毕业季徐志伟研究员专访

常记脚下的路,永葆年轻的心

  • 文/赵荻 图/张滢 (校团委)
  • 创建于 2019-06-20
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导读:

  六月已至,中国科学院大学(下称“国科大”)2019届本科毕业生们即将进入人生的新阶段。他们将挥别相伴四年的同窗与老师,离开熟悉的校园,走向一段新的旅程。在这毕业季时,我们有幸采访到本科生“计算机科学导论”的主讲教师徐志伟教授,为大家分享他对大学课程、大学生活等的想法,也为即将毕业的本科生们带来寄上祝福。

  对于“计算机科学导论”这门基础课,想必大部分同学都不会陌生。而作为这门课程的主讲教师之一,同时也是该课教材的编写者之一,徐志伟老师也给不少同学留下了深刻的印象。1996年,从美国回归的徐志伟老师立刻投入了国科大的研究生培养工作,并在2014年国科大招收本科生担任计算机科学导论的主讲教师。这位曾获中国科学院科技进步一等奖、中国科学院优秀青年科学家奖等的“大佬”不仅在科研方面颇有建树,对教书育人也有许多独到的见解。他指导的研究生或选择创业,或投身科研,无一不做出了出色的成果。徐志伟老师给人的第一印象,就是随和。在谈到国科大的学生时,他的脸上总是带着笑容。

“这本书要读三遍”

  “这本书我希望每个同学都读三遍。”这是徐志伟老师在课上说的话。为了教好“计算机科学导论”这门课程,徐志伟老师特地编写了一本教材。开设这门课程前的两年,徐志伟老师和孙晓明老师为了满足国科大“计算思维指导、知行合一教学、有合适的广度和深度”的教学大纲要求,系统调研了二十几所国内外大学的优秀课程,却依旧没有找到合适的教材和课程。徐老师希望,国科大的“计算机科学导论”课程能够涵盖对计算思维的十种具体理解,能够让同学们学习如何用计算思维认识世界、提出问题、解决问题。面对无书可用的状况,徐志伟老师和孙晓明老师决定自己编写一本适合国科大的教科书。两位老师的心血以及来自其他老师的支持和讨论,最终造就了我们如今捧在手中的这本可以“读三遍”的教材。

  “第一遍就是通读,了解课程的全貌,学的时候就能把知识点联系起来。第二遍要细读,要有选择性地读,还要知行合一,把所有的实验都做一遍。”徐老师在第一节课曾向同学们展示布鲁姆教学分类法的金字塔图。他希望在第二遍阅读时,每个同学都能脱离“remember”、“understand”的低级阶段,达到布鲁姆分类法的最高层次——“create”。第三遍,则是要精读,把教科书、课堂交流和实验三个环节融会贯通,将计算思维内化为自己的思维能力。这“读三遍”的要求,是徐志伟老师心中有效率的学习方法,也是他对国科大学生的殷殷期望与满满信心。

  喜欢读故事的学生应当很喜欢这本教材,因为其中花了大约三分之一的篇幅讲述计算机领域真实的创新故事。这一部分是受到了发明局部性原理的Peter Denning教授的启发,一部分也是因为徐老师希望通过这些前人的故事,同学们能够得到启发,并学习到计算机科学领域的学术道德和职业精神。一个合格的研究者不仅应有足够的知识水平,也应具有一定的道德水平和职业操守。这份坚持与期望,也藏进了这一个个故事中,传达给初入计算机科学领域的同学们。

“成为信息社会的有识之士”

  来到国科大之前,徐老师曾在美国进行了一段较长时间的教育和科研工作。在他眼里,国科大的本科生教育并不弱于美国的优秀大学。目前许多学校的授课考虑到水平较低的同学,会刻意调整上课的内容和进度。但徐志伟老师更欣赏国科大不将就“短板思维”,杜绝“水课”,在课程设计上避免打击优秀同学的积极性的方式。他也相信以国科大学子的优秀,每个人都有能力理解消化课程的内容。“每个同学都很有潜力,所以不要老是想着自己有什么缺点要克服,而是要去找到自己有兴趣的课,或者用老话说,和自己‘有缘分’的课。”徐老师说。

