【治学大家谈】彭勇教授:如何快速成长为合格科研人员的交流探讨

日期: 2020-02-25 阅读: 来源: 关键词:

承蒙校长抬爱,特殊疫情时期,邀请我与同学们交流分享求学经历和治学体会。这里,针对本人时常碰到低年级研究生怀疑自己是否适合从事科研工作的困惑,结合个人的成长经历和所带研究生表现出来的一些问题,从三点出发,就如何快速成长为合格科研人员谈谈个人的看法,供有志于读研究生的本科生参考,低年级研究生思考,高年级研究生斧正,一起交流探讨。

第一点:何为研究?

个人的理解,简单来说:探索人类未知的东西,理解它们并传播于世,用之于世。因此,研究永远只有第一,没有第二,没有人听说过牛顿定律被第二次发现。科研最大的魅力在于,在自己的研究领域,你是世界第一个看到这种自然现象、并做出正确解释的人。因此,对刚开始从事科学研究或者准备开始从事科学研究的同学们来说,要意识到所从事的研究、所看到的自然现象很多都是见所未见、闻所未闻,在课本上找不到直接答案的,这对大部分刚走上科研之路的人来说都是一个挑战,需要完全摆脱以前的学习方式、思考方式。

目前为止,我们的教育基本上仍是“填鸭”式的,从事科学研究之前接受的教育模式大多是:只有一个标准答案,学习的东西是已知的东西,很少也不鼓励尝试、探索是否有标准答案以外的答案,很少就某个自然界现象或问题做自我思考。这种教育方式造就的结果是只接收指令,只做要求做的事,只去求解标准答案。从我个人对所带研究生的多年观察,发现很多同学都有一个共同的问题:总是用过去的学习方式去从事科研,交代一个新的课题,或者碰到新的、没有做过的事情,抑或书本上现有理论解释不了的新的实验结果,他们的第一个念头就是我没有这个能力去做、去解决,不敢、怯于探索新的东西,总是指望导师或别人帮助解决,把现成答案交给自己。这里没有批评他们的意思,只是想说他们的这些表现是我们培养方式下的一种自然延伸,但这成不了科学家,更成不了大师,只能成为空有知识、没有创新性、没有思想的科研劳动力。

本人在英国求学做博士后期间,也曾协助导师带过一些研究生。英国本国的学生有一个共同的特点,当面对一个全新课题时,他们从不说自己不行,哪怕完全没有背景知识,在第一次跟老师讨论时,也能说得头头是道。下去以后自我学习,在很短的时间内,三个月左右,就能发现他们真的很了解所从事研究领域的前沿动态,半年左右就能提出很好的研究方案,博士毕业时在他们研究方向上,就形成了自己的看法和思想,而且很多人能从此孜孜不倦终其一生去做研究。因此,即使今天欧美国家社会总体看上去慢腾腾、生活悠闲,但还是绵延不断地出现大师级科学家,依然掌握着自然科学研究的绝对统治权,这跟他们从小受到的教育训练有关。从小学开始,他们就经常被老师要求自己到图书馆、网上查资料,写类似于“关于罗马时代士兵头盔的演变史”“罗马为何入侵英国”“关于罗马时代政治制度的演变”等论文,其实这就是做科学研究的培养教育方式。

如果各位同学细心观察一下,在各个学院、整个学校、乃至全国各所高校,不论哪个学科,科研做得好的人都有着一个共同的特点,就是有自己的主见,敢于探索未知的东西。事实上,社会上各行各业的精英,也是如此。因此,我建议刚开始从事科学研究的同学需要尽快摆脱以前的学习方式和思考方式,进入研究者的角色。不然,大学成绩学得好,也不能代表科研就能做得好。

第二点,怎样做好科研?

首先要培养、激发研究兴趣。科研是一场马拉松,研究工作不是三年、五年攻读完学历和学位就结束、万事大吉了。科研工作往往要从事几十年,经历和克服很多困难,杰出的、大师级的科学家都是在各自领域耕耘一生。如果没有兴趣,意志力再强,也是无法做到几十年如一日的。正如爱因斯坦所说,“兴趣是最好的老师,它可以激发人的创造热情、好奇心和求知欲” 。这一点,国外的科研人员整体来讲比我国科研人员做得好。本人在英国焦耳实验室读博士期间,实验室有一个德国来的访问教授Henrich Paradise,从事生物物理学研究,发表了很多篇Science、Nature等专业领域最高水平期刊论文,虽然已经到了退休年龄,但他基本上每天都很早来实验室、很晚离开实验室,周末也经常不休息。有时和他聊天,问他累不累,他回答说喜欢做科研,不觉得累。他本人毕业的时候,因欧洲国家动物保护问题,德国政府资助他到南非去建立一个很大的动物疾病研究实验室。

