【科學時報】胡海巖：如何培育優秀博士生——師生相互激勵 同攀學術高峰
發布日期：2010-06-13 閱讀次數：
作者：胡海巖 來源：《科學時報》2010年5月25日 摘編：黨委宣傳部 國慶
原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2010/5/232503.html
中國科學院院士、北京理工大學校長胡海巖
2009年，我的博士生王立峰完成的學位論文被評為全國優秀博士學位論文。下面我以王立峰的培養過程為例，重點從一名博士生導師的角度談談導師和博士生如何相互激勵、同攀學術高峰。
堅定信心
高等教育界普遍認為，培育優秀博士需要優秀的生源、優秀的指導教師、優秀的科學研究條件和氛圍等等，并將其作為基本前提。與科技發達國家相比，我國高校在上述幾方面還有很大差距，培養的博士生整體質量不高。因此，我國高校中許多博士生導師對能否培育優秀博士的信心不足，滿足于培養的博士能完成自己的科研任務；我國高校中大部分博士生對能否成長為優秀博士的信心不足，滿足于能順利獲得博士學位和就業。我認為，這是制約當前我國博士生整體質量提高的重要原因之一。
回顧世界科學技術發展的歷史，眾多實例表明，許多優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越的大學和科研機構。在我國抗戰時期的西南聯合大學、浙江大學，在我國“兩彈一星”研制過程中，有無數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，在我國設立研究生院的56所大學中，南航的辦學歷史比較短、家底比較薄；但南航人自強不息、勇于創新，以低投入、高產出贏得國家和社會的贊譽及信任，培育了許多國家棟梁之才，產出了不少高水平成果。再以力學學科為例，迄今全國共評選出24篇全國優秀博士學位論文，南航力學學科獲得2篇。在這24篇論文中，清華大學獲得10篇，以絕對優勢領先；南航與西安交通大學、北京航空航天大學各獲得2篇，并列第2名；另有北京大學、中國科學技術大學、浙江大學、大連理工大學等8所名校各獲得1篇。我們暫不分析清華大學力學學科成功的原因，至少可以看到，南航的辦學條件雖遠不如國家“985工程”建設的39所名校，但學校力學學科在高水平人才培養和科學研究方面取得了顯著成效。因此，我們導師應該堅定培育精英人才和產出原創成果的信心。
根據《矛盾論》，外因總是通過內因起作用。導師要培育出優秀博士生，必須將自己的信心轉化為博士生的信心。博士生在學科前沿進行探索和創新的信心，既取決于其人生觀、價值觀所奠定的思想基礎，又受到其在研究過程中成敗的影響。作為導師，既要引導博士生把崇尚科學、追求真理作為畢生追求的目標，又要為他們選擇難度適宜、能在有限時間內取得進展的問題，使他們在研究過程中逐步樹立起信心。即使是優秀博士生，其研究過程也不會一帆風順。在他們遇到困難時，特別在他們信心不足時，導師的信心和決策至關重要。
2009年的全國優秀博士學位論文獲得者王立峰是我首批指導的2名碩博連讀研究生之一。他是一名農家子弟，本科畢業于南航飛行器設計專業。他品學兼優，對數理科學具有濃厚的興趣，具備較好的力學基礎，曾在全國大學生力學競賽中獲獎。在學校每年招收的碩博連讀研究生中，這樣的免試推薦優秀本科生有數十人。他們聰穎好學，思維活躍，具有非常大的發展潛力。然而，他們當中的大多數人除了對科學技術的興趣之外，一般并沒有明確的奮斗目標。此外，他們缺少科學研究或實際工作的磨煉，容易在遇到挫折時灰心喪氣。
因此，在對王立峰等碩博連讀研究生的培養中，我除了重視統籌和優化碩士生、博士生課程，還重視他們的科技文獻閱讀、科學研究訓練等環節，精心為他們選擇科學研究的切入點。在他們科學研究遇到困難時，既鼓勵他們堅定信心，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，引導他們克服困難，從一名本科畢業生逐步成長為獨立從事科學研究的學者。他們分別在一維納米系統動力學、飛行器顫振半主動控制、繩系衛星動力學控制、時滯非線性系統動力學等領域取得了鼓舞人心的進展，學位論文均被答辯委員會評價為優秀博士論文。
勇于創新
作為我國高等教育最高培養層次的博士，其學術標準應該與國際標準接軌。比如，我們培養的博士，應該能成為著名大學和研究機構的教師、研究人員；我們培養的優秀博士，應該取得國際同行公認的學術成果，成為某一領域的學術帶頭人。要培養出能與國際學術標準接軌的博士，導師必須要面向現代化、面向世界、面向未來，敢于為博士生選擇或確定有難度、能創新的課題，讓他們在世界科學技術的前沿領域進行開拓和創新。
然而，創新是具有高風險的學術活動。要使博士生在給定的修學年限內取得創新性成果，導師必須不斷提高自身學術水平、學術洞察力和學術判斷力，在對博士生充分了解的基礎上選好研究領域和切入點；導師還應和博士生相互激勵，共同發現問題和解決問題，包括及時對主攻研究方向進行必要的調整。
