从基础科学班到清华学堂物理班

本文发表在《物理与工程》2018年8月·第28卷·第5期

作者简介：朱邦芬，物理学家，中国科学院院士，清华大学高等研究院、清华大学物理系教授，[e-mail]。

编辑人语

2018年是叶企孙先生诞辰120周年，是清华大学基础科学班成立的20周年，也是清华学堂物理班成立的10周年。在周年纪念会上，朱邦芬院士代表清华大学物理系对清华大学基础科学班和清华学堂物理班的由来、特色以及在人才培养方面取得的成绩做了介绍。经统计，目前获得斯隆奖的清华物理系毕业生共15人，其中有5位毕业于基础科学班。除学术研究领域，基础科研班毕业生在高新技术等众多领域也作出了重要贡献。清华学堂物理班的毕业生们全部攻读研究生，早期的毕业生们大多已获得了博士学位，在从事博士后工作。十年树木，百年树人，近20年基础科研班和清华学堂班的人才培育取得了不错的成绩。未来，清华物理系将继续肩负为中国培养杰出人才的使命，在教书育人的道路上追求卓越。

请输入标题     bcdef

清

华学堂物理班

从

基础科学班到

尊敬的各位来宾、尊敬的各位校友、各位老师:

      我很高兴今天有机会代表清华大学物理系向大家汇报一下清华大学基础科学班和清华学堂物理班的简况。

      今年是清华大学物理系创始人——叶企孙先生诞辰120周年，也是叶先生清华学校毕业100周年。我们基础科学班是在叶先生百年诞辰时成立的，今年基科班成立20周年了；清华学堂物理班第一届学生是在叶先生110周年诞辰时进入清华的，今年学堂物理班进入第10个年头。从叶企孙先生，到基础科学班，到学堂物理班，一脉相承。

      大家知道，清华学堂在很长一段时间内被称作“国耻纪念碑”，因为她是用美国退回的部分“庚子赔款”建立的，她标记了中国近代史上耻辱的一页，告诉人们：落后就要挨打——制度落后要挨打，科学技术落后要挨打。建校伊始，清华师生就有一个道统——“教育救国、科学救国”。从梅贻琦先生、叶企孙先生开始，清华物理系始终把培育一流科学技术人才作为自己一以贯之的首要目标和使命。叶先生曾经写过几句话，在我看来今天还很有意义。他在清华物理系建立不久以后写道“要学生个个有自动研究的能力”，他在理学院刚成立的1929年写道，“没有自然科学的民族，决不能在现代立脚得住”。他又三次在介绍清华物理系的文章里面说，清华物理系育人方针是“只授学生以基本知识；理论与实验并重；重质不重量”。在叶先生的教育思想指导下，清华物理系培养了两位诺贝尔奖获得者——杨振宁先生和李政道先生。从1929年到1938年，前10届学生一共毕业了71位本科生、1位研究生。72位弟子以后出了22位中国科学院院士、2位美国院士，还有多位尽管没有院士称号，但贡献一点儿不亚于院士，譬如冯秉铨、王天眷，科学或技术上的贡献甚至比有的院士更高。叶先生亲自执教了10位“两弹一星”元勋，这些人都上过叶先生的课，王淦昌先生前三年的物理课全都是叶先生教的，杨振宁先生和李政道先生也都上过叶先生的课。所以大家把叶企孙先生称为“培养大师的大师”。

清华大学物理系创始人  叶企孙先生

      1952年院系调整对清华物理系而言是伤筋动骨。蒋南翔曾经讲过，如果他早来清华半年，他不会同意理学院离开清华。蒋南翔曾经在1950年代说过这样的话，“我们能否培养出林家翘这样的科学家？培养不出，我们只好承认领导失败”。他在1960年代始终坚持“三阶段两点论”，即对1949年前的老清华、1949年后全盘学习苏联时期的清华和中苏分裂以后的清华，三个阶段都要“一分为二”。这是蒋南翔在那个极左的年代对于培养一流科技人才的想法。

