以个性化教育培养科研创造力

演讲人：郑泉水 演讲地点：清华大学“人文清华讲坛” 演讲时间：2025年9月

　　党的二十大报告指出：“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。”高校是教育、科技、人才的集中交汇点，承担着为党育人、为国育才的重任，应积极探索推进教育、科技、人才“三位一体”协同融合发展。

　　本次讲座，我们将基于拔尖创新人才培养这一宏大主题，结合一些具体案例展开探讨。

郑泉水 中国科学院院士、清华大学教授，力学家、微纳米科技专家与创新教育开拓者。历任清华大学工程力学系系主任、中国力学学会旗舰杂志《力学学报》和Acta Mechanica Sinica主编等职务。2009年，出任清华大学钱学森力学班创办首席教授；2019年，创立深圳清华大学研究院超滑技术研究所并担任所长。

时代发展下的“A型人才”与“X型人才”

　　刚进入大学的同学，可能有不少会对自己报考的专业产生某种困惑——为什么要学习这个专业？

　　这种困惑产生的原因多种多样，譬如中学阶段基本未涉及高校专业划分，且部分家长、教师当年所学专业如今已发生较大变动，很难给考生科学精准的指导。因此，多数考生当初选择报考专业时，往往只考虑专业的热度以及录取分数线等，却忽视了专业与自身未来发展方向的关系这一关键问题。这种情况在我们的相关调研中屡有反映，许多学生将“考上好大学，最好是清华大学”当作人生终点，却不曾想过：考上大学只是“中间站”，之后还有漫长人生路等待着去探索。

　　我认为，滋生这种困惑的根本原因在于：同学们考入大学之前，尚未形成对家庭、社会与国家的价值创造能力。而随着社会不断发展，当下所学的特定知识、所选的专业方向，也未必是支撑自身长远发展的核心能力。当前迅猛发展的人工智能技术，又在某种程度上放大了这种矛盾。如今同学们需要思考的，不仅仅是专业与个人发展的关系，更是技术发展日新月异之下“该如何学习”这一根本问题。

　　“该如何学习”，一直是人类社会发展需要直面的问题，这个问题随着时代进步而不断呈现新的变化。例如，当初工业革命的出现，使社会生产对人的需求发生了巨大变化。工业革命前，生产主要依靠人力，无法实现大规模生产；工业革命后，人类开始使用煤、石油等化石燃料，大规模生产迅速发展。社会发展的变革带来了对教育要求的变化，导致了教育的变革：大规模生产需要大量能看懂生产说明、掌握标准化技能的工人，因此当时的教育模式也随之调整。这方面典型例子在德国，19世纪初德国开展教育改革、推行普及教育，培养大量适应工业生产的人才。这种教育模式以知识、资源为中心，以规模化培养为特征，却在底层逻辑上存在缺憾，无法对个性化教育倾注更多精力。

　　如今，人工智能技术的迅猛发展，使人类再一次站到了科技发展的重要关口——从工业时代迈向数智时代。可以预见，数智时代的AI技术会取代许多低阶思维能力场景，这种新的社会生产变化，会促使教育更加注重培养人的想象力和创造力，即高阶思维能力。通俗来说，工业时代的教育是组织大家按标准化知识体系一起学习，追求每门功课都得“A”，我们称此类人才为“A型人才”。而在数智发展日新月异的今天，我们寻找拔尖创新人才的时候，需要通过个性化教育帮助大家追求“X”，即挑战比课堂学习更难的问题，探索自己感兴趣且适合的未知领域，简言之就是去创造未知。我们称此类人才为“X型人才”。

　　这里需要特别强调，“A型人才”和“X型人才”体现了不同体系、环境和时代下的技术性分野，两者之间并无优劣之别。大体上说，“A型人才”更适合于补短板、提效率，“X型人才”更擅长扬长板、聚突破。只有二者优势互补，才可能形成活力充沛的创新型社会组织。

　　我认为，每个人都有追求“A”的天性，因为大家生活在群体社会中，都想在同一赛道上表现得更好，竞争意识不可避免。而追求“X”的天性同样是每个人与生俱来的。所以，追求“A”和追求“X”这两种需求，都需要满足。而伴随着数智时代的到来，我们在继续追求“A”的同时，也需要更多地去挑战“X”，即更难的问题、更未知的领域，这也是本次讲座关注的重点。

