從基礎科學班到清華學堂物理班
——朱邦芬院士在清華大學基科班20年·學堂班10年慶典大會上的講話

朱邦芬

(清華大學物理系，清華大學高等研究院，北京 100084)

尊敬的各位來賓、尊敬的各位校友、各位老師:

我很高興今天有機會代表清華大學物理系向大家匯報一下清華大學基礎科學班和清華學堂物理班的簡況。

今年是清華大學物理系創始人——葉企孫先生誕辰120周年，也是葉先生清華學校畢業100周年。我們基礎科學班是在葉先生百年誕辰時成立的，今年基科班成立20周年了；清華學堂物理班第一屆學生是在葉先生110周年誕辰時進入清華的，今年學堂物理班進入第10個年頭。從葉企孫先生，到基礎科學班，到學堂物理班，一脈相承。

大家知道，清華學堂在很長一段時間內被稱作“國恥紀念碑”，因為她是用美國退回的部分“庚子賠款”建立的，她標記了中國近代史上恥辱的一頁，告訴人們：落后就要挨打——制度落后要挨打，科學技術落后要挨打。建校伊始，清華師生就有一個道統——“教育救國、科學救國”。從梅貽琦先生、葉企孫先生開始，清華物理系始終把培育一流科學技術人才作為自己一以貫之的首要目標和使命。葉先生曾經寫過幾句話，在我看來今天還很有意義。他在清華物理系建立不久以后寫道“要學生個個有自動研究的能力”，他在理學院剛成立的1929年寫道，“沒有自然科學的民族，決不能在現代立腳得住”。他又三次在介紹清華物理系的文章里面說，清華物理系育人方針是“只授學生以基本知識；理論與實驗并重；重質不重量”。在葉先生的教育思想指導下，清華物理系培養了兩位諾貝爾獎獲得者——楊振寧先生和李政道先生。從1929年到1938年，前10屆學生一共畢業了71位本科生、1位研究生。72位弟子以后出了22位中國科學院院士、2位美國院士，還有多位盡管沒有院士稱號，但貢獻一點兒不亞于院士，譬如馮秉銓、王天眷，科學或技術上的貢獻甚至比有的院士更高。葉先生親自執教了10位“兩彈一星”元勛，這些人都上過葉先生的課，王淦昌先生前三年的物理課全都是葉先生教的，楊振寧先生和李政道先生也都上過葉先生的課。所以大家把葉企孫先生稱為“培養大師的大師”。

1952年院系調整對清華物理系而言是傷筋動骨。蔣南翔曾經講過，如果他早來清華半年，他不會同意理學院離開清華。蔣南翔曾經在1950年代說過這樣的話，“我們能否培養出林家翹這樣的科學家？培養不出，我們只好承認領導失敗”。他在1960年代始終堅持“三階段兩點論”，即對1949年前的老清華、1949年后全盤學習蘇聯時期的清華和中蘇分裂以后的清華，三個階段都要“一分為二”。這是蔣南翔在那個極左的年代對于培養一流科技人才的想法。

1982年6月24日，清華大學校務委員會決定恢復物理系，兩年后聘請老校友周光召先生擔任理學院院長，周先生提了四個字：重振輝煌。重振輝煌是清華大學物理系幾代教師、幾代系友，心中共同的愿望，重振輝煌最重要的就是重振培養一流科學技術人才和祖國棟梁之材的輝煌。我以為這始終是復系30多年來大家共同的一個心愿，也是清華物理系廣大師生探索基礎科學班和清華學堂物理班育人模式的內在動力。

基礎科學班就是在這樣的愿景下于1998年成立的。它的背景是：1997年楊振寧先生擔任名譽主任的清華大學高等研究中心成立，其目標是“加強清華大學的基礎科學研究；倡導開拓性與科學首創精神；培養有創新能力的科研人才；開展高水平國際合作與學術交流，為建設世界一流的清華大學作出貢獻”。1997年年底，清華大學就決定開辦基礎科學班，簡稱基科班?；瓢嗟呐囵B目標是，“為物理學、數學等基礎學科培養富有創新意識和國際競爭能力的拔尖人才；為對數理基礎要求較高的其他學科培養具有良好理科素養的新型人才”。這完全是與高等研究中心相匹配的?；A科學班初創期間的元勛有4位教師，熊家炯、尚仁成、白峰杉和徐湛，大家開玩笑叫這4位老師“四人幫”。另外還有一位事情做得最多但沒算在“四人幫”里的“漏網分子”——阮東老師。他們四位向當時的領導王大中校長，向今天在座的主管教學的余壽文副校長、主管“985項目”的楊家慶副校長以及教務長吳敏生、研究生院常務副院長陳皓明提交一份報告，題為“關于招收因材施教班的建議要點”。報告送上去以后，領導很快批示，決定成立“基礎科學班”?；A科學班于1998年開始招生，它的辦學指導方針是“寬口徑、厚基礎、強實踐”。2003年10月，經教育部批準，“數理基礎科學”作為一個專業出現在高等學校本科專業目錄里。之后，基科班幾經擴大規模，縮小規模，但辦學指導方針始終沒有改變。

