大學應該是一個知識分子的起點而不是終點
——專訪南方科技大學教授馬兆遠

2022-02-28 01:39:36王湘蓉

教育家 2022年51期

文 | 本刊記者王湘蓉

馬兆遠稱自己為世界二流科學家，但更認為自己是個工程師。他談道，好的科學家應該是工程師，好的工程師應該是科學家。他的自述是這樣的：在我走上工程之路很多年之后，終于也成為一個“有身份”的人了，可以自由地宣稱自己是個物理學家。

作為南方科技大學和英國謝菲爾德大學智能制造專業教授、英國物理學會會士，馬兆遠曾任清華大學未來實驗室首席研究員兼數字化先進制造研究中心主任，是深圳兩化融合的首席科學家。他參與設計了“天宮四號”空間站的世界第一個微重力超冷原子實驗平臺。

馬兆遠在北京大學本科畢業后，前往牛津大學物理系攻讀博士學位，導師為英國皇家學院院士、現任謝菲爾德大學校長基思·伯內特，后在美國國家標準局和加州大學伯克利分校做博士后研究，師從諾貝爾獎獲得者William Philips。馬兆遠的學習及研究經歷讓他對中國智造有著相對獨立的思考，近日，本刊記者就工程教育采訪了他。訪談中許多觀點的生成，都與他讀書和工作實踐相聯結，這或許來自他穿梭不同文化的寬視野，以及曾經在“暗無天日”的實驗里療傷式實驗磨煉出的心境。

大學應該負責地告訴社會，未來需要什么樣的人才

《教育家》：馬老師，隨著第四次工業革命的深度推進，新的產業形態也在不斷涌現，新的秩序不斷產生。新的變化勢必要催生新的學科組織方式和新的人才培養路徑，大學教育應該有哪些調整來面對變化的不確定性？

馬兆遠：全球進入后工業時代，中國應該盡早參與高端制造業的升級，參與工業4.0，提升高端制造業的研發、生產水平。需要說明的是，當下新舊動能轉換，中間需要建立切換和黏合作用的產業升級運行機制。這不是與舊產能完全脫鉤，不是替代，不是簡單的“騰籠換鳥”，而是如何迭代升級，需要大力培育與其相適應的工程人才。

馬兆遠

這些年，我越發意識到實業的重要，越發覺得國家不僅需要科學精神，還需要工程精神。好的工程師應是博學的人，需要具備創意、學術研究、科學及實踐等多方面的知識，我們的教育系統必須發揮各種優勢，以滿足社會對人才不同的要求。大學必然要與企業以及投資者合作，利用世界領先的研究能力，完成科技創意工程化，進而商業化這一任務。但是，從今天的現實看，純粹的基礎研究是不夠的，大學還應該負責地告訴社會，未來需要什么樣的人才，而不是按照社會今日的需求來批量生產工人。負責任的大學應該交給學生更多的工具，而不是把學生變成工具。大學應該是一個知識分子的起點而不是終點。

科學家解決可能性問題，而工程師解決可行性問題

《教育家》：您強調純粹的基礎研究是不夠的，科學精神應該和工程精神并存。在科學與工程之間并不是一馬平川的坦途，兩者之間的聯系我們該怎樣理解？

馬兆遠：科學文明和工程文明是人類現代歷史的基礎。科學需要大量工程沉淀，在充分的工程文明基礎上，科學文明自然地發生。在工程文明中，我們需要合適的工程人才。科學家解決可能性問題，而工程師解決可行性問題。我們現在非常推崇0到1的原始創新，這固然重要，但是1到100也是一個充滿創新的過程，我們對科學家的要求可能是千分之一的成功率，但對工業產品的要求是千分之一的失敗率，兩個千分之一中間漫長的過程，是創造、探索和不斷改進，需要也存在大量的創新。每一步改進都意味著大量的選擇和優化，而這是在實踐中大量開發經驗和工程訓練積累而成的能力。如果說科學精神是從無到有的探索，那工程精神就是“日拱一卒”的堅持。

