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人才培养之路_学者笔谈,还原科研工作的本真

- 编辑:红姐高手论坛 -

人才培养之路_学者笔谈,还原科研工作的本真

■ 纯粹的科研活动发端于对实现美好梦想的冲动、始于构想、完成于兴趣。

[编者按] 继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后,从2011年10月起,我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者,重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践,旨在弘扬科学精神,激荡人文情怀,回归学术本位,浓郁学术气象,全面提升交大学术的影响力和传播力。

  ■ 建立可持续发展的科研方向,对于每一位进入上海交通大学的青年教师而言都是一项紧迫、重要的事情。

■ 科研的复杂性和系统性决定了它是一项需要平台支持和团队协作的工作,良好的平台环境激励及团队成员的相互支持也是动力之源。 

  ■ “和谐实验室”主要目的是给研究生和老师营造一个具有和谐融洽气氛的实验室,在这里每个学生不仅学会如何做科研,更要学会如何做事,如何做人,我想这对他们将是受益终生的。

  ■ 我热爱教学。在我看来,没有什么比开展大学课堂教学更能体现一个大学教师的身份了。

■ 原创科研的产生、或者科研领域的“百家争鸣,百花齐放”的局面应该孕育于一种允许失败的科研环境或文化中。

  ■ 人生已走过近40个春秋,也有着各种各样痛苦和快乐的经历,其中最深刻的感受是:一是教研结合;二是准确定位;三是张弛有道。

  ■ 在培养学生的过程中,我也感觉到很多学生急于求成,但学术研究和创新需要循序渐进、脚踏实地地一步一个脚印去积累和实践。我鼓励学生完成系统的实验或计算后,写成科研论文。

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  ■ “青椒”们要懂得“文武之道,一张一弛”。在不需要你拼命的时候要懂得珍惜身体,合理作息,给自己和家人一个健康身体,但是在需要你拼命的时候请一定要懂得坚持与拼搏。

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  说起科研,会有人说这项工作需要坚韧不拔的毅力、吃苦耐劳的精神,不是常人所能做的事情,还有人戏谑地称科研工作者为“超人”、“第三类人”。

  ■ 抓住每一个机会,不断地发展自己,也造就了你自己的人生,因为在我看来,人生就是一个又一个目标的接力。

建立可持续发展的科研方向

  还原科研工作的本真,它不应该有功利性、政治性甚至公益性。纯粹的科研活动发端于对实现美好梦想的冲动、始于构想、完成于兴趣。哈佛大学讲座教授、中国科学院及中国工程院外籍院士何毓琦先生谈到科研工作时说:“我搞科研,始终是怀着一种快乐的心情的。如果你发现了一个理论,或是一种有趣的现象,你就会有一种想要去深层挖掘的欲望。而当你真正研究透了,你又会觉得非常快乐”。何院士“快乐科研”的境界真是令人向往,也令人感慨。借此笔谈机会,我也想交流一下我在科研和教学工作当中的体会。

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建立可持续发展的科研方向,对于每一位进入上海交通大学的青年教师而言都是一项紧迫、重要的事情。我是2007年进入上海交通大学机械与动力工程学院,我的博士期间的研究课题是含相变的流动与传热问题,面向的技术领域主要是高性能换热器、高功率电子设备冷却等领域。再继续沿着以前的研究方向,心里总是感觉应用方向较狭窄,而且工业应用也处在从属地位。是继续沿着以前的方向做下去,还是另辟蹊径呢?凭着自己长期对动力机械及能源转换领域的关注与兴趣,我决定将自己的研究方向聚焦到燃气轮机/航空发动机高温部件的传热与冷却技术领域。该领域体现了流动与传热技术的最高水平。要做就做最难的,最高精尖的技术。艰难的科研方向往往孕育着丰富的科学问题。另一方面,我国燃气轮机/航空发动机长期落后,燃气轮机/航空发动机被喻为制造业皇冠上的明珠,其中必定包含着很多的工程热物理科学问题等待解决。当时上海交通大学还没有开展这方面的研究,对我而言这既是机遇,也意味着挑战,意味着自己要独自开辟这样一个研究方向。自己怀着这样的信念和坚持,以及研究所领导的支持和信任,我开始了在上海交大叶轮机械研究所开展燃气轮机/航空发动机传热与冷却技术的研究。

  科研的动力之源

  接到编辑部的约稿,正感觉自己要写点什么。不知不觉已近不惑之年,想给自己写点东西,虽然很早就想写这些年来的感受,但真的要写的时候却又不知道该怎么下笔了。年纪大了,就会经常回想起过去的点点滴滴,现在想来年少的生活很简单,年少的思想也很简单,一切都是按部就班的进行,感觉是随波逐流,好像从来没有思考过自己的未来,至少没有真正的思考过。有个笑话,说是很多有钱人早上不想起床,不是太累想睡一会懒觉,而是生活没了目标,不知道起床以后干什么。当然在高校中这种情况较罕见,不论是学生还是教师大家都在忙碌着,或迫于尊严、或迫于生计、或迫于压力,当中也有很多人乐于自己的兴趣,按照既定的目标前行。我也在经历各种人间凡事后从懵懂少年成为一名老师,期间很多人生的关键点大多能实现自己的目标。几天前开会期间和我的博士导师闲聊时发觉今年是博士毕业的10周年,而来交大转眼也已5年。古人说“三十而立,四十不惑”,正是该借此机会对自己走过的路好好回顾一下的时候。