基礎科學班的人才培養的特色是什么呢？我認為主要有以下四點。

特色之一，同時強化數學物理基礎。教學設置了18門數學物理主干課、9門物理課和9門數學課。這18門課的學分占課程總學分超過一半，這是規定動作。雖然有些課可以被類似課程替代，但是必須要修滿18門數理主干課。

第二個特色是，從三年級開始的“專題研究課”，簡稱Seminar。Seminar的作用是什么呢？它讓同學們在研究中學習，在研究中學會楊振寧先生所說的“滲透式學習”方式。通常學生在校學習，是一本本教材從頭到尾學，一門門課從頭到尾、老老實實地聽老師講，每堂課規規矩矩地預習、復習、做作業；然而，滲透式學習是，在研究中遇到不懂的知識點就自己查文獻資料、看一本書中的某些章節、請教別人、與人討論，弄懂了以后就再繼續向前做研究。研究中，很多從不懂到似懂非懂再到全懂的過程，從點到線到面的掌握某個專題知識的過程，都是通過這種“滲透式學習”實現的；而且，一個人離開學校以后，一生的繼續學習，也大多采用這種學習方式。掌握滲透式學習方式，這是Seminar課第一個作用。第二個作用是使同學體會科研，體會到經過探索發現了別人都不知道的東西，到底是一種什么感覺，怎樣的樂趣！第三個作用呢，Seminar允許多次換導師，如果運氣好，也許可以找到自己所喜歡的領域，發現自己所擅長的事情。我們通過多年實踐，對Seminar的定位越來越清晰，就是發揮這三個功能。這是基科班的一個很重要的特色。因而，第五學期、第六學期、第七學期學生有三個學期做Seminar，第八學期是畢業論文，最后兩年要求學生開展一些研究，并在研究中學習。這是基科班一個比較成功的重要的育人特色。

特色之三是，給予基科班同學充分的選擇自由。學生有多次選擇的機會。數學或物理，一開始同時加強數學和物理，但到后面總要確定將來是主修數學還是主修物理，這是一次選擇。其次，學生也可以選擇自然科學的其他領域，如生命科學、化學等等，還可以從理學轉到技術科學、工程應用科學，基礎科學班有不少同學經過Seminar轉到計算機科學和電子科學技術領域，以后做得很成功。還有一些基科班同學最后轉到文科，轉到經濟學等社會科學領域。我們同學有充分的自由，在打好扎實的數理基礎后，轉到自己真正感興趣的領域，這是基科班同學自我感覺最好的一點。

還有一個重要特點是，給基科班授課的都是我們能找到的國內最好的教師。除了楊振寧先生以及清華物理系的老師外，今天在座有好幾位外校老師，如北京大學趙凱華教授、吳崇試教授，今天遠道而來的美國猶他大學的吳詠時教授等，都是給基科班上過課的。此外，還有一大批今天不在場的名師，如MIT黃克孫，南京大學盧德馨，中國科學技術大學的張永德，北京大學曾謹言、俞允強、鐘錫華、包科達、張承福、李先卉、陳濱、陳惟桓、丘維聲，蘭州大學的汪志誠，北京師范大學裴壽鏞、梁燦斌、趙崢、彭芳麟，北京理工大學的梅鳳翔，新疆大學的黃惟承，等等。當年基科班的同學應該講是比較幸運的，他們得到了國內最好的物理老師的教誨，甚至早期基科班的人文素質課是由張豈之這樣的大師來講。