我一直認為科學是第二性的，工程是第一性的。近些年我越發感覺科學并不是第一生產力，能夠帶來社會變化的反而是技術。有了科學，工程不至于走偏，不至于原地打轉，但工程實現一定是科學的不二法門，沒有工程實現，科學只停留在想法上。脫離技術支撐的科學就像空中花園，而科學往往需要通過工程來支撐，才能真正對社會有用，才能真正推動社會的進步。

到現在將近200年的工業文明沉淀中，在我看來，其實是工業文明發展了之后順便把科學也發展了，至少在工業文明早期，科學其實不是所有人都能掌握的東西，它并不是必需品，在一定意義上很多工程師在解決實際問題的時候，是不以科學為導向，反而是問題解決了之后，我們才用科學的經驗來歸納總結，然后形成了科學知識體系，最初的時候大家就是在為了解決問題而找方法。我總開玩笑說，科學永遠是工業文明的附屬品。

一個社會的主體應該是工程師，科學家占極少一部分。對中國現在來說，缺的是好工程師，我們應該在工程師強大的工業基礎上，去做好的科學研究，脫離制造業的基礎追求科學進步，事實上行不通。我曾經說過，好的科學家應該是工程師，好的工程師應該是科學家，科學研究也要講務實，科學家其實也是個“手藝人”，或者說是科學行業的工程師，因為他在實驗過程中，也是要動手做工具來支撐實驗的。

我在牛津讀博士，以及在加州大學伯克利分校做博士后研究期間，收獲最大的是在車間實踐，那些動手的技能讓我知道東西是怎么做出來的。當時，我在暗無天日的地下室調試激光，動手的過程與其說是做科學研究，不如說是修煉心性。所以，工程師應該是會動手的科學家，而科學家應該是會動腦的工程師。

缺乏系統工程教育的老師去教工科學生，其實是不匹配的

《教育家》：作為制造大國，產業的技術迭代需要具有體系化、系統性、創新性思維的工程人才作支撐，目前我國的工程教育還面臨哪些問題，如何解決？

馬兆遠：這個問題，我想談幾個層面，首先是職業教育問題；其次是工程教育的教師問題；最后是工科理科化問題。我們現在強調的工程和應用技術教育，許多放到了職業學校去做，實際上從學生層面來看，我們用各種考試的機制，把這些考試成績不太好的學生放到了職業學校去；從教師層面看，我們并沒有認真地為職業學校培養老師。職業學校培養出來的學生，是要從事對國家最重要的制造業工作，我們沒有把最好的資源和更強的師資配給職業教育，這個問題值得思考。

現在我們很多做科研的老師在大學任教，他們完全沒有學過怎樣去做工程，缺乏系統的工程教育，然后又去教工科學生，其實是不匹配的。當我們討論工程教育的時候，我們會驚訝地發現，理科和文科課程中一大部分內容可以批量復制，一個教授可以給幾百人上課，甚至可以給幾萬人在線上課。但工科強調動手，是不能批量復制的。比如操作車床，即使是從最簡單、最重要的安全課程入手，也需要一個師傅帶幾個徒弟，工科有太多的技能知識不能形成說明書來批量復制。我們如果培養太多可以批量復制的讀書人，再來強調工程教育的時候，老師們在哪兒？哪里來這么多可以“手把手”教工程專業的老師？

過去幾十年我們大學開始做基礎研究，積極追求雙一流和世界排名，導致一系列的學校都存在工科理科化傾向。大學不應該只關注自己在世界上的排名，因為世界排名大多是弊大于利。工程不像科研，科研可以發發文章，但工程是沒法搞排名、發文章的，因為工程解決的是客觀具體問題，比如修路架橋，而Nature的文章解決的是人類第一次，也就是剛提到的0—1的原始創新。

如果說，Nature的文章告訴人類第一次怎么蓋房子，你會發現誰也不敢往里住。而工程是解決穩定性和可操作性，解決國計民生的重大問題。最好的大學應該培養什么樣的人，應該培養一部分做科研的人，去發現人類第一次；一部分做工程師，去解決工程中遇到的“卡脖子”問題。

我們看到，綜合性大學為了搞國內、國際排名，越來越側重于理科基礎研究，因為這最容易發文章，從排名上講更好量化，為國家完成了什么重大工程項目，是沒法列入排名體系的，因為根本就沒有這一項。在這種現象下，很多工科學校開始聚焦于國際排名，對真正意義上的工程教育是重視不足的。

