從教育學(xué)、心理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)衡量,我指導(dǎo)研究生并沒(méi)有科學(xué)、理性和獨(dú)到的方法。許多有效的方法是從導(dǎo)師那里學(xué)來(lái)的,有的則是憑著感覺(jué)摸索出來(lái)的。我的碩士導(dǎo)師黃文魁教授的風(fēng)格是治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、要求嚴(yán)格,所以我們有幸得到好的訓(xùn)練。他精心設(shè)計(jì)課題, 50多歲時(shí)還親自示范難度較大的實(shí)驗(yàn)技巧;在每次組會(huì)上他都要提問(wèn)、推敲,所以每到組會(huì)我們都感到有些緊張。博士導(dǎo)師陳耀祖教授則是另外一種風(fēng)格:對(duì)研究課題一般不做硬性要求,我們可以自由選擇研究的天然物種和結(jié)構(gòu)類(lèi)型。他只是在不經(jīng)意時(shí)說(shuō)一些研究熱點(diǎn),其實(shí)就是對(duì)研究課題的建議。如果不注意聽(tīng)就錯(cuò)過(guò)了機(jī)會(huì),但他也不在乎,還是尊重我們的興趣和選擇。兩位導(dǎo)師都給我傳授了寶貴的知識(shí)技能、優(yōu)秀品質(zhì)、各具特色的工作思路和有效的指導(dǎo)方法,讓我終身受益。我認(rèn)為,指導(dǎo)研究生的理想效果是培養(yǎng)出超過(guò)自己水平的研究生,否則科學(xué)就不會(huì)發(fā)展。
1.以身示范。從博士畢業(yè)到45歲前,無(wú)論是指導(dǎo)本科生還是研究生,初期的技能訓(xùn)練我都喜歡親自指導(dǎo)。與其紙上談兵,不如邊做邊教、以身示范。從儀器清洗、干燥和安裝,到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、取樣分析,直至反應(yīng)體系的淬滅、分離純化、產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)鑒定等每個(gè)細(xì)節(jié),我都會(huì)一一解釋、示范。對(duì)難度較大或關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),我會(huì)特別強(qiáng)調(diào),盡量示范到位,解釋到點(diǎn)。這樣做的確比較辛苦,但學(xué)生做實(shí)驗(yàn)會(huì)很快上手,掌握較好的實(shí)驗(yàn)技能。否則在開(kāi)題階段他們得長(zhǎng)時(shí)間摸索,甚至徘徊不前、隨意操作,一個(gè)好的課題設(shè)想一開(kāi)始就容易被輕易否定。待學(xué)生掌握了一些基本操作后,我會(huì)安排較復(fù)雜的或多步的合成實(shí)驗(yàn),比如積累原料、中間體。對(duì)學(xué)生不易理解和掌握的實(shí)驗(yàn),就讓他們與我平行、對(duì)照操作。通過(guò)比較,可讓學(xué)生知道問(wèn)題所在,他們的技能會(huì)很快提升。最后要求學(xué)生做到“安全、科學(xué)、高效、靈活”的掌握基本實(shí)驗(yàn)技能。對(duì)悟性好、基礎(chǔ)好的學(xué)生,這一階段不用三個(gè)月,否則需要更長(zhǎng)的時(shí)間。
2.鼓勵(lì)非理性思考。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想和產(chǎn)出創(chuàng)新成果都是我的追求, 兩者同樣重要。就合成化學(xué)而言,預(yù)計(jì)可以合成的分子可達(dá)1060個(gè),天然存在加上已經(jīng)合成的化學(xué)物質(zhì)只是滄海一粟,人類(lèi)所需的更優(yōu)質(zhì)的化學(xué)品(藥物、材料等)可能還在這個(gè)龐大的未知世界中。我們所知道的反應(yīng)、理論和方法也只是冰山一角,無(wú)論怎樣都難以支撐我們高效、精準(zhǔn)地完成這個(gè)物質(zhì)世界的合成,所以創(chuàng)新是必須的。從研究生一開(kāi)始進(jìn)到課題組,我就把問(wèn)題與希望擺在他們面前。除大組會(huì)定期討論以外, 還讓他們自己在專(zhuān)題小組會(huì)討論、思考,總結(jié)合成思路和策略,這種模式對(duì)他們開(kāi)設(shè)課題很有幫助。