燃气轮机是民用发电装备、飞机及舰船动力的核心部件,它的性能对于提高能源转换效率、飞机及舰船航行安全及经济性起着至关重要作用,燃气轮机的研制具有极高的经济价值、军事价值和政治价值。目前燃气轮机高温涡轮叶片材料为镍基和钴基铸造超级合金,可承受的长期工作温度一般为900~1000℃,当代最先进的航空发动机透平叶片单晶材料可承受的长期工作温度可达到1100℃。即使如此,燃气温度还是要比合金可承受的长期工作温度高出300~500℃甚至更多,因此必须采用冷却技术,确保在任何工况下透平叶片的任何部位金属温度不超过其可承受的长期工作温度。

  现实中每一个科研工作者都深有体会,向何院士这种快乐科研的境界并不是唾手可得的。我相信这种境界的获得也是在经历了一次次脚踏实地、艰苦的科学探求,经受住了各种压力与考验,并积累了成功的硕果之后才得以升华的。

  懵懂进入师范学堂

另一方面,提高燃气轮机透平前燃气温度,进而提高燃气轮机能量转换的总效率和输出功是现代燃气轮机机发展的一个主要手段。因此伴随着透平入口燃气温度的再提高(>1500 ℃),迫切需要更加高效、更加先进的冷却技术以保证燃气轮机透平叶片等高温部件内的温度水平在合理的范围内,及具有足够的生命周期。增强的冷却技术也减少了冷却空气的用量,能够有效地提高燃气轮机整体工作效率以及做功能力。

  在我们所处的现实科研环境中,科研课题的选择往往不是从科研兴趣出发,更多的是项目或考核导向的科研,在这种大环境下,如何追求科研中的快乐?在强大的科研任务压力下,如果能够明晰自己的科研兴趣所在,不一味迎合项目外在的需求,在繁重的任务中做出有意义的“取”和“舍”,在科研过程中发挥自己的专长,这可能会使研究兴趣也同时得到满足。这样,即便研究任务有节点压力,也能够体会到高效快乐的工作过程。

  70后的我出生于普通的工人家庭,在农村度过学前时光。父亲曾是军人,对我要求较严,特别是学习方面。我在东北读完小学,接着在当地中学继续读书,本来我觉得东北挺好的,还有很多好朋友,但父亲觉得东北的教育水平还是不如安徽,而且有故土情结,想回家,所以我也就随着父母回到了家乡继续读书。初中阶段我是跟随着自己的兴趣玩了三年,到了高二才感觉到高考的压力,理科7门课,门门重要。当时有句名言“7减1等于0”,也就是说有一门课成绩不好,高考就没戏,因为当时的高考录取率是1/8到1/7,文科达到1/10,正所谓“千军万马过独木桥”。好在后来自己很努力,高考成绩还不错。填报志愿时我根本不知道自己将来要做什么,我初中的语文老师金秋莎是个很好的老师,不仅课教的好,而且对学生很热心。她建议我填报安徽师范大学,这样录取的机会很大,而且将来毕业后当一名老师,在当时看来也是个不错的职业。接下来选什么专业是个大问题,我的数物化成绩不错,但当时高考对生物愈来愈重视,所以打算学生物专业,图的是将来毕业后能有较好的选择。于是我就带着毕业后到中学教生物的打算上了大学。

正因为先进的冷却技术对于现代燃气轮机/航空发动机的极端重要性,在美国的“综合高性能燃气涡轮发动机技术研究计划”(IHPTET及VAATE)、“先进燃气轮机研究计划”(ATS)以及俄罗斯、日本相关研究计划中都把先进高效冷却技术列为关键技术之一。

  然而,个人科研兴趣满足的归宿是创造有意义的社会价值。进入交大工作以来,确实体会到了交大“国内一流、世界知名”这样一个学术和科研平台的优势。无论是国家重要企业、院所、民营企业,亦或是国外同行,常慕名交大,将一些有份量的课题汇聚于此。这些课题往往富有挑战性、有迫切需求,指标要求严苛,完成它们其压力之大可想而知。但是,如果它们是一项国家的关键科研任务、企业新产品研发难题、国外同行联合研究的新技术等,面对这些有现实意义的课题,能够结合自己的学科方向提出解决难题的创新方案,或实现了前所未有的功能系统,这样也会在创造有意义的社会价值的同时,体会到快乐科研的动力。

  辗转走上科研道路

透平叶片内部冷却结构十分复杂,常用的有折弯的带肋通道,采用无余量精密铸造直接成型。透平叶片外部采用气膜冷却,叶片表面分布数量不等的气膜冷却孔,其功能是在叶片表面形成冷空气保护膜,每个孔的直径大约为0.7~1.5毫米左右,而且与叶片表面有不同的夹角,必须采用电解加工(EDM)或激光加工。为实现高温透平叶片更好的热防护,叶片表面还喷涂有热障涂层,主要是氧化锆(YSZ)等陶瓷材料,采用真空等离子喷涂(LPS)、电子束气相沉积(EB-PVD)等特种工艺喷涂在叶片表面。

