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大科学时代基础研究人才的特征与培养路径

发布时间: 2024/5/5 8:04:00

当前,世界百年未有之大变局加速演进,大国间科技竞争日益激烈。基础研究是科技发展的先导,是打好关键核心技术攻坚战、培育发展新质生产力的基础,而人才是基础研究的第一资源。随着科学研究从小科学时代迈入大科学时代,基础研究科研活动特征发生变化,对人才培养提出了新的要求。识别大科学时代基础研究人才的特征,有针对性地创新培养举措,从而提高人才自主培养质量,对实现基础研究重大突破、支撑高水平科技自立自强、培育新质生产力意义重大。

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上海科技创新成果展上拍摄的基础研究重大成果展台  新华社记者 方喆 摄

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大科学时代基础研究活动的特征
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兼容目标导向和自由探索。与小科学时代单纯强调自由探索不同,大科学时代的基础研究需要协调目标导向和自由探索之间的关系,以解决重大复杂问题的共性、基础性问题为导向,以自由探索为科学活动的基本形式,开展面向国家意志和利益的基础研究。

研究问题复杂、跨越学科边界。大科学时代,知识领域不断分化、细化,但有待解决问题的复杂性在增加,这些问题呈现出明显的多学科交叉融合特征,日益强调基础研究与应用开发之间的交互作用。过去300多项诺贝尔自然科学奖中,超过半数为多学科融合的成果。

研究周期长、风险高、投入大。由于研究问题的复杂性、学科的交叉性、基础与应用的交互性,研究需要投入巨大的人力、物力、时间等资源。美国“阿波罗计划”既有诸多基础研究问题,也有大量技术和工程难题,研究历经曲折,耗时11年,耗资255亿美元,动员了上百个科研机构、120所大学、2万多家企业,参加人数达30万人。

有组织的研究组织形式。大科学时代的基础研究具有目标导向的新特征,这需要通过有组织的科研组织和管理形式来保障,以协调跨国别、跨学科、跨机构的合作攻关。

智能驱动的科研范式转型。随着人工智能等工具的兴起和普及,科研范式也发生着转型,未来的科研活动将不再仅仅是人与人之间的协作,还包括人与计算机的协同。

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大科学时代基础研究人才的特征
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基于以上分析,结合对基础研究拔尖人才特征的归纳,大科学时代基础研究人才需要具备如下特质:

扎实的知识基础。扎实的知识基础是实现科技创新的基础条件,是“拔尖”的基本前提。历史经验表明,优秀人才需要扎实的基础科学知识积淀,取得杰出成就的科学家往往是基础科学理论大家,有着深厚的科学素养和扎实的基础研究训练。

好奇心和想象力。强烈的好奇心驱动人产生对知识的渴望,并伴随着积极的情绪和探索性行为,强烈的好奇心能够促进个体的学习和记忆,这使之成为知识积累与发展的动力源泉。而想象力能使得人突破原有的知识图景和思维禁锢进行发现和创造,是开展科学研究必需的心理品质。

批判性思维和解决复杂问题的能力。批判性思维是对于某种事物、现象和主张发现问题所在,同时根据自身的思考逻辑作出自主的思考,从而能够大胆质疑权威,产生创新性观点。在大科学时代,创新往往产生于学科交叉,因此,基础研究人才要兼备精深的学科知识和交叉融合的知识视野,熟悉多学科研究的范式和语言,具备理实结合的能力,能够运用人工智能等新质科学研究工具,从错综复杂的现象中发现问题、明晰本质,进而解决问题。

自信心与恒心。随着科技发展,人类知识存量不断增加,基础研究取得创新性成果具有高投入、高风险和长期性特征,费根鲍姆花费六年才发现混沌理论,重大研究成果往往是研究者长期坚持、孜孜以求的结果。这就要求基础研究人才必须具有“偏向虎山行”的信心和“咬定青山不放松”的恒心。

跨国别、跨学科、跨机构的沟通交流能力。大科学时代,科学研究呈现出越来越明显的“组织化”特征,这需要跨国别、跨学科、跨机构的力量联合。因此,基础研究者不仅需要具备解决系统问题的能力,还需要具备跨国别、跨学科、跨机构协作的沟通交流能力。

以第四范式开展科学研究的能力。以人工智能为代表的新质科学研究工具有助于提高基础研究的效率和质量,深度学习技术在预测蛋白质的三维结构方面取得了里程碑式的成果,生成式人工智能技术等正在颠覆以往的学习范式,掌握新质知识生产工具、学会人机共创将成为基础研究人才的基本功。

综合的人文社会素养。人文社会科学素养有助于研究者形成正确的价值观,深刻理解科技进步与人类社会发展的关系,能够促使研究者对科学研究进行审思,从而负责任地开展科研活动,自觉促进人类文明进步、实现可持续发展。

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大科学时代基础研究人才培养的路径
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基于上述基础研究人才特征,在大科学时代,基础研究人才的培养应当在现有基础上进一步改进。以教育、科技、人才一体推进的人才培养理念为引领,强化高校、科研机构协作育人。以长周期、贯通式的人才培养制度和学科交叉、理实融通的人才培养方案为抓手,培育基础研究人才的基本能力和素养。以鼓励创新、包容失败的人才培养环境为支撑,推动基础研究人才和基础研究成果不断涌现。

