范滇元院士论研究生学习.ppt

论研究生学习 范滇元院士 2006年7月,1.研究生要培养什么能力？,什么是研究生？ 李政道给邓小平的解释,大学生是老师教你，考试答案老师知道，你照老师教你的方法去答试题，做对了就毕业，获学士学位； 毕业后进研究生院，老师除了上课以外，还给你一个研究题目，老师不知道答案，别人也不知道答案，让你自己去按老师指导的方向，求知一个新的结果，老师与同行专家评议你的结果是对的，你的研究就结束了，老师给你个学位叫博士；,正式做研究，必须学习和锻炼如何自己找方向，找方法，找结果，这个锻炼的阶段就是博士后。,爱因斯坦说过：,学校的目标应当是培养有独立行动 和独立思考的个人，不过他们要把 为社会服务看作是自己人生的最高 目的。,清华大学的校训是“自强不息，厚德载物”，就是希望学生在遇到任何艰难困苦的时候都能够勇往直前，永远有一种积极进取的精神；同时像大地一样，厚德载物，容纳百川，心胸非常开阔，诚信为人，能够和大家在一起共同开展工作。,总起来说，研究生就是要在老 师的指导下 “学习和锻炼 如何找方向，找方法，找结果”,要当好研究生，就不是应试，不是 镀金，更不是混饭吃； 要当一个优秀的研究生，就更要树立为社会服务的人生目的, 努力培养和锻炼进行创造性研究工作的 能力，将来能够成为学术大师，兴业之士，治国之才，成为社会和国家的栋梁。,以下分三个论题,1、找方向选好研究题目 2、找方法学习创造性思维 3、找结果端正学习态度、 坚持科学精神,找 方 向 研究题目哪里来？,任务需求牵引 + 学科发展推动,“学科自身发展推动” 对自然奥秘的探索,爱因斯坦说：新的问题主要来自科学家或技术家的求知欲、好奇心或兴趣，实际需要解决的问题也必须要经科学家变成科学问题。,丁肇中为上海交大学生提词： Curousity is the Driving force of research 好奇心是科学研究的原动力 以此勉励交大学子永葆科学研究的好奇 心和进取心，扎扎实实地勤奋学习和工 作，为人类的科学事业作贡献，为中华 民族争光,夏普（1993）、布朗（1985）、戈德斯坦（1985）三位医学和生物学诺贝尔奖获得者登长城时接受采访说：,“在诺贝尔奖历史上，几乎所有的获奖工作都是出自对自然现象探索的兴趣，如此不断地做下去水到渠成才有可能得奖” 戈德斯坦说：“做科学完全是出于科学家对自然奥秘探索的兴趣，拿诺贝尔奖只是这种探索的副产品。,需求牵引和学科发展是相辅相成的,早在1965年，聂荣臻就曾指出：“过去我们基础研究薄弱，缺乏科学积累，知其然而不知其所以然，主要是跟着别人仿制。很少独创。现在我们要有所创造，独立研究，大力开展基础研究工作就成为当前的关键”,美国人认为，他们的全球定位系统、精确打击武器、夜视技术、机载激光器、卫星技术等新军事技术，都源于对物理学、光电子学、材料学、计算机科学等多学科多领域的基础研究。,周光召就物理学基础研究的作用说过：当时并不知道这些研究有什么实用价值，但是，越是基本的规律，覆盖的现象越广泛，潜在应用的面越广，产生的价值也越大。在微电子、激光、原子能、GPS、传感器、加速器、信息保密等等广泛应用的技术中都可以看到物理学研究成果的影响。,我主张研究生的选题要“有兴趣”,第一，要作好调研，系统学习本领域有关知识。进行提炼和综合评述，在此基础上选题。 第二，选题一定要有兴趣，当前的国家任务、学科发展的探索都能成为兴趣的来源。一定要热爱自已的研究课题，才会有激情，才能百折不挠、不怕困难去努力奋斗。,找 方 法,学习和锻炼创造性思维能力,四点建议,1、认真读书，尤其是读经典著 作和文献 2、深入思考，大胆设想，不急 于计算和实验 3、多提问题，经常讨论和辩论 4、不迷信权威，自信自强，敢 于创新,1、认真读书，尤其是经典,研究生期间是系统学习本门学科基础的一个极 为难得的机会。