教育家 | 大学应该是一个知识分子的起点而不是终点——专访南方科技大学教授马兆远
2023年01月06日 媒体 浏览量 :900

光明日报旗下《教育家》杂志在2022年12月刊第四期刊发了对南方科技大学教授马兆远的专访《大学应该是一个知识分子的起点而不是终点》。全文转载如下:

马兆远称自己为世界二流科学家,但更认为自己是个工程师。他谈道,好的科学家应该是工程师,好的工程师应该是科学家。他的自述是这样的:在我走上工程之路很多年之后,终于也成为一个“有身份”的人了,可以自由地宣称自己是个物理学家。

作为南方科技大学和英国谢菲尔德大学智能制造专业教授、英国物理学会会士,马兆远曾任清华大学未来实验室首席研究员兼数字化先进制造研究中心主任,是深圳两化融合的首席科学家。他参与设计了“天宫四号”空间站的世界第一个微重力超冷原子实验平台。

马兆远在北京大学本科毕业后,前往牛津大学物理系攻读博士学位,导师为英国皇家学院院士、现任谢菲尔德大学校长基思·伯内特,后在美国国家标准局和加州大学伯克利分校做博士后研究,师从诺贝尔奖获得者William Philips。马兆远的学习及研究经历让他对中国智造有着相对独立的思考,近日,本刊记者就工程教育采访了他。访谈中许多观点的生成,都与他读书和工作实践相联结,这或许来自他穿梭不同文化的宽视野,以及曾经在“暗无天日”的实验里疗伤式实验磨炼出的心境。

马兆远.jpg南方科技大学教授 马兆远

大学应该负责地告诉社会,未来需要什么样的人才

《教育家》:马老师,随着第四次工业革命的深度推进,新的产业形态也在不断涌现,新的秩序不断产生。新的变化势必要催生新的学科组织方式和新的人才培养路径,大学教育应该有哪些调整来面对变化的不确定性?

马兆远:全球进入后工业时代,中国应该尽早参与高端制造业的升级,参与工业4.0,提升高端制造业的研发、生产水平。需要说明的是,当下新旧动能转换,中间需要建立切换和黏合作用的产业升级运行机制。这不是与旧产能完全脱钩,不是替代,不是简单的“腾笼换鸟”,而是如何迭代升级,需要大力培育与其相适应的工程人才。

这些年,我越发意识到实业的重要,越发觉得国家不仅需要科学精神,还需要工程精神。好的工程师应是博学的人,需要具备创意、学术研究、科学及实践等多方面的知识,我们的教育系统必须发挥各种优势,以满足社会对人才不同的要求。大学必然要与企业以及投资者合作,利用世界领先的研究能力,完成科技创意工程化,进而商业化这一任务。但是,从今天的现实看,纯粹的基础研究是不够的,大学还应该负责地告诉社会,未来需要什么样的人才,而不是按照社会今日的需求来批量生产工人。负责任的大学应该交给学生更多的工具,而不是把学生变成工具。大学应该是一个知识分子的起点而不是终点。

科学家解决可能性问题,而工程师解决可行性问题

《教育家》:您强调纯粹的基础研究是不够的,科学精神应该和工程精神并存。在科学与工程之间并不是一马平川的坦途,两者之间的联系我们该怎样理解?

马兆远:科学文明和工程文明是人类现代历史的基础。

科学需要大量工程沉淀,在充分的工程文明基础上,科学文明自然地发生。在工程文明中,我们需要合适的工程人才。科学家解决可能性问题,而工程师解决可行性问题。我们现在非常推崇0到1的原始创新,这固然重要,但是1到100也是一个充满创新的过程,我们对科学家的要求可能是千分之一的成功率,但对工业产品的要求是千分之一的失败率,两个千分之一中间漫长的过程,是创造、探索和不断改进,需要也存在大量的创新。每一步改进都意味着大量的选择和优化,而这是在实践中大量开发经验和工程训练积累而成的能力。如果说科学精神是从无到有的探索,那工程精神就是“日拱一卒”的坚持。

我一直认为科学是第二性的,工程是第一性的。近些年我越发感觉科学并不是第一生产力,能够带来社会变化的反而是技术。有了科学,工程不至于走偏,不至于原地打转,但工程实现一定是科学的不二法门,没有工程实现,科学只停留在想法上。脱离技术支撑的科学就像空中花园,而科学往往需要通过工程来支撑,才能真正对社会有用,才能真正推动社会的进步。

