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军事科学院徐馥芳：要有勇闯科技“无人区”的胆识******

　　光量子干涉实物图。图片来自新华社

　　党的二十大报告在总结十年来的重大科技创新成果时，再一次提到了量子信息。近年来，“墨子号”“九章”“祖冲之号”等一批量子信息领域的成果集中涌现，我国量子科技实现从跟跑、并跑，到部分领跑的重大历史性飞跃，量子科技发展的体系化能力正在稳步建立。

　　量子力学自1900年诞生以来，打开了人类认识世界的一扇新的大门。第一次量子革命，量子力学催生了晶体管、激光等重大发明。近年来，以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命兴起，极大地影响和改变着人类的生活。

　　本期科技访谈录，我们邀请到军事科学院量子技术方向学科带头人、国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心副研究员徐馥芳，请他谈一谈神奇的量子世界，展望量子科技发展的宏阔未来。

　　量子之美，美在未知

　　记者：习主席在党的二十大报告中，把量子信息列入新时代十年重大科技创新成果之一。量子信息是什么？它和我们经常提及的量子科技有什么关系？如今我国在量子信息领域都取得了哪些重要成就？

　　徐馥芳：量子信息是量子物理学和信息科学交叉催生的技术领域。它利用微观体系的量子效应，实现信息的高灵敏感知、安全传输和高速处理。量子信息主要包括量子通信、量子计算和量子精密测量等3个典型技术分支。

　　量子科技是一个更宏观的概念。它指的是量子力学建立后催生和发展起来的一系列科学与技术。随着量子信息技术的发展，量子科技发展进入新阶段，第二次量子革命兴起。这是一次巨大的飞跃，直接或间接改变和提升着人类获取、传输和处理信息的方式和能力。

　　近年来，我国在量子信息领域取得了很多重大成果。在量子通信领域，我国实现了光纤量子保密通信应用演示与验证的“京沪干线”，成功发射了“墨子号”量子卫星；在量子计算领域，我国实现了“九章”光量子计算原型芯片和“祖冲之号”超导量子技术原型系统；在量子探测领域，我国多个单位研制的冷原子干涉重力测量样机在国际重力比对试验中都取得了优秀成绩，针对水下目标探测的量子磁力探测样机已经针对典型场景开展了测试，等等。

　　记者：我们知道，量子力学是描述微观物理世界的理论。在您的眼里，又或者说在您的想象里，量子世界有多美？

　　徐馥芳：量子世界之美，在于它的神秘与未知。在量子的概念提出之前，我们对微观世界的认识，往往基于对宏观世界的理解之上。受到物理学自身限制，我们无法直接观测微观世界，甚至借助光学、电子学显微镜等也只能观测到皮毛。如今，了解过量子测量的我们都知道，量子测量会对被测量子系统产生影响；处于相同状态的量子系统被测量后可能得到不同的结果。这种因果颠倒的试验结果听来近乎玄幻，也是诸多科学家无法用经典物理学理论解释黑体辐射实验的原因。

　　在量子世界，很多经典物理学中不存在的物理状态变得可能。量子力学直接颠覆了我们对整个世界的认知。一个全新的世界在我们面前徐徐打开，太多的未知等待着我们去探索。这怎能不令人欣喜？

　　如今，还有许多物理现象难以被我们理解，比如量子隧穿、电子自旋、电子轨道跃迁、单电子自身干涉、测量导致的坍缩、共轭物理量无法同时精确测量（海森堡测不准原理），等等。这些都是量子世界里的一扇扇神秘的“大门”，一旦打开走进去，里面可能是一个更加幽远深邃的“洞天”。

　　但是，量子世界的神秘，或者说对量子世界的疑惑，并不足以使我们怀疑量子力学。量子力学的一部分已经得到实验验证，基于量子力学发展起来的科学与技术，已经极大地改变了我们的社会，并将继续服务于人类社会生活。

　　量子概念图。资料图片

　　对未来世界的影响，将远超你的想象

　　记者：有句俗话说，“遇事不决，量子力学”。量子似乎已经走进了人们的日常生活，又似乎还很遥远。您怎么看？

　　徐馥芳：很多时候，我们会觉得量子力学离我们很远。这一略带神秘、略显高深的学科，告诉我们微观世界中存在一些超导、超流、纠缠等神奇的量子效应，一般人很难理解。虽然一直都在说量子科技正在走进我们的生活，但是这一过程，往往以基础科学的形式在起作用。量子力学指导和推动了电子技术和信息技术的发展，但是我们的科学家、工程师和用户并不一定需要对量子力学懂太多。传统的学科还在将技术进一步推向前沿，仍有在不引入量子力学的情况下的进步空间。或者更直白地说，期望改变世界的量子信息技术，目前许多还停留在实验室阶段或者初步应用阶段，有待进一步突破。