  当被问及“为何选择来教授本科生‘计算机科学导论’这门课”时,徐老师把这归为“科教融合的缘分”。2006年,徐老师在“中美计算机科学高峰论坛”了解到了周以真教授提出的计算思维思想和Richard Karp教授提出的计算透镜思想。这两位教授的观点在当时主要应用于科学研究,即计算机科学可以在思维层面推动其他科学的发展。在中国科学院也有类似的思想,称为人机物三元计算。2010年,应陈国良院士的邀请,徐老师加入了教育部大学计算机基础课程教学指导委员会,参与推动中国用计算思维改造计算机科学教育的工作。当2014年国科大开始本科生教育时,已有八年计算思维研究经验的徐志伟老师便担任了“计算机科学导论”的课程教师。

  “对于国科大同学们,不论是计算机和非计算机专业的同学,计算机科学导论课程最起码的目标是帮助大家扫盲。”人类正在从工业社会进入信息社会,徐老师赞同周以真老师的观点,即到2050年,每个学生都应该具备基本的计算思维能力,就像会读写会做算术一样。而计算机科学导论这门课的设立,也是希望能够培养学生的思维能力,让同学们能够以不同的角度思考、看待问题,鼓励同学们了解并深入学习计算思维,为同学们推开信息社会的大门。

  “这门课真正的目标是帮助大家初步理解计算思维,成为信息社会的有识之士。”

觉醒以笃志

  “优秀!”徐老师如此评价国科大的本科生。从国科大走出的学子,在保研考研、出国访学等竞争中均表现出色。他们宛若新星,以积极进取的精神和锐意开拓的活力不断前行。

  面对初入国科大的大一学生,徐老师充满了信心,也希望每个学生都能相信自己的潜力。有些大一的学生还面临着从高中到大学的转变的适应期,缺少目标,对未来感到迷茫,被学习的重担压得喘不过气来。对此,徐老师鼓励同学们不必急于确定长远的人生方向。每个同学都会不断进步,只要慢慢摸索,从当下的事做起,找到自己感兴趣的内容,自然就会逐步找到自己的目标。“最重要的是知道自己的潜力是很大的。有些成绩不太理想的同学,你们只是潜力还没有发挥出来而已。”徐老师转送了一句曼德拉的名言给同学们:“最大的危险不是看不见自己的缺点,而是看不见自己的潜力,”

  “我希望每个同学都能早日完成从高中到大学的觉醒,从而充实地享受在国科大的每一天。”徐老师说。

  而对于即将毕业的2019届本科生,徐老师既欣喜于他们优异的成绩和良好的素质,也有一些话想送给他们。这番话,他曾在去年学位授予典礼时送给国科大的首届本科生,祝贺他们完成了人生中的一个阶段,从此将走向新的天地。如今,他希望这番话也能激励2015级的国科大学士们:

“亲爱的同学们,

  学位授予典礼,在美国称为Commencement,也就是“开始”。心血和汗水不会欺骗人,恭喜你们今天完成学业,开始为社会做贡献了!

  送大家五个字:“觉醒以笃志”。国科大的校训是“博学笃志、格物明德”。笃志,意味着不断自我觉醒,见旁人之不能见,区分一心一意的坚守和随机应变的布朗运动。因为觉悟,从而坚守。

  此处往西一站地,是八宝山革命公墓,建筑师林徽因在那里长眠。林徽因老师很早觉醒,因而笃志,旁人忽视的,她能看见。解放之初,她就看到:‘祖国的解放为我们全国的建筑师带来了空前的大转变。……我们在一两年中所设计的房屋面积就可能超过过去半生所设计的房屋面积的总和。’

  今天,中国正在进入一个建设创新型国家的新时代。这又是一个空前的大转变。我们要觉醒,要看到:中国今后30年的科技创新就可能超过过去300年的总和。

  今后30年会是你们的一个黄金时代。愿你们永葆年轻的心和国科大人的科学坚守,为中国梦,为世界科技进步,做出创新贡献!”

  从1996年到2019年,徐志伟老师已经在国科大度过了24年。24年足够一个牙牙学语的孩子长成风华正茂的青年英才,也足够一位可敬可爱的老师培育出无数优秀人才。春风化雨,桃李芬芳,徐志伟老师的话语将勉励每一届的国科大学子,伴随他们一路成长。在此,向徐志伟老师致以衷心的祝福与感谢,也祝愿即将毕业的学长学姐们,“永葆年轻的心”,“永葆国科大人的科学坚守”,“以梦为马,不负韶华”。

附:和徐老师的问与答

  Q:您是从什么时候开始在国科⼤任教的?觉得当时的国科大与现在相比有什么变化吗?