      1982年6月24日，清华大学校务委员会决定恢复物理系，两年后聘请老校友周光召先生担任理学院院长，周先生提了四个字：重振辉煌。重振辉煌是清华大学物理系几代教师、几代系友，心中共同的愿望，重振辉煌最重要的就是重振培养一流科学技术人才和祖国栋梁之材的辉煌。我以为这始终是复系30多年来大家共同的一个心愿，也是清华物理系广大师生探索基础科学班和清华学堂物理班育人模式的内在动力。

      基础科学班就是在这样的愿景下于1998年成立的。它的背景是：1997年杨振宁先生担任名誉主任的清华大学高等研究中心成立，其目标是“加强清华大学的基础科学研究；倡导开拓性与科学首创精神；培养有创新能力的科研人才；开展高水平国际合作与学术交流，为建设世界一流的清华大学作出贡献”。1997年年底，清华大学就决定开办基础科学班，简称基科班。基科班的培养目标是，“为物理学、数学等基础学科培养富有创新意识和国际竞争能力的拔尖人才；为对数理基础要求较高的其他学科培养具有良好理科素养的新型人才”。这完全是与高等研究中心相匹配的。基础科学班初创期间的元勋有4位教师，熊家炯、尚仁成、白峰杉和徐湛，大家开玩笑叫这4位老师“四人帮”。另外还有一位事情做得最多但没算在“四人帮”里的“漏网分子”——阮东老师。他们四位向当时的领导王大中校长，向今天在座的主管教学的余寿文副校长、主管“985项目”的杨家庆副校长以及教务长吴敏生、研究生院常务副院长陈皓明提交一份报告，题为“关于招收因材施教班的建议要点”。报告送上去以后，领导很快批示，决定成立“基础科学班”。基础科学班于1998年开始招生，它的办学指导方针是“宽口径、厚基础、强实践”。2003年10月，经教育部批准，“数理基础科学”作为一个专业出现在高等学校本科专业目录里。之后，基科班几经扩大规模，缩小规模，但办学指导方针始终没有改变。

      基础科学班的人才培养的特色是什么呢？我认为主要有以下四点。

      特色之一，同时强化数学物理基础。教学设置了18门数学物理主干课、9门物理课和9门数学课。这18门课的学分占课程总学分超过一半，这是规定动作。虽然有些课可以被类似课程替代，但是必须要修满18门数理主干课。

      第二个特色是，从三年级开始的“专题研究课”，简称Seminar。Seminar的作用是什么呢？它让同学们在研究中学习，在研究中学会杨振宁先生所说的“渗透式学习”方式。通常学生在校学习，是一本本教材从头到尾学，一门门课从头到尾、老老实实地听老师讲，每堂课规规矩矩地预习、复习、做作业；然而，渗透式学习是，在研究中遇到不懂的知识点就自己查文献资料、看一本书中的某些章节、请教别人、与人讨论，弄懂了以后就再继续向前做研究。研究中，很多从不懂到似懂非懂再到全懂的过程，从点到线到面的掌握某个专题知识的过程，都是通过这种“渗透式学习”实现的；而且，一个人离开学校以后，一生的继续学习，也大多采用这种学习方式。掌握渗透式学习方式，这是Seminar课第一个作用。第二个作用是使同学体会科研，体会到经过探索发现了别人都不知道的东西，到底是一种什么感觉，怎样的乐趣！第三个作用呢，Seminar允许多次换导师，如果运气好，也许可以找到自己所喜欢的领域，发现自己所擅长的事情。我们通过多年实践，对Seminar的定位越来越清晰，就是发挥这三个功能。这是基科班的一个很重要的特色。因而，第五学期、第六学期、第七学期学生有三个学期做Seminar，第八学期是毕业论文，最后两年要求学生开展一些研究，并在研究中学习。这是基科班一个比较成功的重要的育人特色。

