摘得國際科學獎的上海中學生

王煜

彼此調(diào)和產(chǎn)生新顏色的方式卻讓姚悅大受啟發(fā)：如果這些顏色都是一個個的數(shù)值，那么為什么不能用它們來進行計算呢？

一

個透明盒子，里面裝著些不起眼的電子元件，全套設備成本不超過2000元，運算速度卻可能達到現(xiàn)有計算機的幾百倍。想象中，這樣的設備的發(fā)明者應該是一個“科技怪咖”，而實際捧著金牌站在人們面前的，只是一個高二的青年，言談間，稚嫩之中帶著羞澀，真誠之中帶著執(zhí)著，說到興奮處，眼神之中閃動著光芒。

他是上海交大附中嘉定分校的姚悅，兩個月前，他以“光計算機”的發(fā)明項目，獲得2014年英特爾國際科學與工程競賽的金牌。他發(fā)明的是一個“盒子”，而他也自稱是從傳統(tǒng)教育模式的“盒子”里探出頭來的幸運兒。

“死而復生”的金牌設想

國際科學與工程競賽（International Science and Engineering Fair），簡稱ISEF，創(chuàng)辦64年來，對青少年的科技創(chuàng)新事業(yè)做出了顯著的貢獻和推動，在全球范圍內(nèi)日益名盛，被冠之以世界范圍內(nèi)中學生科學界的“奧林匹克”。

姚悅的獲獎項目說起來并不復雜，卻被業(yè)內(nèi)專家認為是充滿顛覆式的思維和異想天開的創(chuàng)新。我們現(xiàn)在使用的計算機運算原理是二進制，所有需要計算的數(shù)值都由“0”和“1”來表示，通過兩個數(shù)字排列順序的變化來表示不同的數(shù)值，然后再進行計算。姚悅的“光計算機”的設計思想和上述的原理基本一致，只是用不同顏色的光代替了原來的“0”和“1”表示的數(shù)字，然后通過兩個顏色的疊加產(chǎn)生新的顏色，就像將兩個數(shù)字進行加法運算一樣，識別新的顏色就能得到計算出的數(shù)值。因為顏色有很多種，而且光的混合“不需要時間”，直接識別新的顏色很快捷，所以理論上姚悅設計的光計算機的運算速度能比現(xiàn)有計算機提高上百倍。國內(nèi)光學計算機領域的知名專家、上海大學博導金翊評價說：他從未見到有論文闡述姚悅類似的想法，“這是顛覆性的”。

這頗具革新色彩的題目，誕生的靈感來自偶然的交談。姚悅有一位學美術的朋友，一次，姚悅在向他請教有關調(diào)色的知識時抱怨：這么多的調(diào)色搭配，怎么可能記得住啊。朋友告訴他，調(diào)色根本沒有他想象的那么復雜，而是有著最基本的合成規(guī)律：在色環(huán)（顏色分布圖）上，任何兩個點之間的顏色都可以調(diào)和產(chǎn)生新的顏色。這次談話后，雖然還是沒有記住具體的顏色調(diào)配組合，可這種彼此調(diào)和產(chǎn)生新顏色的方式卻讓姚悅大受啟發(fā)：如果這些顏色都是一個個的數(shù)值，那么為什么不能用它們來進行計算呢？想到這些之后，姚悅決定在綜合課上提出這個想法，向老師申請作為自己的研究課題。

雖然姚悅自己對這個課題充滿興趣，但是需要得到老師和專家的認可才能真正動手去做。滿心歡喜的姚悅邀請了兩個小伙伴作為研究隊友，然而讓他大失所望的是，綜合課的不少老師都很嚴肅地告訴姚悅：這個題目是做不出來什么東西的，尤其是以他現(xiàn)在高中生的身份而言更是如此。

這樣的打擊讓兩個小伙伴選擇了退出，只剩姚悅一個人堅持下來。姚悅能走上國際舞臺，還多虧了那個把他的項目“從垃圾堆里撿回來”的人：上海青少年科學社志愿者張逸中。一年多前，在中國科協(xié)組織下，全國各地都在層層選拔，以組建參加ISEF的“國家隊”。張逸中在翻看被初審淘汰的課題時，發(fā)現(xiàn)了姚悅的作品，繼而力挺?！按蟾攀且驗檫@個想法太獨特了，沒人理解?！彼f。