20年來，基科班畢業生的情況如何呢？前幾個月，基科5字班校友王剛創辦的“申請方公司”，做了一個物理系部分畢業校友的問卷調查。物理系一屆學生4個班共100人左右，其中基科班2個，物理班2個。在接受問卷調查的系友們中，基科班畢業的約40%目前從事科學研究，物理班約36%；目前在公司就職的基科班畢業生約53%，物理班畢業的約52%；基科班創新創業的稍多一點有4.5%，從事公共事業(在政府機構或非政府組織)的物理班的多一點，約9%，這是就業分布情況。

在從事科研的畢業生中，52%研究物理，其中做理論物理的較多，已有30.6%獲得講師、助理教授或以上教職，有52.7%認為自己在領域研究的影響力比較高，高于同行的平均水準，對職業滿意率的占比是91.2%，職位滿意率84%。

在公司就業的畢業生，主要從事兩部分工作，一是在醫療、醫藥行業，一是在教育培訓、文化行業。在公司工作的2/3的人認為自己在行業中影響的比較大，職業發展、職業滿意率都在80%以上。薪酬待遇較好，60%的畢業生年薪在20萬以上，36.9%的學生年薪在50萬以上。在公共事業部門就業和自己辦公司的畢業生，都還感覺不錯?？偟膩碇v，我們畢業生職業發展相當好。

關于基科班畢業生的科學研究，我僅舉基科9字班為例?；?有55位同學，1999年入清華大學，班主任是段文暉院士，當年他還是一位青年教師。這個班現有17位學生在一流學?；蜓芯克鶕谓搪?表1)，其中包括今天在座的祁曉亮，現任Stanford大學物理系副教授，許岑珂在加州大學Santa Barbara分校任副教授，陳汐現在美國哥倫比亞計算機系做教授，等等。一個班55人里就有17人在這些國內外一流機構擔任教職，表明基科9在基礎科學人才培育上確實做得不錯。除了基礎科學研究，基科班同學工作領域分布很廣，表現也非常出色。譬如基科9趙福同學，通過在經管學院的Seminar訓練后，大四參加世界最大的投資銀行之一的摩根·斯坦利的招聘。經過嚴格的層層篩選，最后一輪剩下5位候選人，除趙福外，其他4人都是清華經管學院或北大光華學院的研究生，該行亞洲總部的5位高管每人都與5個候選人單獨、長時間、深入面談，趙福最終成為唯一招聘的成員。他們對趙福的評價是：既有數學物理方面的基礎，又有經濟金融方面的學習和研究訓練，思維方式有其獨特性。最近趙福已開設自己的基金公司。當然，基科班還冒出許多杰出人才，由于時間關系我就不一一列舉。

表1 基科1999級17位學生在一流學?；蜓芯克鶕谓搪?/p>

清華學堂物理班是在2009年正式成立的，時任校長是顧秉林。當時的背景是，社會上普遍對清華北大培養的杰出人才質量不滿意，而2008年清華開始籌備百年校慶，需要對清華百年育人作一個評估。學校里許多人覺得，“文革”后入清華的本科生中出的各類杰出人才相比于生源的優秀程度，并沒有顯示出特別的優勢。更重要的是，中國經濟到了必須要靠自己創新來發展，要靠高新技術而不能只靠規模擴大來發展，在這樣的背景下，清華學堂物理班應運而生。它和清華學堂其他班一起，使命是要培育世界一流的基礎科學人才。2009年2月，清華原黨委書記、時任教育部主管高等教育的陳希副部長，帶了一批教育專家來到清華調研一流基礎科學人才培育問題，還專門拜訪了楊振寧，請教楊先生對拔尖人才培養的看法。2009年4月，清華大學通過了《關于進一步加強本科教育工作，促進拔尖創新人成長的若干意見》正式文件，清華學堂物理班正式成立，朱邦芬擔任首席教授，李師群教授任項目主任。7月至9月，我們制定了清華學堂物理班的實施方案。教育部9月份正式啟動“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”，清華學堂是其中的一部分。9月我們組建了8字班(2008年入學)的清華學堂物理班，第一批遴選了17個人，聘請了導師。2010年4月1日，我們舉辦了清華學堂物理班正式開班典禮，楊先生參加并發表演講說，“十年之后我們再聚首，評價這種學習模式是成功的還是失敗的，我說這話是認真的”。他說這話時，豎起了右手食指，表明這話不是隨便說說的?，F在離10年還差一點時間，我們要加倍努力。