      特色之三是，给予基科班同学充分的选择自由。学生有多次选择的机会。数学或物理，一开始同时加强数学和物理，但到后面总要确定将来是主修数学还是主修物理，这是一次选择。其次，学生也可以选择自然科学的其他领域，如生命科学、化学等等，还可以从理学转到技术科学、工程应用科学，基础科学班有不少同学经过Seminar转到计算机科学和电子科学技术领域，以后做得很成功。还有一些基科班同学最后转到文科，转到经济学等社会科学领域。我们同学有充分的自由，在打好扎实的数理基础后，转到自己真正感兴趣的领域，这是基科班同学自我感觉最好的一点。

      还有一个重要特点是，给基科班授课的都是我们能找到的国内最好的教师。除了杨振宁先生以及清华物理系的老师外，今天在座有好几位外校老师，如北京大学赵凯华教授、吴崇试教授，今天远道而来的美国犹他大学的吴詠时教授等，都是给基科班上过课的。此外，还有一大批今天不在场的名师，如MIT黄克孙，南京大学卢德馨，中国科学技术大学的张永德，北京大学曾谨言、俞允强、钟锡华、包科达、张承福、李先卉、陈滨、陈惟桓、丘维声，兰州大学的汪志诚，北京师范大学裴寿镛、梁灿斌、赵峥、彭芳麟，北京理工大学的梅凤翔，新疆大学的黄惟承，等等。当年基科班的同学应该讲是比较幸运的，他们得到了国内最好的物理老师的教诲，甚至早期基科班的人文素质课是由张岂之这样的大师来讲。

      20年来，基科班毕业生的情况如何呢？前几个月，基科5字班校友王刚创办的“申请方公司”，做了一个物理系部分毕业校友的问卷调查。物理系一届学生4个班共100人左右，其中基科班2个，物理班2个。在接受问卷调查的系友们中，基科班毕业的约40%目前从事科学研究，物理班约36%；目前在公司就职的基科班毕业生约53%，物理班毕业的约52%；基科班创新创业的稍多一点有4.5%，从事公共事业（在政府机构或非政府组织）的物理班的多一点，约9%，这是就业分布情况。

      在从事科研的毕业生中，52%研究物理，其中做理论物理的较多，已有30.6%获得讲师、助理教授或以上教职，有52.7%认为自己在领域研究的影响力比较高，高于同行的平均水准，对职业满意率的占比是91.2%，职位满意率84%。

      在公司就业的毕业生，主要从事两部分工作，一是在医疗、医药行业，一是在教育培训、文化行业。在公司工作的2/3的人认为自己在行业中影响的比较大，职业发展、职业满意率都在80%以上。薪酬待遇较好，60%的毕业生年薪在20万以上，36.9%的学生年薪在50万以上。在公共事业部门就业和自己办公司的毕业生，都还感觉不错。总的来讲，我们毕业生职业发展相当好。

      关于基科班毕业生的科学研究，我仅举基科9字班为例。基科9有55位同学，1999年入清华大学，班主任是段文晖院士，当年他还是一位青年教师。这个班现有17位学生在一流学校或研究所担任教职（表1），其中包括今天在座的祁晓亮，现任Stanford大学物理系副教授，许岑珂在加州大学Santa Barbara分校任副教授，陈汐现在美国哥伦比亚计算机系做教授，等等。一个班55人里就有17人在这些国内外一流机构担任教职，表明基科9在基础科学人才培育上确实做得不错。除了基础科学研究，基科班同学工作领域分布很广，表现也非常出色。譬如基科9赵福同学，通过在经管学院的Seminar训练后，大四参加世界最大的投资银行之一的摩根·斯坦利的招聘。经过严格的层层筛选，最后一轮剩下5位候选人，除赵福外，其他4人都是清华经管学院或北大光华学院的研究生，该行亚洲总部的5位高管每人都与5个候选人单独、长时间、深入面谈，赵福最终成为唯一招聘的成员。他们对赵福的评价是：既有数学物理方面的基础，又有经济金融方面的学习和研究训练，思维方式有其独特性。最近赵福已开设自己的基金公司。当然，基科班还冒出许多杰出人才，由于时间关系我就不一一列举。

