应用案例丨深圳市格致中学：携手量旋科技打造中学量子计算示范校，探索人才培养新模式

 

随着量子科技在未来发展潜力和对人才培养需求的不断扩大，国内外越来越多的中学，已经开始意识到量子计算的重要性，并开展相关课程教育。深圳市格致中学通过与量旋科技合作，创办了大湾区第一家中学量子计算中心，开展了量子计算在中学的普及工作，不仅提升了学生对高端前沿科技产业的认识，而且培养了学生对科技的浓厚兴趣，提升了学生未来的发展空间。

 

 

打造量子计算特色方向，从高中阶段做好创新人才储备

 

深圳市格致中学创校于2021年，是深圳市重点建设的公办中学，也是一所以打造全国理工科技特色校为目标的创新型中学。从创办之初，格致中学就深入创新教育机制，探索新时期“中学+大学+企业+专业机构”拔尖创新人才培养新模式，在短短两年时间内，就收获了家长和社会各界的高度评价，先后获得“深圳市科普基地”、“深圳市科创教育示范学校”、“最受关注新锐学校”等荣誉称号，成绩斐然。

深圳市格致中学

 

作为一家以理工科技为特色的中学，深圳市格致中学创造性地整合科研院所、科普单位、高新技术企业资源，为学生提供高新科技领域的认知课程和体验活动，尝试为学生进入高等教育、进行未来职业选择做足准备：包括与众多机构合作共建的中国高中第一间华为智慧教室、国内第一间未来工程师工坊、广东省高中第一间清华大学学习科学实验室、深圳高中第一间棋院，以及理化生高端智能实验室。

 

而在其中，量子计算是格致中学重点打造的特色方向之一。用校长魏恤民的话来说，量子信息是一门新兴的前沿学科，更是国家重大科技战略项目，需要从高中阶段做好拔尖创新人才储备。

 

格致中学关于量子计算特色的建设，主要围绕五个方面展开：

第一，建立量子计算中心。既包括提供量子计算教学的空间场所，也包括用于实验教学的真实量子计算机设备。

第二，开设量子计算校本课程。以高中阶段学生特点为基础，建立一套有特色的量子计算校本课体系。

第三，建设量子计算师资队伍。既包括对现有教师的培训，也包括引进优秀专业人才。

第四，与量旋科技、深圳国际量子研究院等企业和机构合作，共同开展量子科普，进一步丰富特色教学的形式和内容。

第五，以赛促学，以赛促教，积极参加量子计算比赛活动。格致学子郑浩然、吴毅帆经过学习和训练，参加了由深圳市计算机学会、澳门电脑学会、香港电脑教育学会联合举办的“首届大湾区量子计算挑战营”，与众多大学生同台竞技，在比赛中力压群雄，表现出众，获得普通组第二名。

 

格致学子与量旋科技量子计算专家进行交流

 

然而，对一所新兴中学而言，从0开始建设一个完备的量子计算中心还是面临许多挑战。

首先，在中学建设量子计算中心，行业中缺少可以参考的实际案例，因此格致中学只能“摸着石头过河”，自主探索；

其次，量子计算中心的建设，需要先进的实验设备和技术支持，因此对合作方要求较高，不仅需要能提供专业算法案例演示和教案演示的量子计算机教育设备，同时还要有适用于高中学生特性的操作界面和友好的交互体验。
第三，除了有实操体验的教具设备之外，为了有效激发高中学生兴趣，还需要设计开发适合高中阶段理解和接受的课程内容，让量子计算的相关知识，真正在高中学生中生根发芽。

 

 

软硬件一体化解决方案，助力打造全方位的量子特色教学体系

 

在早前组织的几次量子计算科普讲座上，格致中学的老师们惊喜地发现，学生对于量子计算相关知识的浓厚兴趣。很多学生在活动后，会主动询问相关的比赛情况及课程规划，这也让他们坚定了打造量子计算特色教学内容的决心和信心。

 

量旋科技是目前市面上能够把教育级量子计算机，做到普通桌面计算机大小的公司；同时通过真机教学仪器，执行真实的量子计算，而不是在模拟器上完成，让案例演示和计算结果更有说服力。

 

更为重要的是，除了便携、小巧的真机设备之外，量旋科技的量子教育解决方案，还配备了完整的量子计算教学课程，能够为量子计算教学和演示，提供一整套完整的课程体系。

 

经过一段时间的课程打磨之后，格致中学从2023年3月开始，正式面向学生开设名为《量子计算入门》的校本课，整体规划10-12节课，固定在每周二下午，学生可以根据兴趣自主选择报名。

 

格致中学《量子计算入门》校本课课堂

 