也有不少學(xué)生喜歡從文獻(xiàn)中查找成熟的樣板,然后進(jìn)行拼接和組裝。這樣設(shè)計(jì)的策略看似穩(wěn)妥,但很經(jīng)典、平淡,也容易和同行的工作雷同。我經(jīng)常建議他們:課題設(shè)計(jì)不一定完全依賴(lài)文獻(xiàn),最好是把自己的學(xué)術(shù)追求、好奇心與文獻(xiàn)基礎(chǔ)相結(jié)合,兼用非共識(shí)的知識(shí)、甚至有悖于常理的知識(shí),大膽地融合、推導(dǎo)、外延。比如對(duì)一個(gè)多步合成策略,可考慮設(shè)計(jì)多底物、多個(gè)官能團(tuán)或多個(gè)試劑的串聯(lián)反應(yīng),或設(shè)計(jì)碳-碳鍵多步重排構(gòu)建復(fù)雜框架的反應(yīng),從而凸顯方法的技巧性和創(chuàng)新性;對(duì)開(kāi)發(fā)新型反應(yīng)的課題,可以推延、組合反應(yīng)底物、試劑或條件,也可以設(shè)計(jì)彼此沖突、互不兼容的試劑或條件等等。對(duì)導(dǎo)師的冒險(xiǎn)設(shè)想和建議,有的學(xué)生也常用文獻(xiàn)來(lái)推敲、否定。對(duì)此我會(huì)問(wèn):“我們發(fā)表的論文就是同行的參考文獻(xiàn),你能保證我們結(jié)論以外的反應(yīng)一定有效、或一定無(wú)效、或我們的結(jié)果就是最好的嗎?”所以,我常用葉倩文的歌詞來(lái)開(kāi)玩笑,課題設(shè)計(jì)要“留一半清醒留一半醉!”
3.靈活應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是:有時(shí)一個(gè)微不足道的因素變化,會(huì)讓結(jié)果相差甚遠(yuǎn),而且無(wú)法預(yù)見(jiàn)、難以查找原因。這就是化學(xué)科研中“不清醒的另一半”——它既是困惑,也是創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。在開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí),首先要求學(xué)生用嚴(yán)格、理性的實(shí)驗(yàn)方法,最好事先重復(fù)類(lèi)似的文獻(xiàn)方法。如果沒(méi)有預(yù)定的結(jié)果,可小心嘗試非理性的實(shí)驗(yàn)操作。例如:憑感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)改變催化劑或其他物料的配比,改變或混合使用物理?xiàng)l件(如加熱,光照、微波、加壓等),添加一種或多種添加劑、溶劑。對(duì)于沒(méi)有鉚定目標(biāo)的探索性研究,可以試用有悖于反應(yīng)原理或常理的操作(如對(duì)無(wú)水體系,試著添加質(zhì)子溶劑或微量水;怕酸的體系試著加點(diǎn)酸,或使用不太純的工業(yè)級(jí)試劑、溶劑,或顛倒操作順序等等)。待實(shí)驗(yàn)有了結(jié)果,回頭再簡(jiǎn)化和優(yōu)化條件、推導(dǎo)反應(yīng)機(jī)理。非理性的實(shí)驗(yàn)操作不一定能得到預(yù)期的結(jié)果,但有時(shí)卻有意外的重要發(fā)現(xiàn)。我鼓勵(lì)學(xué)生用半年的時(shí)間自主嘗試一些跨度大的課題,不一定匯報(bào)工作進(jìn)展。非理性實(shí)驗(yàn)不是盲目實(shí)驗(yàn),要謹(jǐn)慎操作,仔細(xì)觀察,任何時(shí)候都要牢記:操作易爆物質(zhì)(過(guò)氧化物、多硝基物、重氮疊氮、高價(jià)鹵化物,等等)、腐蝕、劇毒化學(xué)品,或使用高溫、高壓、強(qiáng)電流、強(qiáng)輻射時(shí),一定要遵守安全規(guī)則,倍加小心。