      清华学堂物理班是在2009年正式成立的，时任校长是顾秉林。当时的背景是，社会上普遍对清华北大培养的杰出人才质量不满意，而2008年清华开始筹备百年校庆，需要对清华百年育人作一个评估。学校里许多人觉得，“文革”后入清华的本科生中出的各类杰出人才相比于生源的优秀程度，并没有显示出特别的优势。更重要的是，中国经济到了必须要靠自己创新来发展，要靠高新技术而不能只靠规模扩大来发展，在这样的背景下，清华学堂物理班应运而生。它和清华学堂其他班一起，使命是要培育世界一流的基础科学人才。2009年2月，清华原党委书记、时任教育部主管高等教育的陈希副部长，带了一批教育专家来到清华调研一流基础科学人才培育问题，还专门拜访了杨振宁，请教杨先生对拔尖人才培养的看法。2009年4月，清华大学通过了《关于进一步加强本科教育工作，促进拔尖创新人成长的若干意见》正式文件，清华学堂物理班正式成立，朱邦芬担任首席教授，李师群教授任项目主任。7月至9月，我们制定了清华学堂物理班的实施方案。教育部9月份正式启动“基础学科拔尖学生培养试验计划”，清华学堂是其中的一部分。9月我们组建了8字班（2008年入学）的清华学堂物理班，第一批遴选了17个人，聘请了导师。2010年4月1日，我们举办了清华学堂物理班正式开班典礼，杨先生参加并发表演讲说，“十年之后我们再聚首，评价这种学习模式是成功的还是失败的，我说这话是认真的”。他说这话时，竖起了右手食指，表明这话不是随便说说的。现在离10年还差一点时间，我们要加倍努力。

清华学堂物理班开班典礼

1

2

清华学堂物理班面试遴选学生

学业导师与学堂班同学见面会

      清华学堂物理班有什么特点呢？首先，学堂物理班和基础科学班是继承的关系，它继承了基科班的育人特色，如加强数理基础，Seminar的训练，聘请海内外名师等。这些都是在继承基科班做法的基础上，有所发展。然而，作为“教育部基础学科拔尖学生培养试验计划”的一部分，清华学堂物理班更注重学生对物理基础研究的兴趣和能力。和基科班的多样性有所不同，学堂物理班没有给予学生那么多的不同领域的选择，没有那么自由；同时，学堂班不是固化的，具有动态进出机制，这是第一个特点。

《费曼物理学》课堂

■徐一鸿教授《量子场论》课堂

■文小刚教授《量子纠缠和拓扑序》课堂

■朱邦芬院士《学术之道》课堂

■《研究性实验选题》实验课堂

      学堂物理班第二个特点是，更加强调培养学生的主动性，鼓励学生主动学习，主动研究。我们的一个基本想法是，中国为什么出的世界顶尖科学人才比较少，一个原因是我们的教学偏重知识传授和灌输，老师按部就班、教得比较多，学生自己探索、质疑已有知识方面做得不够。为此，学堂班的一个中心思想是，基础研究杰出人才不是课堂上教出来的，而是要营造一个比较好的“环境”，使一大批有潜质的优秀人才比较容易“冒”出来。这个良好“环境”，要荟萃一批优秀学生并让他们相互作用、培育良好学术氛围、招聘一批良师、培养国际视野、具备良好的软硬件环境。除此之外，要给学生比较多的自主空间，越优秀学生，给予的自主空间越大，这是学堂班的因材施教之道。因而，学堂班特别重视培养学生学习和研究的主动性。此外，学堂班的导师制更加落实。低年级我们有学业导师，高年级有Seminar导师，每个学生每学期都有导师专门指导，师生交流比较多，国际交流机会比较多。特别注意学生好奇心、想象力和批判性思维的培养。所以可以说，清华学堂物理班是在基科班的基础上发展的一个新阶段。

清华学堂物理班科研实践基地挂牌

学堂班学生在科研实践基地

清华学堂物理班学生“叶企孙学术沙龙”