發(fā)明的實物初看上去確實平凡無奇。姚悅發(fā)明的光計算機的原型機只是裝在透明盒子里的一些簡單設備，沒有一個元件的價格超過100元，整體成本不超過2000元。航空托運到美國參賽時，零件在拆卸的過程中還出了問題，到賽場組裝之后怎么調(diào)試都不在合理誤差的范圍內(nèi)。幸好在比賽的前晚，他在腦中進行各種錯誤的調(diào)試預演，第二天一早花了一個半小時調(diào)試完畢，一切恢復正常。

在往屆的ISEF中也有類似的故事在激勵著姚悅。2012年的賽事最高獎戈登·摩爾獎的獲得者是美國馬里蘭州的一名15歲的中學生杰克。杰克的叔叔因為胰腺癌晚期而離世，他覺得應該想辦法來幫助更多胰腺癌的患者：發(fā)明一種試紙，更早、更經(jīng)濟、更快捷地檢測出胰腺癌。聽上去像天方夜譚，對普通人是，對專家學者也是。杰克把自己的方案投給了兩百多個教授，得到的回應幾乎都是“這只是幻想”。最終只有一個教授邀請他來到自己的實驗室，在那里杰克對著教授和他的十幾名學生做展示講解。講完之后教授讓他的博士生們評價杰克的想法。當所有博士生對杰克“狂轟濫炸”之后，教授看著杰克，告訴他這個想法可以做。在剩下不到兩年的時間里，杰克就在實驗室不斷地完善自己的想法，攻破那些別人認為不可能的難關，把他的試紙做了出來。通過實驗證明，相比已有的測試方法，杰克的試紙的速度快28倍、價格低28倍且靈敏度高100多倍，普通人就可以依照說明書上的指示測出結果。

沖破傳統(tǒng)教育“盒子”

在美國參加ISEF的7天時間里，姚悅大開眼界。在展示過程中，其中一位評委沒有任何的架子，走到了姚悅的展臺前，對他笑笑說：不要用專業(yè)術語，要用那些能夠讓老奶奶聽得懂的話來講。聽完姚悅的講解后，評委一邊夸獎還一邊和他開玩笑：“我現(xiàn)在是個沒工作的人，你將來創(chuàng)立了大公司，可記得來找我哈?！币偤髞聿胖溃@個人是加州大學的理工博士；而最終決定頒獎給他的幾十位評審里，還包括諾貝爾獎得主。

“在他們的眼中，只要你的成績在及格線以上，那么你與那些分數(shù)更高的人沒有什么區(qū)別?！边@種對學術平等而開放的態(tài)度，讓姚悅刻骨銘心。姚悅說，自己從來不是學霸，之前也沒拿過其他任何比賽的名次。他的成績在年級里排40名左右，沒有一門課特別強，也沒弱項。從小到大，他除了上過英語培訓班之外，也從來沒有讀過課余輔導班，沒有參加任何奧數(shù)、文理競賽輔導。

在賽場上，讓姚悅印象深刻的還有德國代表隊。整個德國代表隊的成員有10人，最大的14歲，最小的13歲，有兩人獲得了青年科學家獎。這讓他大為感嘆：國內(nèi)同齡的孩子還在滿足于聽懂課堂的授課，而國外的孩子們已經(jīng)參加了世界范圍的科技創(chuàng)新大賽。在交流的過程中，姚悅發(fā)現(xiàn)他們不僅想法獨特，而且項目都做得非常扎實深入，足以讓國內(nèi)的大學生汗顏。與中國孩子不同，對西方的青少年來說，尋找感興趣的課題進行研究和實驗，在大學階段以前就已經(jīng)是家常便飯了，孩子們通過查閱資料和咨詢老師，甚至跑去申請一些專家教授的指導，得出相應的研究成果。從本質(zhì)上來講，即便是那些上幼兒園的小朋友，他們做的課題和大學生甚至是專家教授的研究也沒有區(qū)別。在英國，曾經(jīng)有幼兒園小朋友通過努力集體完成了一項課題，并最終被發(fā)表在國際科學界的權威期刊《Nature》上。endprint