王立峰博士學位論文的精華之一，是他對碳納米管中波傳播的頻散現象分析。在開展這項研究之前，他采用經典連續介質力學模型研究碳納米管的屈曲、碰撞等問題，理論結果均與分子動力學模擬的數值結果相符。同期他人的研究結果也表明，經典連續介質力學模型適用于碳納米管的力學行為分析。然而，當他采用經典連續介質力學模型研究碳納米管中縱波傳播時，隨著頻率升高，理論結果總是與分子動力學模擬的數值結果有顯著差異。那段時間，我偶爾聽到一個涉及非局部彈性理論的學術報告。這讓我想起20年前自己閱讀理性力學著作時建立的非局部場論概念。我認為，采用非局部彈性模型來描述碳納米管有可能獲得合理結果，便建議他改變研究切入點和力學工具，關注非局部彈性力學模型問題。后來，他基于非局部彈性梁模型成功預測了彎曲波頻散，所撰寫的論文發表在著名的Physical Review B上，短短3年中被美國兩院院士Belytschko教授、英國皇家學會院士Mai教授、美國復合材料學會主席Gibson教授等國際著名學者引用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構效應的第一篇文獻。因此，他的學位論文在評審中獲得高分，順利入選全國優秀博士學位論文。
嚴謹治學
近年來，隨著博士生培養規模加大，不少導師麾下的博士生達到了十幾名，甚至幾十名。盡管不少導師加大精力投入，但客觀上對每位博士生指導的時間不如過去充分。有些導師主要依靠博士生完成自己所承擔的工程研究項目，疏于對博士生進行學術指導。個別導師缺乏對博士學位基本水準的理解，對博士生指導不力。至于對博士生教育管理不嚴，出現學術不端的行為已屢屢見報。
我認為，導師應該從博士生入學面試、制定培養計劃、確定研究領域和論文選題，直到最終批準博士學位論文提交答辯等環節上實施全過程的質量控制，從而保證和提高培養質量。在確保培養質量方面，我認為有三個環節很重要。第一是入學前相互了解，力求選優，寧缺毋濫。通常，我要求報考者陳述為何攻讀博士、為何選擇我作為導師，并向對方介紹我對攻讀博士的要求，勸退對學術研究不執著者。自1994年接受第一名博士生迄今，15年來我培養了20名博士生，相對來說數量不多。第二是從入學起，使博士生明確自己的奮斗目標。有了目標，博士生才能對照目標找出差距，形成不斷進取的動力。對于優秀博士生，則為他們制定更高標準的培養目標。比如，有的博士生入學時綜合素質很好，主動提出要把爭取全國優秀博士學位論文作為標桿，我就為他們選擇可望取得重要突破的領域，并給予重點指導。第三是在科學研究過程中培育博士生的良好學術習慣。近10年來，我以學校行政管理作為自己的主要工作，但仍對博士生培養過程給予全面監控，特別對課題選擇、研究方案、數據處理、論文撰寫等重要環節把好關，逐句逐字地批改博士生撰寫的期刊論文和學位論文。
王立峰在攻讀博士學位中取得的成功也再次證明，嚴謹的治學態度是科學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，這個過程比較曲折。最初，他按照研究一維彈性波問題的常規做法，選用彈性桿作為簡化模型，但所得到的理論結果隨著頻率升高而產生差異。引入若干修正后，可以在一定程度上改善結果，但在高頻段的差異仍很大。這時我們沒有急于求成，將“說得過去的”中低頻段結果撰寫論文投稿，而是繼續探索。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關系，而是來自模型的幾何形狀。經過細致分析，他發現碳納米管的縱波本質上不是一維彈性波，采用非局部彈性殼體模型后成功預測了多分支頻散曲線，不僅與數值結果相符，而且可以發現數值結果不全面之處，解釋其跳躍現象。這個研究過程長達一年多，其最后的成功離不開嚴謹的治學態度。
精誠合作
當代科學技術的發展日趨綜合，新興交叉學科不斷涌現。幾乎所有的學者都感嘆，自己的理論基礎不夠寬厚，知識結構不盡合理。我認為，排解這一困難的有效舉措之一是不同領域的學者、團隊之間開展精誠合作，實現知識優勢的互補。對于多學科交叉的大規模科學技術研究，這樣的合作更加不可缺少。
王立峰攻讀博士學位后不久，我根據他的興趣，建議他關注納米科技領域的進展，希望他能探索納米尺度系統的動力學問題。我熟悉經典動力學與控制，但對納米科技的理解不深，也沒有在該領域開展研究的經驗。因此，我邀請新加盟我校的長江學者郭萬林教授擔任王立峰的合作指導教師，嘗試知識互補式的指導方式。郭萬林教授不僅為王立峰講授納米力學，還安排他參加自己領導的項目組的學術講座和討論，使他很快掌握了納米力學的基本概念和方法，并指導他開展了碳納米管屈曲等問題的分子動力學模擬研究。郭萬林教授的指導使王立峰逐步掌握介觀物理、分子動力學等理論基礎和計算方法，跨進了納米力學研究的門檻；我則發揮自己在動力學研究方面的優勢，指導王立峰研究碳納米管的碰撞、波傳播等問題，順利完成博士學位論文。王立峰獲得博士學位后，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，不斷在納米力學研究的前沿取得新進展。
通過與郭萬林教授聯合指導王立峰攻讀博士學位，我們不僅培育了優秀青年學者，還增進了兩個學術團隊之間的相互了解，有力地促進了郭萬林教授領軍的教育部“長江學者創新團隊”建設，使其順利通過了教育部驗收。
優秀博士生的培養迫切需要一個潛心從事科學研究、競相創新的大環境。今天，我依然感覺如此。希望導師們共同努力，創造一個使優秀人才茁壯成長的環境。
（審核：李躍華）
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