　　另一方面，量子力学其实离我们又很近。我们周围的物质，包括我们的身体和大脑都是由原子分子构成的，它们在微观上遵守的是量子力学的规则。我们享受的现代科技产品，手机、电脑等都是量子力学指导的产物。近年来，随着量子信息技术的快速发展，量子通信、量子计算、量子精密测量领域都取得了一些重大进展，相关的科技产品正在加速走进我们的生活。

　　当然，我们更需清醒地看到，量子技术在向世界展现出其强大能力和发展潜力的同时，也面临巨大挑战。这其中，不仅有来自对量子态的长时间维持和精确调控等人类改造世界能力的挑战，更牵扯到物理学基础理论等人类认识世界能力的挑战。也许，还需经过漫长的时间，有新材料、新机理等特殊契机出现后，量子技术才能真正向世界显示其威力。

　　记者：请您设想一下，量子信息技术会给我们的未来生活带来怎样的改变？

　　徐馥芳：量子信息技术对未来世界的影响，将远超你的想象。在量子信息技术的3个分支中，量子精密测量和量子通信发展得相对成熟，已经从实验室“飞入寻常百姓家”。而难度最大的量子计算，发展仍处于早期阶段，距离商用普及仍有较长距离。我们乐观估计，还要20年以上的时间才能实现。

　　量子计算是量子信息技术中最综合的一个技术分支，也是对信息技术冲击最大的一个分支。从算盘时代发展到冯·诺依曼架构的电子计算机时代，人类社会发生了翻天覆地的变化。从经典计算机到量子计算机，“量子比特”取代了经典的“比特”，量子计算机在理论上具有秒杀所有传统计算机的计算能力。可以想象，一旦通用量子计算机发展起来，人类社会又将再次经历巨大变化。网络信息安全、大数据和人工智能、化学生物制药、金融工程、智能制造等领域都将因为量子计算机的巨大信息处理能力，发生颠覆性改变。

　　有没有勇闯科技“无人区”的胆识，决定了我们未来能走多远

　　记者：在钻研量子技术的道路上，您遇到最艰难的挑战是什么？

　　徐馥芳：从我的经历来看，最艰难的往往是起步阶段。我们这个团队是伴随着2017年新军事科学院调整组建而成立的一个研究团队，刚刚成立时，团队只有几个人，来自全军不同的单位。我还清楚记得，大家刚来到单位的时候，办公场地都是临时借用的，第一份项目申报书，是在临时租借的宿舍中完成的。但大家都没有被这些现实困难吓倒，科研经费有限，就省吃俭用买设备买器件；团队人才短缺，就想方设法引进、培养青年人才……几年时间过来了，我们的团队已经相对稳定成熟，科研条件有了很大改善，也取得了不少研究成果。

　　回顾这段从零起步的创业历程，我最大感触是，我们这一代科研人员赶上了一个好时代。在国家高度重视科技创新的大背景下，在党中央和中央军委的相关政策扶持下，在军事科学院良好的科研氛围下，我们团队可以瞄准一个目标，心无旁骛地共同努力。在这种环境下，拼搏也成为内在的自发本能。

　　记者：您认为，研究量子技术和其他科学技术有什么不同？研究量子技术需要怎样的科学精神？

　　徐馥芳：由于量子物理的概念与宏观世界完全不同，从事量子技术研究需要经过科学的系统训练，接受其独特的逻辑和技术方法。量子力学是一门完备的、严谨的科学。没经过系统训练，利用学习到的部分量子概念，结合自己的现实经验看待或处理问题，很容易走入歧路，产生错误观点。

　　现在社会上对量子技术存在着两种极端理解：一种是认为量子技术是骗子技术，所有的都是假的，不认可量子力学的正确性，或者认可量子力学但不认可量子技术；另一种认为量子技术是万能的，会彻底颠覆现在的电子技术和信息技术。这两种理解毫无疑问都是错误的。量子力学是一门基础学科，我们需要理性认识基于量子力学发展起来的量子技术，尤其是方兴未艾的量子信息学。它是一门全新的交叉学科，它的发展将成为我们传统信息技术的有力补充，并成为信息技术深化发展的基础。

　　从我长期从事量子技术的经历来看，我认为，研究量子技术，一是需要科学严谨的态度，能够严格依据量子理论进行推理和验证，进行试验设计和现象解释；二是需要前瞻的洞察力，量子世界的现象和规律与我们熟悉的经验世界完全不同，对研究中碰到的问题，必须敢于大胆假设，勇于创新，小心求证；三是需要持之以恒的韧劲，在研究量子信息技术时，科学难题和工程技术难题同在，很多时候在短期内都难以出重大应用成果。中国古人常讲“十年磨一剑”，但在这个领域，有可能十年都难磨一剑，所以必须沉下心来埋头苦干。