到现在将近200年的工业文明沉淀中,在我看来,其实是工业文明发展了之后顺便把科学也发展了,至少在工业文明早期,科学其实不是所有人都能掌握的东西,它并不是必需品,在一定意义上很多工程师在解决实际问题的时候,是不以科学为导向,反而是问题解决了之后,我们才用科学的经验来归纳总结,然后形成了科学知识体系,最初的时候大家就是在为了解决问题而找方法。我总开玩笑说,科学永远是工业文明的附属品。

一个社会的主体应该是工程师,科学家占极少一部分。对中国现在来说,缺的是好工程师,我们应该在工程师强大的工业基础上,去做好的科学研究,脱离制造业的基础追求科学进步,事实上行不通。我曾经说过,好的科学家应该是工程师,好的工程师应该是科学家,科学研究也要讲务实,科学家其实也是个“手艺人”,或者说是科学行业的工程师,因为他在实验过程中,也是要动手做工具来支撑实验的。

我在牛津读博士,以及在加州大学伯克利分校做博士后研究期间,收获最大的是在车间实践,那些动手的技能让我知道东西是怎么做出来的。当时,我在暗无天日的地下室调试激光,动手的过程与其说是做科学研究,不如说是修炼心性。所以,工程师应该是会动手的科学家,而科学家应该是会动脑的工程师。

缺乏系统工程教育的老师去教工科学生,其实是不匹配的

《教育家》:作为制造大国,产业的技术迭代需要具有体系化、系统性、创新性思维的工程人才作支撑,目前我国的工程教育还面临哪些问题,如何解决?

马兆远:这个问题,我想谈几个层面,首先是职业教育问题;其次是工程教育的教师问题;最后是工科理科化问题。我们现在强调的工程和应用技术教育,许多放到了职业学校去做,实际上从学生层面来看,我们用各种考试的机制,把这些考试成绩不太好的学生放到了职业学校去;从教师层面看,我们并没有认真地为职业学校培养老师。职业学校培养出来的学生,是要从事对国家最重要的制造业工作,我们没有把最好的资源和更强的师资配给职业教育,这个问题值得思考。

现在我们很多做科研的老师在大学任教,他们完全没有学过怎样去做工程,缺乏系统的工程教育,然后又去教工科学生,其实是不匹配的。当我们讨论工程教育的时候,我们会惊讶地发现,理科和文科课程中一大部分内容可以批量复制,一个教授可以给几百人上课,甚至可以给几万人在线上课。但工科强调动手,是不能批量复制的。比如操作车床,即使是从最简单、最重要的安全课程入手,也需要一个师傅带几个徒弟,工科有太多的技能知识不能形成说明书来批量复制。我们如果培养太多可以批量复制的读书人,再来强调工程教育的时候,老师们在哪儿?哪里来这么多可以“手把手”教工程专业的老师?

过去几十年我们大学开始做基础研究,积极追求双一流和世界排名,导致一系列的学校都存在工科理科化倾向。大学不应该只关注自己在世界上的排名,因为世界排名大多是弊大于利。工程不像科研,科研可以发发文章,但工程是没法搞排名、发文章的,因为工程解决的是客观具体问题,比如修路架桥,而Nature的文章解决的是人类第一次,也就是刚提到的0—1的原始创新。

如果说,Nature的文章告诉人类第一次怎么盖房子,你会发现谁也不敢往里住。而工程是解决稳定性和可操作性,解决国计民生的重大问题。最好的大学应该培养什么样的人,应该培养一部分做科研的人,去发现人类第一次;一部分做工程师,去解决工程中遇到的“卡脖子”问题。

我们看到,综合性大学为了搞国内、国际排名,越来越侧重于理科基础研究,因为这最容易发文章,从排名上讲更好量化,为国家完成了什么重大工程项目,是没法列入排名体系的,因为根本就没有这一项。在这种现象下,很多工科学校开始聚焦于国际排名,对真正意义上的工程教育是重视不足的。

问题清楚了,解决问题的方法成千上万,大学现在已经意识到了这些问题,也正在调整,国家层面也出台了系列政策推进新工科建设。我们有理由相信,中国制造成就了今日中国,也终将创造出中国智造的好图景。

工程师的培养要关注基础学科的掌握,更要关注学习能力和工程思维的培养

《教育家》:支撑中国制造业走向高端化、全球化,需要淬炼具有创造力的技能大军,基于现实考虑,我们是否需要重新定义工程教育?