有些同学可能面临一个问题,研究生同学的选题通常是导师根据他的项目或实验室条件来决定的,可能不是同学们喜欢的课题。但是,我想说,不管你从事的是哪个领域的研究,科研工作都是相通的,兴趣也是可以培养的。今天的研究基本上都是因国家的需要而立项开展的,导师必须完成所申请的研究项目,不然实验室无法形成良性循环。因此,有时候也需要新从事研究的同学在兴趣和项目之间做一个平衡。最理想的情况是,兴趣和导师项目一致,但如果现实没有那么理想,也希望同学们培养兴趣、爱你所研究的领域。同时,随着知识和研究的积累,你就会发现,学科之间没有界限,所学的任何东西都有用,都相得益彰,有益于所从事的任何科学研究。

其次,要掌握四种主要的科研能力:1、文献检索和分析能力;2、研究方案设计和实施能力;3、研究结果分析、归纳和处理能力;4、论文撰写、发表和宣讲能力。

一定要解决英文文献阅读问题。当今全世界最好、最前沿的科研成果基本上都是用英文写成发表的,所以要做好科研,语言问题是必须解决的。当然这也不只是我们中国人面临的问题,参加过国际学术会议的人都能发现,全世界无论是德国、法国还是日本等非英语母语国家,对顶尖科学家来说,英语和母语没什么两样。日本人的英语发音普遍口音较重,但顶尖的日本科学家英语发音都非常标准。

文献调研的问题。今天网络很发达,知识的接触对每个人都是平等的,多使用google scholar, web of science,务必做到充分了解你所做的领域和相关领域的前沿动态。也就是说,我们需要站在前人、巨人的肩膀上探索自然界的奥秘。如果没有充分的文献调研,只是闭门造车的话,就会出现刚做出自己觉得不错的研究成果,结果人家已经发表了。

写文章、发表论文的问题。从本人和所带历届研究生的经历来看,坦白地讲,绝大多数人写的都是Chinese-English, 自认为写得不错,但实际上除了英语非母语国家的人能多少看懂以外,很多本土英国人或美国人基本上是看不懂的,这也是我们国家科研工作者所发表的文章整体来看引用率偏低的一个重要原因。中文和英文两种语言表述和思维方式的不同,初学者写英文文章要尽量注意以英国或美国本国人写的英文科技文章为范本,仔细推敲每一个词的用法,这不失为很快写出地道的科技英文文章的一个好办法。同时,我们很多科研起步工作者刚开始写出的英文文章存在太多的拼写、语法、编辑、排版、用词不精准等低级错误,让编辑或审稿人一看就觉得不专业,这些在投稿前都要尽量避免,office软件的拼写&语法检查功能或者一些如Grammarly专业软件,都是很好的工具,可以充分利用。

再有,就是要处理好几种关系。

1.与导师的关系。古话说,“师傅领进门,修行靠个人”,导师主要的职责是引导学生进入某个领域,教会一些必要的实验技能,指点如何思考、分析问题,给学生尽可能提供满足研究所需要的实验条件。但导师不是保姆,不能帮学生完成一切。大师、天才主要都是靠自己培养自己,不是靠教出来的,没有谁听说过孔子的师傅是谁?伽利略的老师是谁?牛顿的老师是谁?现代自然科学中,导师和学生之间的关系是平等的,更多的是同事关系、朋友关系。正所谓“师不必贤于弟子,弟子不必不如师”。所获得的科研成果和名誉也不应讲师生关系,谁做的贡献大荣誉就应该归谁。世界上第一台透射电镜是Max Knoll(马克斯·克诺尔)指导Ernst Ruska (恩斯特·鲁斯卡)在柏林工业大学(有些文献译称柏林科技大学)于1931年一起研制出来的, 能够将物体放大400倍,但当时Knoll接受了其他地方给的工作职位,而Ruska还没有博士毕业,便接着做博士论文。1933年Ruska毕业时将透射电镜的放大倍率提高到16000倍,超过了当时光学显微镜的最大放大倍率,所以1986年的诺贝尔物理学奖只授予给了Ruska。全世界任何地方,研究生都是开展高水平科学研究和承担科研任务的生力军。

2.追求成功与潜心钻研。

当今社会,科研风气浮躁,经常能听见学术造假等新闻。科研上,每个人所从事的都只是某一领域的某个小点或者小分支。除了特别热门的研究领域外,一般情况下在某一具体研究分支工作的科研人员全世界也不过就几百或几千个人,你做的东西怎么样、有没有造假,小同行都基本清楚,从对自己未来负责的角度,一定要恪守学术道德,“人无信,则不立”。

