對科研感興趣的本科生應立即著手做一些相應的準備,包括科研工作的核心特徵、所需重要能力以及科研經歷對於本科生今後發展的重要意義等等。本文圍繞上述議題簡略論述如下。
首先,科研的核心特徵之一是創造新知識。通過系統的科學研究,科學工作者可以發現尚未被人類所知道的一些客觀規律,並對這些規律加以描述和歸納。
例如,人們起初只認識到空氣中含有氧氣和氮氣,後來通過進一步深入的科學研究發現了空氣裡面還存在極其微量的稀有氣體。再比如,起初人們認為稀有氣體並不能夠參與化學反應,曾經一度稱之為「惰性氣體」,但後續的研究揭示在某些特殊條件下,稀有氣體也可以參與相關化學反應並生成新的化合物。
因此,開展科研工作的重中之重是要有創新性的想法,而這與本科階段學習有很大不同,也是諸位同學即將面臨的一大挑戰。
本科階段,同學們大部分都是圍繞已經編寫好的經典教材及相關知識點進行系統學習,而這些教材裡面的內容基本上都是經過精挑細選、反覆驗證、邏輯自洽的經典理論。通過將其系統學習和後續的練習及作業,諸位同學得以掌握紮實的基礎知識。以上便是本科階段學習的核心特徵,即學習和掌握已有的知識。
如果用烹飪打比方的話,同樣的食材,本科階段的學習目標是照著已經給定的烹飪菜譜做出一道美味的佳餚,而科研則是自己通過不斷嘗試、調整配方及烹飪方法等等做出一道尚未有的、可口的新菜餚。這個思維方式的不同,需要本科生在做科研的全過程中特別要加以注意,並及時轉變思想。
科研創新按照學科發展的不同階段也有很大的不同。比如,同樣是黃瓜和雞蛋兩種食材,將其用科研工作打比方可以分為四個創新層次:
第一層次:第一個敢於吃野地裡黃瓜的人,創新性地發現了世界上一種新型的可食用的蔬菜;
第二層次:某人將野黃瓜進行了栽培,發明了一套在家中便可種植黃瓜的新技術,實現了一年四季的黃瓜供應;
第三層次:某人將黃瓜和雞蛋炒在一起,發明了一道味道可口的黃瓜炒蛋的菜餚,廣為流傳;
第四層次:某人將上述黃瓜炒蛋菜餚做了進一步改進,進一步發現將黃瓜斜切為薄片、並將雞蛋搗碎可以使味道更為可口。
通過上述例子,我們發現,食材都是一樣的,關鍵是創新性思維,這個才是科研的靈魂。科研需要的重要技能是圍繞核心問題,對知識(已有的或者新獲取的知識)進行重新組合和靈活運用,從而創造新的知識。
其次,值得強調的是,在本科生從事科研的過程中,應將重點放在創新性思維的培養,而非新知識的學習和科研成果的產出等方面。「存地失人,人地皆失;存人失地,人地皆得」(注1)。這裡的「地」可以喻指科研產出。如果過於關注結果,而忽略了創新性能力的培養,則後續發展逐漸乏力。反之,如果本科生在從事科研過程中體會到了科研的真諦與樂趣並願意為之刻苦努力,將來則必成大器。本人在指導本科生開展科研工作的過程中,始終勉勵和勸誡相關同學不要過於在意結果,而是著重於過程和積累。大部分同學堅持下來後,均發現果不其然,從而形成了很好的課題組內的學習風氣。如果部分同學因為各種原因進展不順利,請務必不要過於氣餒,堅持下來,便是海闊天空。
既然科研對創新性有一定要求,大部分本科生就會開始思考諸多問題,並權衡再三。在本科生從事科研以前,常見問題列舉如下並附上若干建議,供參考:
1、在開始科研工作之前需要做哪些準備?需要準備的知識並不多,也無嚴格的要求。但需要前述思維方式上的準備和及時轉變,並能有針對性的圍繞目標開展學習。例如,碰到有關流體中某個現象的問題,可以先多去看科普博客將基本原理弄通即可,而不是找一本流體力學的教材從頭到尾花一年時間去學習。
2、進行科研工作是否需要耗費大量的時間?需要花些時間,但也不至於大量。從本人這些年指導的學生來看,能夠保持與導師進行一周一次有效的交流並花費一定時間進一步及時跟進足矣。當然,寒暑假等假期充分利用起來會更有效果。
3、什麼時候開始開展科研工作比較好?基於這些年指導學生的經驗,個人建議大二上開始為宜,並多多積極參加相關科研活動。而相關調研工作可以隨時開展,感興趣的同學應儘早了解重要的科研相關信息等等。對部分學有餘力的同學,大一下開始也未嘗不可,建議在暑假期間開始準備。
最後,我們談談科研成果及其對本科生今後發展的重要意義。
試想一下,假設經過一段時間的辛勤工作,某同學已經取得了一定的科研進展,發現了一點新的、有價值的客觀規律。
下一步,一般是將其撰寫為標準的科研論文並投稿給相關學術期刊進行評判。類比我們前面提到的烹飪的例子,美食節目一般會找幾個知名的美食家對各位同學的新菜品從色香味等多個方面進行綜合評價。
同理,學術期刊一般亦會邀請本領域的知名專家作為評委(即「同行評議」制度,專家被稱之為「審稿人」)對各位同學的科研論文從創新性、系統性、嚴密性等多個維度進行綜合評判,從而決定是否錄用。試想一下,論文錄用後,相信絕大部分本科生拿著印有自己名字的論文均會感慨萬千,胸中無限欣喜,對未來充滿自信。
這即是對該同學若干時間辛苦努力的一種認可,也是對人類知識寶庫貢獻的證明。如果上述同學後續參與頂級名校的研究生、博士生面試,面對眾多高手,倘若該同學通過系統的科研訓練後,提交給評委導師們一份創新性及寫作均極佳的科研論文,並能對其中的奧妙之處融會貫通、對答如流,相信可以極大地增加錄取概率。
注釋部分
注1:此語出自1947年03月18日晚,在面對國民党進攻、中央準備放棄延安時,毛主席對西北野戰兵團領導幹部所講,旨在鼓勵各位指戰員不要計較一城一地的得失,而是將眼光放遠,保存革命力量,韜光養晦。
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