　　在科学研究上，有时看似下的是慢功夫，实则走的是快车道。量子技术是一门非常前沿且深奥的学科，目前虽然已经有了一些研究成果，但还有更多的“无人区”等着我们去探索。当我们与世界同行站在同一起跑线上，有没有勇闯科技“无人区”的胆识，决定了我们未来能走多远。

　　文字整理：张志华

网课如何持续助力教与学******

　　有序恢复线下教学活动后

网课如何持续助力教与学

光明日报记者 姚晓丹

　　1月6日，在北京新型冠状病毒感染疫情防控第433场新闻发布会上，北京市委教育工委副书记、北京市教委新闻发言人李奕介绍了近期起草的《北京市学校新型冠状病毒感染防控工作方案》，方案提出非疫情流行时，学校、幼儿园开展正常的线下教学活动。

　　而随着期末的临近，全国多地高三、初三年级已经有序恢复线下教学活动，教育部近日印发的《学校新型冠状病毒感染防控工作方案》也明确提出，无疫情学校要开展正常线下教学。

　　从2020年初的“停课不停学”开始，线上教育已伴随师生三年，进行了“全世界规模最大的线上教育实验”，在反复实验与磨合中，在线教育将从“应急之举”走向长远之计。

　　北京市东城区某校初中二年级教师张宇还记得，2003年非典肆虐的时刻，他作为教师代表为停课的学生录制“电化教学视频”，方便学生在电视上收看。今天，将近20年过去了，信息化早已如影随形，成为学习的必备工具。但张宇觉得，在反复磨合中，学习的双方依然没有完全适应在线教育所带来的改变。未来，随着我国疫情防控进入新阶段，线上教育如何优化调整，更好地融入日常，在教学工作中发挥更大作用？

2021年10月，宁夏银川市兴庆区第四小学教师通过线上平台为学生上课。新华社发

　　三年磨合，仍有一些师生感到不适应

　　记者随机采访了一些学生和家长，对于线上教学，不少人仍说感到不适应。

　　学期结束，北京市东城区学生家长方林因为孩子的成绩未达到预期，不太开心。方林告诉记者，他的情绪来自女儿的变化。线上教学开始后，他带着妻子和两个女儿回到密云老家生活。“推开门就是山，自然风光美不胜收，我本意是‘耕读传家’，孩子闲暇时可以适当劳动锻炼，谁知道孩子只剩‘读’了，根本没时间‘耕’。”方林说，“大女儿上初中二年级，每天7点准时要坐在书房的电脑桌前，一坐就是一天，吃饭都要我们做好了送到书房。每天早上7点打开摄像头点名，只有中午能休息一会儿，下午接着上课，晚上还有自习。这样一天十几个小时下来，我觉得学生、老师、家长三方都非常疲惫，但是学的知识却掌握不牢，为什么设备先进了，学习却更难了？”

　　手续烦琐，是家长们反映的第二个难题。从2020年启动线上教学开始，北京市朝阳区小学三年级学生家长王先生已陆续添置了打印机、平板电脑、直播云台等。

　　王先生告诉记者，自从孩子上网课之后，“打卡”的各项任务都落在了自己身上。“老师在群里发完学习资料后，打印、督促预习、完成作业都是家长的任务。比如体育，老师让我们用一个软件打卡做广播体操，但是那个软件只能对着一个角度拍，一旦不小心动了一下，就只能重新开始，为此，我给孩子买了个直播时用的‘云台’设备保持稳定。再比如体育课要学的‘旭日东升’武术操，体育老师只能远程介绍要点。孩子想要练得标准，需要家长一点点指导，耗费不少时间。美术的画画作业，音乐的唱歌视频都需要家长掌握相关知识，现在当家长太难了，所有课程都要消化吸收。”

　　“碎片化”“知识掌握不牢”是北京市西城区小学二年级家长李云（化名）的直观感受。“老师们都很负责，但是直播课如果家长不在身边，孩子自己学的效果就会打折扣。后来老师也发现了这个问题，开始利用做好的短视频教学，这样家长可以在工作之余带着孩子一起看短视频，知识就掌握得牢固一些。”李云说。

　　但是，慢慢地，她发现孩子只会做题，不知道基本步骤。“比如语文课的生字，孩子会写，但是笔顺不对。数学题孩子会做，但是讲不出来。我觉得这是知识过于碎片化的原因，老师批改完作业会告诉家长，让家长指导修改，家长放下手头的工作，把正在玩的孩子叫到身边改作业，孩子改完了，家长再拍照上传，这个过程往往需要两到三次。我觉得，这样的教学方式，孩子只能记住答案。”

2022年11月22日，江西鹰潭市高新区第十二小学学生在上音乐体验课。曾志凡摄/光明图片

　　线上教学宜“放养”不宜“圈养”

