【导师论导】涂永强:以身示范强基础 广开思路求创新

日期: 2022-09-22 阅读: 来源: 关键词:

从教育学、心理学的标准衡量,我指导研究生并没有科学、理性和独到的方法。许多有效的方法是从导师那里学来的,有的则是凭着感觉摸索出来的。我的硕士导师黄文魁教授的风格是治学严谨、要求严格,所以我们有幸得到好的训练。他精心设计课题, 50多岁时还亲自示范难度较大的实验技巧;在每次组会上他都要提问、推敲,所以每到组会我们都感到有些紧张。博士导师陈耀祖教授则是另外一种风格:对研究课题一般不做硬性要求,我们可以自由选择研究的天然物种和结构类型。他只是在不经意时说一些研究热点,其实就是对研究课题的建议。如果不注意听就错过了机会,但他也不在乎,还是尊重我们的兴趣和选择。两位导师都给我传授了宝贵的知识技能、优秀品质、各具特色的工作思路和有效的指导方法,让我终身受益。我认为,指导研究生的理想效果是培养出超过自己水平的研究生,否则科学就不会发展。

1.以身示范。从博士毕业到45岁前,无论是指导本科生还是研究生,初期的技能训练我都喜欢亲自指导。与其纸上谈兵,不如边做边教、以身示范。从仪器清洗、干燥和安装,到实验现象观察、取样分析,直至反应体系的淬灭、分离纯化、产物的结构鉴定等每个细节,我都会一一解释、示范。对难度较大或关键的实验环节,我会特别强调,尽量示范到位,解释到点。这样做的确比较辛苦,但学生做实验会很快上手,掌握较好的实验技能。否则在开题阶段他们得长时间摸索,甚至徘徊不前、随意操作,一个好的课题设想一开始就容易被轻易否定。待学生掌握了一些基本操作后,我会安排较复杂的或多步的合成实验,比如积累原料、中间体。对学生不易理解和掌握的实验,就让他们与我平行、对照操作。通过比较,可让学生知道问题所在,他们的技能会很快提升。最后要求学生做到“安全、科学、高效、灵活”的掌握基本实验技能。对悟性好、基础好的学生,这一阶段不用三个月,否则需要更长的时间。

2.鼓励非理性思考。培养学生的创新思想和产出创新成果都是我的追求, 两者同样重要。就合成化学而言,预计可以合成的分子可达1060个,天然存在加上已经合成的化学物质只是沧海一粟,人类所需的更优质的化学品(药物、材料等)可能还在这个庞大的未知世界中。我们所知道的反应、理论和方法也只是冰山一角,无论怎样都难以支撑我们高效、精准地完成这个物质世界的合成,所以创新是必须的。从研究生一开始进到课题组,我就把问题与希望摆在他们面前。除大组会定期讨论以外, 还让他们自己在专题小组会讨论、思考,总结合成思路和策略,这种模式对他们开设课题很有帮助。也有不少学生喜欢从文献中查找成熟的样板,然后进行拼接和组装。这样设计的策略看似稳妥,但很经典、平淡,也容易和同行的工作雷同。我经常建议他们:课题设计不一定完全依赖文献,最好是把自己的学术追求、好奇心与文献基础相结合,兼用非共识的知识、甚至有悖于常理的知识,大胆地融合、推导、外延。比如对一个多步合成策略,可考虑设计多底物、多个官能团或多个试剂的串联反应,或设计碳-碳键多步重排构建复杂框架的反应,从而凸显方法的技巧性和创新性;对开发新型反应的课题,可以推延、组合反应底物、试剂或条件,也可以设计彼此冲突、互不兼容的试剂或条件等等。对导师的冒险设想和建议,有的学生也常用文献来推敲、否定。对此我会问:“我们发表的论文就是同行的参考文献,你能保证我们结论以外的反应一定有效、或一定无效、或我们的结果就是最好的吗?”所以,我常用叶倩文的歌词来开玩笑,课题设计要“留一半清醒留一半醉!”