要耐得住寂寞，认真读经典， 这将受用终身。 邓锡铭院士在领导开拓激光新领域过程中，曾说过：“看戏要看梅兰芳，读书要读波恩狄拉克”。这和学马列要学原著一样的道理。不仅邦助他们做出了一系列原创性的激光研究成果，一直到晚年，对他创立独树一格的“光流体模型”学说，也起了重要的启发作用。,我本人的经验也是这样。在研究生期间读了电磁场理论的最经典的几本著作。从第一页到最后一页，还做了其中的全部习题。 以后从微波到激光，从激光单元器件到高功率激光系统，工作任务有很多变化，穷于应付“交帐”，没有时间和精力系统地去读书，而研究生时期学的基础知识一直让我受用不尽。,读书要领悟科学精神和思维方式,学马列不是学习个别词句、个别结论，更重要的是学习立场、观点、方法。 学习科学知识、读经典著作，同样不只是了解具体的知识和结论，更重要的是学习观察问题、解决问题的科学方法和科学思维方式。,2、深入思考、大胆设想,马大猷说： 爱因斯坦的研究工作成功方法 何在？就是深入思考和大胆设想。深入思 考非常重要，一些科学家往往不加重视， 甚至想都不想，就开始数学分析或实验， 这可能会失去主要目标。,爱因斯坦不赞成对科学问题急急做数学处理或实验，而是对问题首先深思熟虑，有了深入了解再去处理。 爱因斯坦年轻时，常常幻想追逐光线。 他后来回忆：“在16岁时，曾想过如果 跑得快，能追上光的话，光就会像是在 空间固定波形的电场和磁场。”,10年后，这个见解就开花结果，形成特 殊相对论，推翻了古代时空观念，构成 现代物理学的基础。 想到追光，又看到不可能追上光，更深 入一步就能设想到光速不变，但一般人 都“不敢越雷池一步”，不敢想！这就 需要勇气！主要是不受现有理论、习惯 或经验的束缚，要自由设想甚至猜想， 但不可幻想。,爱因斯坦总结的经验：,“想象比知识更重要，知识是有限的而想象能够拥抱整个世界，推动进步，促成发展，它在科学研究中是一个重要的因素。”,对我国科学家来说，大胆设想是关键。 中国知识分子向来尊重长者，尊重权威，提出自己的设想的确需要非常大胆。很多人一般不敢或不愿提出自己的见解，更不用说革命性的见解了。 这种现象需要彻底改变，否则不能取得重要成绩。科学研究就是竞争，没有竞争，科学没有进步！,最具活力的年龄段起始于研究生时期,国外对1249个杰出的国际科学家和1928个国际上最重大的科研成果做了一番详细的调查和分析，发现科学家最具活力的年龄段是25岁到45岁。,最小粒子获得最高荣誉,2004年的诺贝尔物理学奖由于发现夸克的渐近自由现象而授予三名美国理论物理学家：圣塔巴巴拉加州大学戴维格罗斯，麻省理工学院的弗兰克维尔切克，加州理工学院戴维波利策。 尽管三位科学家今日获奖已年过半百，但这三名科学家为这一发现所做的基础研究工作，却都是在青年时代完成的，其中两人是研究生。,他们获奖的原因是发现了粒子物理的强相互作用理论中的“渐近自由”现象。所谓“渐近自由”现象，是指夸克若相互靠的越近(渐近)，彼此的相互作用越弱，直到完全没有相互作用为止(自由)。当夸克相互之间的距离越远，则相互作用就越强，无法成为自由粒子。这三名物理学家的工作也提供描述核强相互作用力的一个框架，并因此诞生量子色动力学。,格罗斯是普林斯顿大学年轻的助教，而维尔切克也只是格罗斯的第一个研究生。波利策当时在哈佛大学读研究生，那时，他们三人都只有二十几岁。这再一次说明，科学家在青年时期是出成果的最佳时代，研究生教育的好坏极大地关系到一个国家基础研究是否能出成果。,3、多提问题，经常讨论和辩论,爱因斯坦在物理学的进化一书中说 “提出一个问题比解决一个问题更为 重要。因为解决一个问题也许是一个 数学上或实验上的技巧，而提出新的 问题、新的可能性，从新的方向看旧 问题，则需要创造性的想象力，而且 标志着科学的真正进步”。