1

2

清华学堂物理班同学参加Seminar研究训练

清华学堂物理班同学在国外实验室研修

学堂物理班出国研修归来同学汇报交流

寻梦西南联大物理营

清华学堂物理班师生参观“上海光源”大科学装置

左图  参观上海天文台65m射电望远镜

右图  参观合肥托卡马克装置

      清华学堂物理班至今共有10届本科学生，已经毕业了7届学生，目前在校有3届。毕业的7届有154位同学，毕业后全部攻读研究生，其中出国（境）读研的有86位，占56%，国内读研66位，占43% 。毕业生读研的分布大体是，134人继续在研究物理，占87%，离开物理学科的，还有多人在与物理关系十分密切的领域中读博，如材料、电子科学技术等学科。出国读研的86人中，去斯坦福读博的11人，哈佛8人，麻省理工学院8人，普林斯顿8人，伯克利6人，加州理工1人，将近一半在所谓的物理“六大名校”读博。我们第一届学堂班毕业生廉骉同学今天来了，他告诉我，他们那届大多数已经获得博士学位，目前在做博士后。在国内读研的主要是在清华，66个人里面62个在清华，其他兄弟院校去的有点少。

      “十年树木，百年树人。”总的说来，基科班20年、学堂班“虚岁”10年，时间尚短，要全面评估育人成败得失还不够成熟。我们也许可以根据吴念乐老师提供的一个材料看点趋势。最近吴老师统计了近年获得美国斯隆基金会研究奖（Sloan Research Fellow）的情况，这个奖有点类似中国的“杰青”，主要奖励一些在美国和加拿大大学工作的比较有潜质的事业刚起步的青年教师，奖励研究经费不多，属于精神鼓励。斯隆奖始于1955年，获奖者中后来有45位获得诺贝尔奖，16位得菲尔兹奖，所以它看准了一批非常有潜质的青年科学家。吴老师查了一下，清华物理系学生从2001年开始有毕业生获奖，第一个是戴宏杰，获得斯隆化学奖，他在斯坦福大学化学系，主要研究碳纳米管，跟物理非常相关。获得斯隆物理奖的具有大陆背景的从1989年开始，大致可分为三个10年。第一个10年获得斯隆物理奖的华裔一共14人，大陆背景有10人，其中清华物理系毕业生一个也没有。第二个10年从1999年到2008年，这段时间，大陆出去获斯隆物理奖的有15人，其中清华物理系毕业生只有1人，还没有基科班的毕业生，因为从进大学到博士毕业再到做出好的研究成果，至少需要10多年时间才有获奖的可能。第三个10年，从2009年到2018年，在这个时间段里，大陆毕业的共有17位斯隆物理奖获奖者，其中清华物理系毕业生有6位。有一点值得我们自豪：大陆背景获得斯隆物理奖的，基本都在海外获得博士学位，只有两位“土博士”，全是清华物理系培养的博士。一位是祁晓亮，他的博士导师是翁征宇教授，一位是常翠祖，他的博士导师是薛其坤院士。这是斯隆物理奖的情形。基科班毕业同学工作在多个领域，如果把所有斯隆奖的奖励领域都统计进去，清华物理系一共有15位毕业生获奖，其中14位本科毕业生。表2是清华物理系15位斯隆奖获奖人名单，除物理外，还有计算机、神经科学、分子生物学等领域，其中8人是在1998年以后入学的，用黑体标注的5位是基科班毕业生，其中陈汐的博士学位也是清华授予的。从三个十年斯隆奖获奖情况这个角度看，清华物理系的一流人才的培育进步明显，初见成效。

      优秀人才很多，下面我只是列举几个，以见一斑。

      翟荟，基科班第一届学生，是杨振宁先生回国后培养的唯一一位博士。他2002年本科毕业，2004年12月就通过博士答辩，两年多一点就获得博士学位。由于研究十分出色，以后他什么都领先一步，2009年，20多岁回到清华大学高等研究中心担任研究员，2013年，获得国家自然科学基金委员会杰出青年基金，成为数理学部首位80后的杰青获得者，2016 年当上教育部长江特聘教授。他在冷原子物理研究领域，理论密切结合实验，是冷原子物理研究领域的领军科学家之一。 

