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  • 李 迅:从我国的超算梦看新一轮高中课程方案

    来源:《福建教育》2020.37 2020-09-03 09:20:55 点击:105 赞美:3

    当新冠肺炎疫情肆虐全球,这个世界仿佛要停摆时,今年623日,一则关于超级计算机(简称“超算”)的新闻打破了这片萧条。日本理化学研究所与富士通公司研发的“富岳”,在超级计算机运算速度全球排行榜“TOP500”上位列第一!超级计算机是信息处理能力快到让你目瞪口呆的计算机,它在密集计算、海量数据处理等领域发挥着举足轻重的作用。高性能超级计算机是一个国家综合实力的体现,在国家经济建设、国防建设、科学研究等方面均具有巨大作用。日本研发的“富岳”,每秒41.5京次(京为1万亿的1万倍)的计算性能,明显超过居第二、三位的美国“summit(14.8京次/)和美国“sierra(9.4京次/)。中国的“神威·太湖之光”和“天河二号”列第四、五位,每秒分别可达9.3京次和6.1京次。这是我国超级计算机近几年来首次掉出“TOP500”前三。由此可见,各国的科学研究仍在铆足了劲追赶中,不因疫情而止步。

     

    科学研究的水平关键在于教育,而高中教育又被视为教育之“腰”。许多国家以高中学校教育教学改革推进人才培养,因此便有了“谁赢得高中,谁就赢得人才”之说。诚如任正非所说,我们国家百年振兴中国梦的基础在教育。从我国的超算梦,看中国基础教育,可以说,高中课程方案的改革是顺势而生、应时而生。

     

    一、新一轮高中课程方案产生的必然性

     

    习近平总书记在三年前就曾冷静地指出,我国基础科学研究短板依然突出,企业对基础研究重视不够,重大原创性成果缺乏,底层基础技术、基础工艺能力不足,工业母机、高端芯片、基础软硬件、开发平台、基本算法、基础元器件、基础材料等瓶颈仍然突出,关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变。我国技术研发聚焦产业发展瓶颈和需求不够,以全球视野谋划科技开放合作还不够,科技成果转化能力不强,我国人才发展体制机制还不完善……这说明我国高中育人方式的转变迫在眉睫,今秋在我省普通高中高一年级全面实施的《普通高中课程方案(2017年版2020年修订)》正是面对科学技术迅猛发展、国际形势复杂变化、社会生产生活方式深度变革、教育方式和学习方式深刻改变的新形势而产生的。

     

    新一轮高中课程方案全面总结历次普通高中课程改革宝贵经验,立足中国大地、充分借鉴国际课程改革优秀成果,进一步明确了普通高中教育的定位,优化了课程结构,凝炼了学科核心素养,更新了教学内容,研制了学科质量标准,尤其突出思想性、基础性、选择性。方案要求把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节,强化理想信念教育,引导学生树立正确的国家观、历史观、民族观、文化观,切实增强“四个自信”。曾经有调研说,现在青少年一代对“平型关大战”“抗美援朝”“中印自卫反击战”“珍宝岛之战”“西沙海战”“314海战”“老山战役”知之甚少,对钱学森、邓稼先、郭永怀、于敏、孙家栋、李四光、林俊德、藏学家王森等以自己生命和智慧守护国家安全的人更是不知其详。这些事和人关乎共和国历史,涉及高中各个学科。不识过去,不懂现在,如何走向未来?为此,有些高中做了很好的探索,清明时节以各种方式组织学生祭奠为国捐躯的先哲,系统介绍英雄事迹和歌曲,开展阅读活动,观看优秀的电视片,如《人间正道是沧桑》《马兰谣》《外交风云》《换了人间》《三八线》《为祖国而战(朝鲜全集)》《为祖国而战(西沙海战)》等,以多种形式夯实学生思想之基。期待这一轮普通高中课程改革切实解决好培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这个根本问题,发挥好课程育人功能,推动人才培养模式改革创新,实现为党育人、为国育才。

     

     

    二、从一段经历看高中课程方案的基础性

     

    回想起一段五年前的往事。那是20156月,我受邀在国防科技大学演讲,以“男儿何不挂吴钩”为题,呼吁更多的有志青年加入到国防队伍中,担起国防重责。这一演讲引发了热烈反响,央视还专访了我。之后,我参观了国防科技大学的科研成果。一位科研军官热情细致地为我解说。当我站在“银河”超级计算机面前时,这位军官深入浅出地为我介绍了“银河”的原理、作用以及它诞生的种种曲折。

