巴黎鬧市中的理工教育

苗千

弗雷德里克·切維（Frédéric Chevy）教授的實驗室設在巴黎高師物理系的地下室里，實驗室里激光器和電腦密密麻麻布置在一起，讓人難有容身之地。在里邊只待了一會兒就覺得氣悶，大致參觀過后我們回到他的辦公室，切維教授開始講述他在巴黎高師物理系求學和做研究的感受。

“法國非常重視理論教育，所以很多學生剛考進巴黎高師物理系的時候都會覺得有點別扭。很多學生在入學的時候只想著研究超弦理論或是天體物理學，而我們作為教師最重要的工作之一，就是告訴新生，物理學是一個非常廣闊的學科，并不一定非要選擇超弦理論、粒子物理學或者天體物理學這樣的題目，這只是物理學里非常狹窄的一部分，連物理學整體的百分之一都不到?！鼻芯S教授說，“當然我也能理解這些學生，因為我也曾經處在他們這樣的位置。當你還是一個中學生的時候，你往往只能從流行雜志里了解物理學，而關于粒子物理學、天體物理學這些領域被描述得有點過分了。我必須告訴學生們，做實驗其實也很有意思。我們每周開學術探討會，大家共同討論，這是接觸真正科學的第一步。”

經過老師們的疏導之后，仍然想做基礎理論研究的高師物理系學生大概會從99%降到三分之一左右，切維教授認為這算得上是成功的。高師物理系總共有五個研究組，其中有一個組研究天體物理學，一個組研究理論物理學，另外三個組都是做實驗物理學研究，切維教授自己就是利用激光研究冷原子的性質。“無論是做基礎物理還是理論物理研究，數學訓練都很重要，高師的學生都要有扎實的數學功底?！鼻芯S教授說。但另一方面，這也有可能使學生忽略了動手做實驗的能力。在對比之下，高師學生的優(yōu)點和缺點都更突出：高師有很多德國學生，切維教授認為，德國學生和法國學生之間很有點互補的意味。德國教育在很大程度上與法國相反，在實驗物理學上的訓練非常扎實，數學上的訓練也很不錯。在實驗室里，德國學生往往表現得更獨立，上手實驗更快，而很多法國學生即使是在面對一個實際問題時，第一反應也是做計算。

在8年前開始舉辦的國際物理學家競賽（IPT），法國學生參加了過去的五屆，切維教授也參與訓練參賽的法國學生，他認為這類競賽反映了法國學生的很多問題：面對一些開放性的問題，只做理論計算是得不出答案的；一些法國學生甚至在不知道該如何建立數學模型，不知道如何進行近似計算的時候，就馬上開始計算。老師需要告訴他們這是錯誤的，最開始應該先做實驗。經過培訓之后，可以看出學生們的進步都很大，最近法國學生在國際物理學家競賽中的表現都很不錯。

重視理論教育，強調數學功底，這可以說是巴黎高師的傳統之一。巴黎高師出產了眾多世界一流的數學家，相比之下，盡管在進入21世紀后仍有兩位巴黎高師的校友獲得諾貝爾物理學獎，但是與英美大學相比，高師理工科教育的名氣并不算大。現代理工科教育和研究體系在全世界大多數大學里都比較相似，為了培養(yǎng)未來的科學家和工程師，實驗儀器日趨復雜昂貴，實驗室的規(guī)模日益擴大。我身在鶯歌燕語的巴黎中心，想知道在法國最好的學校如何在螺螄殼里做道場，培養(yǎng)未來的理工科人才。

我的疑問或許很快就不再成為一個問題，巴黎高師正在參與融入一個更大的體系之中——正在組建的巴黎科學藝術人文大學（PSL）正聯合在巴黎中心的幾家研究機構，成為一個現代的綜合性大學，其中既包括巴黎高師這樣重視理論研究的學校，也包括像巴黎高等物理化工學院（ESPCI）這樣更重視實踐操作的機構。巴黎科學藝術人文大學并非簡單地把幾家相鄰的研究機構合并，而更像是一個合作框架，促進各個研究機構之間可以有更多的互動與合作，而構成它的各個研究機構又都希望在合并后能夠繼續(xù)保持各自的個性。