3.继承与创新的关系。

必须了解、尊重和继承前人已有的成果,但要有批判性思维和创新意识、能力,不迷信权威和前人,不被现有的思维框架束缚。

我们国家自汉武帝“独尊儒术,罢黜百家”以来,都是先贤曰,都是弟子不能超过师傅。尤其是孔子乃万世之师表,几千年来没有几个人敢说:“我比孔子强”。但是,孔子生活在茹毛饮血、用奴隶殉葬的时代,不懂什么是物理、化学或生物,思想境界也很局限,连衣服左开还是右开都上升到民族文化存亡的高度。今天,单纯从知识量和对世界的认识来看,进入大学的每一位学生,无论是知识的深度还是宽度,都要比孔子深、高。学生只有不断地超越导师,我们国家的科学水平才能不断地提高。

可能很多人都听说过波尔和费曼的故事,波尔是丹麦物理学家,诺贝尔物理奖获得者,因原子物理、量子力学等研究成为二十世纪与爱因斯坦齐名的物理学家。二战时波尔被美国人请去当原子弹研究“曼哈顿计划”的顾问。一天,波尔和他儿子,小波尔(吉姆×波尔,也是诺贝尔物理奖获得者)访问劳斯×阿拉莫斯实验室,即使是实验室的资深科学家们,波尔对他们来说也是神一般的存在。与波尔的讨论会,很多人前来参加,费曼坐在一个角落里,只能从前面两人的脑袋之间看到波尔。当时费曼只有二十多岁。在第二天早上的会议之前,费曼接到一个电话,

“喂,是费曼么?”

“是的。”

“我是吉姆·波尔,我父亲与我想找你谈谈。”

“我吗?我是费曼,我只是个(小伙计)……”

“是找你,8点钟见面行吗?”

到了8点,费曼与波尔父子在办公室相见。波尔说:“我们一直在想怎样能使炸弹更有威力,想法是这样的……”

费曼说:“不行,这个想法不行,不有效……”

“那么换一个办法如何呢?”

“那要好一些,但这里也有愚蠢之处。”

他们讨论了约两个小时,对于各种想法反复推敲着、争论着。波尔不断地点燃着烟斗,因为它老是灭掉。最后波尔边点燃烟斗边说:“我想现在我们应该把大头头们叫来讨论了。”

小波尔后来对费曼解释,上一次开会时,他父亲对他说:“记住那个坐在后面的小伙子的名字了么?他是这里唯一不怕我的人,只有他才会指出我的想法是否疯了。所以下次我们讨论想法时,将不与那些只会说‘是的,波尔先生,这一切都行得通’的人讨论。把那个小家伙叫来,我们先跟他讨论。”费曼于是恍然大悟。

4.心态和感情问题

科研中会碰到很多问题、困难,研究生学习是工作的开始、事业的起步,在这个过程中会越来越接触到、看到生活真实的一面。我们从小到大所受的教育都是阳光的一面,认为世间是正义的、善良的、公平的、友好的,但世间也有它阴暗、不公的一面,尤其毕业以后会经常碰到。我们的人生就如物理学中的波,困难总是会过去的,荣耀也是短暂的。因此,要学会调节好自己的心态,积极面对学习、工作和生活。

第三点:做好研究干什么?

“学以致用”。在我们国家,对科学研究的整体认知是“理论最高,实验研究居中,工业民生应用最低”。但是,从科研的发展历史、社会实践和终极目标来看,实际的情况应该是“工业民生应用最高,实验研究居中,理论最低”,无论理论还是实验研究,都应该服务于实际工业、民生应用。不然,研究的东西于实际中,有如古代知识分子的之乎者也,于国于民都没有太大用处。本人在Sheffield大学做博士后期间所从事的纳米机器人项目,当时是非常前沿的科学研究,因项目完成得好,在英国资助的重大项目评比中获得第一,英国政府直接追加78万英镑用于支付项目组成员工资,保留研究团体,但这其中有一个条件是追加项目必须用于工业应用。

以上便是我个人对科学研究及如何从事科学研究的一些认识体会,其中夹杂了一些个人经历。由于认知与资质有限,做不到为所有同学们解惑答疑,权当引子,希望引起大家的思考与交流讨论。最后,祝愿大家健康平安,志愿从事科学研究的同学能成长为未来的学界大师,不从事科学研究的同学也能成为各行各业未来的精英、领头人!

“为众人抱薪者,不可使其冻毙于风雨”,也谨以此文献给李文亮医生,感恩于他的预警,让我们免于疾病的缠绕和死亡的威胁!

(作者简历:彭勇,兰州大学物理科学与技术学院教授,电镜中心主任、磁学与磁性材料教育部重点实验室常务副主任。)

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编辑:卢晓庆
责任编辑:许文艳

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