4.志存高遠(yuǎn),樂(lè)在其中。有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科研中最辛苦的工作,沒(méi)有強(qiáng)勁的毅力和動(dòng)力是難以堅(jiān)持的。對(duì)此我常給學(xué)生說(shuō):“八十年代,國(guó)家不具備做高水平科研的條件,我們的研究生工作無(wú)法對(duì)接社會(huì)需求,也達(dá)不到國(guó)際化的水平,攻讀研究生也僅僅是一條就業(yè)之道、出國(guó)之道。現(xiàn)在科研條件一切都很好,起碼超過(guò)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的水平,所以要有更高的境界和目標(biāo)追求:攀登科學(xué)巔峰、服務(wù)國(guó)家需求。科學(xué)研究是榮耀的事業(yè),有理想和追求就會(huì)樂(lè)在其中,否則就扛不過(guò)漫長(zhǎng)、辛苦的學(xué)業(yè),建議趁早選擇喜歡的研究方向。” 2010年前或更早時(shí)期招收的研究生,多數(shù)的知識(shí)技能和綜合素質(zhì)很好,工作努力且成績(jī)優(yōu)良,相當(dāng)一部分現(xiàn)已成長(zhǎng)為國(guó)家杰青、長(zhǎng)江學(xué)者(5人)、“四青”或相當(dāng)層次的人才(9人), 70%以上的具有副教授以上的工作職位。令人擔(dān)憂(yōu)的是,2015年以后招收的研究生情況就急轉(zhuǎn)直下,不少學(xué)生表現(xiàn)出消極、投機(jī)的態(tài)度,讓導(dǎo)師感到費(fèi)勁、甚至痛苦。這現(xiàn)象也符合物質(zhì)生活福利化和就業(yè)途徑多元化的趨勢(shì),碩士研究生教育也可能會(huì)變成通識(shí)性、擇業(yè)性教育。
5.抓緊一線(xiàn)工作。隨著年齡增加,特別是最近十年,時(shí)間和精力都愈加有限,許多具體指導(dǎo)工作都由合作導(dǎo)師們完成。但一旦有時(shí)間,我都會(huì)到實(shí)驗(yàn)室一線(xiàn)指導(dǎo),討論一些反應(yīng)機(jī)理和關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)方法,或觀摩難度較大的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。對(duì)困惑學(xué)生的實(shí)驗(yàn),我尤其要仔細(xì)觀察、分析,偶爾也會(huì)親自示范。即使時(shí)間再短,我也會(huì)“走馬觀花”似的看一遍、問(wèn)一遍。這樣也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些普遍性的問(wèn)題,比如實(shí)驗(yàn)記錄的規(guī)范性,實(shí)驗(yàn)室安全隱患、清潔衛(wèi)生;有些常規(guī)的操作不到位也會(huì)困惑學(xué)生,導(dǎo)致工作久拖不決;有的好傳統(tǒng)、好習(xí)慣、小的實(shí)驗(yàn)技巧,也會(huì)因個(gè)別學(xué)生的惰性而慢慢退化、以致失傳;有時(shí)因氣溫變化,或材料、溶劑、試劑批次的質(zhì)量不穩(wěn)定,都會(huì)導(dǎo)致群體性的實(shí)驗(yàn)失敗、異常、或難以重復(fù);薄板層析不規(guī)范導(dǎo)致微量成分難以察覺(jué),以致丟失,從而錯(cuò)過(guò)寶貴的創(chuàng)新機(jī)會(huì)。面對(duì)這些共性問(wèn)題,我就在組會(huì)上強(qiáng)調(diào)、糾正。即使在外學(xué)術(shù)交流,只要得到新的信息和啟發(fā),也會(huì)立刻電告研究生。通過(guò)電話(huà)或視頻與學(xué)生交流,今后可能會(huì)成為常態(tài)。對(duì)悟性好、工作主動(dòng)的學(xué)生,這種交流方式的效果也很好。不管怎樣,一輩子與學(xué)生探討化學(xué)總是愉快和有成就感的事業(yè)。
作者簡(jiǎn)介:
涂永強(qiáng),中國(guó)化學(xué)會(huì)常務(wù)理事。2009年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士, 2012年獲“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”,2016年獲“國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)”,主要從事有機(jī)合成化學(xué)。
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