邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:16.00

[匠心育人]程明明:做“力所能及的重要小事”有大收获

文_廖迈伦

2021-10/总第307期

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作为中学生科技创新后备人才培养计划(英才计划)全国20所试点高校之一,南开大学持续推荐最优秀的师资力量担任英才计划的导师,计算机科学与技术系系主任、教授、博士生导师程明明就是其中之一。他在计算机视觉和计算机图形学等领域颇有成就,在CCFA类顶级国际期刊和会议上发表学术论文100余篇,第一作者论文单篇最高引用4 000余次,连续5年入选Elsevier“中国高被引学者”榜单。

不论是高中生、大学生,还是研究生,均在程明明的引领下取得了优异的成绩。一方面,与学生自身的努力与付出密不可分,另一方面,也得益于程明明非凡的科技教育理念。


问题导向着眼“感兴趣的小事”

与本科生和研究生不同,高中生大多未经历过系统的计算机学习,编程基础相对较弱,且英才计划的培养周期只有1年,又因学生面临高考压力,只能每周末抽出1天时间进行计算机学习。因此,受学生基础和时间条件的双重限制,导师需要采用不同于本硕阶段的培养方式,需另行为英才计划的学生制订一套全新的培养方案。

在方案设定之初,教师并无太多如本硕生教学的国内外经验可供借鉴,授课内容也需重新准备,对导师们是一个不小的挑战。然而,即使选择如C语言、C++、数据结构、程序设计等计算机最基础的课程,简化后进行教学,时间上也很难完成,即便择其一加速完成,高中生们也如走马观花,对计算机学习并无更深切的体会与收获。

是以,为让学生得益,程明明采用“问题导向法”,在指导学生解决实际问题的过程中,让他们收获科学知识、锻炼自身能力,体验科研流程。具体说来,程明明会先让学生围绕自身兴趣,提出自己想要解决的问题,如一位对天文感兴趣的学生,就提出了想要制作“星宿识别系统”的想法,希望能通过软件的帮助,让大家了解目之所及的星星的身份、特征及其背后的故事。

亟待解决的问题确定后,程明明会评估高中生的完成能力与选题的匹配度,帮助学生判断在培养计划的1年内,是否有希望能够很好地完成这个问题。“如果学生的设想过于庞大,我会建议他选择其中一个小点进行推进,否则可能后续参与度不高,无法完整体验科研流程;若是有一些想法难以实现,我会和他一起沟通调整。几乎80%的学生都能提出自己的想法,对于3〜4次课还未有灵感的学生,我可能会建议他们一个具体的任务。”程明明说。

这种问题导向的方式不仅培养了学生主动思考的能力,而且极大地调动了学生的积极性。面对自己感兴趣的问题,学生总是多一些耐心,在遇到困难时,也会以更乐观的心态积极地解决。


源于兴趣,终于应用,可达1+1>2成效

在坚持自身兴趣的基础上,若能进一步满足普适化需求,借助计算机技术解决生活中的实际问题,或能实现1+1>2的效果。

2021年是中国开启“碳中和”征程的元年,“碳中和”“碳达峰”一跃成为众人争相讨论的“热词”。但对于热爱环境的人来说,环保的脚步早已开启。

“从家到南开大学新校区的路上,我发现高速公路边上有人焚烧垃圾,这不仅违法,还会造成环境污染。继而想线上举报这一行为,但收到反馈说垃圾的违规焚烧需要去街道办举报,流程有些麻烦。因此,我想制作一个App,可供市民将破坏环境行为随手拍照上传,共同监督,一起努力,让我们的环境变得更美好。”2017年英才计划的入选学生刘浩明在阐述自己的选题由来时谈道。

