图灵奖得主:中国大学赢在新生 美国赢在毕业生

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“我主要是一名教师”。计算机领域最高奖图灵奖得主约翰·霍普克罗夫特(John Hopcroft)更看重自己教育家的角色。作为研究生导师,他的大部分博士生3年内就毕业了,与其密切合作的3名学生也获得了图灵奖。

但他更愿意投身本科生教育,早在1964年,就开始给本科生讲课,一直到今天。

大批中国学生也受到了他的教诲。从2011年12月起,他开始给上海交通大学、北京大学等国内高校的学生上课。他在多个场合提到:在给大一新生讲课时,中国顶尖大学新生比美国顶尖大学新生的素质更好,然而三四年后,美国学生在知识水平和能力上超过了中国同年级学生。

还有一件事让他感到诧异。他曾不遗余力地帮助中国高校招聘老师,然而两年后,这些新老师都离开了。究其原因,他得到的答案是,学校的大环境只注重研究经费和论文发表数量,却不关心教学质量。

约翰·霍普克罗夫特得出结论——中国大学的教育质量出现了问题。他常常挂在嘴边的一句话是:大学的使命是培养下一代人才,而不是搞研究;如果大学校长希望提升学校的声誉和影响力,就需要专注于教学质量的提升。

出于上述考虑,作为北京大学访问讲席教授,他和中国工程院院士、北京大学教授高文在2018年共同发起了“高校计算机专业优秀教师奖励计划”,旨在促进高校更加重视本科课堂教学。

然而,这位2016年中国政府“友谊奖”获得者想做得更多。2021年11月18日,在接受教育部部长怀进鹏会见时,他提出了在计算机专业领域进一步推动教学改革的打算与设想。

这催生了一个新的计划。很快在当年底,教育部高教司决定在部分高校实施计算机领域本科教育教学改革试点工作计划(以下简称“101计划”)。该计划提出:要率先在计算机领域建设一批一流核心课程,开发一批一流核心教材,建设一支高水平核心师资团队,建设一批核心实践项目,探索计算机领域高质量人才培养新模式。

除了美国康奈尔大学教授身份外,约翰·霍普克罗夫特同时还是北京大学前沿计算研究中心主任、上海交通大学约翰·霍普克罗夫特计算机科学中心主任和华中科技大学霍普克罗夫特计算科学研究中心主任。如今,他和妻子先在中国工作3个月,再回美国工作3个月,按这样的节奏轮替进行。

7月中旬甫一抵京,这位83岁的老人就接受了《中国科学报》专访,他畅谈了“101计划”背后的故事和自己的教育理念。在他的办公桌前,有一张六边形的会客桌,每位访客都能与他平等地坐在一起交流。

图为约翰·霍普克罗夫特在授课。图源:北京大学

图为约翰·霍普克罗夫特在授课。图源:北京大学

“如果你真的理解相对论,你就可以向高中生解释它”

《中国科学报》:你在中国工作多年,什么是你这些工作中最重要的?是“101计划”还是“高校计算机专业优秀教师奖励计划”?

约翰·霍普克罗夫特:

这两个项目都很重要,都将产生很大的影响。

其中一个影响就是教学评估。我们在做中国前40所高校计算机科学的教学评估,每年评估结束后,我会写信给这些大学的校长,告诉他们其学校排在前三分之一、中间三分之一还是后三分之一。他们应该已经意识到,对高校的评估不再是根据科研经费、论文数量和国际排名进行,而是根据教学质量。(编者注:在实际实施中,该评估是以“高校计算机专业优秀教师奖励计划”的形式进行的。)

这40所大学的教学质量开始提高,并引起了人们的注意。现在教育部正在和我讨论,将该计划推广开来。因为绝大多数学生没机会进入排名前40的大学,教育部想把该计划推广到1500所大学的更多学科,这样中国高校的教育质量就会有重大改进。

《中国科学报》“101计划”的背景是怎样的?

约翰·霍普克罗夫特:

“101计划”主要有两个组成部分,一个是课堂教学,一个是教案。

首先是教学。为了评估教学质量,我旁听了大量课程。我给中国教育部部长讲过这么一件事:有一堂课,授课老师是一位一流教师。刚开始每个学生都很投入,认真听课并做笔记;课讲到中途,她在黑板上写下一个数学定理,并花了20分钟进行证明,这时有一半学生开始不再专注于听讲,而是拿出了手机。

每位教师都有自己的风格,我们不应强行改变。所以我只是告诉那位老师我以上的观察,然后问她:“你觉得该怎么做?”她说:“学生们可能不理解那个数学定理,我应该给学生一个更容易理解的直观版本。”

