一位优秀导师关于研究生培养的思考和总结

  科研系统性,树木要想正常生长,需要地下一个庞大的根系系统来支撑,科研也如此。

  我们的知识架构包含多个层面,最主要的一层是方法论,也就是指导自己如何学习的能力,下面一层才是各种专业的知识。如果把知识体系比喻成一棵树,我们所需的知识就包括树根、树干、树叶、花、枝头水果等等。

  作为一个画家,首先要把握整体的轮廓,在这基础上,就可以自由随意地画画树叶,描描树干,突然又转向枝头的水果,然后又发现叶子画得不够仔细,于是把叶脉也画得栩栩如生。在这个过程中,画家看似自由随意挥墨,可是一会儿,就如变戏法般,一棵大树跃然纸上。

  初中开始学习写散文,老师只给了一个原则“形散而神不散”,说的也是这个道理,只要把握好方向,看似自由的行文,其实都在围绕一个主题在思考。

  做科研与读文献就要达到这样的效果。最初会发现文献浩如烟海,或者沿着一个方向一直读下去,无穷无尽,忘记了自己的初衷。

  所以,在读文献前,一定要确定自己的目的,要解决什么样的问题?把这个原则铭记于心,这样就会在适时的时候回归到主题,而不至于在一个细小的叶脉上花费太多时间,而忘记了要完成一棵树的创作。

  人的精力有限,不可能样样精通。在各自的科研体系中,自己是核心,让其他人围绕着我们旋转。比如,地球有月亮旋转,太阳有行星围绕。一个研究生也要有这样的思维,学会与别人分享与合作,弥补自己知识体系的不足,这样科研效率才会高。

  科研创新性. 创新的含义是增量以及与众不同。无论学的知识再多,没有增量,就等同于没有科研。

  “能否逆向思维,正是因为创新,走的是别人没走的路。逆向思考一下,我们的数据将来就是别人对比的基础。

  我们开创了一种新方法,如果成功,则后续会有大量的工作要做,别人也可能跟进。单一的数据确实无法让别人完全信服,还需要数据的重复性,数据是否具有全球统一性等等。

  但是目前首先要考虑的是:原理是否正确?方法流程是否正确?推理是否正确?所以基金题目应该是《.. 方法的可行性研究》”

  “有句名言,人每天应该向死而生,才能感受今天的快乐。做事也一样,有着能承担失败的勇气,才能真正做好事情。

  目前基金资助僧多粥少,大部分人的努力是没有即时回报的,这是常态。但是要坚信,创新的思维一定能感染人,要敢于把自己的思想抛出和评审人碰撞,最后肯定会有火花。”

  学生之所以不自信,其根源还在于对基本原理的理解不扎实,迈向未知世界,多走一步就会有点胆怯。可见创新之难。

  从学习型到科研创新型,刚来的研究生有一个适应期。有些学生早期的表现过于热情,分配的任务没日没夜地做,想尽快出结果。

  其实这是一种浮躁的表现。科研需要的是持续的创新能力,靠劳动密集型的方式做科研,效率并不高,迟早也会失去科研兴趣,得不偿失。

  做实验需要用心,做得太快,就失去了思考的余地。在实验前,最好有一个初始模型,在试验过程中,要实时关注实验结果,及时调整思路,并根据目前的实验结果,思考下一步的补充实验。

  与学生讨论数据时,经常会得到这样的回答‘老师,数据不怎么理想’。这种情况下,一般会得到我的谆谆教导----炮轰一小时。

  自然界,因果关系是自然科学的理论基础之一。有特殊现象必有其形成的原因。如果样品采集与数据测量都没问题,在数据质量保障的情况下,就没有‘理想’和‘不理想’的概念。

  所谓数据理想,就是和自己的预期模型相符。所谓不理想,就是大大超出自己的预期,暂时没有新理论和模型来解释。用理想与不理想来区分数据,是思维懒惰的表现。如果有新的思路能解释目前的数据,那这些所谓‘不理想’数据则是不可多得的瑰宝。