3.灵活应用实验方法。化学实验的特点是:有时一个微不足道的因素变化,会让结果相差甚远,而且无法预见、难以查找原因。这就是化学科研中“不清醒的另一半”——它既是困惑,也是创新的机会。在开展创新实验时,首先要求学生用严格、理性的实验方法,最好事先重复类似的文献方法。如果没有预定的结果,可小心尝试非理性的实验操作。例如:凭感觉和经验改变催化剂或其他物料的配比,改变或混合使用物理条件(如加热,光照、微波、加压等),添加一种或多种添加剂、溶剂。对于没有铆定目标的探索性研究,可以试用有悖于反应原理或常理的操作(如对无水体系,试着添加质子溶剂或微量水;怕酸的体系试着加点酸,或使用不太纯的工业级试剂、溶剂,或颠倒操作顺序等等)。待实验有了结果,回头再简化和优化条件、推导反应机理。非理性的实验操作不一定能得到预期的结果,但有时却有意外的重要发现。我鼓励学生用半年的时间自主尝试一些跨度大的课题,不一定汇报工作进展。非理性实验不是盲目实验,要谨慎操作,仔细观察,任何时候都要牢记:操作易爆物质(过氧化物、多硝基物、重氮叠氮、高价卤化物,等等)、腐蚀、剧毒化学品,或使用高温、高压、强电流、强辐射时,一定要遵守安全规则,倍加小心。

4.志存高远,乐在其中。有机合成实验是化学科研中最辛苦的工作,没有强劲的毅力和动力是难以坚持的。对此我常给学生说:“八十年代,国家不具备做高水平科研的条件,我们的研究生工作无法对接社会需求,也达不到国际化的水平,攻读研究生也仅仅是一条就业之道、出国之道。现在科研条件一切都很好,起码超过中等发达国家的水平,所以要有更高的境界和目标追求:攀登科学巅峰、服务国家需求。科学研究是荣耀的事业,有理想和追求就会乐在其中,否则就扛不过漫长、辛苦的学业,建议趁早选择喜欢的研究方向。” 2010年前或更早时期招收的研究生,多数的知识技能和综合素质很好,工作努力且成绩优良,相当一部分现已成长为国家杰青、长江学者(5人)、“四青”或相当层次的人才(9人), 70%以上的具有副教授以上的工作职位。令人担忧的是,2015年以后招收的研究生情况就急转直下,不少学生表现出消极、投机的态度,让导师感到费劲、甚至痛苦。这现象也符合物质生活福利化和就业途径多元化的趋势,硕士研究生教育也可能会变成通识性、择业性教育。

5.抓紧一线工作。随着年龄增加,特别是最近十年,时间和精力都愈加有限,许多具体指导工作都由合作导师们完成。但一旦有时间,我都会到实验室一线指导,讨论一些反应机理和关键的实验方法,或观摩难度较大的实验环节。对困惑学生的实验,我尤其要仔细观察、分析,偶尔也会亲自示范。即使时间再短,我也会“走马观花”似的看一遍、问一遍。这样也会发现一些普遍性的问题,比如实验记录的规范性,实验室安全隐患、清洁卫生;有些常规的操作不到位也会困惑学生,导致工作久拖不决;有的好传统、好习惯、小的实验技巧,也会因个别学生的惰性而慢慢退化、以致失传;有时因气温变化,或材料、溶剂、试剂批次的质量不稳定,都会导致群体性的实验失败、异常、或难以重复;薄板层析不规范导致微量成分难以察觉,以致丢失,从而错过宝贵的创新机会。面对这些共性问题,我就在组会上强调、纠正。即使在外学术交流,只要得到新的信息和启发,也会立刻电告研究生。通过电话或视频与学生交流,今后可能会成为常态。对悟性好、工作主动的学生,这种交流方式的效果也很好。不管怎样,一辈子与学生探讨化学总是愉快和有成就感的事业。

作者简介:

涂永强,中国化学会常务理事。2009年当选中国科学院院士, 2012年获“全国优秀科技工作者”,2016年获“国家自然科学二等奖”,主要从事有机合成化学。

发现错误?报错
文:涂永强
图:涂永强
视频:
编辑:郭敏杰
责任编辑:彭倩

推荐关注

阅读下一篇