姚期智與“姚班”十年

2015年03月03日 來源: 中國教育報 瀏覽次數: 0

    “清華有許多很好的學生。有一些是中國典型的好學生，每科都力 爭第一，但也有一些學生希望在大學里做自己真正感興趣的事。我希望清華的環境能讓大家沒有那么多壓力，而是能感受到學習、研究過程中的挑戰與突破，以及由 此帶來的幸福感。唯有這樣，我們才能培養出世界最頂尖的年輕人，不管他們將來是做學問還是去創業。”

　　能考入清華的學生，應該是人中翹楚了。清華的本科教育，理所當然也應是精英教育吧？如此推論，圖靈獎獲得者姚期智卻并不認同。

　　2005年，姚期智辭去普林斯頓大學的終身教職，與微軟亞洲研究院合作在清華開始了精英教育實驗。這個計算機科學實驗班，也被外界稱為“姚班”。10年間，一批批拔尖創新人才真的從這里邁向世界學術舞臺。

　　姚期智心目中的精英教育長啥樣？

大師上課也要精心策劃

　　“校內二次招生，全英文授課，全英文交流。沒有國界，沒有教材，沒有拘束，甚至沒有臺上臺下、課上課下的分明界限……”

　　姚期智此前“走過”許多赫赫有名的大學——哈佛大學、伊利諾伊大學、麻省理工學院、斯坦福大學、伯克利加州大學、普林斯頓大學……當他決定在清華培養世界一流的本科生時，心中想的便是那些世界一流大學課堂的畫面。

　　姚期智主講的“理論計算機科學”，是一門面向本科一年級的專業基礎課。每年開課，他都會極為認真地梳理教學思路，每一節都精心策劃。這門課他一 講就是8年，直至逐漸找到合適的年輕教師才把接力棒傳下去。其間他還擔任“計算機入門”、“計算機應用數學”、“量子信息”等多門課的任課教師。“姚班” 學生大都在低年級聆聽過姚期智的課，并在短短的一兩個學期內，受其影響改變了自己的人生之路。

　　王君行，計算機科學實驗班2010級本科生，本科二年級就發表了第一篇全英文學術論文。而論文的靈感，正源自姚期智課上的一次“隨意發揮”。

　　當時，姚期智在課上介紹了著名的“拜占庭將軍問題”，并將這與計算機系統的可靠性保障問題相聯系，希望同學們提出解決方案。這些本科一年級同學 也毫不示弱，像往常一樣自發組成小組展開討論。一小節課后，姚期智請幾個認為已找到答案的小組進行演示。有趣的是，每當一組演示時，其他小組就會直接指出 其中的不足和錯誤。

　　臺上臺下的討論十分熱烈，看到時機成熟，姚期智便起身準備宣布標準的解決方法。這時，一直沒有說話的王君行站了起來，打斷他說：“我還有一個方案！”

　　王君行走上講臺，起筆寫了四五行看起來非常簡單的算法。教室里突然安靜下來。姚期智后來回憶說，當王君行寫出那幾行算法時，他思考了幾分鐘，突然意識到眼前的這位一年級學生真的解決了一個困擾學術界30年的問題。

　　姚期智建議王君行把自己的想法寫下來。此后數月，姚期智及夫人儲楓教授協助他修改論文，并就投稿期刊提出建議。2011年，王君行讀大二時，這 篇論文發表在國際期刊《組合最優化學報》（Journal of Combinatorial Optimization）上。

讓學生體會“挑戰的幸福”

　　“在這里要上的課內容不多，但聽起來解渴。”施天麟大一時選修了姚期智的課，這讓平時上其他課覺得“吃不飽”的他，毅然決定轉到“姚班”。

　　在解放總學分的同時，“姚班”提高了每門課的難度。有時一次課堂作業，學生就需要花二三十個小時，而且還有可能找不到理想答案。這給了許多像施天麟一樣喜歡科研探索的學生充足的“挑戰感”，也激勵他們把有限時間投入到對知識深層的理解中，進而做出一些創新性的工作。

　　2013級本科生范浩強也對課上“不斷升級”的難度記憶猶新。他們雖然只是本科低年級學生，卻不像一般計算機系學生從基礎編碼學起，而是被“假 設”已經掌握了這些基礎內容，課程更加偏重深層次的理論計算的分析和架構。這些被學生們戲稱為“虐心”的課程，卻也讓他們欲罷不能，聽起課來十分“過 癮”。

　　范浩強把在“姚班”聽課比喻為“蓋大樓”。“原本預想聽完一門課，自己的思維會從‘一層’升至‘五層’，這已經很刺激了，但沒有想到，老師直接 從‘六層’講起！”這種高強度的授課方式，給課上、課下都帶來了不小的壓力。一開始很多同學不適應，但漸漸地，他們發現自己居然可以做得到！這種“重新發 現自我”的驚喜和肯定，極大地激發了同學們的潛力，很多同學甚至不滿足于課上所學，主動聯系老師找選題、做研究。

　　范浩強還注意到，大家在意的不再是純粹的考試和高分，羨慕的不是滿分“學霸”，而是心中懷揣的那個高遠的科研夢想——立志要做出世界最頂尖的科研成果。這也正是姚期智創立計算機科學實驗班時的初衷。