  数据解释是考验学生和科研人员知识功底和研究思路的标杆。同样的数据,能够看出新意的属于高手。导师的作用很大程度是引导学生用全新的思维来看待问题。

  做科研如养孩子。自己带孩子的时候,该什么时候给他喂饭,该什么时候给他换尿布,他出门衣服是否够,等等这些问题,父母很自然地会全想到,因为是出自内心地想要照顾他。

  做科研也要达到这样的境界。做科研不是给导师或者其他人做科研,科研属于自己。孩子必须自己亲自带,科研必须自己亲身力行。

  导师作用犹如专家,当孩子生病的时候,导师就是医生,帮忙诊断与医治。当孩子调皮捣蛋管不了的时候,导师就是心理医师,帮助调理其行为。但是绝无可能让导师当全职保姆,替代自己去照顾孩子,这样长大的孩子很难成熟。

  做科研如同谈恋爱。在人海中,与自己的心仪之人见面。一见钟情之后,接下来很自然地想要深入了解这个人的脾气秉性、思想深度、社交圈子、家庭背景等等与之相关的任何东西。

  做科研亦如此,在众多的研究题目中,找到一个喜欢的科研题目之后,肯定要进一步了解与这个题目相关的任何科研背景,包括文献搜寻、该领域的热点、该领域的顶级科学家与团队动态、国内相关研究单位等等。

  如果一个研究生几年之后都不知道自己领域的动态,肯定不合格。谈恋爱、养孩子这些是天性,几乎无师自通。做科研有也要有这种天性,也就是独立自主的天性,不要过于依赖导师。

  比起以前的学术环境,现在学生面对的学术平台与资源要高很多,具体表现在实验室更加成建制,仪器和实验手段更为丰富,导师的科研经费更充足,团队的国际视野比以前更高。

  应该说在高起点上,学生的发展应该更好。这个问题就犹如富二代的问题,其发展往往还真和预期差距甚远。

  最大的问题在于学生可能变成“啃老族”。体现在两个方面。首先,面对良好的实验室,学生变成一个实用主义者,只要仪器有人管,能用就行,不再关心仪器的原理,不会最基本的维修,更加不会关心实验室的发展规划。

  其次,每当学生有问题,则倾向于询问导师,轻易获得解决方案,自己没有深入思考。这样啃实验室和导师的老,学生可能看似也可以发文章,但是缺乏独立性,发展前景并不乐观

  有一对夫妇非常相爱,但是不小心得罪了死神。死神要求这对夫妇猜拳,输的一方必须赴死。于是这对夫妇商量好一起出拳。一会儿,妻子抱着丈夫哭着说:“你为什么要出布”。

  他知道妻子爱他,肯定会出剪子故意输给他。于是他就故意出布,把生的机会让给妻子。能够再想出这层故事的是科研高级选手。真相只有一个,这个妻子一定明白背后的故事。

  可是对于我们这些做科研的人,面对这些现象进行解释的时候,经常会得出截然不同的结论。我们要尽可能想出更多的解释模型,在争论中,会慢慢靠近线

  地球物理反演理论中,经常先设定一个初始条件A,根据这个初始条件计算理论预测结果B,并与实际观测结果B’相比较,如果有误差D=(B-B’),就用反馈机制微调初始条件AßA+f(D),周而复始,直到达到最满意的效果。

  而新生则具有开放的片段化的非线性的特征,离最终的模型相去甚远。到底该如何培养他们?很显然线性算法基本无解,正解应该是非线性的逐渐迭代式的方法。

  对于我的学生,刚来到研究组,我会先设定一个初始模型:设计一个比较明确的科研方向,设定较为具体的实验过程,提出具体的科研文献和所需掌握的专业知识,之后开始每周迭代。