,“重要之事是不要停止问问题” Science第一期出版于1880年7月3日，到现在已有125年了。用什么来庆贺呢？他们提出了有关我们宇宙中最重要的、还没有解决的125个科学问题，来庆祝科学出版125周年。,格罗斯来中国的演讲：引导物理学未来25年的25个问题 。 格罗斯在报告中还说，中国学生以前给人的感觉是“非常听话”，现在活泼好问的学生越来越多，这是一个可喜的现象。他认为，做科学一定要有“野心”，要志存高远、敢于挑战权威。,需要民主科学的氛围,提问题、平等的讨论与辩论需要有民主科学的氛围。 西南联大办学九年，培养出了大批优秀人才，其民主科学的精神和氛围，有重要的促进作用 著名的牛津大学午后茶，“喝”出了十多位诺贝尔奖获得者,西南联大办学历时年 成绩卓著，培养出了大批优秀人才,粒子加速器、两弹一星、诺贝尔奖、堆垒素数论、中国地貌学一件件响彻寰宇的成就，与赵忠尧、邓稼先、杨振宁、华罗庚、袁复礼等一个个响亮的名字相连着。他们，从苦难的历史与环境中崛起，却成了中华民族的脊梁。,中国第一台粒子加速器工程，中国第一枚原子弹和第一枚氢弹的爆炸，中国第一艘核潜艇下水，中国第一个高能量正负电子对撞机问世，第一个核电站破土动工这些成果中，有将近一半的技术力量，来自赵忠尧和他的学生们。 邓稼先、朱光亚、杨振宁、李政道等人，都曾是西南联大的学生和研究生。,杨振宁、赵忠尧、周光召、李政道、王淦昌,“两弹一星”功勋奖章获得者6人,屠守锷（航空系） 郭永怀（物理系研究生） 陈芳允（物理系） 王希季（机械系） 朱光亚（物理系） 邓稼先（物理系）,国家最高科学技术奖获得者,2003年：黄昆（物理系）,两 院 院 士,1955年中国科学院自然科学部委员中出身于西南联大的有118人，占学部委员总数473人的 24.9,现在的院士中来自西南联大的有 90人，其中中国科学院院士 80人、中国工程院院士 12人 事实上，我国当今几乎每一个学科都有来自西南联大的开拓者、带头人。,西 南 联 大 怎样创造出如此辉煌的业绩？,西南联大的精神是什么？沈克琦认为归根结底还是五四时期提出的民主和科学，不过对民主和科学的含义应该正确地理解。 民主的精神应该包括反对独裁、反对专制、争取民主，也包括当家作主的主人翁精神，还包括学术民主、尊重别人、平等待人、团结合作的精神。而科学的精神应包括不懈地追求真知、追求真理的精神。有了这种精神必然追求进步、不断创新。,黄祖洽说当时西南联大的课堂都很自由，学生都爱提问；不像今天处处应试教育，学生成了背书的机器，不会自己思考。 更多的讨论是在图书馆、茶馆和宿舍等非正式场合。当时每天晚上都会有很多同学在学校附近小街上的茶馆聚会，讨论学术问题、评论时势，经常一待就是一整晚。,“谁也不怕谁”,西南联大的毕业生把自己在西南联大度过 的那段时光称为“谁也不怕谁的日子”： 教师之间，学生之间，师生之间，不论年资和地位，可以说谁也不怕谁。 当然因为每个人品格和常识不等，相互间会有些不快，但大体上开诚布公多于阴谋诡计，做人和做学问的风气是好的。,在课堂上，有些学生直言指出教师的错误，而教师因此对这些学生更欣赏。有两次教师发现讲授有严重错误，遂当堂宣布：近几个星期以来讲得不对，重讲。 教师与学生相处，亲如朋友，有时师生一起学习材料。同学之间的竞争一般也光明正大，不会伤及彼此感情，而且往往互相讨论，以增进对所学知识的了解。,杨振声教授指导毕业论文，一个学生选的题目是近现代文学，由于观点与老师不一样，很久没有动笔，杨老师得知后鼓励他说：“只要有根有据有论证，就可以写出来，学生和老师完全一样怎么有学术的进步？”这种风气在联大很盛行，影响到学生们自由讨论的空气。,钱学森在美国留学时，在美国航空学会的一次年会上，刚讲完自己的论文，就有一位长者提出意见，钱学森便说明自己的不同观点，激烈争论起来。