  科研的复杂性和系统性决定了它是一项需要平台支持和团队协作的工作,良好的平台环境激励及团队成员的相互支持也是动力之源。我所在的振动、冲击与噪声研究所是交大机动学院机械系统与振动国家重点实验室的重要组成单位。国家重点实验室和我所在的研究所也是上海交大在国家和国防领域研究实力的代表,每年都承担有多项重要的国家和省部级科研任务。实验室和研究所所倡导的结合方向、鼓励创新的科研文化氛围,促使大家发挥专长、努力合作完成重要科研任务而实现社会价值。目前,我们研究所和研究团队基于以往的研究成果,开展了越来越多的重要研究课题,虽然压力随之而来,但我们依然保持着良好的科研工作动力。

  1991年开始了大学生涯,然而没两年,原有的人生规划被打乱,原因是高考的改革。在新的高考政策里,生物学已经风光不再,语数外的地位凸显。班里的很多同学也都在考虑将来的前途,一些人打算毕业后转行,更多人在准备考研,我也决定去读研,现在看来这个决策非常明智。在选择报考专业时,我仔细考虑了很久。通过课堂和课外阅读,我发现微生物很有意思,首先是种类繁多,而且这么小的一种生物,竟然有非常大的能量。微生物参与地球各种物质循环,是生物进化过程中至关重要的一环,很多基础的生物学问题,如物质和能量代谢、遗传和变异、细胞分裂等都是以微生物作为模型来研究并得到解决。此外,微生物能净化污水,能发酵酿酒,也能给人类健康带来严重威胁和巨大益处。加之当时邻近芜湖的南京农业大学的微生物专业在国内很有地位,所以就报考了南京农业大学的环境微生物学方向。

在国外,高温透平叶片传热与冷却技术的研究非常活跃,并持续了四十多年的发展,研究内容正朝精确化和纵深发展。研究报道多来自国外著名大学和研究机构,如英国牛津大学、瑞士联邦工学院、德国亚琛工业大学、美国GE公司、明尼苏达大学和Purdue大学等。研究新成果的不断应用,极大地促进了燃气轮机/航空发动机综合性能的提升,极大地促进了包括Rolls-Royce、GE、Pratt & Whitney、SIEMENS等公司不断推出性能更先进、代表世界工业水平新高度的燃气轮机,极大促进了西方国家航空、舰船动力以及电力装置的发展。

  在这样一个良好科研环境的驱使下,我的研究兴趣和工作成效也有了很大提高。近年来,我申请和获得的国家专利,它们几乎都是来自于解决实际问题的兴趣和重要科研项目中实现样机系统所必须的多学科交叉研究过程中的发现和技术革新。使我获得了宝贵的研究积累,形成了研究方向特色。并且,我还体会到拥有特色研究方向、解决技术难题专长,是吸引研发部门、企业和院所寻求技术嫁接,实现高校科研工作社会价值的一条捷径。

  1995年来到南京,一年后基础课刚上完,导师就出国了,而且是长期的。导师走之前和我讨论了将来的课题,我当时希望能分离纯化一种降解废水中染料的关键酶。但实验室当时的条件无法满足我的课题需要,无助的我只好自己联系了上海农业科学院,得到了时任院长潘迎捷教授的支持,接下来的近二年的时间里,我在上海农科院食用菌研究所进行硕士论文研究工作。在食用菌研究所,虽然老师们非常支持,但关于我的课题他们却无法提供实质的帮助,毕竟他们都在做食用菌的应用和基础研究,而不是染料降解。“自己动手,丰衣足食”,经过自己的努力,顺利的完成了硕士论文。在硕士二年级时,我就在考虑将来的发展,基于我的表现,食用菌研究所非常希望我毕业后留下来工作,或者是考潘迎捷老师的博士。而我当时觉得食用菌固然重要,但能做一些与人类健康相关的研究则更有意义。所以当时就报考了中科院上海植物生理研究所的博士研究生,研究方向是抗结核药物力福霉素的研究,这也与我现在的结核分枝杆菌的研究有联系。

正是自己对国家燃气轮机/航空发动机的发展有着清晰的认识,因此我决定在该领域开辟自己长期的研究方向。这个领域具有直接和巨大的工业应用背景,又是国防关键核心装备,必定能得到工业界和国家科研计划的大力支持。我发现自己进入了一个广阔的学术发展空间,燃气轮机中复杂的气动、传热与冷却问题,极大地拓展了自己的学术发展潜力。发展先进的实验测试技术、先进的流动传热数值计算能力以及发展先进的燃气轮机冷却技术成为自己的科研重心。对于刚进校的青年教师都会碰到这样共性的问题,科研经费不足怎么办?那就从小项目做起,从不太需要经费的项目入手,小项目中也包含着重要的科学问题。专注研究3-5年,肯定能出成果。在交大工作的6年时间里,通过勤奋地、循序渐进地积累,我连续获得了三项国家自然科学基金的支持,以及多项上海市及上海交大的科研资助。我在叶轮机械研究所建立了完善的燃气轮机先进传热与冷却技术实验室,连续在本专业著名的国际期刊发表论文,申请多项国家发明专利,也连续地在专业国际会议上发出自己的声音。逐渐地,我建立起自己的科研高地。