马兆远:我对新工程教育的定义,并不是培养生产线上的操作工,而是培养了解科学、懂得技术,并能把构想和创意造出来的新型工作者。我对工程师的定义从传统意义上讲,就是能够掌握把创意落地成产品、科学转化为生产力的技能人才。他们需要了解科学前沿正在发生什么,也需要熟悉工业生产流程。他们应该是中国最好的大学培养出来的,并不是职业学校培养的。从人才培养到人才发展的深度、广度以及现状来看,职业学校培养不出真正能解决“卡脖子”问题的人才。现在中国进入制造业深水区,需要培养人的创造力和动手能力。

工程人才的培养对社会进步发挥着重要作用,我们讨论“顶天立地”,往往忽略了作为衔接的“身子”的工程人才培养。工程人才既要理解底层研究,又要对接产业落地,是制造业升级转型过程中的主要力量。个人认为,从工程教育的人才储备上来讲,大学要找到自己的核心任务,就是为国家重大工程起支撑作用。国内的几家高校做得不错,比如北京航空航天大学就很好地维持了不错的工程传统。

德国工程教育的方式也可以借鉴,德国采用的是双元制职业教育,他们职业教育的学校里也有世界级的教授,学生接触的是全世界的资源,所以培养出来的学生是具有全球竞争力的,德国保证了高端制造业的工程师可以接受最好的教育。

学生毕业后到实际工作中,很难在一个工程问题里遇到科学问题,所遇到的几乎都是工程问题。在培养工程师这件事上,其实更要求他们对基础学科的掌握,要关注他们学习能力和工程思维的培养。在这样的培养下,待他们真的碰到问题时,知道怎么学习新知识、寻找新资源去解决问题。

数理化是人类创造最重要的思维工具,也是人类跟自然界对话的基本工具

《教育家》:您刚才谈了工程人才培养除了动手能力和工程思维培养外,基础学科的学习同样重要,很多人认为,“学好数理化,走遍天下都不怕”是典型的实用主义,您怎么认为?

马兆远:这里面会涉及专业教授和通识教育的话题,我更愿意从素质教育和职业教育两个层面来谈。素质教育是对人获得基础知识能力的训练,而职业教育是在此基础上精专某项技能,使人为成为某一行业的合格从业者做准备。大学的学科设置详细划分之后,素质教育和职业教育就混在了一起,这直接导致了素质教育也成了职业教育。

在我看来,本科教育是素质教育,研究生教育是职业教育。哪些专业是面向职业的,哪些教育是面向人的素质的,大致可以划分出来。数学、中文、艺术、物理、历史,最多再加上计算机,这些学问告诉学生怎样与人交流、与自己交流,怎样梳理自己的思维,可以使学生具备基本的现代人的素养。

今年的诺贝尔物理学奖颁给了量子纠缠,验证了爱因斯坦在该方面的观点是错的,这说明一切理论都是会变化的,但是实证主义学派的方法是沉淀下来的,所以数理化的内容还是要认真学好。学习数理化的过程可以体现人类理性思维的方法和结构,学习数理化不是学习它的结论,而是学习它的论证过程,数理化可以培养人的思维方式和解决问题的能力。我认为数理化是人类创造最重要的思维工具,也是人类跟自然界对话的基本工具和逻辑体系。

数理化之外,语文、英语除了对学生人文情怀的培养,还能让学生有非常强的表达能力,有助于人与人之间的沟通。在智能时代,计算机是人类跟新物种对话的工具。所以说,学好数理化,我们可以与自然沟通;学好语文,我们可以很好地与人交流;学好计算机,我们可以与机器人对话。

我个人认为,这些是未来人类应该掌握的基础技能,在这些基础上,再去延伸到学习某个专业,然后在具体职业中解决问题和学习一些新东西。不管将来从事科学研究,还是从事工程师工作,这些基本认识都是通用的,应该形成共识,应该在这些基础上建筑起更高层面的新的科学知识和新的工程技术。

( 本文刊于《教育家》2022年12月刊第4期,记者王湘蓉)

报道链接:https://view.inews.qq.com/k/20230105A02RBK00


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