  A:我有幸在1996年回国后就参与了国科大的研究生培养工作。我指导的第一个国科大硕士生许锦波现在美国当计算机科学教授,他是蛋白质折叠和深度学习领域的高手,曾获Sloan奖,发明的RaptorX蛋白质功能预测软件已服务全球数万个用户。2014年开始我有幸担任国科大本科生教师。最大的变化是五年来国科大形成了科教融合的高质量本科生教学体系。我们已有三期同学出国访学。据我所知,他们在美国一流大学学习成绩都是全优,说是佼佼者也不为过。

  Q:为什么您会选择来教授本科⽣生《计算机科学导论》这门课?您觉得这门课作为一门基础性、通识性的课程,对于计算机类和非计算机类专业的同学最大的帮助分别会在哪呢?

  A:是科教融合的缘分。2006年,我有幸参加了中美两国科学基金委主办的“中美计算机科学高峰论坛”,得知了周以真教授提出的计算思维思想和Richard Karp教授提出了计算透镜思想。这两位美国同行的观点当时主要是用于科学研究的:计算机科学可以在思维层面推动其他科学。在中国科学院,我们提出的类似思想称为人机物三元世界,或人机物三元计算,2012年成为了中科院信息领域先导专项研究的指导思想。2010年,陈国良院士邀请我参加教育部大学计算机基础课程教学指导委员会,推动中国用计算思维改造计算机科学教育的工作。2014年,国科大开始本科生教育,由于已有八年的计算思维研究经验,担任《计算机科学导论》课程教师是很自然的。

  对于国科大同学们,不论是计算机和非计算机专业的同学,《计算机科学导论》课程最起码的目标是帮助大家扫盲。周以真老师认为,到2050年,每个学生都应该具备基本的计算思维能力,就像会读写做算术一样。《计算机科学导论》课程真正的目标是帮助大家初步理解计算思维,成为信息社会的有识之士。人类正在从工业社会进入信息社会。计算机科学是研究信息变换的科学。在信息社会,信息运动与其他学科关注的物质运动、能量运动同等重要。

  Q:您的个人简历中提到您曾在美国进行过一段较长时间的教育和科研工作,您觉得美国在计算机这⽅面的教育模式、侧重点和国内有什么区别吗?这是否对您在国科大的教学有所启发?

  A:有区别,但不是教育模式、侧重点,这方面国科大本科生教育与美国的好大学区别并不大。例如,我们都不将就“短板思维”,课程设计注意避免打击优秀同学的积极性。美国的客观条件倒逼同学们学习动机、自主性更强,因为挂课比例更大,有不少同学需要打工或贷款解决学费生活费问题,每一位同学都很珍惜大学学习机会,教师也很珍惜每一位同学。当然,美国的经验对我有启发,见下一个问题的回答。

  Q:在《计算机科学导论》这⻔课程的设计中,我们加入了很多有意思的实践环节,比如图灵机的组建、人体快排实验、go 语⾔信息隐藏等等。这些实验设计之时是出于怎样一些出发点呢?

  A:我们从美国大学的优秀课程借鉴了他们的共同优点,即追求布鲁姆教学目标分类法的“Create”层次,我们称之为“知行合一”教学法,强调让同学们动手动脑自己创造出新知识的载体。图灵机加法器、快速排序班级计算机、信息隐藏Go程序等都是例子。信息隐藏例子受了一门英国大学优秀课程的启发。

  Q:您为了这门课专门编写了一本《计算机科学导论》的教材,为什么当时没有选择用现有的其他学校的教材呢?编写教材的过程中⼜遇到了哪些困难?其他的老师是否支持您做这样一件事?

  A:我和孙晓明老师编写《计算机科学导论》的教科书,是为了满足国科大教学大纲的要求:针对国科大一年级300多名本科生的通识课程,计算思维指导、知行合一教学、有合适的广度和深度。开课前的两年,我们系统地调研了二十几所国内外大学的优秀课程,从美国的十余所大学就归纳了四类教学方式。但是,我们没有找到满足需求的教材和课程。例如,没有哪个课程涵盖了对计算思维的十种具体理解,尤其是不太讲述网络思维和系统思维。

  主要的难点是如何体现并落实计算思维。我和孙老师花了很多时间将计算思维落实到较为具体的逻辑思维、算法思维、网络思维和系统思维四大部分,并进而落实到对计算思维的十种具体理解。所有老师都支持我们。张家琳老师付出了很多精力。本学期我们教学团队还有每一两周一次的集体备课。

  当然,最应该感谢的是我们的本科生同学,他们是课程的实践者,对调试改进课程起了不可或缺的作用。我和张家琳老师正在根据同学们的反馈撰写《计算机科学导论——教学手册》,对师弟师妹们会有用。

  Q:您编写的《计算机科学导论》中有非常多的实例和故事,这在目前的各类教科书中是很不寻常的,您为什么选择加入这些故事呢?