在程明明眼中,刘浩明是一位极富社会责任感的同学,在实际推进过程中,他引导刘浩明进一步完善系统功能,如在上传照片时用户可简要增加1〜2句简述,其他用户也能看到自己周围或所选位置的污染情况,并为这一App起名“环保小卫士”,希望通过功能的增加,让更多人监督,共同关注环境污染问题。经过一系列的努力,“环保小卫士”重装出炉,亮相第二届英才论坛,得到了与会领导和院士、专家的肯定。

程明明强调,计算机属于工程学科,工程学科必须解决实际问题,上述环保选题就是一个很好的示例。当然,在解决实际问题时,不可避免地需要使用一些工程手段,具体到计算机学科主要是编程,这也是选择本方向英才计划学生的必备技能。同时,受有限的培养时间制约,在进行学生选择时,不得不优先选取有编程经验的学生。

以上述“环保小卫士”App的制作为例,其技术难度并不需要用到C++、C语言等复杂的计算机知识,只需掌握开发App所用的编程语言即可,地图部分也可调用现成的API(应用程序编程接口)。然而对于毫无编程经验的学生来说,所有内容都需要从读不懂的“天书”转化为自身技能并实现应用,可谓是“难于登天”。而有编程经验的学生有一定基础,再通过自学和教师的深入指导查漏补缺,最终多能呈现出较好的效果。 

 

“量体裁衣”式教学,帮助学生在正向、自信的氛围中成长

激发科学灵感、提升科学素养、增强科研能力、树立科学精神⋯⋯参加英才计划计算机学科的学生往往收获颇丰,且其中大多数学生最终填报高考志愿时都选择了计算机专业。

怀揣着这份对计算机学科热忱的爱,英才计划的学生将步入大学校园,开启新的征程。从高中升入大学,学习模式的转变对很多人来说是一场考验,高中可能是“学三讲二练一”(教师讲三份,学生学两份、再练习一份),大学则反之。相比高中生而言,对大学生学习的自主性要求更高。“大学4年就像是一场龟兔赛跑,如果像兔子一样懒惰且不明方向,就会输掉比赛,但自身未来将承担的后果却远比输掉一场比赛严重得多。”程明明谈道。

但考上大学并非一个终点,而是起点。“高中更像是一座独木桥,大家都在抢占优势资源,大学则有无数的小方向,每个人只要努力,都能在属于自己的小方向里展现出别样精彩。比如,你制作出一个系统,并能够顺利应用,最终可能会得到物质奖励并真正服务于大众,自身也会收获成就感。”程明明说道。

需要重视的是,切勿因眼红“收获”而“吃偷来之食”。进行科学研究最重要的是保有科学精神,第一要义就是实事求是,不可不懂装懂,更不能将他人成果据为己有。程明明经常给学生强调:做科研要实事求是,避免假大空,要自己主动地探索问题、思考问题,着力关注重要基础问题的实质性突破与实际应用。

具体到英才计划中亦是如此,只是策略上可能会有些改变,不再强调突破或者技术上的先进,更强调实用,希望能引领学生做“力所能及但重要的小事”。程明明建议英才计划的导师把控好高中生的选题体量和难度,过于复杂、困难的项目很容易打击学生的自信心,甚至可能受时间限制导致“假大空”的作品“出世”,也尽量避免将自己实验室多年的成果直接给学生用来展示,这容易导致学生过度自负,也会对未来的学习生活造成不良影响。

爱因斯坦曾说“成功=艰苦的劳动+正确的方法+少说空话”,学习亦是如此,学生需要主动地学习,并认识到“曾经的艰苦是为自己而学”,同时要采用正确的学习方法,并对自己有清醒的认识,避免设立不切实际的目标,要一步一个脚印,缓慢却扎实地前进。


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程明明和英才计划的学生讨论待解决的问题


3.程老师和英才计划的学生们讨论亟待解决的问题.jpg

刘浩明同学为韩启德院士和怀进鹏院士及参与第二届英才计划论坛的专家介绍“环保小卫士”App


5.程教授指导学生进行编程.jpg

程明明指导学生进行编程


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