【科學(xué)時(shí)報(bào)】胡海巖：如何培育優(yōu)秀博士生——師生相互激勵(lì) 同攀學(xué)術(shù)高峰
發(fā)布日期：2010-06-13 閱讀次數(shù)：
作者：胡海巖 來源：《科學(xué)時(shí)報(bào)》2010年5月25日 摘編：黨委宣傳部 國慶
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中國科學(xué)院院士、北京理工大學(xué)校長胡海巖
2009年，我的博士生王立峰完成的學(xué)位論文被評為全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文。下面我以王立峰的培養(yǎng)過程為例，重點(diǎn)從一名博士生導(dǎo)師的角度談?wù)剬?dǎo)師和博士生如何相互激勵(lì)、同攀學(xué)術(shù)高峰。
堅(jiān)定信心
高等教育界普遍認(rèn)為，培育優(yōu)秀博士需要優(yōu)秀的生源、優(yōu)秀的指導(dǎo)教師、優(yōu)秀的科學(xué)研究條件和氛圍等等，并將其作為基本前提。與科技發(fā)達(dá)國家相比，我國高校在上述幾方面還有很大差距，培養(yǎng)的博士生整體質(zhì)量不高。因此，我國高校中許多博士生導(dǎo)師對能否培育優(yōu)秀博士的信心不足，滿足于培養(yǎng)的博士能完成自己的科研任務(wù)；我國高校中大部分博士生對能否成長為優(yōu)秀博士的信心不足，滿足于能順利獲得博士學(xué)位和就業(yè)。我認(rèn)為，這是制約當(dāng)前我國博士生整體質(zhì)量提高的重要原因之一。
回顧世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史，眾多實(shí)例表明，許多優(yōu)秀人才并非出身名校，許多重要科技成果并非源自條件十分優(yōu)越的大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)。在我國抗戰(zhàn)時(shí)期的西南聯(lián)合大學(xué)、浙江大學(xué)，在我國“兩彈一星”研制過程中，有無數(shù)在艱苦和落后條件下取得成功的事例。在一定的條件下，人的主觀能動性往往起著決定性作用。
以南航為例，在我國設(shè)立研究生院的56所大學(xué)中，南航的辦學(xué)歷史比較短、家底比較薄；但南航人自強(qiáng)不息、勇于創(chuàng)新，以低投入、高產(chǎn)出贏得國家和社會的贊譽(yù)及信任，培育了許多國家棟梁之才，產(chǎn)出了不少高水平成果。再以力學(xué)學(xué)科為例，迄今全國共評選出24篇全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文，南航力學(xué)學(xué)科獲得2篇。在這24篇論文中，清華大學(xué)獲得10篇，以絕對優(yōu)勢領(lǐng)先；南航與西安交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)各獲得2篇，并列第2名；另有北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)等8所名校各獲得1篇。我們暫不分析清華大學(xué)力學(xué)學(xué)科成功的原因，至少可以看到，南航的辦學(xué)條件雖遠(yuǎn)不如國家“985工程”建設(shè)的39所名校，但學(xué)校力學(xué)學(xué)科在高水平人才培養(yǎng)和科學(xué)研究方面取得了顯著成效。因此，我們導(dǎo)師應(yīng)該堅(jiān)定培育精英人才和產(chǎn)出原創(chuàng)成果的信心。
根據(jù)《矛盾論》，外因總是通過內(nèi)因起作用。導(dǎo)師要培育出優(yōu)秀博士生，必須將自己的信心轉(zhuǎn)化為博士生的信心。博士生在學(xué)科前沿進(jìn)行探索和創(chuàng)新的信心，既取決于其人生觀、價(jià)值觀所奠定的思想基礎(chǔ)，又受到其在研究過程中成敗的影響。作為導(dǎo)師，既要引導(dǎo)博士生把崇尚科學(xué)、追求真理作為畢生追求的目標(biāo)，又要為他們選擇難度適宜、能在有限時(shí)間內(nèi)取得進(jìn)展的問題，使他們在研究過程中逐步樹立起信心。即使是優(yōu)秀博士生，其研究過程也不會一帆風(fēng)順。在他們遇到困難時(shí)，特別在他們信心不足時(shí)，導(dǎo)師的信心和決策至關(guān)重要。