　　“清華有許多很好的學生。有一些是中國典型的好學生，每科都力爭第一，但也有一些學生希望在大學里做自己真正感興趣的事。我希望清華的環境能讓 大家沒有那么多壓力，而是能感受到學習、研究過程中的挑戰與突破，以及由此帶來的幸福感。唯有這樣，我們才能培養出世界最頂尖的年輕人，不管他們將來是做 學問還是去創業。”姚期智說。

開放包容的國際視野

　　許多人認為，與世界一流大學相比，中國的差距主要在博士生教育；換句話說，本科生教育中國也是一流的。姚期智剛到清華時，原本也是計劃構建一個培養博士生的良好機制。隨后他改變了計劃，萌生了精英教育要從本科生抓起的想法。

　　姚期智認為，在計算機科學領域，國內比較重視計算機工程方面的學習，要想真正有所突破，要能與世界一流的本科生教育媲美，不僅需要國際化，而且要富有挑戰性。姚期智從根處解決問題的想法，得到清華校方的大力支持。

　　10年來，姚期智帶領清華同行重構了計算機本科課程體系，對教學內容進行優化重組，注重理論基礎，全面覆蓋計算機科學前沿領域，又突出計算機科 學與物理學、數學、經濟學、生物學等多學科領域的交叉。在姚期智的邀請下，圖靈獎、奈望林納獎、哥德爾獎獲得者等頂尖學者、大師相繼走進清華的課堂，他們 精辟的見解、嚴密的邏輯、深湛的哲理，以及演算和推導過程中像棋壇高手般走出的奇著、怪著，常常引得同學們屏息關注，熱烈討論。

　　施天麟2013年到麻省理工學院交流學習，他驚訝地發現，自己平時上課學習的方式，原來可以和世界一流大學“無縫銜接”。施天麟性格偏內向，但 他在“姚班”卻非常享受和同學們思想交鋒的過程。清華學堂的討論間，成為施天麟們相約看書、交流的好地方。“國外的學生非常熱衷于討論問題、發表看法，很 多國內去的同學往往會比較羞澀，不過我們班的同學卻不存在這個問題。”

　　不僅如此，從“姚班”走出去參與聯合培養、出席國際會議和出訪交流的學生，截至2014年年底已近450人次。此外還有20余名來自麻省理工學 院、伯克利加州大學等學校的學生來訪，和“姚班”學生們一起學習提高。這種國際化的、開放包容的學習氛圍在姚期智看來，是培養學生自信心的重要條件。

團隊協作的科研文化

　　姚期智鼓勵學有余力的本科生參與科研。在“姚班”，本科生從不缺乏接觸科研的機會，首次接觸可以從一門課開始，或是一個已知的項目。姚期智把計算機科學實驗班形象地比喻為“超級百貨商場”，老師們的研究工作是“商品”，學生們可以根據興趣“選購”。

　　上文提到的王君行，大二在國際學術期刊發表科研論文后，便義無反顧地走上了科研之路。3年后，他成為全球第一個在本科階段獲得ACM計算經濟學國際學術大會最佳學生論文獎的人。如今，被姚期智親切地稱為“聰明的小鬼”的他，已在卡內基梅隆大學攻讀博士學位。

　　在姚期智看來，發現自己的興趣點，對本科生來說很重要；融入到一個科研團隊，感受團結協作的科研文化同樣很重要。

　　而計算機學科未來的遠景，恰恰孕育在它“初生”時的自然屬性——交叉之中。如何在清華建立一個學科交叉、本科生參與的研究環境？在過去的幾十年 里，姚期智親眼見證了中國在世界微電子領域競爭中的“錯過”，他意識到未來量子信息和量子科技將成為新的發展點，中國必須得跟上。而量子計算除了需要理論 計算機專家外，同樣也需要懂量子計算的物理學家。于是，姚期智想到了段路明。

　　段路明本科畢業于中國科技大學物理系。2010年10月，段路明在密歇根大學正準備給學生上課，突然間身邊的電話響了，電話那頭居然是姚期智本 人。更讓他沒有想到的是，兩個星期后，姚期智專程飛到密歇根大學與他會面。兩個月后，段路明加盟清華。2014年10月，段路明研究組首次在常溫固態系統 中實現了抗噪的幾何量子計算，該成果是量子計算研究領域取得的重要進展，研究論文發表在國際著名期刊《自然》上。論文第一作者祖充是交叉信息研究院在讀博 士生，共同完成文章的還有兩名本科生。

　　“清華有很多優秀的年輕人，姚先生以他的威望為我們提供了充分的資源，這里的研究環境比許多國外的研究機構更有彈性和空間。我們感受到姚先生的信任，同時更加敬佩他對科學研究前瞻的判斷和獨到眼光。”段路明說。

　　截至2014年12月，“姚班”學生本科期間共發表論文110篇，其中以學生為論文通訊作者或主要完成人的共84篇。即使在國外世界一流大學，本科生也很少能在國際學術期刊發表文章，更少有學生會有完整的科研經驗，但在“姚班”，幾乎1/3的本科生都有“科研成就”。

　　“這里擁有最優秀的本科生和最優秀的本科教育。”圖靈獎得主、美國康奈爾大學約翰•克羅夫特（John Hopcroft）教授說。