事后他的导师冯卡门告诉钱学森，与之争论的人是大权威冯米赛斯，并说你的意见是对的，我支持你。,4、不迷信权威、自信自强,创新的最大障碍是迷信权威，没有自信心。所谓“权威”，包括人和传统观念，导师、专家、院士、外国人都可以成为研究生心目中的权威。尊重权威但不迷信权威才能突破传统，开拓创新。这方面的经验教训甚多。,永中OFFICE挑战微软权威,永中Office是一个拥有自主知识产权的大型集成办公软件，它的技术达到了该领域国际先进水平。经过多方面用户的使用证明，它已能替代微软Office在政府办公、教育等领域使用。 永中老总曹参说：“人们都说我挑战微软是疯了，但我有足够的信心，因为中国不会总是按微软的出价来掏腰包！”今天，他带领的永中公司已经成为国产软件进军国际市场的领跑者。,永中Office则将文字处理、电子表格以及报表制作整合在一个单一的程序里面，使用统一的文件格式、统一的标准用户界面，真正解决了办公软件应用间数据集成的问题。 而不是像微软Office那样，需要打开几个不同的程序来进行操作,2004年2月16日美国DEMO展示会开幕式上，当曹参演示了英文版的永中Office集成办公软件后，大会主席称赞它“是一套出色的软件”。 在演示结束后，微软Office软件开发部资深副总斯蒂夫西诺夫斯基竖起了大拇指：干得好！ 事后发来EMAIL：看到你的产品达到如此良好的创新和集成水平，我很高兴。并用中文拼音写道：非常好！此人在微软工作了15年，负责微软Office的研发、推广和创新,半年后的2004年10月27日，斯蒂夫来到中国让斯蒂夫“激动”的是永中Office覆盖了微软Office93.1以上的功能，其中11 创新功能是微软Office所不具备的。而且比微软的打开时间快，运行速度比微软快一倍 。 这是比微软更好的产品：不仅可以兼容微软Office，同样可以在包括Windows系列及Linux、Solaris、Unix等系统上运行,王选说：院士不是当前领域的权威,错误地把院士看成是当前领域的学术权威，我经常说时态搞错了，没分清楚过去式、现在式和将来式。 我38岁的时候，在电脑照排领域的研究在国内处在最前沿，在国际上也可以称得上十分前沿，创造了我人生的第二个高峰，但是是无名小卒，说话没有分量；,1995年我58岁的时候，当选中国两院院士和第三世界科学院院士，获得两次国家科技进步一等奖、一次联合国教科文组织科学奖，虽然没有脱离业务，但1993年我就离开了具体设计第一线，所以我的巅峰已经过去，我当时就觉得已经不是这个领域的权威了； 今年我68岁，3年前得了国家最高科技奖，但离学科前沿更远了，现在靠虚名过日子！”,有些学科，院士是有经验的，在指导年轻人如何奋斗上可以发挥不少作用，但不是当前该领域的学术权威，否则就是天大的误解！” 王选讲的是大实话，同学们不要迷信院士,四点建议,1、认真读书，尤其是读经典著 作和文献 2、深入思考，大胆设想，不急 于计算和实验 3、多提问题，经常讨论和辩论 4、不迷信权威，自信自强，敢 于创新,科技巨星陨落 创新精神永存,激光照排之父，当代毕昇王选,汉字激光照排自主创新的典范,在2000年由中国工程院等单位组织的“二十世纪我国重大工程技术成就”评选中，汉字信息处理与印刷革命被评为第二项，仅次于两弹一星，而王选院士正是这项成就的领头人。 他将“自主创新”四个大字刻在了中华民族伟大复兴的里程碑上。,王选的10个梦想,王选说： “我的一生有10个梦想，5个成为现实，另外5个需要我与年轻人共同实现。”,一、发展激光照排系统告别铅与火 照排机跳过第二代（光学机械式）和第三代（阴极射线管式），直接到第四代（激光扫瞄式） 二、发展基于页面描述语言的远程传版告别传真机传版 采用页面描述方式传送信息，比传真机传送图像的信息量减少50倍，并可不失真恢复成原来版面，质量高 三、发展开放式彩色桌面出版系统告别传统的电子分色机 原有的电子分色机，文图分开，效率低。