作者:张宇宁 来源: 中国科学报 发布时间:2019-7-29
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想投身科研,该做哪些准备?

 

■张宇宁

开栏语

本科生培养在我国的高等教育中占有重要地位,一方面需要为各行各业输送高质量人才,另一方面为后续研究生教育提供具有良好的知识储备和科学素质的生源。随着我国高等教育的飞速发展,越来越多的大学生选择在本科阶段便进入实验室进行科学探索和研究工作,部分优秀本科生甚至已经做出了有一定价值的研究成果。

遗憾的是,对于大部分本科生来讲,因缺少近距离了解科学研究的机会,对科研仍然望而却步。而部分本科生虽然也有开展科研的雄心壮志,但因其对科研工作的方法、流程和要点领会不足,进展甚微,甚至因此而丧失兴趣。

鉴于此,本报博客版特开辟“本科·科研入门”专栏,定期邀请科学网博主、华北电力大学张宇宁老师撰文介绍本科生开展科研工作的相关内容,以激发本科生的科研兴趣,进而提升其核心竞争力。

对科研感兴趣的本科生应立即着手做一些相应的准备,着重了解科研工作的核心特征、所需的重要能力以及科研经历对于本科生今后发展的重要意义等事宜。

首先,科研的核心特征之一是创造新知识。通过系统性的科学研究,科学工作者可以发现尚未被人类所知道的一些新的客观规律,并对这些规律加以描述和归纳。例如,人们起初只认识到空气中含有氧气和氮气,后来通过进一步的科学研究发现了空气里面还存在极其微量的稀有气体。再比如,起初人们认为稀有气体并不能够参与化学反应,曾经一度称之为“惰性气体”,但后续的研究揭示在某些特殊条件下,稀有气体也可以参与相关化学反应并生成新的化合物。因此,开展科研工作的重中之重是要有创新性的想法,而这与本科阶段已有知识的学习有很大不同,也是本科生面临的一大挑战。

本科阶段,同学们大部分都是围绕编写好的经典教材及相关知识点进行系统学习,而这些教材里面的内容基本上都是经过精挑细选、反复验证、逻辑自洽的经典理论。通过系统学习和后续的练习及作业,本科生得以掌握扎实的基础知识。以上便是本科阶段学习的核心特征,即学习和掌握已有的知识。如果用烹饪打比方的话,同样的食材,本科阶段的学习目标是照着已经给定的烹饪菜谱做出一道美味的佳肴,而科研则是自己通过不断尝试、调整配方及烹饪方法等做出一道尚未有的、可口的新菜肴。这个思维方式的不同,需要本科生在做科研的全过程中特别加以注意,并及时转变思想。

科研创新按照学科发展的不同阶段也有很大的不同。比如,同样是黄瓜和鸡蛋两种食材,将其用科研工作打比方可以分为四个创新层次。

第一层次:第一个敢于吃野地里黄瓜的人,创新性地发现了世界上一种新型的可食用的蔬菜。第二层次:某人将野黄瓜进行了栽培,发明了一套在家中便可种植黄瓜的新技术,实现了一年四季的黄瓜供应。第三层次:某人将黄瓜和鸡蛋炒在一起,发明了一道味道可口的黄瓜炒蛋的菜肴,广为流传。第四层次:某人将上述黄瓜炒蛋菜肴做了进一步改进,发现将黄瓜斜切为薄片并将鸡蛋捣碎可以使味道更为可口。

通过上述例子,我们可以发现,食材都是一样的,关键是创新性思维,这个才是科研的灵魂。科研需要的重要技能是围绕核心问题,对知识(已有的或者新获取的知识)进行重新组合和灵活运用,从而创造新的知识。

其次,值得强调的是,在本科生从事科研的过程中,应将重点放在创新性思维的培养,而非新知识的学习和科研成果的产出等方面。“存地失人,人地皆失;存人失地,人地皆得。”这里的“地”可以喻指科研产出。如果过于关注结果,而忽略了创新性能力的培养,则后续发展逐渐乏力。反之,如果本科生在从事科研过程中体会到了科研的真谛与乐趣并愿意为之刻苦努力,将来则必成大器。笔者在指导本科生开展科研工作的过程中,始终勉励和劝诫相关同学不要过于在意结果,而是着重于过程和积累。大部分同学坚持下来后,均有收获,从而形成了课题组内良好的学习风气。当然,如果部分同学因为各种原因进展不顺利,也不要过于气馁,坚持下来,便是海阔天空。

既然科研对创新性有一定要求,大部分本科生就会开始思考诸多问题,并权衡再三。在本科生从事科研以前,将常见问题列举如下并附上若干建议,供参考。

1.在开始科研工作之前需要做哪些准备?需要准备的知识并不多,也无严格的要求。但需要前述思维方式上的准备和及时转变,并能有针对性地围绕目标开展学习。例如,碰到有关流体中某个现象的问题,可以先去看科普博客,将基本原理弄通即可,而不是找一本流体力学的教材从头到尾花一年时间去学习。

2.进行科研工作是否需要耗费大量的时间?的确需要占据一定时间,但也不至于大量。从笔者这些年指导的学生来看,能够保持与导师进行一周一次有效的交流并花费一定时间进一步及时跟进足矣。当然,寒暑假等假期充分利用起来会更有效果。

3.什么时候开展科研工作比较好?基于这些年指导学生的经验,笔者建议大二上学期开始为宜,并积极参加相关科研活动。而相关调研工作可以随时开展,感兴趣的同学应尽早了解科研相关的重要信息等等。对部分学有余力的同学,大一下学期也可以开始尝试,并在大一的暑假期间着手准备。

最后,我们谈谈科研成果及其对本科生今后发展的重要意义。试想一下,经过一段时间的辛勤工作,某同学已经取得了一定的科研进展,发现了一点新的、有价值的客观规律。下一步,一般是将其撰写为标准的科研论文并投稿给相关学术期刊进行评判。类比我们前面提到的烹饪的例子,美食节目一般会找几个知名的美食家对各位同学的新菜品从色香味等多个方面进行综合评价。同理,学术期刊一般亦会邀请本领域的知名专家作为评委(即“同行评议”制度,专家被称之为“审稿人”)对各位同学的科研论文从创新性、系统性、严密性等多个维度进行综合评判,从而决定是否录用。论文录用后,相信绝大部分本科生拿着印有自己名字的论文均会感慨万千,心中无限欣喜,对未来充满自信。这即是对该同学若干时间辛苦努力的一种认可,也是对人类知识宝库贡献的证明。如果上述同学后续参与一些名校的研究生、博士生面试,面对众多高手,倘若该同学通过系统的科研训练后,提交给评委导师们一份创新性及写作均极佳的科研论文,并能对其中的奥妙之处融会贯通、对答如流,相信可以极大地增加录取概率。

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《中国科学报》 (2019-07-29 第8版 博客)
 
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