在这门《量子计算入门》校本课程中，学生会从最基础的概念开始，认识什么是量子、什么是量子计算机，了解量子、叠加、纠缠、测量，量子态、量子门、量子线路、量子算法等基础知识，进而通过计算推导和实践操作，由浅到深地学习感受量子计算。

 

除了理论知识的讲解，依托于桌面型量子计算机双子座和三角座，老师会通过内置触摸屏和控制操作系统，向学生演示Grover搜索算法等经典量子计算算法实例，结合实验操作，让学生能深入学习掌握相关的知识。

 

黄少楚是格致中学的一名物理老师，也是量子计算中心和相关课程建设的主要参与者。在他看来，如果是单纯的理论讲解可能会比较枯燥。而通过实验设备实操，能够让学生直观感受量子算法的运行结果，然后再去优化线路，就会是一个不断提升的过程，这无疑有助于提高学生的兴趣。

 

格致中学物理教师给学生讲授量子计算相关知识

 

其中，一名叫做郑浩然的高一学生，让黄少楚格外印象深刻，这名学生不仅对课堂内的学习内容有很快理解，同时还通过自学，完成了一些更为深入的量子计算知识学习。此外，学校举行量子计算的相关比赛，他也踊跃报名，课后积极向老师提问请教。

 

在黄少楚看来，这位学生对未来学业乃至职业发展方向的规划，已经显露出了明确的信号，这在同龄人中是非常突出的。而这也在某种程度上，映射出格致中学在特色教育理念、创新教育机制上的努力和成果。

 

格致学子郑浩然、吴毅帆获得量子计算比赛普通组第二名

 

“在中学阶段，量子计算等前沿知识的教育科普，像是给学生播下一颗种子，如果有同学感兴趣，持续学习，那么这颗种子可能就长成一棵树”，黄少楚说。

 

未来，除了校本课之外，格致中学还计划通过举办更多量子计算科普讲座、量子计算培训和量子计算比赛，进一步激发更多学生对于这门课程和知识的兴趣。
格致中学魏恤民校长表示，“学校创办量子计算中心，开展量子计算在中学的普及工作，目的就在于提升学生对高端前端科技产业的认识，让学生在中学阶段就能对量子计算形成初步认知，进而培养学生对科技的浓厚兴趣，提升学生未来的发展空间。”

 

 

高中量子教育逐渐兴起，探索人才培养新模式

 

毫无疑问，格致中学在量子计算等特色方向上的办学实践和育人发展新路径，也为行业提供了新的思考。不久前下发的《教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》中，就明确提出，要“以学生为本，因材施教，推进基于探究实践的科学教育，激发中小学生好奇心、想象力和探求欲，培养学生科学兴趣”，尤其要“注重普通高中、职业教育阶段科学类相关课程的联系与融合。”这无疑为今后的中小学科学教育体系的发展，指明了方向。

 

《教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》

 

实际上，随着量子科技在未来发展潜力的不断扩大，以及对人才培养的需求。国内外越来越多的中学，已经开始意识到量子计算的重要性，并在中学阶段开展相关课程教育：

 

例如，美国的一些高中已经开始开设量子计算相关的选修课程，让学生在早期接触和学习量子计算的基础知识和原理，为学生提供与量子科技相关的知识和实践机会。英国政府推出的量子技术学校计划，旨在将量子技术教育引入中学课程，通过与高校、科研机构和行业合作，提供量子技术的课程和实践项目，培养学生对量子科技的理解和兴趣。新加坡科技研究局（A*STAR）和新加坡教育部（MOE），合作成立新加坡量子科技学院，为新加坡中学生提供量子科技课程，培养学生对量子科学的兴趣和理解。

 

在国内，过往的传统教育模式，往往将高中和大学教育划分为两个独立的阶段，学生在高中阶段主要以应试为导向，缺乏与实际科学研究和应用的紧密联系。这种模式，忽视了学生的个性发展和综合素质的培养，导致学生过于注重应试成绩，缺乏实际应用和创造性思维的能力。

 

随着量子科技的迅猛发展和国家对于量子信息领域的重视，越来越多的学校和企业，开始意识到培养学生创新意识和实践能力的重要性。

 

高中阶段，是学生人生发展的关键时期，也是培养学生综合素质和创新能力的重要阶段。通过引入量子计算课程，有助于提高他们对科学领域的兴趣和热情。

 

此外，高中阶段的学生，即将面临学业选择和职业规划的关键时期。通过让学生深入了解量子科技的应用和发展前景，能够帮助他们更好地规划未来的学业和职业发展，增强未来的就业竞争力。

 

 

 

联系我们，获得更多方案详情