編者按

中國科協(xié)、教育部聯(lián)合實施的中學(xué)生科技創(chuàng)新后備人才培養(yǎng)計劃（“中學(xué)生英才計劃”）已經(jīng)走入第11個年頭。自2013年啟動以來，“中學(xué)生英才計劃”堅持為黨育人、為國育才，培養(yǎng)了9000多名具有創(chuàng)新潛質(zhì)的優(yōu)秀中學(xué)生，為我國基礎(chǔ)學(xué)科拔尖創(chuàng)新后備人才培養(yǎng)打下堅實基礎(chǔ)。

習(xí)近平總書記在二十屆中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)中指出：“要堅持走基礎(chǔ)研究人才自主培養(yǎng)之路，深入實施‘中學(xué)生英才計劃’、‘強(qiáng)基計劃’、‘基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計劃’，優(yōu)化基礎(chǔ)學(xué)科教育體系，發(fā)揮高校特別是‘雙一流’高校基礎(chǔ)研究人才培養(yǎng)主力軍作用，加強(qiáng)國家急需高層次人才培養(yǎng)，源源不斷地造就規(guī)模宏大的基礎(chǔ)研究后備力量?！?/p>

中國科協(xié)網(wǎng)推出系列文章和短視頻，聚焦“中學(xué)生英才計劃”培養(yǎng)科技創(chuàng)新后備人才的生動實踐，記錄高校學(xué)科師資科研優(yōu)勢資源集中轉(zhuǎn)化為大學(xué)和中學(xué)協(xié)同育人平臺、以開放融合思維激發(fā)學(xué)生科研能力、加強(qiáng)建立拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作機(jī)制等方面的創(chuàng)新探索。

當(dāng)南京市金陵中學(xué)學(xué)生陶安迪站在錯銀銅牛燈前沉思時，沒有人預(yù)料到，數(shù)月后他在“中學(xué)生英才計劃”指導(dǎo)下，差點兒搶了美國物理學(xué)家的“風(fēng)頭”。

錯銀銅牛燈是南京博物院的“鎮(zhèn)院之寶”。這盞漢代宮燈不僅外觀精美、結(jié)構(gòu)獨特，還能在散熱、擋風(fēng)和調(diào)光的同時，將點燃時產(chǎn)生的煙塵導(dǎo)入燈座腹部的水中凈化。這些神奇的功能一直被視為兩千年前的環(huán)?！昂诳萍肌薄?/p>

2022年初，陶安迪參加中國科協(xié)和教育部共同發(fā)起的“中學(xué)生英才計劃”，在南京大學(xué)本科生院教授王駿（時任南京大學(xué)物理學(xué)院教授）指導(dǎo)下，開始一項探究課題——揭秘錯銀銅牛燈“黑科技”背后的物理學(xué)原理。

陶安迪在錯銀銅牛燈前

“挖掘”身邊的課題

陶安迪通過數(shù)輪選拔，加入南京大學(xué)物理學(xué)院英才計劃不久，指導(dǎo)老師王駿就給他來了個“下馬威”。

第一次和學(xué)生見面時，王駿強(qiáng)調(diào)，“中學(xué)生英才計劃”以研究課題的形式進(jìn)行，所有參與該計劃的學(xué)生必須自己尋找研究課題。

愛因斯坦曾說，發(fā)現(xiàn)問題往往比解決問題更重要。對習(xí)慣記背標(biāo)準(zhǔn)答案、被動接受知識的中學(xué)生來說，自己找研究課題無疑是個艱巨的挑戰(zhàn)。

“我要求問題一定從學(xué)生身邊來，課題要自己找?！蓖躜E補(bǔ)充說，“即使學(xué)生提出的問題很簡單，甚至根本不是問題也沒關(guān)系，我們可以一起分析哪些是真問題，如何將身邊的有趣現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為科學(xué)問題，如何找出其中的關(guān)鍵因素，如何進(jìn)行深入分析和定量研究，如何設(shè)計研究方案……”

每期英才計劃，王駿都會先花很長時間引導(dǎo)學(xué)生尋找課題。他通常會要求學(xué)生提出五六個問題，然后一起分析討論，哪些方案是可行的，哪些在當(dāng)時條件下不切實際，哪些可以簡化為可行的方案。

“在這個過程中我感觸特別強(qiáng)烈?！蓖躜E說，“這些中學(xué)生真的很有創(chuàng)意，他們的創(chuàng)造力、想象力和動手能力超出我的預(yù)期。而且，他們會把生活常識和學(xué)到的知識應(yīng)用到研究中去?！?/p>

中學(xué)生也能接近“國際前沿”