我继续问她:“从现在开始的6个月中,你希望学生记住你这门课的什么内容?”她想了想说,可能不是她花了20分钟的定理证明,而是需要理解的关键思想。

所以“101计划”现在的做法是,听课老师会旁听几堂课,但不会告诉授课老师应该怎么做,而是就其在课堂上观察到的情况一起讨论,让授课老师自己决定是否调整教学方式。

另一个部分是教案。之前我只与中国排名前40的部分重点大学合作过,上海主管教育的副市长问我是否愿意去其他大学看看。当我访问这些学校时,我意识到它们与重点大学有很大区别:重点大学教师的英语很流利,他们可以自己去看现在国际上大学都在教什么,获得最先进的教学素材,但排名靠后的大学教师的英语不够流利,你需要“喂给”他们中文版本的教学内容。

因此,“101计划”请了中国最优秀的教师来编写中文教案,他们编出来的教案都非常棒。

但其中也存在问题。以数学为例,目前我观察到的都是在为拓扑学这样的高阶课程编写教案。如果你想成为一名数学家,如果你在中国最顶尖的大学之一,那么这样的教案是非常好的。但是,绝大多数来上课的学生甚至不是数学专业的,他们需要线性代数等一般水平的课程。所以我们需要将编写出来的材料发给更多大学,让更多人看看是否合适。如果不合适,我们应该将原始版本作为荣誉课程,同时再编写一个普通课程版本。

我们可以请一些普通大学里的高素质教师来试用这些教案,看是否适用于普通学生,因为他们知道什么样水平的内容适合普通学生,并可以根据需要对相应内容作出适当调整。

《中国科学报》如何有效地解释复杂而晦涩的问题?你有什么技巧或经验吗?

约翰·霍普克罗夫特:

对于教师来说,最重要的是,真正理解复杂的内容,并将其简化为任何人都能听懂的语言。不要使用高级的术语,如果你真的理解了相对论,你就可以向高中生解释它。因此,一个好老师最重要的就是懂得如何用简单方法解释复杂问题。

约翰·霍普克罗夫特在北京大学。图源:北京大学

约翰·霍普克罗夫特在北京大学。图源:北京大学

顶尖高校PK:中国赢在新生,美国赢在毕业生

《中国科学报》你在多个国家都有教育工作经验,这些经验是否可以应用到中国?

约翰·霍普克罗夫特:

有些国家的经验并不成功。像哥伦比亚、智利、巴西、墨西哥、沙特阿拉伯、印度等国家,政府并不觉得教育是优先事项,因此我能做的事情非常有限。我试图改善他们的教育,虽然我能通过教课或谈话来帮助一些学生和教师,但我无法帮助这些国家系统性地提高教育质量。

而当我来到中国时,我发现中国非常重视教育。中国认为,未来国家的竞争力是人才,那些改善教育体系的国家将成为世界大国。当我告诉中国政府一些可以改善教育的方法时,他们就会小范围地进行试点。大概一年后,他们会对其进行评估。如果真的有效,则会扩大范围。他们愿意接受任何可能有用的想法,看看是否可行;如果可行,就会采纳。

《中国科学报》:你提到过中美顶尖高校大一新生和毕业生的比较,能否谈谈更多细节?

约翰·霍普克罗夫特:

首先,人才按数量均匀分布,所以中国的人才是美国的4倍,但在美国,不管你去哪所大学,都能接受良好的教育。因此,美国的人才广泛分布在200多所大学中。而在中国,每个人都希望去排名前10的大学,所以中国顶尖大学的新生质量确实是世界一流的,比美国顶尖大学的新生质量高得多。

但美国顶尖高校毕业生的质量更高,我认为这是由于美国大学的教育质量更高。事实上,我刚来中国的时候,发现有些教师根本不上课,他们只是把自己的幻灯片发给学生。现在情况不同了,如果教师不讲课,就会得到差评。

另一个中美差异是,美国培养了足够的科学家和工程师来满足国家的需求。因此,如果政府需要解决某个问题,他们只需雇用国家实验室的人才;如果公司需要解决某个问题,他们只需雇用员工。因此,培养下一代人才是美国大学的唯一使命。

中国的科学家和工程师还不够多,所以中国大学的使命有两个,一是培养下一代人才,另一个是帮助政府和企业开展应用研究,而第二个使命可能干扰第一个使命。

《中国科学报》:你认为我们应该让一部分教授专注于研究,而其他教授专注于教学吗?

