加快構(gòu)建面向未來產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系
——來自美國量子科技領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)

◆揭永琴 劉 笑/文

量子信息是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要領(lǐng)域，是未來產(chǎn)業(yè)中的熱門賽道，具有顛覆行業(yè)和市場的巨大潛力。國家“十四五”規(guī)劃《綱要》指出，要在類腦智能、量子信息、基因技術(shù)、未來網(wǎng)絡(luò)、深?？仗扉_發(fā)等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃，前瞻謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。

近年來，主要發(fā)達(dá)國家紛紛在量子科技等前沿領(lǐng)域搶占發(fā)展制高點(diǎn)，加大未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，這對(duì)我國培育未來產(chǎn)業(yè)競爭新優(yōu)勢提出了更高要求。

如何面向長遠(yuǎn)目標(biāo)培養(yǎng)與儲(chǔ)備創(chuàng)新人才、形成國家持續(xù)創(chuàng)新能力，是一項(xiàng)重要課題。美國自2002年發(fā)布《量子信息科學(xué)與技術(shù)規(guī)劃》以來，極為重視面向未來的量子人才培養(yǎng)，其采取的四大舉措，對(duì)我國加快構(gòu)建面向未來產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系、提升未來產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的借鑒意義。

一、建立跨學(xué)科研究與教學(xué)中心，促進(jìn)知識(shí)融合

美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）負(fù)責(zé)開展量子信息科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)研究和教育計(jì)劃，通過向高等教育機(jī)構(gòu)或符合條件的非營利組織提供競爭性贈(zèng)款，支持建立至少2個(gè)（但不超過5個(gè)）量子跨學(xué)科研究和教育中心。

一是加強(qiáng)教研中心人員與外部組織交流合作，鼓勵(lì)量子跨學(xué)科研究并加強(qiáng)教育中心與其他研究機(jī)構(gòu)之間的交流與合作，讓更廣泛的科學(xué)界參與進(jìn)來，促進(jìn)涉及量子研究的多個(gè)學(xué)科（包括物理學(xué)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等）專業(yè)知識(shí)的交叉融合，加速知識(shí)分享與增長。

二是支持團(tuán)隊(duì)開展跨學(xué)科相關(guān)研究，充分利用現(xiàn)有量子信息科學(xué)和工程研究及教育活動(dòng)的集成知識(shí)體系，以支持重點(diǎn)研究小組、實(shí)施特殊資助性計(jì)劃等方式鼓勵(lì)研究中心開展跨學(xué)科與跨組織研究。

三是開發(fā)跨學(xué)科課程體系?；诹孔佑?jì)算和信息基礎(chǔ)課程開發(fā)跨學(xué)科的本科和研究生課程體系，以匹配量子人才的培養(yǎng)。主體課程包括編程或計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)、線性代數(shù)或電氣工程等，輔助課程包括材料科學(xué)、化學(xué)、藥物設(shè)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測、通信和傳感相關(guān)的應(yīng)用課程。

二、構(gòu)建Q12教育合作伙伴關(guān)系，搭建從教育到職業(yè)的學(xué)習(xí)平臺(tái)

為了培養(yǎng)多元化的未來量子人才，美國科技政策辦公室（OSTP）和NSF共同建立了包含科技公司、行業(yè)協(xié)會(huì)等在內(nèi)的國家Q-12教育合作伙伴關(guān)系，旨在讓不同年齡段的人擁有平等的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，確保未來的量子創(chuàng)新者能夠加速發(fā)現(xiàn)、發(fā)明新技術(shù)并推動(dòng)社會(huì)變革。

一是通過正式與非正式手段激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算和科學(xué)思維的興趣。行業(yè)協(xié)會(huì)在量子人才培養(yǎng)體系中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，除了提供正式的學(xué)員進(jìn)階課程之外，還借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開放基于課堂知識(shí)的啟發(fā)學(xué)生計(jì)算和科學(xué)思維的校外學(xué)習(xí)資源，并輔之以博物館、自然館參觀學(xué)習(xí)等非正式教育工具，從小激發(fā)學(xué)生對(duì)量子科技的興趣。

二是擴(kuò)大教師隊(duì)伍，增強(qiáng)對(duì)非STEM學(xué)生的培訓(xùn)。一方面，高質(zhì)量教師隊(duì)伍是教育培訓(xùn)計(jì)劃的基石，美國鼓勵(lì)高校通過增加與量子科技相關(guān)的跨學(xué)科領(lǐng)域中的終身制教師，擴(kuò)大教師隊(duì)伍發(fā)展需求；另一方面，擴(kuò)大高等教育階段對(duì)非STEM學(xué)生的培訓(xùn)，為非STEM學(xué)生專門設(shè)置量子科技的介紹性短期課程或獨(dú)立課程，幫助他們了解量子科技相關(guān)概念，進(jìn)一步豐富量子人才來源。