  根据每周的进展,进行各种微调。当实验结果最终完成时,文章的思路和写作规范也逐渐掌握,就可以进行写作的训练。

  同时,让学生根据先期数据,自己尝试性地提出自己的想法,并开始第二轮的迭代过程。学生的悟性不同,所需迭代的次数也会不同。这样,学生不但有阶段性的成果,自信心增加,而且距离最终目标也会越来越近。

  对于这种培养过程,师生之间需要良好的沟通和相互反馈。第一次的迭代过程最为重要,这是反演结果能否趋向收敛的基础。

  很多情况下,导师和学生的矛盾就发生第一次的迭代过程中,导致最终的发散结果。一般情况下,导师占据主导地位,所以我认为应该负主要责任。

  培养学生非常不易。从外在环境考虑,学生会面对各种诱惑,包括不良评价体系带来的负面影响。从时间上考虑,培养学生的过程很漫长,在5-6年中,学生会遇到个人情感和家庭带来的压力,无法集中精神,浪费很多时间。

  从导师角度考虑,导师的思路也未必总是正确,从而与学生之间会有些冲突。纵使有种种不利因素,我只要求和学生如交叉的两个矢量,方向不必完全一致,但是合力一定存在。这个合力指向着科研的一种方向。

  研究生,尤其是博士生,其培养的最终目的是要学会独立的科研能力和思维方式。这和训练上战场的士兵或者上擂台的武士一个道理。最初要学一些套路和花架子,也就是基本功,但是实战这一关无论如何也得过。

  没有实战,在战场上或者擂台上怎么被KO可能都不知道。对于研究生来说,写文章是最接近实战的一种训练。对于建立他们的自信心、完善逻辑思维、提升总结能力和沟通能力等无疑是最有效的手段。

  中国足球最让人闹心。在后场游刃有余,可是一到前场,尤其禁区,球和球门好像磁场的南北极,被一道无穷大的力隔开。如果学生只知道读文献,做实验,没有最后写文章,也就等同于足球不能射门得分。啃老的学生往往有两种倾向,其一他们觉得研究并没有太多乐趣和成就感;其二他们可能会陷入文章数目的陷阱,而忽视了科研成果本身。为了发文章而发,简化实验步骤和数据,用一些猜想来代替本应该去做的实验,其文章结论似是而非,这样的文章越多越有害。

  发文章以成果为导向和以数目为导向的最大区别可能也在于此。凑文章数目,就是以最小代价为前提,只要能发就成,不注重数据的可靠性,这就造成为了发文章找噱头,以发表为乐趣。

  而作为成果,则会尽可能充实数据,减小推论的多解性,不但可以提出新想法,而且能经得住后期检验。

  现在学生在浮躁和真科研的两个端点徘徊,作为导师要及时发现这种现象,和学生做长期的斗争,并且以身作则,让学生体会科研的创新和成就感。师生关系可以很融洽,但是在学术规范和科研思维训练面前,导师必须坚持原则,很多时候要以斗争的方式解决。

  张艺谋导演的电影《一个也不能少》感动了无数人。其核心价值就是,犹如父母对待孩子一样,老师对学生有着天然的责任。孩子是父母基因的传递,学生是老师文化知识基因的传递,二者是构成社会不断进步与发展的平行线,缺一不可。

  每个学生都不一样,学术能力和性格千差万别,有的学生甚至连沟通或许都有问题。这就要求针对不同的学生要有不同的策略,在人生规划、学术规划等方方面面加以追踪引导。一个也不能少并不是要求每个学生都成为学术精英,而是要求每个学生都能正常成长,和“博士”要求相符。

  有的学生已经表现出一定的科学素养,要让他看得更远些,为实现自己的理想而努力。这时期望高些是一种鼓励,但更是一种严厉的推动”。

  结束语通过多年的研究生培养经历,真正体验到人类灵魂工程师的含义,对每个学生都要精雕细琢,按照不同的方案,在巡回迭代中,逐渐提高,达到师生共赢。

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