2009年的全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文獲得者王立峰是我首批指導(dǎo)的2名碩博連讀研究生之一。他是一名農(nóng)家子弟，本科畢業(yè)于南航飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)。他品學(xué)兼優(yōu)，對數(shù)理科學(xué)具有濃厚的興趣，具備較好的力學(xué)基礎(chǔ)，曾在全國大學(xué)生力學(xué)競賽中獲獎(jiǎng)。在學(xué)校每年招收的碩博連讀研究生中，這樣的免試推薦優(yōu)秀本科生有數(shù)十人。他們聰穎好學(xué)，思維活躍，具有非常大的發(fā)展?jié)摿?。然而，他們?dāng)中的大多數(shù)人除了對科學(xué)技術(shù)的興趣之外，一般并沒有明確的奮斗目標(biāo)。此外，他們?nèi)鄙倏茖W(xué)研究或?qū)嶋H工作的磨煉，容易在遇到挫折時(shí)灰心喪氣。
因此，在對王立峰等碩博連讀研究生的培養(yǎng)中，我除了重視統(tǒng)籌和優(yōu)化碩士生、博士生課程，還重視他們的科技文獻(xiàn)閱讀、科學(xué)研究訓(xùn)練等環(huán)節(jié)，精心為他們選擇科學(xué)研究的切入點(diǎn)。在他們科學(xué)研究遇到困難時(shí)，既鼓勵(lì)他們堅(jiān)定信心，又幫助他們梳理和尋求解決問題的思路。近年來，我指導(dǎo)了王立峰、孫偉、文浩、劉博、茅曉晨等5名碩博連讀研究生，引導(dǎo)他們克服困難，從一名本科畢業(yè)生逐步成長為獨(dú)立從事科學(xué)研究的學(xué)者。他們分別在一維納米系統(tǒng)動力學(xué)、飛行器顫振半主動控制、繩系衛(wèi)星動力學(xué)控制、時(shí)滯非線性系統(tǒng)動力學(xué)等領(lǐng)域取得了鼓舞人心的進(jìn)展，學(xué)位論文均被答辯委員會評價(jià)為優(yōu)秀博士論文。
勇于創(chuàng)新
作為我國高等教育最高培養(yǎng)層次的博士，其學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。比如，我們培養(yǎng)的博士，應(yīng)該能成為著名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的教師、研究人員；我們培養(yǎng)的優(yōu)秀博士，應(yīng)該取得國際同行公認(rèn)的學(xué)術(shù)成果，成為某一領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人。要培養(yǎng)出能與國際學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)接軌的博士，導(dǎo)師必須要面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來，敢于為博士生選擇或確定有難度、能創(chuàng)新的課題，讓他們在世界科學(xué)技術(shù)的前沿領(lǐng)域進(jìn)行開拓和創(chuàng)新。
然而，創(chuàng)新是具有高風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)術(shù)活動。要使博士生在給定的修學(xué)年限內(nèi)取得創(chuàng)新性成果，導(dǎo)師必須不斷提高自身學(xué)術(shù)水平、學(xué)術(shù)洞察力和學(xué)術(shù)判斷力，在對博士生充分了解的基礎(chǔ)上選好研究領(lǐng)域和切入點(diǎn)；導(dǎo)師還應(yīng)和博士生相互激勵(lì)，共同發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，包括及時(shí)對主攻研究方向進(jìn)行必要的調(diào)整。