      祁晓亮，现在是国际凝聚态理论研究领域的一位顶尖物理学家。他是清华大学高等研究中心培养的博士，现为斯坦福大学物理系副教授，中国博士获得美国顶尖大学的教职，这是非常罕见的。由于在凝聚态物质的拓扑态研究所取得的重大成果，晓亮获得很多有影响的奖，其中一个奖是The Breakthrough Prize 基金会2016年授予的新视野物理奖（The New Horizons in Physics Prize）,是非常有影响的一个奖。他现在正试图研究量子纠缠、量子引力和量子混沌之间的相互作用。 

      许岑珂，现在是加州大学Santa Barbara分校物理系副教授。他不是土博士而是洋博士，但是和祁晓亮一样做得非常优秀，获得过许多奖，他也是一位国际顶尖的凝聚态理论学家。 

      最近国际上有两个非常受人关注的凝聚态物理和冷原子物理实验，清华物理系的毕业生在里面起了关键的作用。一个是在冷原子系统中证实超固体态存在的实验。超固体态最早是由美国Penn State 大学Moses Chan的实验观测到的，但实验还有很多疑问。这次冷原子系统做的实验非常干净，证实了超固态的存在，学堂物理班的首届毕业生李俊儒和基科5字班同学黄武杰在这个实验里面起了关键作用。另外一个是研究手性马约拉纳费米子输运的实验，基科1字班王靖和学堂物理班第一届毕业生廉骉在这个实验的理论建议和设计上方面起了关键作用。 

      除了基础科学研究，在高新技术方面基科班毕业生也做出了重要贡献。最近国际上人工智能领域非常热，其中有一位新星是基科3字班的毕业生，名叫何恺明。他现在是计算机视觉与模式识别领域一位国际领先的科学家。他在这个领域最重要的两个系列会议（CVPR和ICCV）上多次获得最佳论文奖，这些会议都是几千人参加的大会，是该领域最重要的国际会议。他还获得2018年PAMI青年研究者奖，是两位获奖人之一。他和同事一起发展图像识别深度残差学习，在人工智能得到了广泛的应用，包括机器翻译、语音合成、语音识别，还有Alpha Go Zero。他现在Facebook工作，是非常有名的一位“大牛”。 

      最后，我的简单的结语是，培养世界一流科技人才，特别是顶尖的基础科学研究人才，是历史赋予我们的使命。清华大学物理系具有这样一个光荣传统，从刚成立起就以“为中国培养杰出人才”为自己的使命。20年来，我们在基础科学班和清华学堂物理班的人才培育试点取得了一些成绩，我们要总结经验，吸取教训，把这件大事做得更好。我们目前面临的社会大环境相当急功近利，这对培养基础科学的顶尖人才很不利，但是我们有可能创造一个相对好的局部环境，使得我们的有潜质的优秀人才容易脱颖而出。对于这些优秀学生，我们要充分发扬其学习和研究的主动性，教师对他们要松绑，要“放养”而不是“圈养”。而要更好地做到这些，我们还需要增强同学的使命感，“肩负使命，追求卓越”，这是我们全体师生的座右铭。

      谢谢大家！

“清华学堂人才培养计划”2018届学生荣誉证书颁发仪式

基金项目:  本文得到教育部高等教育司基础学科拔尖学生培养试验计划2016 年课题资助（课题号：20160701）。

END

更多精彩文章请点击下面“蓝字”标题查看：

《物理与工程》期刊是专注于物理教育教学研究的学术期刊，是中国科技核心期刊，1981年创刊，欢迎踊跃投稿，期刊投审稿采编平台：

http://gkwl.cbpt.cnki.net

欢迎关注

《物理与工程》微信公众号