  基于兴趣的主动学习

  1998年又回到上海,开始了我的博士研究生的学习,在导师焦瑞身先生和赵国屏教授的指导下进行放线菌产力福霉素的研究。焦先生年事已高,赵老师当时身兼数职,非常忙碌,每学期很难见到几次,课题都是在师兄师姐们的帮助下进行的。当时实验室流传一句话“赵老师的学生独立性都很强”,很好的描述了我们当时的境况。不过对于我,由于有了硕士阶段的经历,眼前的现状都算是“浮云”。虽然和赵老师见面的机会不多,但每次和他讨论课题都收获很大。赵老师以科研为生命,不断学习的执着态度强烈着感染着实验室每一个人,而且在赵老师的实验室耳濡目染都能学到很多。Kahlil Gibran的“从工作里爱了生命,就是通彻生命最深的秘密”可谓是对赵老师最真实的写照。2003年SARS肆虐的时候,赵老师冲在第一线,组织国内各相关机构在基因组水平对SARS进行流行病学分析,对SARS进化研究做出了突出的贡献,获得了国内和国际的公认。特别有感触的是赵老师对学科领域新的动向有很好的判断和把握,喜欢做开拓性研究,如微生物基因组,他是国内的开创者之一。又如最近两年细菌蛋白质乙酰化修饰的开创性工作,得到了国内外的广泛认可。在赵老师的指导下,经过四年的努力和实验室老师同学,特别是姜卫红老师的帮助,终于顺利通过毕业答辩,并于同年获得博士学位证书。毕业后我先后去了美国国立卫生研究院(NIH)和约翰霍普金斯大学医学院进行了五年的博士后研究。博士毕业前,我已打算今后能从事微生物相关的科学研究,并希望将来的研究能更进一步的与人类健康接轨,所以博士后的单位都是做病原菌研究的。

相比起六年前我刚进交大,对自己科研方向的把握还诚惶诚恐,现在的我在科研方向上更加坚定了自己的道路,也坚信自己的科研前景将更加光明。我坚信自己能为国家的燃气轮机/航空发动机发展贡献自己的力量。

  这些年来,我在学习、教学和科研的经历中一再体会到培养学生的主动学习能力是尤为重要的,尤其是对于工科专业的学生。如果他们能带着解决问题的兴趣,为实现自己的一个设计构想,进行目标性极强的学习,其效率会很高,及时体会学到知识的应用价值和乐趣,解决实际问题的主动学习能力是至关重要的。

  2002年坐上人生第一次飞机到了美国,NIH的研究条件非常好,在那里我学习了很多先进的技术,如基因芯片和共聚焦显微镜等,英语的口语和写作能力得到了较大提高,文章发表数量和质量都不错。但当时的实验室风格是PI(课题组长)确定具体课题,博士后没有选择余地,这对我将来回国,建立独立实验室的计划没有太多的帮助。两年后我转到约翰霍普金斯大学医学院继续进行博士后工作,在这里除了拓展到新的传染病研究领域外,还学到了课题立项、申请、实施以及实验室运转管理的经验。而这些经验对我以后回国独立开展研究工作很有帮助。可以说在科研生涯的起步阶段得到了国内外最好的三个机构的不同方面的训练,为日后顺利开展科研工作做了很好的铺垫。

教学

  我在本科教学工作中一直秉持着这种理念:教师在教授本学科的知识以外,还应该在课堂上积极引导学生对本学科的研究和应用领域产生兴趣,甚至将他们引入一个崭新的领域,并启发他们看到自己所学相关基础课程的重要性和在研究领域的应用前景。如我所教授的本科课程,涉及微精驱动领域的一些研究内容、应用实例、科研过程以及国内外同行的研究进展,我及时整理和总结,结合自己的研究方向和在研课题以教学的方式讲解给学生,让他们了解到——面向设计目标功能要求,如何做到从概念设计到系统实现。通过讲解研究设计实例,让学生感到“原来这么有意思”的同时,也确实体会到大学基础和专业知识的重要性。对于能考入交大的这些高起点本科生,我认为让他们尽早确立大学学业的目标,尽早找到一个感兴趣的学习课题,尽早找到自主解决科技难题的乐趣,体会到学业知识和科学技术带来的价值,是保持他们优异状态、成为优秀人才的关键。

  再度拿起执教之鞭

我热爱教学。在我看来,没有什么比开展大学课堂教学更能体现一个大学教师的身份了。必须得承认,刚开始承担课程教学对于青年教师是个很大的挑战,挑战来自多方面,有心理上的、时间上的、还有学术基础上的。备课要花大量的时间,科研也要大量的时间(申请经费、开展科研工作、写论文...)。记得刚上讲台,看着那么多学生眼睛看着自己,心里难免紧张。但随着课程内容的展开,以及对课程教学的逐渐熟悉,讲课也开始得心应手。我教的课程都是专业基础课,如本科“热能与动力工程基础”、本科全英文“工程流体力学”、研究生全英文“计算流体力学”。通过这几年的课堂教学实践,我深切体会到,课程教学不仅是面向学生的知识教授,同时还是对自己的学术理论基础的再一次夯实。扎实的学术理论基础,进一步提升了自己的科研能力。我也深刻地理解到,教学与科研的统一,教学促进了自身的科学研究。