01
以教育、科技、人才一体推进的理念为引领
以科教融合实现三者的良性循环:从事科研活动的教师将科研思维和前沿知识融入课程教学,学生通过探究式学习和科研实践学习知识、应用知识、增长能力,实现科研资源向教育资源的转化,培养基础研究后备人才;在教育教学过程中,师生互动激发创新想法,共同探索和创造新知,实现教育反哺科研;人是科教活动的行动者,是实现科教资源相互转化的载体。

除高校内部的科教融合以外,跨组织科教融合是整合分散在科教两个体系资源、促进科教协同育人的有效途径。应当充分发挥科研机构拥有一流平台、资源和团队,高校集结一流师资和大批充满创新活力学生的优势,实现资源互补,推动学生从学习者转变为研究者,显著缩短基础研究人才培养时间。

以科教融合理念办学的中国科学院大学(简称国科大)是跨组织科教融合的先行者,国科大依托中国科学院建制化科技力量办学,通过科教融合,与各研究所共享科研平台、优秀师资和丰富科研资源,实现协同育人。中国科学院包括三大奖在内的所有重大科技成果中都有国科大学生的贡献,2014至2023年国科大在校生以第一作者身份发表Science、Nature、Cell三大顶刊论文243篇,彰显了科教融合培养基础研究人才的成效。

02
完善贯通式人才培养制度
长周期、贯通式的人才培养制度有助于学生在专长方向上进行不间断的研究与实践,从而提高科研成果产出的质量与效率。

一方面,应将基础研究人才的甄别与培养前移,推进大、中、小有机衔接。可以在清华大学、北京大学与中学合作创办人才培养基地先行经验基础之上,通过加强课程、师资等资源流动,为基础研究人才早期培养提供前沿知识。清华大学与北京101中学合作设立了“清华大学创新实验班”,实验班由清华大学各院系支持,开设涵盖数学、物理、化学、生物、信息等在内的拔尖创新人才培养课程。

另一方面,应进一步畅通基础研究人才培养过程,进一步完善校内和校际“本、硕、博”贯通人才培养制度,夯实基础研究后备人才的知识基础,弱化论文、专利等短期阶段性成果在升学考核过程中的作用,鼓励“板凳要坐十年冷”式的原创性产出。清华大学求真书院开展了“3+2+3”从本科到博士的贯通培养探索,前三年是数理基础课程学习,中间两年是科研训练,后三年是职业科学家学习训练,旨在通过长周期、贯通式的培养制度培育未来“将才”。

03
构建学科交叉、理实融通的人才培养模式
随着科技的演进,重大科学发现、重大技术突破越来越多是学科交叉融合的结果。因此,大科学时代基础研究人才的培养方案应当体现学科交叉特征。上海交通大学将科学与艺术有机融合,营造启迪心智的文化氛围,南洋理工大学以化学和生物学两大基础学科为主干,搭配热门工科专业,探索形成了理工科深度融合人才培养模式,这有助于打破学科间的专业界限,培养具备多元知识结构、广阔研究视野以及创新能力的基础研究人才。

同时,由于从源头创新到产业化应用的创新链大大缩短且各个环节前后交互,需要在基础研究人才培养方案中进一步凸显理实融通。研究显示,实验能力低下是制约基础研究人才培养的主要原因之一,为此,应建设理实结合的科研训练体系,同时推动人工智能等科研新工具的广泛应用。

04
营造鼓励创新、包容失败的人才培养环境
基础研究突破需要创造性思维,这就要求基础研究人才能够不盲从既有学说,大胆质疑,而这同时也意味着创新很有可能失败。唯有营造包容宽容、允许失败的人才培养环境,才能推动知识生产与创新性思维不断涌现。

举措之一是通过制度设计为基础研究人才发展预留空间。破除人才评价唯绩点、唯专利、唯论文等短期阶段性成果的顽瘴痼疾,基于现代信息技术手段,建立与完善综合性的过程评价,将学生对基础学科的研判力、钻研力以及内心的热爱度等方面内容纳入。除此以外,还要建立健全退出制度,允许学生依照兴趣转换专业,允许学生在无法完成原创性研究的情况下,综合考虑前期课程成绩和科研情况,授予其对应学位,尽最大限度免除其开展原创性研究的后顾之忧。

举措之二是遵循基础学科拔尖创新人才成长规律,一方面支持拔尖学生进行兴趣驱动的高质量创新研究,另一方面从国家重大任务中凝练出基础前沿问题,鼓励学生组队参与“揭榜挂帅”,将自主科研实践前置。

举措之三是鼓励学生共同参与创新实验、科技立项、专利申报、学科竞赛、科研项目,为其提供稳定支持,同时,营造观点交锋、思想争鸣的文化氛围。可以系统总结优化以“RoboMaster机甲大师高校系列赛”为代表的新型科研赛会模式,不断强化赛会活动引领基础研究人才交流、创新的功能,持续推动基础研究人才以赛促研、以会促学。

基础研究是提升创新竞争力的引擎,加强基础研究,从源头和底层解决关键技术问题,是培育新质生产力,推动高质量发展的关键。唯有遵循大科学时代基础研究人才培养规律,以教育、科技、人才一体化推进理念,整合多主体科教资源,创新人才培养模式,营造鼓励创新、宽容失败的人才成长环境,才能使基础研究人才和基础研究成果不断涌现。

(作者:刘继安 郑润廷 徐艳茹;作者单位:中国科学院大学公共政策与管理学院)


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