     

    上个世纪80年代,国家气象局想做7天以上的中长期天气预报,以更好地掌握台风动态,预测地震和海啸。但前提是要对气象侦察的信息进行集中化数据处理,要进行量化分析、建模分析,这就需要10亿次级的计算机进行数值计算。可在当时,国内并没有这么高级别的超级计算机。在邓小平同志的支持下,中央顶着财政困难的的压力,支持国家气象局向发达国家购买超级计算机。在购买过程中,美方虽然答应卖超级计算机给我们,但提出了一系列要求。他们要求在机房建监控中心,同时派驻美方人员监督我们使用。我们不仅要向派驻的美方人员支付报酬,还要为他们提供居住等各种条件。就算如此,我方科研人员还不被允许接触超级计算机。当我们需使用超级计算机时,要将计算任务打印在纸上,通过一个小小的窗口递交给美方人员,美方人员操作后,再将计算结果通过这个小窗口交还给在外等候的我方科研人员。这是何等的耻辱感!

     

    时隔多年,我依然记得这位科研军官在向我描述这些细节时满腔的忿忿不平。他说,毛主席说得对啊,我们当自力更生,奋发图强!

     

    正是在这样的背景下,我国的科技工作者攻坚克难的信念愈发坚定。他们自告奋勇研制起10亿次计算机。当时的科研条件十分恶劣,资金少、技术难度大、任务艰巨,做得十分艰苦。当时技术骨干月工资只有七八十元,几乎每天晚上都要加班。在那些加班的日子里,最好的待遇就是每晚12点之后食堂免费供应的水饺。从开始到上世纪90年代初,因工作强度大、伙食太差、营养不足、医疗条件落后,“银河”科研团队有一批科研人员因肝炎、癌、肺病等去世。“一部分先烈倒下了,让我们擦干身上的血迹,沿着他们的足迹,奋勇前进吧!”奋斗不息,研究不止。凭借着满腔热血和厚实的学科基础,苍天不负,终于有了惊人成果——我国成为世界超算强国。正如基辛格在《论中国》中所说:“中国人总是被他们之中最勇敢的人保护得很好。”如今,当我们看到中国的超级计算机三大品牌与世界一流水平并驾齐驱时,我们自然心生“剑外忽传收蓟北,初闻涕泪满衣裳”的感慨。

     

    这些年我国的许多成果都离不开超算,无论上天入海还是发现储量高达10亿吨的渤海湾冀东南堡油田,或者是无人驾驶汽车、人工智能等等,超级计算机已经成为各学科研究基础,也必将是各行各业的基础。数学是基础的基础,我们更要理解法国数学家吉尔•多维克在《计算进化史——改变数学的命运》一书中所说的,数学方法的基石——证明的概念重新回到了舞台中央,这就是“计算”。

     

    我省普通高中新课程实施方案特别强调基础性,这就要求正确理解何谓基础、何谓普通高中的基础性、何谓基础教育阶段最后三年高中之基础,要突出基础知识、基本技能、基本方法、基本活动体验,要在课堂教学中讲清知识的来龙去脉、前因而果,而不是只讲结论、马上背练,学生以为“天上掉下个林妹妹”。实验教学,要强化基本操作、仪器规范使用、安全、环保实验意识等基础训练,培养学生形成良好的实验室操作习惯和工作规范;重视实验仪器设备重组优化,认真开展验证性实验和探究性实验教学。同时,我们要重视夯实学生体育与健康、劳动教育、艺术(含音乐、美术)的基础,确保“福建教育,健康第一”“福建教育,必强体艺”等落到实处。此外,我们还要培养学生在信息技术与学科教学深度融合方面的基本能力,培养学生批判性思维,使学生学科素养和综合能力全面提升,以达植基立本的目标。

     

     

    三、新一轮高中课程方案之选择性

     