  “你的博士论文课题是:研发一个长、宽、高分别在3厘米左右,行程5毫米,驱动精度10纳米的微小机器,用任何方式实现都行”。十一年前到法国贡比涅技术大学国家科研中心(CNRS)Roberval实验室攻读博士学位时和导师第一次见面会就领受了这样一个功能指标如此精确,但实现方式上可完全自由的研究课题。就是这样一个课题,一下子激起了我的研究兴趣和实现欲望,也从此将我引入了一个非常有趣的微精驱动的研究领域。法国人的自由、平等的理念,如果用之于对学生的培养,那么学生的创新意识和能力会得到很大的释放。研究过程中,学生在论文研究方式和方法上是基本可以完全自主的,讨论和建议也是导师贯穿于论文研究过程中一种主要指导方式,不过每次讨论过程中学生所期望坚持的研究方案和内容必须给出书面报告形式的严谨论证,以取得导师的最终认可。

  5年的博士后研究很快过去了,打算着回国发展。原来从研究所毕业的,比较了解研究所的氛围,不是很喜欢,还是觉得大学的气氛较好,除了科研,还可以做些教学。由于一些机缘巧合,我来到了上海交通大学医学院,开始了我的“青椒”生涯。一开始的那段时间,虽然学校和教研室很支持,给了两间实验室和一些启动资金,但对我仍是一个考验。如何设计实验室、怎样用捉襟见肘的经费购买必要设备、搭建各种实验技术平台等。好在通过自己和实验室成员的努力以及各方面的支持,实验室在经过近五年的运转后,已经处于一个比较好的状态,包括人员组成、科研经费、平台技术以及科研产出等方面。特别是我构建“和谐实验室”的理念得到了很好的实施。“和谐实验室”主要目的是给研究生和老师营造一个具有和谐融洽气氛的实验室,在这里每个学生不仅学会如何做科研,更要学会如何做事,如何做人,我想这对他们将是受益终生的。在交大的5年里,得到了学校很多老师的支持和帮助,特别是教研室主任郭晓奎教授的悉心指导。他的很多经验成为我解决问题的法宝,使我能更快地进入状态和更好地开展工作。和已经比较得心应手的科研工作相比,我又面临新的挑战-教书育人。因为来到高校,意味着不仅要做一名科学家,同时也要做一名教师,而且两手都要抓,两手都要硬。现在仍然清楚的记得刚开始备课时的紧张和痛苦,花了很多时间来看教材以及大量的相关资料,同时旁听老教师的课,或者看他们上课的录像。教学工作从一开始的自己紧张和学生反应平淡到现在课堂上自信自如和连续几年学生评价高于教研室和基础医学院的平均水平。

“工程流体力学”和“计算流体力学”这两门课程是全英文授课,均采用英文原版教材。我的教学实践表明,国外教材讲解细致,层层推理由浅入深,并且例题和大量课后习题紧密联系当前工业实际应用(如汽轮机和航空发动机)或与生活中的现象密切相关,并且配套有丰富的教辅多媒体资源。这些因素,使学生感受到学习这样的课程能学以致用,激发学生学习的兴趣,而且也使得基础课的学习不枯燥。相较而言,国内的教材内容还是单一,课后习题及例题讲解偏重于书本知识或原理的推导,与工业和生活中的应用脱钩,当然也使得学习枯燥乏味,这也是现阶段很多学生学习基础课程效果不佳的一个重要原因。

  在我博士论文研究期间,导师一直保持着与我每1-2周一次的见面会,每次见面会中对我的研究进展和研究内容书面报告的都会进行详细的讨论。这些讨论的定稿最后就是我博士论文的主要部分。另外,我在法国攻读博士期间,学校和导师虽然对学生没有发表期刊论文的要求,但鼓励和资助学生尽可能多的参加国际会议,建立国际学术交流平台,以期及时获取前沿信息而助于保证论文的质量。

  人生已走过近40春秋,也有着各种各样痛苦和快乐的经历,对于自己以及与自己类似的“青椒”群体多多少少有些感想,这里就简单谈谈。

通过英语教学也极大地提升了自己的英语表达能力,这与平时的全英文教学中多讲、多读与多写英文是分不开的。刚开始英文教学时,心里是紧张、惴惴不安的,但坚持下去,细心地不断地提高自己这方面的能力,终使自己成为一名优秀的英文专业课程教学教师。交大虽然也开设有全英文课程教学培训,记得我也报名参加,但发现一周至少要有3-4个下午投入该培训,后来也就没坚持下去。并不是觉得没效果,而是对于交大机械动力学院的大多数教师来说,每周投入这么多的英语教学培训时间不太不现实,毕竟还有繁重地科研工作。在全英文课程教学上,我走的是条自我提高、最求卓越、适合自己的发展道路。我仍然记得,2012年下半年的全英文“流体力学基础”课上,教务处的督导童均耕教授随堂听课下来,他即兴走到我跟前说声,“你的英文课讲得真好”。听到这样的评价,自己的努力得到了教学名师的肯定,我心里真是感慨万千。

  这种高效的指导学生和进行学位论文研究的方式,使我受益匪浅。我把它也用在了我培养研究生的过程中。这些年来我一直力求建立一个与学生平等和自由学术交流的环境,力求为我的每一个研究生确立一个“从概念设计到系统实现”的论文研究课题,促使学生基于一个可以自己实现的新的功能系统的兴趣带动,通过完整、系统的设计和研究过程把握本学科研究的规律和核心内容,以期使学生科研素质得以质变。

