拔尖培養計劃 讓“小科學家”走進大實驗室

近日,清華大學醫學院的一項新研究登上了國際著名學術雜誌《自然·通訊》。該研究進一步揭示了腺病毒相關受體識別多種血清型的腺相關病毒的不同機制,並提供了一個單一受體與具有不同規則的多種病毒血清型結合的例子。

發表論文令人高興。作為該工作的負責人,清華大學醫學院婁智勇教授更欣慰的是,除了課題組成員外,這篇文章還有位特殊作者,首都師範大學附屬中學高一學生袁正家。

將一名高中生與清華大學一流實驗室聯繫在一起的,是北京青少年科技後備人才拔尖培養計劃(以下簡稱“拔尖培養”)。

20年前的學生,如今的學者

“拔尖培養”始於2016年,而北京青少年科技後備人才早期培養計劃的探索則要比這早20年。

那一年,中國科協青少年工作部訪美,觀摩美國西屋科學人才選拔賽。這是一項旨在從全美高中生中發現最有想像力的科學後備人才的培養活動。美國的一些研究機構和大學每年對外公佈自己的實驗室條件、可以接納多少學生等資訊,學生們提出課題項目申請。實驗室評估學生項目的標準是,課題是不是學生自己提出來的,學生能不能獨立完成。

考察回國後,中國科協決定借鑒這一模式,在北京開展試點,具體工作由北京市科協青少年工作部與中國生理學會協助組織。

當年11月,在中國醫學科學院基礎醫學研究所研究員鄧希賢、時任北京大學生命科學學院院長周曾銓教授等眾多知名科學家的支援下,北京市科協啟動實施北京青少年科技後備人才早期培養計劃。

北京大學、原北京醫科大學和協和醫科大學成為首期開放實驗室的院校。來自人大附中、北大附中、北京二中等5所中學的首批11名學生,在7位大學導師的親自指導下,完成了8個小課題的研究性學習。

在培養期間,學生們依照興趣自由選擇一個小課題作為載體,在以導師為首的科研團組指導下,利用週末和寒暑假時間,掌握初步的科學實驗方法,提高自身的科學素養以及創新思維和科學實踐的能力。

這段難得的科學實踐經歷,對青少年樹立遠大的科學報國志向産生了積極影響。首期培養學生、來自北京師範大學附屬實驗中學的白凡,如今已是北京大學生物動態光學成像中心主任。“一次次反覆做實驗、記錄、整理,不到兩年的課外科學實踐,既開拓了我的科學思維,教會了我如何思考,又教授了我科學本領,掌握了科學方法,同時鍛鍊了我的團隊合作能力。”白凡對當年的場景歷歷在目。

品真實的枯燥,嘗參與的快樂

“我們感覺,國家對人才的需求發生了變化,我們比任何時候都迫切需要更多具有國際化視野、綜合素質高的人才。”北京青少年科技中心主任張曉虎説,北京青少年科技中心決定,在北京青少年科技後備人才項目中增設“拔尖培養”。

“我們在北京四中開了一個研討會,邀請專家對美國頂尖賽事進行了系統分析,最終將‘拔尖培養’定位為發現和培養學有餘力的初高中生,同時配備頂尖資源和心理、領導力、科學英語等綜合課程,讓他們得到全方位的培養。”張曉虎説,該項目選擇了較容易實施的生命科學、電腦、工程、化學四個學科開展試點,每年在北京市範圍內選拔三四十名綜合素質高的學生走進實驗室,開展課題研究。

張曉虎總結道,“拔尖培養”是依據北京青少年科技後備人才早期培養計劃實施20年的成功經驗基礎上,遴選一流導師、選拔一流學生,在原有“師徒”制科創活動的基礎上進一步完善培養資源,以“精準”“高端”“一貫”“國際”為目標開展的培養項目。

中國科學院院士、清華大學教授饒子和等十多位頂尖科研人員成為這些孩子的導師。

袁正家正是2018年“拔尖培養”入選者之一。饒子和院士是她的導師,負責她的課題方向和培養規劃。導師團隊中的婁志勇教授負責袁正家的具體輔導。

“袁正家同學入選的時候剛初三,在這之前她可能對生命科學完全不了解,所以要她從頭開始獨立完成一個課題不太現實,我們就安排她進入我們已經開展的課題,並由博士生手把手指導。”婁智勇介紹道。

全英文開題報告、查閱文獻、做實驗、寫論文……科研實踐課題該有的步驟一個都不能少。過去一年,袁正家幾乎所有業餘時間都泡在實驗室。雖然知道這次發表的論文中,自己的貢獻有限,僅是近距離接觸科研的一小步,但看到自己參與的科研成果出現在國際著名學術期刊,她依然由衷地感到興奮。

更重要的是,她終於知道了真正的科研遠不是影視劇裏展示的穿著白大褂搖搖試管那麼簡單,極其枯燥,但也樂趣無窮。

從孩子開始,在家庭中傳播

“這也正是我們開展‘早期培養’‘拔尖培養’等計劃的目的。”張曉虎坦言,“並非所有的孩子最終都會進入科研領域,但是在這過程中我們確實能發現一些好苗子,並持續培養。”

這樣的例子不勝枚舉。現為人大附中高三學生的醜瑞華因在“拔尖培養”中出色地完成課題“惡劣天氣下路況環境增強感知系統”,獲得第69屆ISEF“系統軟體學科”最佳獎、“系統軟體”一等獎,還有國際電腦學會ACM專項獎、美國國家航空航太局NASA頒發的專項獎提名;項目中的北京四中潘紫琪則收穫第69屆ISEF“能源:化學三等獎”,第18屆“明天小小科學家”獎勵活動一等獎。

“對這部分孩子來説,儘早接觸正規的科研,接受專業的訓練,對他們將來進入專業領域的研究非常有幫助。”張曉虎認為。

北京市青少年科技人才培養的主要項目包括北京青少年科技後備人才早期培養計劃、英才計劃(北京)、北京青少年科技後備人才拔尖培養計劃。截至目前,三個計劃共有中學基地校50所,累計培養學生3000多名,每年組織開展啟動會、院士報告會、競賽觀摩、研討會等各類中期活動60余場,野外科考4場,資助全市40余項青少年科學探索項目,全年有超過20000名中學生直接參加各項活動。

而對於饒子和、婁智勇這樣的導師而言,不計報酬、不辭辛苦地培養青少年科技人才的意義,除了在孩子們心中播下科學的種子,還有助於提高家長的科學素養,為科學傳播助力。

“雖然近年來民眾的科學素養在不斷提高,但還有很大提升空間,一個學生至少能影響他的父母,以及家裏的親人們。從學生入手,讓民眾更了解科學,具備更多常識,是科技工作者的一種責任。”婁智勇説。