清華學堂物理班有什么特點呢？首先，學堂物理班和基礎科學班是繼承的關系，它繼承了基科班的育人特色，如加強數理基礎，Seminar的訓練，聘請海內外名師等。這些都是在繼承基科班做法的基礎上，有所發展。然而，作為“教育部基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”的一部分，清華學堂物理班更注重學生對物理基礎研究的興趣和能力。和基科班的多樣性有所不同，學堂物理班沒有給予學生那么多的不同領域的選擇，沒有那么自由；同時，學堂班不是固化的，具有動態進出機制，這是第一個特點。

學堂物理班第二個特點是，更加強調培養學生的主動性，鼓勵學生主動學習，主動研究。我們的一個基本想法是，中國為什么出的世界頂尖科學人才比較少，一個原因是我們的教學偏重知識傳授和灌輸，老師按部就班、教得比較多，學生自己探索、質疑已有知識方面做得不夠。為此，學堂班的一個中心思想是，基礎研究杰出人才不是課堂上教出來的，而是要營造一個比較好的“環境”，使一大批有潛質的優秀人才比較容易“冒”出來。這個良好“環境”，要薈萃一批優秀學生并讓他們相互作用、培育良好學術氛圍、招聘一批良師、培養國際視野、具備良好的軟硬件環境。除此之外，要給學生比較多的自主空間，越優秀學生，給予的自主空間越大，這是學堂班的因材施教之道。因而，學堂班特別重視培養學生學習和研究的主動性。此外，學堂班的導師制更加落實。低年級我們有學業導師，高年級有Seminar導師，每個學生每學期都有導師專門指導，師生交流比較多，國際交流機會比較多。特別注意學生好奇心、想象力和批判性思維的培養。所以可以說，清華學堂物理班是在基科班的基礎上發展的一個新階段。

清華學堂物理班至今共有10屆本科學生，已經畢業了7屆學生，目前在校有3屆。畢業的7屆有154位同學，畢業后全部攻讀研究生，其中出國(境)讀研的有86位，占56%，國內讀研66位，占43% 。畢業生讀研的分布大體是，134人繼續在研究物理，占87%，離開物理學科的，還有多人在與物理關系十分密切的領域中讀博，如材料、電子科學技術等學科。出國讀研的86人中，去斯坦福讀博的11人，哈佛8人，麻省理工學院8人，普林斯頓8人，伯克利6人，加州理工1人，將近一半在所謂的物理“六大名?！弊x博。我們第一屆學堂班畢業生廉骉同學今天來了，他告訴我，他們那屆大多數已經獲得博士學位，目前在做博士后。在國內讀研的主要是在清華，66個人里面62個在清華，其他兄弟院校去的有點少。

“十年樹木，百年樹人?！笨偟恼f來，基科班20年、學堂班“虛歲”10年，時間尚短，要全面評估育人成敗得失還不夠成熟。我們也許可以根據吳念樂老師提供的一個材料看點趨勢。最近吳老師統計了近年獲得美國斯隆基金會研究獎(Sloan Research Fellow)的情況，這個獎有點類似中國的“杰青”，主要獎勵一些在美國和加拿大大學工作的比較有潛質的事業剛起步的青年教師，獎勵研究經費不多，屬于精神鼓勵。斯隆獎始于1955年，獲獎者中后來有45位獲得諾貝爾獎，16位得菲爾茲獎，所以它看準了一批非常有潛質的青年科學家。吳老師查了一下，清華物理系學生從2001年開始有畢業生獲獎，第一個是戴宏杰，獲得斯隆化學獎，他在斯坦福大學化學系，主要研究碳納米管，跟物理非常相關。獲得斯隆物理獎的具有大陸背景的從1989年開始，大致可分為三個10年。第一個10年獲得斯隆物理獎的華裔一共14人，大陸背景有10人，其中清華物理系畢業生一個也沒有。第二個10年從1999年到2008年，這段時間，大陸出去獲斯隆物理獎的有15人，其中清華物理系畢業生只有1人，還沒有基科班的畢業生，因為從進大學到博士畢業再到做出好的研究成果，至少需要10多年時間才有獲獎的可能。第三個10年，從2009年到2018年，在這個時間段里，大陸畢業的共有17位斯隆物理獎獲獎者，其中清華物理系畢業生有6位。有一點值得我們自豪：大陸背景獲得斯隆物理獎的，基本都在海外獲得博士學位，只有兩位“土博士”，全是清華物理系培養的博士。一位是祁曉亮，他的博士導師是翁征宇教授，一位是常翠祖，他的博士導師是薛其坤院士。這是斯隆物理獎的情形?；瓢喈厴I同學工作在多個領域，如果把所有斯隆獎的獎勵領域都統計進去，清華物理系一共有15位畢業生獲獎，其中14位本科畢業生。表2是清華物理系15位斯隆獎獲獎人名單，除物理外，還有計算機、神經科學、分子生物學等領域，其中8人是在1998年以后入學的，用黑體標注的5位是基科班畢業生，其中陳汐的博士學位也是清華授予的。從三個十年斯隆獎獲獎情況這個角度看，清華物理系的一流人才的培育進步明顯，初見成效。