  一是教研结合。作为高校的教师,现在的评价制度已大不同前,不只是教好书,更要做好科研。很多人将教学与科研视为矛盾体,觉得教好书的搞不好科研,科研做的好的教不好书。当然,有的老师每年三四百学时,每天都有课,基本很难抽出时间从事科研。课题很多的老师则不可能上很多课,否则课题任务完不成,因为每个人的时间总是有限的。美国在这一点做的比较好,比如一个约翰霍普金斯医院的医生,他既从事临床工作,也有科研任务,他的工资表就清楚的表明临床工作(clinical effort)和科研任务(research effort)占的百分比,他的收入也就由临床工作和科研任务共同决定。我们国家高校的体制还存在很多问题,目前是以科研为主导的气候,对教学有些忽视。但作为高校“青椒”,我觉得科研和教学不是矛盾,而是相辅相成的不可缺一的Complex(复合体)。首先现在高校的教学已经不再是照本宣科,用着几年或十几年不变的讲义来填鸭。虽然教材的基本内容不可能有彻底的改变,但实质的内容已经在不停更新和丰富,其源泉就是最新的科研成果。其次在教学过程中可以发现很多有意义的问题,这些问题可以通过科研在实验室中来探索解决。在这方面,我有深刻的体会。我实验室主要研究做结核分枝杆菌以及肠道杆菌,在这方面的经验较多,每当给学生讲述这方面的内容时,感觉特别自如,将具体内容与临床相结合,同时引入最新的研究进展,将枯燥的书本内容讲的很吸引人,这样课堂效果也好,学生也有兴趣。

培养创新型人才

  允许失败的科研氛围

  二是定位准确。有了对高校教学和科研关系的正确认识,每个“青椒”还要对自己有合理准确的定位,也就是说自己的effort到底有多少用在教学上,有多少effort用在科研上。虽然目前各大高校的评价体系偏向于科研,算经费和加SCI论文影响因子,但我觉得将来定会采用更合理的评价指标和体系。比如中国科学院系统将杂志按照在各学科的影响力综合进行分区,而不是机械按影响因子排序。现阶段每个人都可根据自身条件和状况来给自己一个定位,是做一个偏教学的教师,还是做一个偏科研的教师,还是一个双管齐下的全才。偏重教学的教师能否在教学过程中进行教学形式的创新,能否参照新近科研进展进行教学内容的调整,能否提出一些待解决的重大问题,让学生思考。偏重科研的教师能否在科研过程中避免过分专注某一小领域,造成只见树木,不见森林的状况,能否考虑并尝试解决教学过程中发现的科学问题。这里提一下基础医学院的Co-PI政策,该政策目的是对有学术发展潜力的“青椒”给予一定的待遇和支持,特别是要求他们在固定PI的指导下工作,目标是3到5年后成长为独立PI。这个政策给了本土青年教师,特别是定位于科研的“青椒”们一个非常好的机会,可以通过此途径得到锻炼和成长。

我热爱创新性本科实践教学,已指导了12人本科毕设(6人获优秀),指导了5项PRP、3项上海交大学生创新项目以及2项上海市大学生科技创新项目,完成建设上海交通大学特色实验项目2项。近30名本科生在我实验室接受过科研训练。我2012指导的学生获得“上海交通大学优异本科学位论文(top 1%)”的奖励。这些学生中,一人在德国留学,6人在美国留学。

  科研活动或许不应该有失败或成功这样的界定,研究者围绕前人已有的或自己正在探寻的科研规律做事,做到什么程度就是什么程度,所说的成果就是在这过程中一些有形的或水到渠成的东西,有的可以有形呈现,有的或许根本不具有限期呈现的属性。原创科研的产生、或者科研领域的“百家争鸣,百花齐放”的局面应该孕育于一种允许失败的科研环境或文化中。

  三是张弛有道。当然,现代社会各个行业竞争都十分激烈,高校也不例外。众所周知,高校“青椒”压力山大,教学压力、课题压力、文章压力、晋升压力、经济压力等等都是“青椒”身上的大山,使得“青椒”疲惫不堪。但我认为越是在这种情况下,“青椒”们越要懂得“文武之道,一张一弛”。在不需要你拼命的时候懂得珍惜身体,合理作息,给自己和家人一个健康身体,但是在需要你拼命的时候请一定不要对自己手下留情。现在很多高校也意识到这个问题的严重性,通过各种活动为“青椒”减压,比如我们基础医学院举办的各种体育活动班就是很好的例子,充分给大家提供锻炼身体,缓解压力,增进交流的机会。“青椒”也应充分利用这些机会,为自己创造一个良好的工作和学习的氛围。

在上海交大工作六年来,我在实践创新型人才培养方面也逐渐积累了一些经验。概括地说就是,放手给学生干事的空间。交大的学生都是聪明的学生,但并不都是能专注地、能坚持地对科研感兴趣,勤奋地科研。作为指导教师的义务,给愿意干事的学生提供实验室条件,提供经费支持他们的科研工作。但仅提供以上硬性条件是远不够的,还要持续性地给学生可操作性的具体指导建议,并在实验设计、加工以及计算技能上提供帮助。在我的课题组里,有新的学生加入课题组,我都会指定1-2名研究生作为他们的副导师,以便能给新来学生提供及时的帮助和指导。