讓-弗朗索瓦·若昂尼（Jean-Francois Joanny）教授畢業(yè)于巴黎高師物理系，他現在擔任巴黎高等物理化工學院的主任。這個學院與巴黎高師比鄰而居，也將成為巴黎科學藝術人文大學的一個重要部分。若昂尼教授這樣解釋法國的教育制度：法國教育有兩個平行的線索，一個是進入大學，另一個是進入“école”。école可以理解為法國特有的精英研究機構——巴黎高師和巴黎高等物理化工學院都屬于這種école，而要進入這樣的學校，競爭遠比進入普通大學激烈。高中畢業(yè)生首先要經過兩年高強度的預科訓練和考試，這相當于普通大學的一、二年級，之后再參加競爭激烈的école入學考試，層層篩選下來最終被錄取的都算得上是法國學生精英中的精英。

巴黎高等物理化工學院有三分之二的學生來自預科學校，另有三分之一則是通過面試直接錄取，以此保證學生背景的多樣性。這個學院的校園不大，給人的感覺更像是個中學，很難想象曾經有六位諾貝爾獎得主在這里工作。學院創(chuàng)立之初居里夫婦就曾經在此進行放射性研究，而居里夫人的學生，法國最重要的物理學家之一保羅·郎之萬（Paul Langevin）曾在這里工作了幾十年。

若昂尼教授介紹，巴黎高等物理化工學院每年只錄取不到100名新生。這一方面是為了保證新生的高水平，另一方面也是為了盡量混合學校里教學和科研的關系——學生一旦被錄?。ㄏ喈斢诖髮W三年級），馬上就可以進實驗室工作。在學生最初兩年的學習過程中，大約有一半的時間要在實驗室里度過——通過研究進行教學正是巴黎高等物理化工學院的精髓。

“所有人認識所有人?！比舭耗峤淌谶@樣形容這個精致學院里的人際關系。在這樣的環(huán)境里，非常容易實現交叉學科的研究，“interface”（交界面）是若昂尼教授反復提到的一個詞。雖然每個學生被錄取時都在物理專業(yè)或是化學專業(yè)，但實際上在入學之后，每個學生都要經過物理學、化學和生物學的訓練，建立起跨專業(yè)的背景知識，而這種混合必須要以大量的實驗室訓練為前提。因此，在這所學院里極少有純粹的“物理學家”或是“化學家”，大量的研究項目都需要各個學科專家的相互配合。

“另一方面，”若昂尼教授接著介紹，“因為我們的學生數量很少，我們總是盡量讓學生讀博士，這是成為一個優(yōu)秀工程師的最佳途徑——訓練一個優(yōu)秀的工程師最好的辦法就是讓他們盡快開始研究。我們的學生在之前的訓練里已經對實驗室工作很熟悉了，所以讀博士對他們來說是一件很自然的事情。我們大概有70%的畢業(yè)生都會選擇讀博士，之后再進入工業(yè)界?！边@個比例高得令人吃驚，稱得上是法國版本的精英教育。一般情況下（在兩年預科學校訓練之后）的本科教育只需要三年，而為了讀博士，則需要再多花一年的準備時間。一個法國學生，在中學畢業(yè)后和讀博士學位之前，需要經過6年的高強度訓練，或許這正是法國的工程師技術水平扎實可靠的根本原因。

郎之萬正是這種法國式理工科精英教育和研究的最好例子。他曾經有20年的時間擔任巴黎高等物理化工學院的教務長，隨后作為校長在這里又繼續(xù)工作了25年。雖然郎之萬被人們認為是一位物理學家，他對電磁場、統計力學、廣義相對論都有深刻的研究，但他同時也致力于應用方面的研究，他在戰(zhàn)爭期間發(fā)明了聲納系統——這也成為巴黎高等物理化工學院的核心理念：模糊學科之間的邊界，把教學和研究相結合，把基礎科學研究和應用研究相結合，讓不同領域的人可以毫無障礙地合作。

這種傳統如今仍在延續(xù)，巴黎高等物理化工學院現在同時進行基礎和應用研究。若昂尼教授本人進行軟凝聚物（Soft Condensed Matter）領域的研究，雖然他自認為是一個純粹的物理學家而非工程師，但是他的研究組與工業(yè)界和商業(yè)公司都有緊密的合作。若昂尼教授會去參加物理學、化學和生物學等各學科的學術會議，他甚至曾經發(fā)表過關于癌癥治療的論文——在與生物學家的合作研究過程中，他只需要關心其中的物理學問題。在各實驗室的孵化下，巴黎高等物理化工學院平均每年會誕生3個創(chuàng)業(yè)公司，獲得50個專利。

