英才计划与中学生培养(三):让更多拔尖人才脱颖而出!

标签: 数值计算

社区小助手 2023-04-10 15:16:09

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英才计划与中学生培养(一):卡脖子形势下,人才培养方向何在?

英才计划与中学生培养(二): 研发国产软件,培养学生建模能力

本文为北京大学重庆大数据研究院基础软件科学研究中心执行主任、北太振寰创始人卢朓副教授在中国科协组织的中学生创新人才培养论坛上的分享。

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使用国产科学计算软件,为更多中学生插上探索的翅膀

      参与“英才计划”的学生会愿意使用一个新的软件吗?我心里也在打鼓。


      可是,当我把开发具有自主知识产权的数值计算通用软件的意义向学生讲了之后,他们都非常支持,这令我非常感动。数值计算通用软件的开发离不开用户的试用和反馈,我指导的几位学生属于最早一批的软件测试者。他们的反馈对软件的开发和完善帮助很大,为国产科学计算软件的成功研发作出了贡献。


      开发国产数值计算通用软件是在攻克“卡脖子”问题,是在践行总书记的号召,是重走“把核心技术牢牢掌握在自己手里”的长征。路险且阻,鲜有掌声,“英才计划”学生们的支持和贡献弥足珍贵,谢谢他们!


      实际上,学生的上手速度还是很快的,在我介绍使用数值计算通用软件编程的基本知识,如程序的三大基本结构(顺序、循环、分支)之后,学生通过自学很快就学会了编制脚本代码来实现一些算法。


      如图中所示,于铭轲同学编制的牛顿法求解一元函数的根的脚本代码,对一些实系数的一元五次多项式求根问题成功求得了数值解。

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 我自己也应用国产科学计算软件在北大上了一门面向全校本科生的公共课:《数值方法:原理、算法及应用》。
      

      目前我准备的讲解视频除了涉及插值、数值积分、FFT之外,还包含了模拟退火、遗传算法、线性规划、整数规划、RSA加密、随机共轭梯度法、Dijkstra算法、Floyd算法、另外还包含了一些机器学习算法,如 K均值聚类,K近邻,支持向量机,朴素贝叶斯,决策树,关联规则挖掘,pagerank,期望最大化,主成分分析等。

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       这些算法也有适合中学生的,比如说中学生的课本上都出现过的线性规划问题、非线性方程求解,还有插值与函数拟合的问题。我觉得学生可以弄明白这一类的建模方法,并使用国产科学计算软件来求解,这将使得学生获得极大的成就感。


“高中+高校+企业”,三方合作促进更多学生成才

      最后,关于中学生人才培养我有两个不成熟的建议:1. 让更多感兴趣的学生参与类似“英才计划”这样的项目,2. 让企业、高中、高校三方结合起来。


      高中阶段是属于基础教育范畴,要为人的成长发展奠定基础。但目前很多学生在高中还是很迷茫的。“学习数学、物理有什么用呢?”很多学生往往回答不出来,或者只能回答“为了考大学”。


      而“英才计划”等类似的活动,可以让更多学生熟悉科研的全过程,激发学生自主学习的欲望,帮助学生找到自己真正热爱的方向,也就更充分地发挥了教育的发现、唤醒和激励作用。

      目前“英才计划”把高中和高校连接起来,确实起到良好的效果。那如果把高中、高校和企业三方连接起来呢?

      这样一来,能让学生了解职场工作环境,同时培养职业技能,建立职业人脉,让学生认清自己的能力和爱好,将来在进入大学能够更好地选择合适的专业。

      在美国,不少高中的学生已经接触了编程,高中和企业进行了紧密合作,为每位参与的学生安排实习机会。他山之石,可以攻玉。企业和高中的合作项目能够引导学生了解计算机技术和算法,去了解算法背后的数学原理,去了解这些算法的应用以及给生活带来的便利。家庭贫困的学生还能通过这些活动获得一定的报酬。短期内,企业虽然没有获得太多的收益,但长远来看,为企业的未来培养了高素质的人才,更为社会和国家的发展作出了贡献。

      对于爱好广泛、喜欢交流的同学而言,还可以了解到应用工程师不仅仅是坐在办公桌前写代码,还会和客户交流需求,帮助客户认清他们真正的需求,还需要和同事交流协作,还需要为企业的产品的功能编写通俗易懂、生动有趣的介绍。这些工作都充满了与人交流的乐趣。

      当学生看到自己的编程技能同样能为企业所用,他们一定会感到非常振奋。例如在图像识别方面的很多算法,可以被应用在自动驾驶汽车和医疗诊断等领域。这些应用带来的好处都是高中学生能够理解的,会让高中学生获得巨大的成就感和价值感。

      在此,真诚地希望更多的学生能够获得更多的成长机会,成长为我国科技和经济发展需要的优秀人才!

      (全文完)




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