“钱学森班”的探索

　　作为从教四十余年的教育工作者，我很早就察觉到教育面临的种种挑战。

　　2002年，有一位本科生告诉我，他们班里真正想做研究的学生不多。我一直以为科学研究是极具魅力的事，为何大家反而不愿参与？一些同事得知这一情况后，坦承自己也有同样的困扰，希望一同破解这一问题。当时我认为，这一问题的根源可能在于教师知识老化、教学方法不当，于是围绕这个问题，与老师们共同探讨如何改进教学教法。但一段时间后，情况并未得到明显改善。

　　我们又推测问题可能出在专业设置上。2004年，我们所在的院系转为航天航空学院，当时航天航空领域可谓热门，但即便如此，问题仍未彻底解决。

　　究竟该怎样更大力度提升教学效果？教师团队内部也出现了争议。大多数人仍坚持此前的思路，认为要把主要精力放在改进教学方法、更新知识体系方面。但我觉得这种思路行不通，便和几位院士及教师一同向校领导汇报，希望能尝试用新方式开展教育实践。校领导最终同意我们放手一试。

　　2009年，钱学森力学班正式创建。当时清华大学共设6个实验班，由我们几位教授分别负责，学校给予充分自主权，支持实验班探索创新教育模式。之所以取名为钱学森力学班，是因为钱学森先生的经历——作为工科基础研究先驱，他早年学习力学、机械工程与航空航天，后来开创工程控制论。我们希望传承钱学森先生的工科基础研究理念，培养一大批基础扎实的创新人才。

　　在钱学森班（以下简称钱班），我们把力学作为学生核心研究领域，因为力学是几乎所有工科专业的基础。我还有一个坚定的信念：不能让钱班的学生轻易产生自我否定的想法，影响科研的热情与信心。而若沿袭旧规采用统一考试的方式来衡量所有学生，必然会产生排名先后，影响一些学生的心理。我希望能让钱班的每个学生都发现自己的优秀、发自内心认同自己的优秀，并且获得他人的认可。这一想法看似理想化，但我最终找到了实现目标的逻辑：鼓励引导钱班学生去做学界没人做过的研究。在未知领域率先突破，便是该领域的世界第一，持续深耕还可开拓新领域，其创新价值不可估量。此过程虽然很有挑战性，却意义重大。

　　经数年摸索，我们在钱班成立的第四年总结出了“进阶研究式学习”模式，核心思路是借鉴爱因斯坦通过研究探索未知的理念，并在此基础上有所创新。我们还借鉴爱因斯坦的学习方法，提炼出了“学得少、学得深”的理念。这套体系的大致框架为：学生在大一期间每周花半天时间参与研究，大二阶段每周花一天做研究，进入大三则每周花一天半到两天投入研究，大四阶段则把每周大部分时间用于开展自主研究。可能有同学会追问，如此安排，本科正常教学又该如何开展？我们也考虑过这个问题，但最终认为这种尝试的收益更大，有助于更好发掘学生潜力。正如诺贝尔物理学奖得主卡尔·威曼2002年的研究所显示的：花十六七年时间在教室里听物理课，效果不及在物理实验室实践三年。

　　接下来我所介绍的案例，是学生在实践中自然产生的，我只是引导他们参与研究，进而在切身体验中认识到：通过研究开展学习，效果之好出乎意料。

　　清华大学很早就有SRT计划（学生研究训练计划），但一些学生仅短暂参与便选择退出。钱班最初也有类似情况。正当我百思不得其解的时候，有一位学生给了我启示。

　　这位同学有着浓厚的科研兴趣，下课后常常主动留在我的实验室，和我的研究生一起做研究。我觉得他很特别，便询问他有没有兴趣尝试我的研究生们不敢做、不想做的研究课题。

　　当时油价高企，企业纷纷寻求技术突破。有一家国际石油公司找我合作，试图解决开采效率低的问题。当时石油一次开采率仅百分之十几，后来行业内采用水压开采的方法，开采率也仅有30%左右，仍有约70%的石油因困在地下岩石孔隙中而难以开采。对此，我提出一个设想：往地下注水时加入极小球体，球体随水流进入后或能聚集在石油与岩石接触的界面，助力石油流出。此想法在多数学生看来是不可行的，但这位同学听闻后，却主动表示他想尝试一下。

　　实验进行了大约半年时间仍未成功，可这位同学却从中发现了一个有趣的现象：水里产生了一些泡泡，始终不破。他很好奇其间原因，我便指导他查阅相关文献，数日后，确认这一领域存在研究空白。于是，我们着手开始研究，很快找到泡泡不破的机理，根据这一机理甚至可以尝试制作“永久不破的泡泡”。后来，这个故事在清华大学流传开来，广为人知。