在美國大學里，不同學科會歸屬于不同的院系，而巴黎高等物理化工學院因為自身體量不大，并沒有不同的系，只有9個不同的研究單元，其中2個有關生物學，3個有關化學，4個有關物理學……但實際上，每個人都應該和每個人合作，在不同學科領域的交界處進行合作。當你走進某一個實驗室，你不會知道身邊的人究竟是化學家還是物理學家——若昂尼教授認為，這種小而精的機制運行得非常完美，這正是巴黎高等物理化工學院得以成名的原因。

但是小也有小的缺點。若昂尼教授解釋說，如果你的體量很小，外界往往看不到你。美國或是中國的大學都比巴黎高等物理化工學院的規(guī)模大太多，因此這些學校往往不太愿意和我們合作，這也正是組建巴黎科學藝術人文大學的原因之一。建立一個有共同理想、更廣闊的大學——巴黎高師仍然做非常基礎的研究，而巴黎高等物理化工學院也保持自己的個性。各個機構共同工作，然后建立一個大學，這樣就可以既保持小研究所的特點，也可以具有大學的優(yōu)點。

“在巴黎高師有15個系，其中7個屬于自然科學部分，另外8個屬于社會科學部分。自然科學系中最有特點的是認知科學系——研究大腦如何理解和處理信號，這需要多個學科的融合，還需要哲學家和心理學家的參與，這個系非常年輕，大概15年的歷史?！卑屠韪邘熆茖W部的主任伊夫·拉斯洛（Yves Laszlo）教授向我介紹巴黎高師的院系構成?！皵祵W系是屬于自然科學部分嗎？”我追問一句?！拔蚁Ｍ??！崩孤褰淌诨卮稹４蠹叶夹α?。

我的問題并非沒有來由。屬于自然科學的各個學科之間聯系越來越緊密，而數學的研究和教育方式自成體系，對于研究者的天分和師承的要求也更高，兩者之間的區(qū)別不可謂不明顯。嚴格來說，巴黎高師并不算是一所獨立的大學，更像是一個研究所，它即將成為巴黎科學藝術人文大學的一部分。在這個居于鬧市的學校里，因為相對狹小，7個自然科學系之間的關系也就尤其緊密?！白詈玫牡胤骄驮谟诳鐚W科研究，每個學科的人都可以自由地結合工作，規(guī)模太大了反而難以進行活動和合作——比如說我們想研究一個單獨的細胞，就需要物理、化學、生物學、數學等多個學科的合作。在巴黎高師每年有4000多個各領域的學術研討會。”拉斯洛教授介紹。

“小的就是美的?！彼@樣總結了一句。的確，當自然科學教學和研究的模式普遍向著越來越大發(fā)展，反其道而行之，保持小規(guī)模的緊湊感，反而可能產生出意想不到的效果。那么，作為法國最優(yōu)秀的學校之一，巴黎高師是否愿意融入到正在組建的巴黎科學藝術人文大學之中去呢？“對于政治家來說，巴黎科學藝術人文大學最大的意義就是未來可以在國際大學排名中位置靠前一點?！崩孤褰淌诘恼Z氣中有些無奈，“政治家們只關心排名，巴黎高師的規(guī)模太小，在國際大學中的排名總是太靠后。大約在兩年以后，巴黎科學藝術人文大學就會作為一個大學參加世界大學排名，肯定會更靠前了?！薄斎唬@只是表面上的理由，對于研究者來說肯定還有更重要的理由。

“我們并不太在意排名，但是成立巴黎科學藝術人文大學之后，我們會更容易進行國際合作。”拉斯洛教授繼續(xù)解釋巴黎研究大學在政治之外的意義，“巴黎科學藝術人文大學將是一個真正的大學，在兩年以內就可以這所大學的名義授予碩士和博士學位。巴黎高師的每個學生都有一個導師（mentor），如果學生太多我們就不可能做到這一點，因此保持小而靈活的特點更能夠為研究提供多樣性，更容易開展一些前沿學科的研究。而創(chuàng)造出巴黎科學藝術人文大學這個新品牌，又可以通過深入的國際合作，招收更多背景豐富的、更多樣化的國際學生，而不是傳統意義上的主流好學生。我們需要更多樣化的學生，更多的國際學生，我們需要有更多的選擇?！?/p>

“巴黎高師的學生可以非常自由地選擇課程。他們以后可以留在學院里做研究，也可以做出其他任何選擇，在公司、大學、實驗室里，都可以創(chuàng)造出價值。高師有最好的學生，但是他們也必須成為好市民，要盡到對社會的責任?！崩孤褰淌谶@樣形容巴黎高師的教育理念，也道出了巴黎高師在巴黎的中心進行理工教育的真正價值。