约翰·霍普克罗夫特:

我可以告诉你美国是怎么做的。比如在斯坦福大学有专门的应用研究机构,其职位与教职是分开的。应用研究人员会随着机构迁出校园,他们不是教职员工,其工资不占用学校的教学经费,而是由其雇主支付。除了名字之外,研究机构与斯坦福大学没有任何关系,它的主任也不是由斯坦福大学任命的。

所以我们必须将这两项任务分开,使它们保持独立。但这首先需要在中国培养出足够多的科学家和工程师,这样才有足够多的人来做研究。

早年的约翰·霍普克罗夫特。图源:北京大学

早年的约翰·霍普克罗夫特。图源:北京大学

“我主要是一名教师”

《中国科学报》你可以谈谈大模型吗?ChatGPT会对教育产生什么影响?

约翰·霍普克罗夫特:

我不认为它会对教育产生多大影响。最重要的一点是,好的教育不在于老师有多聪明,或者他能解释什么,而在于他是否关心学生的成功。

ChatGPT可能有助于将现有任务自动化。人们应该意识到,我们正在经历一场革命,工作岗位的数量将减少,只需很小一部分人口就能生产我们所需的全部商品和服务。当绝大多数人没有工作时,我们将如何重组社会?

我们必须让人们对旅游、音乐、表演、体育或其他方面感兴趣。这听起来可能是一个很大的变化,但如果回顾历史就会发现:工业革命之前,美国有95%的人口从事农业,今天则只有5%;制造业出现了新的岗位。而在今天,当制造业中的工作岗位消失并实现自动化时,你不知道未来会从事什么新工作,可能会与你的预期完全不同。

《中国科学报》:中国教育部在鼓励本科阶段的科学史教学,对此你怎么看?

约翰·霍普克罗夫特:

我认为这是好事。如果你不了解过去的事情,你很可能会重蹈覆辙;了解历史可以让你更好地看待未来。

大学教育的目的是帮助你过上幸福的生活,而不是培养你找到一份高薪工作。要摆脱过于狭隘的关注,要让学生接触到生活中的所有事情。

《中国科学报》:中国教育部正在推动加强中小学科学教育,你对这方面有什么建议吗?

约翰·霍普克罗夫特:

多年来,很多中国人问我是否愿意参与高中教育,我告诉他们,我对高中教育一无所知。但现在我愿意尝试为改善高中教育提供帮助。

中国的高中生花了太多时间在学习上。我在美国上高中时,早上9点上课,下午3点结束,其中有一个小时用来做作业,所以我们不带作业回家。回家后,我父母告诉我要找点事情做,只要在6点前回家吃饭就行。晚饭后,我被告知只要在9点钟之前回家就可以了。我有自由的时间去思考,去找其他孩子一起玩,去参加运动。

如果我们把高中生解放出来,让他们每天有五六个小时的时间思考自己想做什么,做自己想做的事,那么高中教育将得到极大的改善;另外一点是,在高考的影响下,很多高中都在训练学生如何通过考试。如果有更多的大学能提供高质量的教育,而学生又想留在家乡上大学,也许高考就不那么重要了。

《中国科学报》:斯坦福大学和康奈尔大学都是非常优秀的大学,国际排名也很高,你认为这是什么原因?

约翰·霍普克罗夫特:

美国的大学之所以排名高,是因为从中国招收了很多高质量的博士生。

我们应该教博士生如何做研究,而有些教员让博士生帮助他们做研究,这是不合适的。博士生来大学的原因是接受教育,而不是把他们当作打工人。

我的大部分博士生3年内就毕业了,因为我没有让他们做研究,而是教他们如何做研究。与我密切合作的3个学生获得了图灵奖,第4个学生获得了仅次于诺贝尔奖的物理学奖。我认为他们之所以做得这么好,是因为我让他们做自己感兴趣的事情。如果我让他们跟随我的工作,他们可能不会如此成功。

《中国科学报》:你喜欢什么样的学生呢?

约翰·霍普克罗夫特:我喜欢任何想学习的人,因为我喜欢帮助那些好奇心强的人。如果有人知识渊博,自以为无所不知,又总是能得到加分,我就没那么感兴趣了。但如果有人真的想学习,并且付出了努力,那么我就会很好地付出我的时间去提供帮助。

《中国科学报》:在你的人生中,你的主要角色是一名科学家还是一名教师?

约翰·霍普克罗夫特:

我主要是一名教师。我只是把科学作为我解决问题的一种方式,其中一些是为了弄清楚应该教什么,结果发现,我开发的一些应该教的东西变成了世界级的科学。

这是幸运的,变革的时代就是机会遍地的时候。我是世界上第一批计算机科学家,我40多岁的时候,美国总统任命我为国家科学技术委员会委员,一般来说,人们通常要到60多岁才能得到这样一份工作。