問題清楚了，解決問題的方法成千上萬，大學現在已經意識到了這些問題，也正在調整，國家層面也出臺了系列政策推進新工科建設。我們有理由相信，中國制造成就了今日中國，也終將創造出中國智造的好圖景。

工程師的培養要關注基礎學科的掌握，更要關注學習能力和工程思維的培養

《教育家》：支撐中國制造業走向高端化、全球化，需要淬煉具有創造力的技能大軍，基于現實考慮，我們是否需要重新定義工程教育？

馬兆遠：我對新工程教育的定義，并不是培養生產線上的操作工，而是培養了解科學、懂得技術，并能把構想和創意造出來的新型工作者。我對工程師的定義從傳統意義上講，就是能夠掌握把創意落地成產品、科學轉化為生產力的技能人才。他們需要了解科學前沿正在發生什么，也需要熟悉工業生產流程。他們應該是中國最好的大學培養出來的，并不是職業學校培養的。從人才培養到人才發展的深度、廣度以及現狀來看，職業學校培養不出真正能解決“卡脖子”問題的人才。現在中國進入制造業深水區，需要培養人的創造力和動手能力。

工程人才的培養對社會進步發揮著重要作用，我們討論“頂天立地”，往往忽略了作為銜接的“身子”的工程人才培養。工程人才既要理解底層研究，又要對接產業落地，是制造業升級轉型過程中的主要力量。個人認為，從工程教育的人才儲備上來講，大學要找到自己的核心任務，就是為國家重大工程起支撐作用。國內的幾家高校做得不錯，比如北京航空航天大學就很好地維持了不錯的工程傳統。

德國工程教育的方式也可以借鑒，德國采用的是雙元制職業教育，他們職業教育的學校里也有世界級的教授，學生接觸的是全世界的資源，所以培養出來的學生是具有全球競爭力的，德國保證了高端制造業的工程師可以接受最好的教育。

學生畢業后到實際工作中，很難在一個工程問題里遇到科學問題，所遇到的幾乎都是工程問題。在培養工程師這件事上，其實更要求他們對基礎學科的掌握，要關注他們學習能力和工程思維的培養。在這樣的培養下，待他們真的碰到問題時，知道怎么學習新知識、尋找新資源去解決問題。

數理化是人類創造最重要的思維工具，也是人類跟自然界對話的基本工具

《教育家》：您剛才談了工程人才培養除了動手能力和工程思維培養外，基礎學科的學習同樣重要，很多人認為，“學好數理化，走遍天下都不怕”是典型的實用主義，您怎么認為？

馬兆遠：這里面會涉及專業教授和通識教育的話題，我更愿意從素質教育和職業教育兩個層面來談。素質教育是對人獲得基礎知識能力的訓練，而職業教育是在此基礎上精專某項技能，使人為成為某一行業的合格從業者做準備。大學的學科設置詳細劃分之后，素質教育和職業教育就混在了一起，這直接導致了素質教育也成了職業教育。

在我看來，本科教育是素質教育，研究生教育是職業教育。哪些專業是面向職業的，哪些教育是面向人的素質的，大致可以劃分出來。數學、中文、藝術、物理、歷史，最多再加上計算機，這些學問告訴學生怎樣與人交流、與自己交流，怎樣梳理自己的思維，可以使學生具備基本的現代人的素養。

今年的諾貝爾物理學獎頒給了量子糾纏，驗證了愛因斯坦在該方面的觀點是錯的，這說明一切理論都是會變化的，但是實證主義學派的方法是沉淀下來的，所以數理化的內容還是要認真學好。學習數理化的過程可以體現人類理性思維的方法和結構，學習數理化不是學習它的結論，而是學習它的論證過程，數理化可以培養人的思維方式和解決問題的能力。我認為數理化是人類創造最重要的思維工具，也是人類跟自然界對話的基本工具和邏輯體系。

數理化之外，語文、英語除了對學生人文情懷的培養，還能讓學生有非常強的表達能力，有助于人與人之間的溝通。在智能時代，計算機是人類跟新物種對話的工具。所以說，學好數理化，我們可以與自然溝通；學好語文，我們可以很好地與人交流；學好計算機，我們可以與機器人對話。