二十岁的他正在筑牢“科研学习金字塔”

时间:2023-02-10

  从参与有关洛伦兹磁幕的科研项目,到投入有关钙钛矿太阳能电池的相关改性设计,再到选择有关锂离子电池正极材料调控的研究……一次次不同方向、不同阶段的科研经历,都令他夯实基础、拓宽知识面。本期,让我们走近国科大2020级材料科学与工程专业本科生朱天宇,一起领略他筑牢“科研学习金字塔”的成长轨迹。

  “那场与众不同的综合评价考试,让我第一次看到了大学课堂的无限可能。”不同于其他大学综合评价的常规笔试形式,国科大直接以大学课堂开始:一段专门录制的国科大精品课堂视频后,随堂测试考生对知识的理解情况。就这样,朱天宇还没踏进校园,就提前见到了被学生们亲切称为“赵爹”的校园名师赵亚溥。

  视频里,朱天宇走进了赵亚溥的《拉格朗日-力学》课程,书本里高深晦涩的物理理论,成为解释世间万物协奏曲的指挥棒,黑板上工整有序的公式板书之间,跃动着物理世界独特的美。

  “在这之前,我脑中对二十岁之后的日子有许多种设想,在这之后,目标开始清晰了起来。”朱天宇踏上了开往二十岁和科学的列车。

  如约与梦想的大学校园见面,视频那端的赵亚溥变成了讲台上的“3D版赵老师”。

  每一节《材料力学》课,学生们登上赵亚溥掌舵的探索之舟,利用书本知识拆解最新的科研成果,体验经典力学世界的奥妙。即学即用中,朱天宇感觉自己所学的知识并非是停留在书本上的古老教条了,而是真真切切活跃在前沿科学的研究当中的,学起来更有动力。

  “教出的学生不是只能运用结论的人,而是学科的创造者,这才是好的老师、高明的教学。”赵亚溥曾感慨,他不是只把自己当作教书匠,而是把自己定位为培养杰出科学家的教育者,这也是许多国科大本科生学业导师的共识。

  写了擦、擦了写的板书中,老师们试图将学生置于科学史的长河之中,梳理知识的“来龙去脉”,摆渡他们开阔视野,敢于质疑,最终成为新知识、新理论的创造者。

  打开思维,打通思想,大学课堂成为打开朱天宇20岁世界的一扇窗。物理知识讲解中有机融合一系列哲学思想以及概念,这让朱天宇对哲学“另眼相看”,“原来,科学与哲学之间本身并非不相容,恰恰相反,许多大科学家所拥有的哲学思想反过来会指导他们的科学研究工作。”

  与哲学史中著名的“奥卡姆剃刀”观点高度相似,量子力学科学家们在发展量子理论时,也同样注重从较少的假设来建立完整的体系。课余时间,朱天宇去图书馆搜集阅读了大量哲学书籍。在哲学海洋里,他遇见了许多点燃科研问题灵感的火苗。

  “科研学习就像是一个金字塔,本科阶段就是打宽基础,铺好塔底;之后的深造阶段慢慢地精细化自己的研究方向。只有先打好基础,拓宽知识面,你才能够在未来的科研工作中触类旁通,更加游刃有余。”大一入学时,学业导师刘向峰就和朱天宇分享了自己的学术经验。

  带着这份叮咛,朱天宇一直积极参加各种科研项目,从跟随材料科学与光电技术学院教授、博士生导师王晓东参与有关洛伦兹磁幕的科研项目,到跟随材料科学与光电技术学院专任教师、研究生导师周玉荣参与有关钙钛矿太阳能电池的相关改性研究,再到进入材料科学与光电技术学院教授、博士生导师刘向峰实验室从事有关锂离子电池正极材料调控的研究……一次次不同方向、不同阶段的科研经历,朱天宇逐渐摸到了科研工作的门道,也见识了材料科学不同的研究方向以及未来的可能性,“我想这些都将是我未来科研工作能够用到的宝贵经验。”

  在参与洛伦兹磁幕的科研项目时,指导朱天宇的学长在实验操作间隙分享的感悟“最好是自己都懂一点点。”令朱天宇印象深刻。同课题组成员虽有不同的专攻和分工,但想做好一个项目,最好能掌握各个方向的知识。

  “一味依赖于别人的帮助,不仅在工作对接时会遇到麻烦、消耗大量的时间,同时如果想要对参数进行调整也会造成不必要的麻烦。”当时的一句闲聊,朱天宇在后来的无数次实验里不断印证、品味、坚守。“后来我和同伴就可以独立自主完成电极材料制备了,就这样,从材料制备,到材料表征,到最后的构效关系的建立,我渐渐掌握了材料科学基本的整体研究范式。”

  跟随导师团队,朱天宇也和锂离子电池“杠上了”。团队主攻难题对准——如何提高锂离子电池的容量以及充电速率上,通过改变锂离子电池的各个部分,包括正极材料、电解质、负极材料、薄膜等,以期实现电池性能的提升,实现电动汽车及大量电子产品的“整体素质”升级。

  无疑,团队将目标写在了国家未来发展的快车道上,对加快社会经济建设以及满足人民对美好生活的追求,正铺开自己的答卷。

  这与朱天宇的专业选择初心十分“合拍”,在他看来,材料科学与工程专业正是一把横跨多学科且直面社会生产的“趁手工具”。

  “小到人们的衣食住行,大到国家的国防战略,都离不开材料科学的参与。”两年里,朱天宇跟随课题组看到了材料科学在国家飞速发展中肩负的使命和挑战——产品质量需求日新月异、产品转化率低、国际竞争加剧……

  “材料科学的发展迎来了新局面,那么作为‘未来科研领军人才’,如何将论文变产品,如何将科研成果转化成现实的生产力,这些问题,需要我们国科大学子冲在前面。”朱天宇说。


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