　　记者在采访中发现，即使家长们有着各种各样的吐槽，但还是有一些家长发现，孩子确实在线上学习中提高了学习效率。

　　北京市西城区小学五年级学生黎麒的妈妈发现，自己孩子做作业的效率、成绩都有明显提高。她认为，最大的功臣是黎麒的老师。“线上教学绝对要比线下付出更多的耐心，我们的老师在课堂上很认真负责，课堂提问关注到每一个学生，基本上每人都有回答问题的机会，所以课堂秩序很好，孩子走神的情况很少。而且，每次小测验，她不仅给出成绩，还会给我们出一份比较详细的报告，包括哪些知识点掌握得比较薄弱等等。”

　　北京师范大学附属实验中学教师于晓冰讲授初三语文课，他告诉记者，在他的课堂上，很少要求学生打开摄像头。“我从初中一年级开始，就告诉同学们，学习是自己的事，要为自己负责。而且我反对只关注成绩，育人比提分重要。在家里学习，家长已经很焦虑了，如果老师再有焦虑情绪，家校之间就容易产生矛盾，这样的后果是，家长和老师一起‘鸡娃’。千万不要形成家长和老师一起‘对付’孩子的结果。”

　　经过课堂提问、测验等，于晓冰发现，孩子们的学习效率呈稳步上升的趋势，他觉得，线上“放养”比“圈养”更易提高效率。

　　北京市东城区小学四年级学生家长刘瑜也渐渐摸索出上网课的诀窍。她发现，老师每次上课都要先播放教学视频，先总结一节课的知识点。“这和线下上课是一样的，在学校的家长日时，我听过老师的线下课，他们也是先播放教学视频。不同的是，线下课的教学视频之后，老师开始强调这节课的重点和难点。线上课的时候，这些重点老师用播放PPT表现。其实，孩子能不能掌握牢固，全在这些要点上。线下老师可以‘耳提面命’，线上我就先把PPT存起来，然后反复给孩子强调。这样和老师打好‘组合拳’，孩子的成绩就能提升上去。”

2022年1月5日晚，广西东兴中学一名老师在家为学生上网课。新华社发

　　提高自主学习能力是未来的努力方向

　　为何线上教育的“磨合期”比想象中要长？中关村学院学术委员会原负责人吕文清认为，这是由于老师和家长关注的评价体系不同。

　　缺少面对面的教学之后，老师关注到的是孩子的作业、成绩等成果数据，家长看到的却是孩子整体的成长和精神面貌。测量的标准也不尽相同，老师关注的是学生收集资料的能力、完成作业的能力、自主学习的能力等，家长关注的是孩子更为细节的变化，“所以，家校在此时就会产生一些矛盾”。吕文清说。

　　同时，吕文清认为，线上教学的支柱内容在于学生的“自主学习能力”。“如果自主学习能力得不到提升，上网课的效果肯定不如线下教学。”吕文清说，“学生自己要会学习，知道学什么、怎么学，老师则是提供资料、提供点拨的辅助者。”

　　“无论是线上还是线下，学习的目的是让孩子提高解决问题的能力，从而成为他们的一种素养和思维方式。但是解决问题的能力不仅是答题的能力、也不仅是写作业的能力。现阶段，不少教师没有分清两者的区别，也没有分清线上线下教学的异同，只是简单地利用自己的经验把线下教学搬到线上。”吕文清告诉记者。

　　吕文清认为，近年来，教育部把教师线上教学的技能纳入教师的基本技能中，混合教学成为常态，但是，仍然有一些问题困扰着中小学教师。

　　在线下，学生即使学习程度不同，老师面对面授课的时候可以查漏补缺。“但是在线上，孩子们家庭环境不同，对课程理解程度不同，对资料的掌握程度不同，至少需要多准备40%以上的个性化内容，这部分内容老师有没有把握住，考验着授课质量。”吕文清说。

　　同时，他认为，教师备课的整体资源的个性化程度也亟待提升。“这些资源应该是研究者和研究型教师提供，而不是海量的教学资源让教师自主选择。比如优质教学资源的认定上，最棒的中小学授课视频并不是所有的教师都能拿来就用，那些教学视频都是只针对本校学生的，如何个性化定制？有的教师只能用教学视频的引子部分，但是他们无法把视频重新剪辑、组合、制作，这就无法获得真正适切的资源。”吕文清告诉记者。

　　中国教育科学研究院研究员储朝晖认为，线上教学更需要关注学生动手实践能力的培养和自主学习能力的提升。“从近两年中高考成绩就能看出，如果学生自主学习能力足够强，他们在线上学习的效率能够优于线下。因为他们在自主研究中能随时得到启发和引导，这正是我们未来努力的方向。”

　　《光明日报》（ 2023年01月10日 07版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）