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本科生科研(Undergraduate Research)并非新生事物。70年前(1953年),美国国家自然科学基金会(NSF)便正式将本科生科研确定为促进本科生科学教育的一种方式,设立了本科生科研经历(Research Experiences for Undergraduates,REU)计划。2017年,NSF发表了一份关于此计划有效性的研究报告。报告指出,本科生科研是美国本科教育里至关重要的一部分,许多研究型学府都有非常著名而且成熟的本科生科研项目,因为学校相信研究探索知识所锻炼的能力是超越课堂和书本的。本科生科研是最纯粹的教学形式(Undergraduate research is the purest form of teaching and learning)。
老文所在学院从2015年开始推行“本科生科研能力提升计划”,支持本科生“早进课题、早进实验室、早进团队”。几年来,不时有人质问:本科生还处在打基础阶段,没有基础怎么做科研?
互联网上,类似质问也不少。
本科生如果有这样的质问还好理解,恰恰相反,这样的质问主要来自教师。这就不难理解,研究生尽管经历了本科打基础,也常常以基础不好作为不愿做稍有挑战性科研的借口。
似乎有个规律:基础打得越多越久的人,越坚信没有基础不能做科研。
谈几点认识。
第一,没有基础不能做科研的观念有深厚的历史和文化基础。
老文所在学院大楼的电梯里挂有时任湖南时务学堂(湖南大学前身之一)中文总教习的梁启超制定的《湖南时务学堂学约》之“穷理”部分,老文上班时间几乎天天读到。
梁启超从瓦特、牛顿等西人因穷理而创立格致制造之学说起,谈到国人:
“神州人士之聪明,非弱于彼也;而未闻有所创获者,用与不用之异也。朱子言大学始教,必使学者,即凡天下之物,莫不因其已知之理,而益穷之,以求至乎其极。近世汉学家笑之,谓初学之人,岂能穷凡物之理?”
今天的教科书把瓦特、牛顿列为科学家,而梁启超说他们因穷理而创立格致制造之学,意味着穷理与我们今天说的科研,意思大同小异。
因此,“没有基础怎么做科研”是“初学之人岂能穷凡物之理”的一脉相承。
第二,人人都知基础重要,但谁能告诉我们做科研到底需要什么和多少基础?
科研是探索未知。爱因斯坦说:“如果我们知道我们在做什么,那不叫研究。”
真正的科研,连在做什么都不知道,这种属性从根本上决定了——神仙都没法告诉我们做科研应该打什么、怎么打、打多少基础。
知道基础重要跟知道什么基础重要,是完全不同的两回事。
时常听人用“走还没学会怎么就开始跑”和“磨刀不误砍柴工”来证明打基础的重要性。毋庸置疑,这两句诤言很有道理,但用在这里未必合适。试问:基础之于科研等同于走之于跑吗?如果我们不知道要不要砍柴、砍什么样的柴(柴适合砍还是锯),一味磨刀意义何在?
爱因斯坦还有一句提振信心的话:“我们什么都不知道。我们所了解的知识和小学生没有什么两样。”
这意味着,即使你是零基础(什么都不知道),你也可能取得很高的科学成就。
“电学之父”法拉第的科研经历最能印证爱因斯坦所说。法拉第仅上过小学,他做科研的基础是怎么来的?正如科学史家所说,他对这门学科的知识并非来自于他读过或被告知的内容,而是来自于个人的观察。
可见,如果从事一项全新研究(而不是像诸如医生、律师那样的技术性工作),那么谁都不敢说自己有基础或基础好,人人都是小学生,能告诉我们需要什么和多少基础的,唯有投身科研的自己。
正如老文学院2018届本科毕业生LM所说:“科研并没有想象中的难,不要认为要当自己的知识积累达到登峰造极的程度才可以创新才可以从事科研,从事科研并不需要有成套的知识系统,大多数研究者都是遇到不懂的临时去学。”
第三,强调没有基础不能做科研,除了使自己裹足不前,也在吓退他人特别是科研新人。
博物学家爱德华·威尔逊在其著《知识大融通:21世纪的科学与人文》中说:“科学上所颁发的研究成果奖和荣誉奖,是根据个人的科学发现,而不是学术能力和智慧。”
诺贝尔科学奖就是典型例子。
科研最重要的,初始是问题,最终是发现。你有坚实宽广的基础(我们的博士学位论文评阅书中常见这样的评价),但既没有问题,也没有发现,那么你的科学贡献和成就等于零。
没有基础不能做科研的推论是:我们永远也不要做科研。因为,一方面,如上所述,没有人知道做科研到底需要什么和多少基础;另一方面,基础无止境,也就是说,我们一辈子都打不够基础。
“神州人士之聪明,非弱于彼也”,但为什么没有像牛顿等西人那样创立格致制造之学?依梁启超之见,初学之人岂能穷凡物之理的观念吓唬或阻拦了神州人士去创立。
诺贝尔生理学或医学奖得主P.B.梅达沃著《对年轻科学家的忠告》写道:“我不愿低估智力技巧在科学中的重要意义,但我认为与其过分夸大技巧的意义,使新手望而却步,还不如把其意义低估一点为好。”
他忠告新手们:“研究工作中应用的技术操作和辅助学科名目繁多、十分复杂,容易使新手望而却步,他们推迟了研究工作而去‘武装自己’。研究事业将在哪里取得领先地位,随着研究的进展会用到哪种技能,这些问题都无法事先求得答案,‘武装自己’的过程也就漫无边际,因而先学习后工作的心理学策略无论如何都是错误的。”
《宽客人生:从物理学家到数量金融大师的传奇》作者伊曼纽尔·德曼1960年代在南非开普敦读本科。他说,那里的绝大多数物理学教授似乎对新知识都感到不安,认为真正理解新知识需要运气,这样的态度影响了他很长时间。
他说他很幸运后来遇到了观念截然不同的老师:“经过反复观察,我发现哥伦比亚大学物理系教授并不认为现代物理学有多么高级或者难以理解,也不会等你达到某种层次后才向你揭示奥秘,从而把你最终培养成掌握秘密的内部人。他们希望你只要投入就行了。”
总之,人人都知基础重要,但没有人能够告诉我们做科研到底需要什么和多少基础,能够告诉我们的,唯有投身科研的自己。这意味着,纵使没有基础不能做科研是真,破解的最好法子也是投身科研。作为教师,应该拥有开放和成长心态,强调没有基础不能做科研的潜在后果是,一方面使自己固步自封,另一方面也在吓退学生,因而对科学研究和人才培养都不利。
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