三是為學(xué)生提供量子實(shí)習(xí)實(shí)踐機(jī)會(huì)，加深對(duì)職業(yè)的理解。美國《國家量子計(jì)劃法案》明確提出改善本科、碩士和博士階段量子信息科學(xué)與工程的教學(xué)和學(xué)習(xí)，為美國高等教育機(jī)構(gòu)的學(xué)生提供更多的實(shí)習(xí)培訓(xùn)。例如，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究（NIST）利用其學(xué)生高中實(shí)習(xí)計(jì)劃（SHIP）和Pathways計(jì)劃為學(xué)生提供在實(shí)驗(yàn)室工作的實(shí)踐機(jī)會(huì)。除此之外，美國對(duì)K-12課程和大學(xué)量子課程的模塊和課程計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估，并研究這些課程對(duì)非STEM和STEM專業(yè)的教育影響，改善教學(xué)方式，加深學(xué)生對(duì)量子信息科技概念和職業(yè)機(jī)會(huì)的認(rèn)識(shí)，并舉辦研討會(huì)、演講會(huì)和展覽活動(dòng)，突出與量子信息科技相關(guān)的職業(yè)技能的必要性。

三、擴(kuò)大對(duì)公眾的科普宣傳，拓寬未來人才培養(yǎng)范圍

公眾在新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中扮演著重要角色，充分發(fā)揮公眾的智慧有利于促進(jìn)未來產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。進(jìn)一步拓展未來人才培養(yǎng)范圍、提高公眾在量子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的參與程度，同樣重要。

一是明晰科普過程中量子科技相關(guān)核心概念。美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）與國家量子協(xié)調(diào)辦公室（NQCO）以研討會(huì)的形式，明晰向公眾科普過程中諸如量子力學(xué)、量子態(tài)、量子比特、量子測量、量子糾纏、相干與退相干、量子計(jì)算、量子通信以及量子傳感等9個(gè)核心概念的內(nèi)涵，進(jìn)一步增強(qiáng)公眾對(duì)量子信息科技領(lǐng)域的理解，拓展量子科技的受眾范圍，有利于深化公眾在量子科技發(fā)展過程中的參與程度。除此之外，基于這些核心概念確定和建立教育資源，將有助于K-12和大學(xué)生更好地掌握量子相關(guān)知識(shí)，激發(fā)他們成為未來量子科學(xué)和工程的潛在力量。

二是提供在線訪問學(xué)習(xí)資源包，鼓勵(lì)量子社區(qū)團(tuán)隊(duì)開發(fā)經(jīng)過審查和開放訪問的學(xué)習(xí)資源庫，為公眾提供獲取量子相關(guān)課程、游戲與模擬試驗(yàn)的專門平臺(tái)，提升公眾興趣和擴(kuò)充知識(shí)面。

四、構(gòu)建政產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，共建人才培育生態(tài)

培養(yǎng)人才雖然在傳統(tǒng)上是學(xué)術(shù)界的責(zé)任，但產(chǎn)業(yè)和政府也應(yīng)參與進(jìn)來，共同構(gòu)建人才培養(yǎng)生態(tài)以滿足國家對(duì)未來人才的需求。

一是共同參與人才培養(yǎng)。政府與產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界開展合作，共同進(jìn)行人才培養(yǎng)，具體活動(dòng)主要包括共同開發(fā)新的課程、共同組織實(shí)踐活動(dòng)以及共同創(chuàng)建新的專業(yè)發(fā)展計(jì)劃等。例如，共同開發(fā)的量子課程不僅涉及基礎(chǔ)科學(xué)與理論知識(shí)，而且注重量子技術(shù)和工程實(shí)踐學(xué)習(xí)；共同制定的量子職業(yè)樞紐計(jì)劃，高校與產(chǎn)業(yè)界共同發(fā)揮力量，面向量子信息科技領(lǐng)域職業(yè)人才提供專業(yè)技能認(rèn)定，解決短期人才需求緊缺問題。

二是共建美國量子產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)合體。由政府、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界共同組成的量子產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體，不僅為加強(qiáng)科技交流提供了平臺(tái)，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇、關(guān)鍵瓶頸技術(shù)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、關(guān)鍵技術(shù)路線圖等方面的跨組織交流，而且定期協(xié)同評(píng)估量子信息產(chǎn)業(yè)人才當(dāng)下需求和未來需求，用于指導(dǎo)高等教育機(jī)構(gòu)人才培養(yǎng)計(jì)劃的制定，使人才培養(yǎng)目標(biāo)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)需求保持一致，從而建立更加與時(shí)俱進(jìn)的人才生態(tài)環(huán)境。