錯銀銅牛燈代表了漢代青銅工藝的最高水平。它由燈座、燈盞和煙道三部分組成。燈座是一俯首站立、雙角上聳的黃牛。牛腹中空，背負(fù)圓形燈盤，燈盤上有可以靈活轉(zhuǎn)動的燈罩，能起到散熱、擋風(fēng)和調(diào)光的作用。燈罩上扣穹頂形罩蓋，當(dāng)燈點燃時，產(chǎn)生的煙塵通過煙道導(dǎo)入燈座腹腔中的清水凈化，從而確保室內(nèi)空氣清新。

這種頗具環(huán)保意識的發(fā)明在給人們帶來實用與審美體驗的同時，也留下一個令人困惑的謎題：本該向上飄散的油煙為什么會往下走？是什么驅(qū)動它違背人們的基本認(rèn)知，從上到下繞一圈并被凈化？

春節(jié)期間，剛?cè)脒x“中學(xué)生英才計劃”的陶安迪整日思索，如何選定自己的研究課題？有一天，當(dāng)陶安迪站在南京博物院的錯銀銅牛燈前時，一個想法忽然從大腦中“蹦出”：能不能從物理原理層面，揭開這盞漢代宮燈的神秘面紗？

陶安迪的研究想法很快得到導(dǎo)師的肯定。于是他們一起開始設(shè)計研究方案。

“文物搞不到，我們可以自己用蒸餾管、油燈、熏香等模擬、還原錯銀銅牛燈的煙霧流動路線?！碧瞻驳险f。

為更好地還原銅牛燈的空氣熱力學(xué)條件，他們用可控的冷凝管模擬不同區(qū)域的溫度，觀察燈點燃時各部分空氣通道如何啟動；為弄清不同溫度、不同煙塵量情況下煙霧的流動過程和性質(zhì)，他們用不同數(shù)量的熏香來“制造”不同煙塵量；借助丁達(dá)爾現(xiàn)象，研究小組用改造的教師用激光筆發(fā)射激光為煙塵示蹤；為排除人員走動對煙塵的干擾，他們還設(shè)計出一種遙控裝置，實驗者只需要坐在門口，用遙控器即可控制冷凝管的不同溫度……

通過模擬、觀察、分析和各種比較研究，陶安迪發(fā)現(xiàn)錯銀銅牛燈的功能和材料、煙道形狀密切相關(guān)，銀、銅煙囪材料能迅速降溫，再加上獨特的結(jié)構(gòu)性設(shè)計，即可順利引導(dǎo)煙塵往下走。

在王駿指導(dǎo)下，陶安迪還開始學(xué)習(xí)用COSMO（一種圖形化邏輯建模工具）對實驗進(jìn)行模擬和建模。

課題進(jìn)行到此，一切似乎水到渠成，他們決定將研究結(jié)果整理出來，寫一篇論文發(fā)表。

遺憾的是，在論文即將完成之際，王駿閱讀文獻(xiàn)時竟然發(fā)現(xiàn)，幾乎和他們同時，有位美國物理學(xué)家?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊用計算機(jī)模擬的方法，對該類問題進(jìn)行研究并搶先發(fā)表了論文。

“無論如何，這是個很好的鍛煉?！蓖躜E說，“盡管我們中學(xué)生做的研究和美國教授團(tuán)隊的研究相比還存在一定差距，但雙方的研究對象和基本機(jī)制相似。可以看出，中學(xué)生也可以做非常接近國際前沿的研究?！?/p>

培養(yǎng)學(xué)生 鍛煉導(dǎo)師

為貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》有關(guān)要求，切實促進(jìn)高校優(yōu)質(zhì)科技教育資源開發(fā)開放，建立高校與中學(xué)聯(lián)合發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新人才的有效方式，2013年中國科協(xié)和教育部共同組織實施“中學(xué)生英才計劃”。該計劃旨在發(fā)現(xiàn)具有學(xué)科特長、創(chuàng)新潛質(zhì)的優(yōu)秀中學(xué)生，讓其走進(jìn)大學(xué)，在科學(xué)家指導(dǎo)下參與科研實踐，激發(fā)科學(xué)興趣，提高創(chuàng)新能力，為“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計劃”輸送后備力量。

雖然“中學(xué)生英才計劃”自身有“非功利”的特點——沒有競賽、不設(shè)獎項、不為高考加分等，但不少優(yōu)秀學(xué)生經(jīng)過中學(xué)生英才計劃的培養(yǎng)，學(xué)習(xí)和獨立思考的能力明顯提升，很快在其他領(lǐng)域嶄露頭角。

在王駿指導(dǎo)的學(xué)生中，有人進(jìn)入南京大學(xué)物理學(xué)院學(xué)習(xí)，有人入選北京大學(xué)“物理學(xué)科卓越人才培養(yǎng)計劃”；有人的研究獲得國際獎項，還有人的課題解決了生產(chǎn)中的實際問題……