王立峰博士學(xué)位論文的精華之一，是他對碳納米管中波傳播的頻散現(xiàn)象分析。在開展這項(xiàng)研究之前，他采用經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型研究碳納米管的屈曲、碰撞等問題，理論結(jié)果均與分子動力學(xué)模擬的數(shù)值結(jié)果相符。同期他人的研究結(jié)果也表明，經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型適用于碳納米管的力學(xué)行為分析。然而，當(dāng)他采用經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型研究碳納米管中縱波傳播時(shí)，隨著頻率升高，理論結(jié)果總是與分子動力學(xué)模擬的數(shù)值結(jié)果有顯著差異。那段時(shí)間，我偶爾聽到一個(gè)涉及非局部彈性理論的學(xué)術(shù)報(bào)告。這讓我想起20年前自己閱讀理性力學(xué)著作時(shí)建立的非局部場論概念。我認(rèn)為，采用非局部彈性模型來描述碳納米管有可能獲得合理結(jié)果，便建議他改變研究切入點(diǎn)和力學(xué)工具，關(guān)注非局部彈性力學(xué)模型問題。后來，他基于非局部彈性梁模型成功預(yù)測了彎曲波頻散，所撰寫的論文發(fā)表在著名的Physical Review B上，短短3年中被美國兩院院士Belytschko教授、英國皇家學(xué)會院士Mai教授、美國復(fù)合材料學(xué)會主席Gibson教授等國際著名學(xué)者引用50余次，作為“特別重要”的研究舉例，被列舉為采用非局部彈性理論揭示納尺度微結(jié)構(gòu)效應(yīng)的第一篇文獻(xiàn)。因此，他的學(xué)位論文在評審中獲得高分，順利入選全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文。
嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)
近年來，隨著博士生培養(yǎng)規(guī)模加大，不少導(dǎo)師麾下的博士生達(dá)到了十幾名，甚至幾十名。盡管不少導(dǎo)師加大精力投入，但客觀上對每位博士生指導(dǎo)的時(shí)間不如過去充分。有些導(dǎo)師主要依靠博士生完成自己所承擔(dān)的工程研究項(xiàng)目，疏于對博士生進(jìn)行學(xué)術(shù)指導(dǎo)。個(gè)別導(dǎo)師缺乏對博士學(xué)位基本水準(zhǔn)的理解，對博士生指導(dǎo)不力。至于對博士生教育管理不嚴(yán)，出現(xiàn)學(xué)術(shù)不端的行為已屢屢見報(bào)。
我認(rèn)為，導(dǎo)師應(yīng)該從博士生入學(xué)面試、制定培養(yǎng)計(jì)劃、確定研究領(lǐng)域和論文選題，直到最終批準(zhǔn)博士學(xué)位論文提交答辯等環(huán)節(jié)上實(shí)施全過程的質(zhì)量控制，從而保證和提高培養(yǎng)質(zhì)量。在確保培養(yǎng)質(zhì)量方面，我認(rèn)為有三個(gè)環(huán)節(jié)很重要。第一是入學(xué)前相互了解，力求選優(yōu)，寧缺毋濫。通常，我要求報(bào)考者陳述為何攻讀博士、為何選擇我作為導(dǎo)師，并向?qū)Ψ浇榻B我對攻讀博士的要求，勸退對學(xué)術(shù)研究不執(zhí)著者。自1994年接受第一名博士生迄今，15年來我培養(yǎng)了20名博士生，相對來說數(shù)量不多。第二是從入學(xué)起，使博士生明確自己的奮斗目標(biāo)。有了目標(biāo)，博士生才能對照目標(biāo)找出差距，形成不斷進(jìn)取的動力。對于優(yōu)秀博士生，則為他們制定更高標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)目標(biāo)。比如，有的博士生入學(xué)時(shí)綜合素質(zhì)很好，主動提出要把爭取全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文作為標(biāo)桿，我就為他們選擇可望取得重要突破的領(lǐng)域，并給予重點(diǎn)指導(dǎo)。第三是在科學(xué)研究過程中培育博士生的良好學(xué)術(shù)習(xí)慣。近10年來，我以學(xué)校行政管理作為自己的主要工作，但仍對博士生培養(yǎng)過程給予全面監(jiān)控，特別對課題選擇、研究方案、數(shù)據(jù)處理、論文撰寫等重要環(huán)節(jié)把好關(guān)，逐句逐字地批改博士生撰寫的期刊論文和學(xué)位論文。