優秀人才很多，下面我只是列舉幾個，以見一斑。

翟薈，基科班第一屆學生，是楊振寧先生回國后培養的唯一一位博士。他2002年本科畢業，2004年12月就通過博士答辯，兩年多一點就獲得博士學位。由于研究十分出色，以后他什么都領先一步，2009年，20多歲回到清華大學高等研究中心擔任研究員，2013年，獲得國家自然科學基金委員會杰出青年基金，成為數理學部首位80后的杰青獲得者，2016 年當上教育部長江特聘教授。他在冷原子物理研究領域，理論密切結合實驗，是冷原子物理研究領域的領軍科學家之一。

祁曉亮，現在是國際凝聚態理論研究領域的一位頂尖物理學家。他是清華大學高等研究中心培養的博士，現為斯坦福大學物理系副教授，中國博士獲得美國頂尖大學的教職，這是非常罕見的。由于在凝聚態物質的拓撲態研究所取得的重大成果，曉亮獲得很多有影響的獎，其中一個獎是The Breakthrough Prize 基金會2016年授予的新視野物理獎(The New Horizons in Physics Prize),是非常有影響的一個獎。他現在正試圖研究量子糾纏、量子引力和量子混沌之間的相互作用。

許岑珂，現在是加州大學Santa Barbara分校物理系副教授。他不是土博士而是洋博士，但是和祁曉亮一樣做得非常優秀，獲得過許多獎，他也是一位國際頂尖的凝聚態理論學家。

最近國際上有兩個非常受人關注的凝聚態物理和冷原子物理實驗，清華物理系的畢業生在里面起了關鍵的作用。一個是在冷原子系統中證實超固體態存在的實驗。超固體態最早是由美國Penn State 大學Moses Chan的實驗觀測到的，但實驗還有很多疑問。這次冷原子系統做的實驗非常干凈，證實了超固態的存在，學堂物理班的首屆畢業生李俊儒和基科5字班同學黃武杰在這個實驗里面起了關鍵作用。另外一個是研究手性馬約拉納費米子輸運的實驗，基科1字班王靖和學堂物理班第一屆畢業生廉骉在這個實驗的理論建議和設計上方面起了關鍵作用。

表2 清華物理系15名畢業生獲得美國斯隆研究獎

除了基礎科學研究，在高新技術方面基科班畢業生也做出了重要貢獻。最近國際上人工智能領域非常熱，其中有一位新星是基科3字班的畢業生，名叫何愷明。他現在是計算機視覺與模式識別領域一位國際領先的科學家。他在這個領域最重要的兩個系列會議(CVPR和ICCV)上多次獲得最佳論文獎，這些會議都是幾千人參加的大會，是該領域最重要的國際會議。他還獲得2018年PAMI青年研究者獎，是兩位獲獎人之一。他和同事一起發展圖像識別深度殘差學習，在人工智能得到了廣泛的應用，包括機器翻譯、語音合成、語音識別，還有Alpha Go Zero。他現在Facebook工作，是非常有名的一位“大?！?。

最后，我的簡單的結語是，培養世界一流科技人才，特別是頂尖的基礎科學研究人才，是歷史賦予我們的使命。清華大學物理系具有這樣一個光榮傳統，從剛成立起就以“為中國培養杰出人才”為自己的使命。20年來，我們在基礎科學班和清華學堂物理班的人才培育試點取得了一些成績，我們要總結經驗，吸取教訓，把這件大事做得更好。我們目前面臨的社會大環境相當急功近利，這對培養基礎科學的頂尖人才很不利，但是我們有可能創造一個相對好的局部環境，使得我們的有潛質的優秀人才容易脫穎而出。對于這些優秀學生，我們要充分發揚其學習和研究的主動性，教師對他們要松綁，要“放養”而不是“圈養”。而要更好地做到這些，我們還需要增強同學的使命感，“肩負使命，追求卓越”，這是我們全體師生的座右銘。

謝謝大家！