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英才計(jì)劃與中學(xué)生培養(yǎng)（一）：卡脖子形勢(shì)下，人才培養(yǎng)方向何在？

英才計(jì)劃與中學(xué)生培養(yǎng)（二）： 研發(fā)國(guó)產(chǎn)軟件，培養(yǎng)學(xué)生建模能力

本文為北京大學(xué)重慶大數(shù)據(jù)研究院基礎(chǔ)軟件科學(xué)研究中心執(zhí)行主任、北太振寰創(chuàng)始人盧朓副教授在中國(guó)科協(xié)組織的中學(xué)生創(chuàng)新人才培養(yǎng)論壇上的分享。

使用國(guó)產(chǎn)科學(xué)計(jì)算軟件，為更多中學(xué)生插上探索的翅膀

      參與“英才計(jì)劃”的學(xué)生會(huì)愿意使用一個(gè)新的軟件嗎？我心里也在打鼓。

      可是，當(dāng)我把開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)值計(jì)算通用軟件的意義向?qū)W生講了之后，他們都非常支持，這令我非常感動(dòng)。數(shù)值計(jì)算通用軟件的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)用戶(hù)的試用和反饋，我指導(dǎo)的幾位學(xué)生屬于最早一批的軟件測(cè)試者。他們的反饋對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)和完善幫助很大，為國(guó)產(chǎn)科學(xué)計(jì)算軟件的成功研發(fā)作出了貢獻(xiàn)。

      開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)數(shù)值計(jì)算通用軟件是在攻克“卡脖子”問(wèn)題，是在踐行總書(shū)記的號(hào)召，是重走“把核心技術(shù)牢牢掌握在自己手里”的長(zhǎng)征。路險(xiǎn)且阻，鮮有掌聲，“英才計(jì)劃”學(xué)生們的支持和貢獻(xiàn)彌足珍貴，謝謝他們！

      實(shí)際上，學(xué)生的上手速度還是很快的，在我介紹使用數(shù)值計(jì)算通用軟件編程的基本知識(shí)，如程序的三大基本結(jié)構(gòu)（順序、循環(huán)、分支）之后，學(xué)生通過(guò)自學(xué)很快就學(xué)會(huì)了編制腳本代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)一些算法。

      如圖中所示，于銘軻同學(xué)編制的牛頓法求解一元函數(shù)的根的腳本代碼，對(duì)一些實(shí)系數(shù)的一元五次多項(xiàng)式求根問(wèn)題成功求得了數(shù)值解。

 我自己也應(yīng)用國(guó)產(chǎn)科學(xué)計(jì)算軟件在北大上了一門(mén)面向全校本科生的公共課：《數(shù)值方法：原理、算法及應(yīng)用》。
      

      目前我準(zhǔn)備的講解視頻除了涉及插值、數(shù)值積分、FFT之外，還包含了模擬退火、遺傳算法、線(xiàn)性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、RSA加密、隨機(jī)共軛梯度法、Dijkstra算法、Floyd算法、另外還包含了一些機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如 K均值聚類(lèi)，K近鄰，支持向量機(jī)，樸素貝葉斯，決策樹(shù)，關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，pagerank，期望最大化，主成分分析等。

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       這些算法也有適合中學(xué)生的，比如說(shuō)中學(xué)生的課本上都出現(xiàn)過(guò)的線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題、非線(xiàn)性方程求解，還有插值與函數(shù)擬合的問(wèn)題。我覺(jué)得學(xué)生可以弄明白這一類(lèi)的建模方法，并使用國(guó)產(chǎn)科學(xué)計(jì)算軟件來(lái)求解，這將使得學(xué)生獲得極大的成就感。

“高中+高校+企業(yè)”，三方合作促進(jìn)更多學(xué)生成才

      最后，關(guān)于中學(xué)生人才培養(yǎng)我有兩個(gè)不成熟的建議：1. 讓更多感興趣的學(xué)生參與類(lèi)似“英才計(jì)劃”這樣的項(xiàng)目，2. 讓企業(yè)、高中、高校三方結(jié)合起來(lái)。

      高中階段是屬于基礎(chǔ)教育范疇，要為人的成長(zhǎng)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。但目前很多學(xué)生在高中還是很迷茫的?！皩W(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理有什么用呢？”很多學(xué)生往往回答不出來(lái)，或者只能回答“為了考大學(xué)”。

      而“英才計(jì)劃”等類(lèi)似的活動(dòng)，可以讓更多學(xué)生熟悉科研的全過(guò)程，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的欲望，幫助學(xué)生找到自己真正熱愛(ài)的方向，也就更充分地發(fā)揮了教育的發(fā)現(xiàn)、喚醒和激勵(lì)作用。

      目前“英才計(jì)劃”把高中和高校連接起來(lái)，確實(shí)起到良好的效果。那如果把高中、高校和企業(yè)三方連接起來(lái)呢？

      這樣一來(lái)，能讓學(xué)生了解職場(chǎng)工作環(huán)境，同時(shí)培養(yǎng)職業(yè)技能，建立職業(yè)人脈，讓學(xué)生認(rèn)清自己的能力和愛(ài)好，將來(lái)在進(jìn)入大學(xué)能夠更好地選擇合適的專(zhuān)業(yè)。

      在美國(guó)，不少高中的學(xué)生已經(jīng)接觸了編程，高中和企業(yè)進(jìn)行了緊密合作，為每位參與的學(xué)生安排實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。他山之石，可以攻玉。企業(yè)和高中的合作項(xiàng)目能夠引導(dǎo)學(xué)生了解計(jì)算機(jī)技術(shù)和算法，去了解算法背后的數(shù)學(xué)原理，去了解這些算法的應(yīng)用以及給生活帶來(lái)的便利。家庭貧困的學(xué)生還能通過(guò)這些活動(dòng)獲得一定的報(bào)酬。短期內(nèi)，企業(yè)雖然沒(méi)有獲得太多的收益，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，為企業(yè)的未來(lái)培養(yǎng)了高素質(zhì)的人才，更為社會(huì)和國(guó)家的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

      對(duì)于愛(ài)好廣泛、喜歡交流的同學(xué)而言，還可以了解到應(yīng)用工程師不僅僅是坐在辦公桌前寫(xiě)代碼，還會(huì)和客戶(hù)交流需求，幫助客戶(hù)認(rèn)清他們真正的需求，還需要和同事交流協(xié)作，還需要為企業(yè)的產(chǎn)品的功能編寫(xiě)通俗易懂、生動(dòng)有趣的介紹。這些工作都充滿(mǎn)了與人交流的樂(lè)趣。

      當(dāng)學(xué)生看到自己的編程技能同樣能為企業(yè)所用，他們一定會(huì)感到非常振奮。例如在圖像識(shí)別方面的很多算法，可以被應(yīng)用在自動(dòng)駕駛汽車(chē)和醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。這些應(yīng)用帶來(lái)的好處都是高中學(xué)生能夠理解的，會(huì)讓高中學(xué)生獲得巨大的成就感和價(jià)值感。

      在此，真誠(chéng)地希望更多的學(xué)生能夠獲得更多的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)，成長(zhǎng)為我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的優(yōu)秀人才！

      （全文完）