王立峰在攻讀博士學(xué)位中取得的成功也再次證明，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度是科學(xué)研究取得成功的重要保障。以他研究碳納米管的縱波傳播為例，這個(gè)過程比較曲折。最初，他按照研究一維彈性波問題的常規(guī)做法，選用彈性桿作為簡化模型，但所得到的理論結(jié)果隨著頻率升高而產(chǎn)生差異。引入若干修正后，可以在一定程度上改善結(jié)果，但在高頻段的差異仍很大。這時(shí)我們沒有急于求成，將“說得過去的”中低頻段結(jié)果撰寫論文投稿，而是繼續(xù)探索。在采用非局部彈性梁模型成功分析碳納米管的彎曲波頻散之后，他確信問題不是來自本構(gòu)關(guān)系，而是來自模型的幾何形狀。經(jīng)過細(xì)致分析，他發(fā)現(xiàn)碳納米管的縱波本質(zhì)上不是一維彈性波，采用非局部彈性殼體模型后成功預(yù)測了多分支頻散曲線，不僅與數(shù)值結(jié)果相符，而且可以發(fā)現(xiàn)數(shù)值結(jié)果不全面之處，解釋其跳躍現(xiàn)象。這個(gè)研究過程長達(dá)一年多，其最后的成功離不開嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。
精誠合作
當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日趨綜合，新興交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)。幾乎所有的學(xué)者都感嘆，自己的理論基礎(chǔ)不夠?qū)捄?，知識結(jié)構(gòu)不盡合理。我認(rèn)為，排解這一困難的有效舉措之一是不同領(lǐng)域的學(xué)者、團(tuán)隊(duì)之間開展精誠合作，實(shí)現(xiàn)知識優(yōu)勢的互補(bǔ)。對于多學(xué)科交叉的大規(guī)模科學(xué)技術(shù)研究，這樣的合作更加不可缺少。
王立峰攻讀博士學(xué)位后不久，我根據(jù)他的興趣，建議他關(guān)注納米科技領(lǐng)域的進(jìn)展，希望他能探索納米尺度系統(tǒng)的動力學(xué)問題。我熟悉經(jīng)典動力學(xué)與控制，但對納米科技的理解不深，也沒有在該領(lǐng)域開展研究的經(jīng)驗(yàn)。因此，我邀請新加盟我校的長江學(xué)者郭萬林教授擔(dān)任王立峰的合作指導(dǎo)教師，嘗試知識互補(bǔ)式的指導(dǎo)方式。郭萬林教授不僅為王立峰講授納米力學(xué)，還安排他參加自己領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目組的學(xué)術(shù)講座和討論，使他很快掌握了納米力學(xué)的基本概念和方法，并指導(dǎo)他開展了碳納米管屈曲等問題的分子動力學(xué)模擬研究。郭萬林教授的指導(dǎo)使王立峰逐步掌握介觀物理、分子動力學(xué)等理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法，跨進(jìn)了納米力學(xué)研究的門檻；我則發(fā)揮自己在動力學(xué)研究方面的優(yōu)勢，指導(dǎo)王立峰研究碳納米管的碰撞、波傳播等問題，順利完成博士學(xué)位論文。王立峰獲得博士學(xué)位后，又與郭萬林教授合作從事博士后研究，并與我合作完成其博士論文的若干后繼工作，不斷在納米力學(xué)研究的前沿取得新進(jìn)展。
通過與郭萬林教授聯(lián)合指導(dǎo)王立峰攻讀博士學(xué)位，我們不僅培育了優(yōu)秀青年學(xué)者，還增進(jìn)了兩個(gè)學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)之間的相互了解，有力地促進(jìn)了郭萬林教授領(lǐng)軍的教育部“長江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”建設(shè)，使其順利通過了教育部驗(yàn)收。
優(yōu)秀博士生的培養(yǎng)迫切需要一個(gè)潛心從事科學(xué)研究、競相創(chuàng)新的大環(huán)境。今天，我依然感覺如此。希望導(dǎo)師們共同努力，創(chuàng)造一個(gè)使優(yōu)秀人才茁壯成長的環(huán)境。
（審核：李躍華）
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