  A:教科书确实花了大约三分之一的篇幅讲解计算机领域的真实的创新故事,让同学们了解前人如何通过计算思维认识世界、提出问题、解决问题。这些创新故事对同学们学习计算机科学领域的学术道德和职业精神也有裨益。还有一个原因是受Peter Denning教授的启发。这位发现了局部性原理的前辈在“Great Principles of Computing”一文中说:“The principles of a field are actually a set of interwoven stories about the structure and behavior of field elements.”

  Q:您上课的时候说希望同学们能够把这本书读三遍,您希望同学们能从这三遍中分别学习到什什么? 计算机科学导论课程的助教队伍中有很多是我们的⾼年级学生,这种安排是出于怎样的考虑?

  A:读三遍主要是针对一年级同学从高中思维向大学思维过渡的一个建议,有助于提高学习效率。

第一遍:通读。主要是了解(并不一定掌握)课程的全貌,使得在学习过程中能够自行产生前后呼应的系统性,而不是局限于孤立的知识点。例如,学习图灵机时,同学可能会问:我的笔记本电脑是图灵机吗?状态转移表对应什么?指令集对应什么?通读后,可迅速找到相关章节边看细节边思考。另外,本书三分之一的篇幅讲解的计算机创新故事,也应该在这个阶段完成阅读。

  第二遍:细读。有选择性地知行合一细读,包括做所有的实验。例如,快速排序知识点贯穿了算法思维和系统思维,需要掌握它的算法设计与分析、Go代码实现、班级计算机汇编语言程序实现、班级计算机执行的全部,其中后三者是每个同学自行创造完成的,以到达布鲁姆分类法的“Create”层次,即学习的最高层次。

  第三遍:精读。将教科书、课堂交流、实验三个环节融会贯通,掌握对计算思维的十个理解,将计算思维内化为自己的思维能力。例如,4年后,甚至10年后,还能说出逻辑思维的正确性是比特精准级的正确性,包括布尔逻辑正确性与图灵机正确性,并自然地应用到合适工作场景中。

  除了青年教师和博士生以外,我们还聘请了几位本科生同学做助教,他们在以往《计算机科学导论》课程中获得优秀成绩。本科生同学做助教没有代沟,更能反映同学们的需求。这也是学习哈佛大学的经验。

  Q:硅谷的企业家中有不少是计算机研发⼈员出⾝身,您是怎么看待计算机科学的研究工作与整个IT 产业的关系?科技创新人才最后选择去做企业管理您是否认为是一种浪费?您指导的博⼠生中是否有投入创业浪潮的?

  A:从全球视角看,计算机科学的学术界与IT 产业界联系较为密切,这是本学科的一个优势。同学们毕业后做什么,主要看他们的兴趣,计算思维对企业管理也非常有用,因为全球企业正在进行“数字化转型”(digital transformation)。

  我的学生有不少创业的。教科书中讲了何永强同学的例子,他的博士论文成果之一RCFile已在全球使用。另一个小强是邹永强同学。他是云账户公司的创始人兼CTO。云账户公司已经服务于全国2000多万名自由职业者,包括快递小哥与直播网红,为他们缴税发薪。这是互联网金融的一个刚需。

  Q:您眼中的国科大本科生是什什么样⼦子的?有哪些优秀的地⽅,哪些不⾜的地⽅?和国科大的研究生是否相似?您对国科⼤的本科⽣有哪些期待?

  A:我对国科大同学的评价是:优秀!保研同学被各研究所争着要就是一个证据。有些绩点还比较低的同学也不用丧气,你们只是潜力还没有发挥出来而已。转送一句曼德拉的名言:“最大的危险不是看不见自己的缺点,而是看不见自己的潜力。”

  我的期待是每一个同学都早日完成从高中到大学的觉醒,认识到大学学习与高中学习有本质不同,从而充实地享受在国科大的每一天。很多同学已经做到了这点。

徐志伟研究员讲课

课堂讲解与研讨

徐老师编写的教材

面带笑容的徐老师


计科导实验

访谈合影


责任编辑:黄巧