  科研成果产生一般需要一个长期精研的过程,不应以短期的有形结果或成败作为评价标准。科研允许失败或许是科研原创、实现科研多元化的前提,成功或完美的研究应该是经历过失败考验的研究,研究失败的压力自觉能够转化为更大的科研动力。

  现在回头去看看我这近40年的经历,很多感叹,也有很多遗憾。感叹的是在自己能为自己的将来人生作出规划后,都能设定较好的短期的或是长期的目标,并努力达到。遗憾的是在很多时候,我也曾没有把握住机会。有人说,命运给每个人的机会都是均等的,当机会出现时,每个人都应该努力去抓住,因为失去了便没有下一次。抓住每一个机会,不断的发展自己,也造就了你自己的人生,因为在我看来,人生就是一个又一个目标的接力。从小到大,从年轻到成熟,人生的每一个阶段都应该有目标,否则就没有了生活的动力,毕竟我们要为了尊严、为了生计、为了理想活着。所以,要么做个有钱人,要么做个有人生目标的人。一点感悟,与“青椒”共勉。时值博士毕业10周年,也是赵国屏老师回国20周年,谨以此文感谢赵老师知遇之恩。

在培养学生的过程中,我也感觉到很多学生急于求成,但学术研究和创新需要循序渐进、脚踏实地地一步一个脚印去积累和实践。我鼓励学生完成系统的实验或计算后,写成科研论文。因为科研论文是对自己工作最系统地总结和提炼。学生写完文章后,我都会逐字逐句地进行修改,和学生一起对文章结构重新安排,补充实验或计算数据,分析和讨论研究结果,往往这样下来需要数个月的时间,直到文章定稿。这样的文章投出去,基本都能被学术期刊录用。再急的学生,经过这样的程序训练下来,心也会变得踏实很多,都会切身感到要作出科研成绩不容易,当然最重要的是指导教师身体力行。通过这样的科研训练过程,学生是最大的受益者,他们都会由衷地表露出对老师的感谢。我想这个时候,培养人才的目的便达到了。

  我们与欧美发达国家在前沿研究和创新科技上的确存在差距,像“月球探测”、“火星移民”这样的计划或构想常常是欧美先提出,那些我们认为是天方夜谭的事情也都奇迹般的被实现了。我想一个鼓励创新、允许失败的社会文化是欧美在科技上领先于世界其他国家的重要因素。乔布斯说:“领导者和跟从者的差别就在于创新”。这些年与一些工程研发单位打交道,当谈到一些新技术应用时,对方第一反应往往是询问是否欧美采用过,没用过的基本不考虑尝试,顾虑可能有的失败。对于工程技术单位而言,面对失败所带来的巨大经济损失、全员努力的白白浪费、必须完成任务的“军令状”压力等,他们这样做是可以理解的。然而,大学应该是鼓励创新和科研多元化的沃土,应该营造允许失败的科研文化氛围。值得欣慰的是,国家自然科学基金、“奇思妙想计划”等项目已经开始了这种允许失败的科研鼓励,但还远达不到形成一种文化的层级。

  学者小传

在我的课题组中,我坚持对学生一对一的指导,保持和课题组每个研究生和本科生定期地单独碰面讨论。对于学生来讲,这样的指导效率很高,具有很强针对性,老师对学生的进展也更清楚。课题组里的每个研究生,现在基本都能独挡一面,每个人都有自己的一片学术小领地可耕耘和发展。我想这样的研究团队才是可持续发展的。

  在学生培养方面,无论具体科研项目的成败,其过程对学生科研素质的培养并无失败可言。我们基于科研规律实施科研工作达到预期与否,相对于学生在这个过程中所能获得的学业知识、研究技能、科研过程以及研究规律的把握却没有实质区别,学生还可以在允许失败的鼓励下敢于创新。这样,大学的基本职能就实现了。加之,对于大学中的研究课题,往往是前沿探索或预研课题,不成功意味着这条路或这个课题方案经过严格论证说明是行不通的,后来者不用再走,其它的备选方式或项目方案得到了更多尝试的机会,这也是成功。另外,我感到,即便是国家的工程研发部门,也应该允许失败。一次失败的激励和失败项目研发过程中的积累,就是另一个可能完美项目的开端,研发人员也应该在不必有非成功不可的巨大压力和允许失败的氛围中做出大胆的工程化实践。国家改革开放三十年来综合国力巨大发展、经济总量跃居世界第二的大环境为我们文化包容性提供更多的可能,其中允许失败的文化氛围无疑会对我们的科技创新工作带来极大促进。

  姚玉峰,博士,上海交通大学医学院博士生导师,上海交通大学医学科学研究院病原细菌学实验室课题组长,上海高校特聘教授,中国微生物学会分析微生物专业委员会委员,上海市微生物学会医学微生物专业委员会委员。

学者小传

  或许与少年时期成长环境和经历不同有关,一直以为将来一定会在在企业工作的我,却自从上学开始,从来没有离开过学校。幸好,我最终喜欢上了教师这个职业。一批批学生从稚嫩的学子到学有所成,成为有用人才走向社会,为自己也曾是向学生传承知识和科学技术的一个环节而感到欣慰。

  2002年于中科院上海生命科学院获博士学位,2002年至2007年分别在美国国立卫生研究院和约翰霍普金斯大学医学院从事博士后研究。2007年作为引进人才进入上海交通大学医学院工作。