    萨特说:“当我选择时,我是在为全人类做选择。”有首歌唱得好:“选择你,吃苦耐劳的勇气;选择你,顶风沐雨的刚毅;选择你,紧握钢枪的信念;选择你,保卫和平的旋律;选择了你,就选择了无悔的四季。”选择不仅需要兴趣、爱好、实力,更需要信念、责任和刚毅。对于学生如此,对于学校更是这样。与新一轮高中课程方案呼应的是高考新方案,即从传统的文理分科到“3+1+2”,也就是学生必须在语文、数学、外语这个统一的“3”下,对物理和历史中的“1”做出选择,再对化学、生物、政治、地理中的“2”做出选择,这是高考新方案要求学生必须做出的选择。每所学校则必须回答是否能充分满足学生12种选择的需求。曾有校长提出,如果师资力量无法满足学生所有选择怎么办?事实上,我省500所高中多样化、特色化优质发展才是真正的百花齐放,才是给学生真正的选择。我以为,一所高中完全可以只提供“老式”的两种选择给学生,即“语数英理化生”和“语数英史地政”,或者是只提供一种,如选择只开设理化生的“理科高中”或“科技高中”,选择只开设史地政的“文科高中”或“文史高中”,当然也可有“美术高中”“艺术高中”“体育高中”等等。如果是这样,那这所高中学校应当在招生简章上明确告诉学生和家长,我们能给你提供什么样的课程,请你慎重选择。可以说,在未明确告之公众有学科选择限制的高中,学生就有理由要求学校按照他的需求提供相应的课程学习选择。

     

    新一轮的高中课程方案对高中毕业学分的要求与原高中课程方案一样,仍然是144学分(一般一学分18学时,每周可按35学时计),但必修课程学分从原来的114学分变成88学分。这不但要求各校开好选择性必修课程和选修课程(校本课程),而且要引导学生学会选择。谈及选择,我就会想起钱伟长的故事。1931年,19岁的钱伟长参加大学入学考试,历史和语文成绩分别得了100分和99分(也有一说是100分),而理工所有科目都考得很差,英文零分,被清华大学历史系录取。那年发生“九一八事变”,这给他强烈的刺激,无国哪有家,他认为唯有科技才能救国,下定决心要转学物理系。当时,清华大学物理系主任、著名物理学家吴有训,不同意让钱伟长转学物理,因为钱伟长的物理只有5分(满分可是100分啊),但钱伟长并未退缩,每天早早在吴有训办公室恭候,吴有训终于被钱伟长的诚意所打动,同意钱伟长到物理系试读,但是要求试读这一年的高等数学、普通物理、普通化学这三门课,要能每门考70分,才可以转专业。钱伟长十分高兴,那一年,他除了吃饭睡觉,几乎把全部时间和精力都用在这三门学科上,历经波折,终于达到要求!四年本科学习后,钱伟长竟成为清华大学物理系第一名,后来为中国的机械工业、土木建筑、航空航天和军工事业建立了不朽的功勋,被人称为中国近代“力学之父”“应用数学之父”。钱伟长说过一句话:我这个人是搞什么学什么。这恰恰也说明,对于青少年没有什么事是不可能的!

     

    选修课程是学校根据多样化需求开发设置,既包括国家课程在必修和选择性必修基础上开设的学科拓展、提高类课程,也包括学校在上一轮高中新课程实验开发的富有特色的校本课程基础上,进行凝炼和提升并经学校课程委员会审定设置的课程。学校可运用大数据分析学生最喜欢的课程,借助网络技术使之完善成体系;还可运用学校发展共同体,分享志同道合者的课程。学校要有效引导学生根据国家需要并结合个人志趣自主选择。

     

    记得2016年,我曾路过德国法兰克福,恰逢一场超算大会召开,公布了新一期全球超级计算机“TOP500”榜单。中国自主研制的“神威·太湖之光”超级计算机再次蝉联榜首,以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力、每秒9.3亿亿次的持续计算能力实现“三连冠”。如今,一晃4年而过,日本重登超算之首。这不由让人想起2002年日本的“超级科学高级中学计划”(缩写为SSH),该计划从学生的兴趣、个性潜质、需求出发,要求学校根据校情和理解做出选择,如实施以科技为重点的课程,开发具有独创性的教学方法,探寻培养和提高学生各项能力的办法。

     

    期待新一轮高中课程方案的实施,全省上下齐心协力,用智慧和汗水完成使命,为我们国家培养出一批又一批为国为民呕心沥血的人,培养出德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。

     

    注:本文将刊发在《福建教育》2020年第37

     

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