　　通过这位同学的案例，我总结出其他学生中途放弃的可能原因：很多同学在成长过程中都参加过多次物理竞赛，竞赛训练多是沿已知路径寻找答案，而创新研究需面对未知领域、运用全新思维；竞赛、考试都有时间限制，一般仅需两个小时就能完成，且有标准答案，而研究则需花费几个月甚至几年时间，且成果与结果均属未知，这种本质差异决定了创新研究需要学生有更强的毅力与耐心。因此，我提出了做研究的第一个关键——坚持，一旦决定就必须坚持到底。基于这一考虑，钱班在实施SRT计划时规定，学生选定研究项目后必须完成，不允许中途退出，并将其纳入必修课考核。后来，我多次向钱班学生推广此方法，参与的同学每周用固定时间坚持做研究，最终都获得了成功。从2012级学生起，钱班全面推广了这种方法，仅一年半后，几乎所有学生都能独立开展研究并出成果。如今可确定，此方式不仅适用于大学生，中学生亦可行。

　　随着钱班学生独立研究能力的提升，他们的关注点也从“能否做研究”转向“如何找到真正热爱的研究方向”。对此，我们又提出新方法：让学生在大二尝试多个研究方向，每个方向分别投入三个月到半年时间，深入应对领域内挑战性问题。

　　2015级一名学生便是这个方法的受益者。他曾获国际物理竞赛第二名，原本学物理专业，但读大学后逐渐觉得自己更热爱工科，又听说钱班可以接触更多工科领域知识，于是主动申请转入。刚到钱班时，他跟随老师研究“四轮独立控制调整的车辆”，和同学合作做出实物并在校内举办展览，学校领导也专门前来参观。但完成这一项目后，他却发现自己并未感受到那种因热爱而生的喜悦。随后，他转向研究超材料，虽然成功发表论文，但依然觉得仅仅是完成了一项任务。在钱班引导下，他再回物理系，重新探寻物理领域中能打动自己的方向。这一次，他接触到高温超导领域，产生了浓厚兴趣，迅速学完相关课程，后转入物理系读博，目前仍在深耕高温超导领域，研究劲头十足。

　　从这一案例可见，找到自己的兴趣和热爱才是关键，这位学生用了三年时间、多次“转型”方才找到，当然也有学生用更短的时间明确了自己的发展方向。在钱班，我们引导本科生做研究的主要目的绝非为取得成果，而是让他们参与比课堂学习更具挑战性的科研实践。具体而言，是让学生从学习已知领域的知识过渡到探索未知领域的奥妙，并在此过程中引导学生判断自己是否真正热爱这项研究。同时，坚持以解决实际问题为学习导向，追求主动求知、学以致用。实践证明，这样的效果远优于被动接受知识。

　　钱班创建七年后，我也找到了一种倍感愉悦的教育状态——学生想做的事情，恰好也是我特别想做的事情。当时我想找学生合作探索技术应用，尝试基于无摩擦技术（“自超滑”）制作微型发电机。现在的汽车传感器可借车载电源供电，但人体植入传感器（如老年人健康监测设备）却无法频繁手术供电，若能植入靠人体毛细血管扩张发电的微型发电机，便可为传感器持续供电，对人类健康事业意义重大。我认为这是一个让人激动且充满人文关怀的想法。但不少学生认为该项目风险高、成果不确定，甚至可能影响毕业，因此并不愿意参与这个项目。

　　不久后，一位大一学生引起了我的注意。他听闻我的微型发电机项目后十分激动，主动申请加入。他的激情引发了我的激情，合作中我们沟通顺畅，他随时打电话与我讨论问题，还常到我家中梳理研究思路。经过近两年努力，我们实现了理论突破，研究基本成型。后续我安排博士生与他一同完善实验，最终不仅造出了世界上首个微米级发电机，还获得了全国首届颠覆性技术创新大赛最高奖。这个学生大一便明确方向、坚定前行，为实现目标，他主动学习材料学、微加工技术等知识，还赴北京大学、中国科学院物理所等处多次请教专家，最终掌握的该领域知识甚至超过了我。他在清华仅用三年多便完成硕博学业，还斩获了清华大学研究生最高荣誉奖项。清华大学每年有四万多名研究生，该奖项每年仅评选十人。现在他带领一个十余人的小团队与我一同深耕该领域，继续全情投入工作。

　　类似案例，在钱班每年都会出现。

　　实现个性化教育无疑是一个巨大的挑战，但现在这个挑战已经有了实现的可能。以清华大学为例，后续创办的书院与钱班的教育模式几乎都基于同样的理念，也取得了不错的效果。很多其他学校也开始进行类似尝试。比如我的本科母校南昌大学就基于这一理念设立了特色班，也取得了很好的效果。