饶宇,上海交通大学机械与动力工程学院副教授,叶轮机械研究所副所长。2006年毕业于北京航空航天大学(与德国Darmstadt工业大学联合培养),获博士学位。2003-2005年获德国学术交流中心(DAAD)奖学金,在德国Darmstadt工业大学从事访问研究。2006-2007年获博士后奖学金在Darmstadt工业大学从事访问研究。2007年4月起,在上海交通大学机械与动力工程学院任教。研究方向:燃气轮机/航空发动机传热与冷却技术。

  作为一名70后,我的确实实在在感受到了改革开放三十多年来国家和我们自己生活的巨大变化。特别又遇上了“科学技术是第一生产力”这样一个国家对科学技术和科研工作者空前重视的年代,在这样一个大环境下,我们这些大学里有志于科研工作的教师是幸运的,我们干着自己感兴趣的工作,还为国家和社会创造着所期望的价值。面向国家发展需求,根植于交大,给养于实验室、研究所、研究团队的良好环境,科研工作中压力和对实现社会价值的预期便成了我们创新研究的动力。科研创新的价值体现,或许就是我们追求的大学科研工作者的最高奖赏。

  目前主要从事结核分枝杆菌致病机制、基因组微进化和肠杆菌分泌系统研究,并获得了科技部国家重点基础研究发展计划、科技部传染病重大专项、国家自然科学基金委和上海市科委、教委的资助。曾获上海高校东方学者、上海市青年科技启明星、上海交通大学晨星青年学者奖励计划SMC优秀青年教师、上海交通大学医学院“新百人计划”、上海市青年科技启明星(跟踪)、上海交通大学医学院首届“青年十杰”等荣誉称号。

已获国家自然科学基金项目2项、负责国家自然科学基金仪器基础研究子项目一项,以及上海市白玉兰基金、上海交通大学“SMC-晨星青年学者”支持计划等项目支持,获得上海交大“烛光”教师奖一等奖、“优异学士论文指导教师”称号等。参与了多项国防基础科研基金等纵向和横向课题研究。以第一作者在International Journal of Heat and Mass Transfer, ASME Journal of Heat Transfer, International Journal of Thermal Sciences, Experimental Thermal and Fluid Science,Measurement Science and Technology等本领域国际国内知名学术期刊发表论文30余篇。申请国家发明专利2项。是美国机械工程师协会(ASME)会员以及ASME Journal of Heat Transfer、International Journal of Heat and Mass Transfer等著名国际学术期刊审稿人,以及国家自然科学基金评审专家(2010至今)。研究成果被国内外同行引用60次以上。

  最后想以理查德·费曼教授的一段话来结束我的笔谈,并与大家分享和共勉。

  在J Biol Chem、J Infect Dis、Infect & Immun、Science等国际知名SCI期刊上发表研究论文近30篇,论文多次被Nat Rev Microbiol、Annu Rev Genet和Curr Opin Microbiol等高水平综述杂志引用,并拥有多项国际和国家专利。多次受邀参加国内和国际学术会议并做大会报告。

  “令人惊讶的是,一般人不相信想象力是科学的一部分。科学家和艺术家的想象力是不一样的。最困难的,是要想象一些你从未见过的事物,这些事物必须跟已见过的东西吻合不悖,同时又和已被想出来的完全不同;此外,它更必须是一些明确、不模糊的设想。那真是困难呀”。 我想徜徉在这困难之间,或许已是科研的彼岸!

  主持医学院本科生《医学微生物学》以及研究生的《细胞微生物学》等课程建设,以及参与“探究为基础的学习”(RBL)教学改革工作,指导医学本科生进行科研训练,并获得一项上海市大学生创新性实验计划。此外,长期作为咨询专家参与上海市青少年科技活动,负责指导中小学生进行课外科研活动。

  学者小传

  杨斌堂,上海交大机械与动力工程学院、机械系统与振动国家重点实验室振动冲击与噪声研究所副教授、博导,上海浦江计划人才。

  1996至1997年美国马里兰大学访问学者。2001年至2006法国贡比涅技术大学国家科研中心(CNRS)Reberval实验室中法联合培养博士、博士后。2005年获得法国贡比涅技术大学机械学博士学位;同年获得西北工业大学工学博士学位。

  从事智能材料、结构与系统集成设计及应用研究。兴趣方向:精密驱动理论与驱动技术;智能材料机电系统及其驱动器、传感器集成设计;振动主动控制及装备研究;智能材料器件的数字化分析和辅助优化设计;微型工厂、超精密加工、制造系统。

  2006年以来,主持国家自然科学基金项目两项、上海浦江人才计划项目(结题评优)、国家出国留学回国基金项目以及上海航天基金、机械系统与振动国家重点实验室重点基金项目多项。参与国家973、863等多个项目;发表论文四十余篇,SCI/EI/ISTP论文二十九篇;第一发明人申请专利四十多项,其中授权二十多项。国家自然科学基金、国家教委留学回国基金评审专家。美国机械工程师协会(ASME)、欧洲精密工程及纳米技术协会(EUSPEN) 会员,中国机械工程学会高级会员。担任Journal of Applied Physics, Mechatronics, Smart Materials and Structures,《机械工程学报》等国内外期刊审稿人。

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