经历仿制、填补空白、淘汰，20年无结果。现在采用开放式彩色桌面出版系统，3分钟=过去2.5小时,四、发展开放式彩色桌面出版系统告别纸和笔 采编流程管理系统，编辑可以自已组版 五、开拓海外华文报业市场 占领了大陆、港澳、北美、马来西亚大部和台湾的重要报纸。到1992年，汉字激光照排系统占领了国内99%和国外80%的中文电子排版系统市场。,还有五个梦想正在努力变为现实,一、发展激光直接制版告别软片 把版面的文字图像信息直接输出到版材上，版材经自动处理后可直接上机印刷。 直接制版机将在下世初淘汰激光照排机，从而进入全数字化的新时代。 二、开拓日本日文出版系统市场 三、出版系统的栅格图像处理器进军欧美西文市场 四、进军广电业 五、从地图出版系统着手，进入地理信息系统”,王选是创新的典范,创新的精神 创新的品质 创新的方法,艰难而辉煌的创新历程,1975年，已经38岁的王选还是北京大学的一名普通助教。然而就是这位重病十年、只能拿劳保的小助教，在汉字精密照排的科研项目上，却大胆选择了当时处于最前沿的第四代激光照排系统的研制方向。从此他带领一个团队，凭借近乎狂热的信念，开始了连续18年没有节假日的艰苦工作。,西方国家用了四十年的时间，才从第一代照排机发展到第四代激光照排系统，而我国却从落后的铅字排版一步就跨进了最先进的技术领域，使我国印刷业的发展历程缩短了将近半个世纪，从而创造了一个汉字印刷革命的神话。,王选：创新成功的三因素,1、洞察力 2、执著痴迷 3、团队精神,洞察力,这个是一个科学家一个十分重要的素质，但是洞察力怎样培养，很多人问我这个问题。 可能有两个措施： 一个在第一线上拼命干活， 一个是大量看文献。,执著痴迷，自信并坚韧不拨,有人问过我：“你在从事激光照排研制过程中，最大的苦恼是什么？”我立刻回答说：“最大的苦恼就是大多数人不相信中国的系统能超过外国产品，不相信淘汰铅字的历史变革能由中国人独立完成。 1980年前，对于我们跨越式发展的独特技术方案，大多数人的评价是“根本做不出来； 1981年激光照排原理性样机鉴定后，直到1989年前，多数人的估计是“即使做出来，也无法与外国产品竞争”。,从1975年到89年的十四年间，围绕王选和激光照排的各种嘲讽和怀疑就一直没停息过。70年代，国内也有五家著名的科研单位进行汉字照排机的研究，但王选却认为，它们所选择的模拟存贮汉字的道路走不了多远，他提出，要走数字存贮式的激光照排道路。,人们很难想象，日本连这个第三代阴极射线管照排机都没有过关的时候，忽然北大一个小助教提出来要搞第四代，所以基本上是相信的人极少，所以就把我讽刺成为玩弄骗人的数学游戏，说你想搞第四代，我还想搞第八代。 1984年首次评国家级突出贡献专家时， 北大报了七人，结果批准了六人，落选 的一人正是王选,美国的巨型机之父克雷说过，当他提出一个新的构思时，人们常常说“Cant do”（做不成），对这种怀疑的最好回答是“Do it yourself”（自己动手做）。这句话给了我很大的启示，并且在以后的十几年中始终鼓舞着我。,王选最喜欢的格言是：“当你决心献身科学时，就不能享受普通人的生活” 一个人要想在学术上有所成就，必然要失掉不少常人能够享受的乐趣。为了研究工作，十七、八年没有节假日。,杨振宁先生认为，他一生中最大的贡献也许不是获得了诺贝尔奖，而是帮助中国人改变了一个看法，那就是“中国人不如外国人”的看法。对此我深有同感。,我想真正的成功，还是要积累，和有绝招。需要长期积累和绝招，在年轻的时候就需要一种非常刻苦的精神，而且丝毫不能够急功近利，而且我非常赞赏西方一句话，就一心里想得诺贝尔奖，得不到诺贝尔奖。而且我当年做的，根本没有想到金