“我覺得10年來，中學(xué)生英才計劃實現(xiàn)了最初的目標(biāo)?！蓖躜E說，“這是個很好的人才培養(yǎng)方式，既培養(yǎng)了學(xué)生，也鍛煉了老師。”

王駿（左）指導(dǎo)學(xué)生做實驗

“中學(xué)生英才計劃”剛開始時，江蘇省只有南京大學(xué)參與其中，因為導(dǎo)師有限，每位導(dǎo)師也只能帶四五名學(xué)生。對江蘇省高中學(xué)生總體而言，能參與該計劃的就鳳毛麟角了。

據(jù)王駿介紹，江蘇省中學(xué)生英才計劃選拔的通過率很低。盡管每屆報名者都非常優(yōu)秀，但先要經(jīng)過筆試淘汰大部分人，然后再從五六名中篩選出一人。

由于資源有限，中學(xué)生英才計劃的規(guī)模遠(yuǎn)不能滿足優(yōu)秀中學(xué)生的需求。目前，南京大學(xué)正和一些重點中學(xué)協(xié)作，探索新的人才培養(yǎng)制度、人才選拔方式。2024年，“中學(xué)生英才計劃”進(jìn)行“擴(kuò)容”，在江蘇省，除南京大學(xué)外，東南大學(xué)、南京理工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、南京師范大學(xué)等10多所高校也參與其中。

實際上，有了“中學(xué)生英才計劃”前期的“成功范本”，很多省市也模仿英才計劃模式，設(shè)立地方人才培養(yǎng)項目。比如，江蘇省近幾年開啟“后備人才計劃”，由江蘇省內(nèi)高校提供資源，面向更多中學(xué)選拔人才，以期覆蓋蘇北等教育資源相對缺乏地區(qū)。

英才培養(yǎng)并非“簡單做加法”

傳統(tǒng)教育模式下培養(yǎng)出的學(xué)生擅長考試，善于回答有標(biāo)準(zhǔn)答案的問題。但是這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。面向未來的人才應(yīng)當(dāng)學(xué)會面對未知。

王駿認(rèn)為，科學(xué)研究要解決沒有現(xiàn)成答案或答案還不明確的問題，有時候甚至問題本身都不明確。

“中學(xué)生英才計劃的培養(yǎng)模式雖然未達(dá)到研究生的程度，但它給中學(xué)生更多教育資源和引導(dǎo)，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的更新，對推進(jìn)教學(xué)改革很有啟示?！蓖躜E補(bǔ)充說，“這是中學(xué)生英才計劃更深遠(yuǎn)、更持久的意義。”

王駿（前排左二）和指導(dǎo)的學(xué)生

“中學(xué)生英才計劃”除培養(yǎng)基礎(chǔ)學(xué)科優(yōu)秀拔尖人才外，還特別強(qiáng)調(diào)實踐和學(xué)生之間的互動，這對于教學(xué)改革起到很好的帶動作用。

王駿認(rèn)為，中學(xué)生英才計劃不是簡單的一個老師帶一個或幾個學(xué)生，而應(yīng)該是一種“成體系、全鏈條的人才培養(yǎng)模式”。

“一方面，中學(xué)生英才計劃不只是教學(xué)生如何做事，而是通過互動，更多地啟發(fā)學(xué)生去思考，進(jìn)行‘自我再造’，把自己從學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯空?。這個過程不但需要時間積累，還需要一個自己思考、領(lǐng)悟的過程?！蓖躜E說，“另一方面，我們不能對中學(xué)生英才計劃有不切實際的期待，指望僅依靠中學(xué)生英才計劃，就能將中學(xué)生塑造成頂尖科學(xué)家。英才計劃是個過程，是教會學(xué)生學(xué)習(xí)方法、思考方式，讓學(xué)生從傳統(tǒng)教育中學(xué)習(xí)者身份轉(zhuǎn)換為探索者、研究者身份及狀態(tài)的過程。”

“因此我們應(yīng)該思考怎么能更好地將其貫徹落實，變成一種系統(tǒng)化、模式化的機(jī)制?！蓖躜E說，“同時還要拓展培養(yǎng)范圍，在數(shù)、理、化、生等基礎(chǔ)學(xué)科外，對一些哲學(xué)、社會科學(xué)也能根據(jù)不同學(xué)科特點，用類似的模式培養(yǎng)人才，激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)他們更好地成長。這對于各階段包括大學(xué)階段的拔尖人才培養(yǎng)，都有著積極的啟發(fā)意義。”

中國科協(xié)網(wǎng) 供稿