言，几乎所有的课程都可以采用这样的教学方法，所有学生都可以在这样的教学方法中获得思维方式与创新能力的提升。”张杰坦言，“我们也想通过实践、用一次次展示，告诉其他老师，本科生的课可以这样上。”
记者手记：大学应让更多学生实现“增值”
从2020年张杰院士第一次为本科生讲授激光聚变物理ICF高级专业研修课，到今年举办的这次本科生学术报告会，记者一路见证了这门课程不断完善的过程。从去年开始，参加高级课程研修班的学生中，开始有一些学生能够在国际重要期刊上发表学术论文。
全球科技竞争的核心，实际上是人才和教育之间的竞争。图灵奖得主、上海交通大学教授约翰・霍普克罗夫特在接受记者采访时也说过，比较中美顶尖高校可以发现，中国大学赢在新生，美国大学赢在毕业生。这其实也就是张杰所谈到的大学对学生的“增值”不够，也意味着中国大学的本科生教育仍有很大提升空间。
但是，记者在采访中发现，现在不少大学新生入学后的感受是“三周祛魅”，即在入学后大约三周左右的时间，就发现那些在招生宣传上看到的名师，很少出现在本科生讲台上；在各类视频上看到的精彩授课，也很少出现在本科生课堂。大学“水课多”、老师在教学上投入少、听老师上课还不如通过网站和人工智能自学……这是社交平台上，学生们吐槽的焦点。
当然，我们也看到，在不少高校，越来越多的知名科学家投入本科生教学，包括清华大学的朱邦芬、姚期智，复旦大学的金力、赵东元等。但从目前的情况看，推动拔尖创新人才培养，提升我们培养人才的国际竞争力，不可能也不应该仅靠少数学者的探索和付出。
近年来，中国高校无论是论文数量、质量，还是专利数、成果转化的项目和金额都有了大幅度的增长，但如何让更多的本科生在大学期间有更大的“增值”？如何提升学生的思维能力、科研品味？如何发掘学生的科研兴趣，培养他们坚守的品质、坚定的自信？这不仅需要更多学者加入探索，更需要大学有科学的评价体系和激励措施，在各类评价中提升本科课堂教学的比重，而不是让科研和论文成为高等教育领域最重要的指标。
一言以蔽之：大学研究做得不好，肯定不能算一流；但如果教学搞不好，那连大学都不能算。