找到激情，保持激情

　　钱班的教育实践，不仅吸引很多家长关注，还引起了一百多位中小学校长的兴趣。很多人问我，这种教育模式在中学可行吗？在小学可行吗？我用事实来回答：从2017年开始，我们已在近十个中小学班级做试点，时间最长的试点已近十年，从效果来看是比较理想的。

　　在中小学阶段，帮助孩子找到“激情”其实非常简单。例如幼儿园阶段，孩子最感兴趣的往往不是学数学、物理、化学，而是观察虫子、小猫、小狗等身边事物。这一阶段我们要做的就是尽量满足孩子们的好奇心，鼓励其探索感兴趣的事物。进入中学阶段，可引导学生尝试更具挑战性的事情。我认为，中学阶段最重要的是鼓励引导孩子学会自学，这样他们就能自主选择做自己最想做的事情。例如，让他们帮家里做力所能及的事，为社区承担一定的社会责任，在此过程中思考未来想做什么。

　　我认为，中学阶段一定要引导孩子思考未来方向，多做尝试，而非仅关注竞赛，因为多数竞赛的目的是考上好大学，但考大学并非最终目的，找到自己热爱并擅长的发展方向才是。我们现在做试点的近十个中小学班级，学生成绩普遍优秀。孩子找到热爱的事情后，会全身心投入，在此过程中思维能力大幅提升，再回头学习其他课程，效率也很高。

　　进入大学阶段，就不能仅停留在“喜欢”层面了。除了“喜欢”，学生还要做到“擅长”，取得与众不同的成果；更重要的是，要思考自己做的事情对家庭、社会、国家乃至人类有什么意义。当所做之事不仅能够取得成果还对人类有积极意义时，学生的研究情感甚至能够超越激情，上升到“使命”层面。有了使命感的创新型人才，就能在自己选择的道路上走得更远。大学阶段，要引导学生将思维能力从低阶提升到“法”与“道”的层面。只有具备高阶思维，才能真正实现创新。而且，这种思维能力的提升与学科无关，无论学艺术、学创作还是其他专业，本质上都一样，只是不同阶段的具体实践方式有所不同。

　　我相信这种教育方法不仅适合年轻人，也适合年纪大的人，包括我自己。如今我已年逾六十，却常笑言我也是青年。我认为，所谓青年更多是一种心态、一种自信的状态，只要还有热情和自信去做一件20年才能做成的事，就是青年。当然，身体健康是基础。因此，为保持良好状态，我每天即便再忙也会锻炼，坚持走一万步。我们的青少年、大学生、研究生、职场人士，甚至年纪更大的人，都应该努力保持这种追求热爱、勇于创新的心态。

　　我认为，未来的竞争最重要的是找到创造的激情，具体到个人来说就是找到一件能够让自己特别感兴趣且自己擅长的、同时还对社会有意义的事情。这背后其实是价值观的引领。另外，要主动去做有挑战的事情，尤其是勇于尝试那些从未有人做过的创新。在尝试过程中不可能不犯错误，我们要学会拥抱错误。当然，我们所犯的错误不可以是致命错误，而是可控范围内的试错，我们在这样的错误中学习并获得有益的经验。如果我们能够将每次错误都当作创新过程中的数据积累，就像人工智能模型积累训练数据那样，那么，试错结果最终能转化成你的基础理论数据，给你努力之后的回报。

　　该如何让这样的努力得以持续、激情得以保持？

　　德国哲学家叔本华说过：“生命就是一团欲望，欲望没有满足就痛苦，满足了就无聊。人生就像一个钟摆，在痛苦和无聊之间来回摆动。”叔本华的这一观点，关注的是工业革命时期人们被欲望所困之后在痛苦和无聊中徘徊的困惑。这种困惑具有时代背景，同时也是后续时代人们在努力过程中经常会遇到的问题。

　　而我们现在推广的教育正是针对这一问题：我们要鼓励学生勇于探索未知，挑战恰当且难度渐增的问题。这一过程没有终点，它既不会因为欲望不被满足而痛苦，也不会因为欲望满足而无聊，因为它顺应了人的本质需求——满足基本需求后追求成就感，获得成就认同后追求自我实现，实现自我后继续追求超越自我，最终帮助人们追求更高远的目标。

　　（本文系2025年9月“人文清华讲坛”文稿整理修订而成，原文稿由清华大学新闻与传播学院硕士生李珈琳整理）

　　《光明日报》（2025年11月22日 10版）

[ 责编：李卓凝 ]