通過這次比賽，姚悅覺得自己對教育有了不一樣的看法。反觀國內(nèi)教育的現(xiàn)狀，應付考試還是日常教學的重點，老師在課堂上傳授的主要是具體的知識點，不需要知道是“怎么來的”，也不需要知道“為什么”，但一定要知道“是什么”。對于方法的要求也更多集中在解決考試題目上，自由的想象和顛覆的創(chuàng)新則因為對于升學沒有幫助而被斥為異端、“打入冷宮”。姚悅給記者打了個比方：現(xiàn)在絕大多數(shù)的課堂就好比是一個個的小盒子，一個個小小的封閉空間，而同學們則是在老師的帶領下在這個狹小的空間內(nèi)去捉迷藏；即便進入了更高的學府，所改變的也不過是盒子的大小而已，不鉆研的話就永遠不會有機會來到盒子的外邊，去發(fā)現(xiàn)求知真正迷人的地方。姚悅直言自己很幸運，因為相比其他同學，他有機會從盒子中探出頭來，發(fā)現(xiàn)了外邊世界的美麗，他很珍惜。

“發(fā)現(xiàn)孩子的興趣并加以鼓勵和引導，讓他們有不一樣的學習體驗，這也正是現(xiàn)在的基礎教育改革的一個趨勢?！痹谝偒@獎后不久舉行的2014上?；A教育信息化論壇上，上海市教委基礎教育處處長倪閩景這樣說。他介紹說，作為全國教育改革的先鋒，上海正在嘗試在中小學日常的課堂中加入更多自主研究的部分，讓學生有更多的機會自己動手操作，對感興趣的課題進行研究。姚悅的獲獎項目就是在學校新開設的綜合課上，得到了一次能夠自己鉆研的機會。但是現(xiàn)在學校的措施還遠不能達到國外的水準，每周一次的綜合課雖有幫助，但杯水車薪。

另外，雖然社會各界一直強調(diào)要讓學生能夠更多去學習與自己興趣相關的東西，但是不能忽略的現(xiàn)實問題是，在考試、升學等壓力面前，學生們在耗費了大量的精力和時間去學習基本的課程之后，是否還有余力去接觸課程以外的內(nèi)容？“要讓學生有更多的精力去接觸感興趣的內(nèi)容，所以最基礎的課程內(nèi)容也就需要相應地做一定的壓縮?！蹦唛}景告訴記者，“這也是基礎教育改革的另外一個趨勢。”（實習生李玉對本文有貢獻）

上海學生財商全球最高

由經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)布的國際學生評估項目（PISA）“2012年財經(jīng)素養(yǎng)測評國際報告”顯示，上海學生平均成績高達603分居首，較參與國平均分500分高出103分。

此前上海已連續(xù)兩次在PISA數(shù)學、閱讀素養(yǎng)和科學項目中全球“奪魁”，在上?！八膫€中心”建設的大背景下，這一現(xiàn)象也引發(fā)教育專家的關注和討論。專家分析稱，上海連續(xù)“稱霸”PISA測試的“秘密武器”是基礎學科扎實。

上海市教育科學研究院相關專家表示，目前正在研究在數(shù)學、思想政治等基礎教育課程中進行包括財經(jīng)素養(yǎng)在內(nèi)的跨學科領域滲透。在不加重學生負擔的前提下，讓他們接觸到更多的金融、經(jīng)濟知識。

對于這一成績，有評論認為上海學生學習很苦，學校和家長給的壓力不小，上海市教委基礎教育處處長倪閩景回應說：“我也注意到了社會上存在這樣的聲音，但我覺得這類聲音并不客觀。事實上上海的孩子確實非常優(yōu)秀，而這種優(yōu)秀的來源，有多方面原因。孩子自身的努力，也是非常重要的。說我們中國的孩子就是‘死讀書，就是考試成績很好，能力不行，這樣的說法對我們的孩子來說是不公平的。因為一個孩子努力學習，是非常寶貴的品質(zhì)。努力本身是一個國家和地區(qū)競爭的軟實力體現(xiàn)。諷刺孩子只會讀書，只會考試，是不公平的。

香港曾經(jīng)有一個評論家說過，上?；A教育最令人感動的是三個方面：一是均衡，不同的家庭背景的孩子都很優(yōu)秀。二是學生非常努力，他們的努力應該是被表揚的，而不是被諷刺的。第三是成績很優(yōu)異，這是基于前面兩個方面得出的良好的結果?！?（綜合《東方早報》報道）endprint