学者笔谈

杨立:有所不为而后有为

学者笔谈
   ■ 一个人知道自己能“为”什么并不难,难的是明白“不能为”什么,这不仅需要眼光,更需要勇气

   ■ 实际上,理学与工学越是在尖端领域,它们之间的差别就越小,而且它们在追求人类睿智进化这一点上又是共同的。 

   ■ 在错综复杂的激烈竞争中,合作才是竞争的最高境界,但合作者必须具有属于自己的“金刚钻”。

   ■ 既教书又育人,是教师应该遵循的教学规律和教学原则。

  孟子曰:“人有不为也,而后可以有为。”“有所不为”是前提,“有所为”是目的。一个人知道自己能“为”什么并不难,难的是明白“不能为”什么,这不仅需要眼光,更需要勇气。一天只有二十四小时,所以人生还是单纯一点为好,在你力所不及的时候要勇敢地把“不”字说出来,只有这样才能选对最适合自己的舞台,走出自己的路。我大学毕业已经三十年了,今天借“学者笔谈”专栏和大家谈谈自己对专业、教育和科研的感悟。

  理学与工学,化学与化工

  我硕士的专业是物理化学,属于理学,博士的专业为化学工程,属于工学,现在干着的专业是应用化学,可以说是“理工结合”吧。我目前的研究方向是先进动力电池,它是一项综合技术,涉及化学、化工、材料、电气、机械、软件等多个学科。电池研究工作者属于理科人还是工科人,我也懒得给自己归类,因为我只明白一个道理:电池性能优良才是王道,其他一切都是浮云。这么多年过去了,我对于理学与工学,化学与化工也有了一些自己的认识。

  理学(Science)与工学(Engineering),一般认为是不同的。理学研究是记述现象并建立相关的理论体系,而工学研究是瞄准某一个目标函数的最大化或最小化。我们也经常听到,理学是基础研究,工学是应用研究,其实这样的区别较为模糊,也未必全对,因为在工学领域也做着甚至连理学研究者也不太能完成理解的基础研究。实际上,理学与工学越是在尖端领域,它们之间的差别就越小,而且它们在追求人类睿智进化这一点上又是共同的。大而言之,理学的目标是真理的探求,工学的目标是人类的幸福。但无论是科学家还是工程专家都是人类进步所不可缺少的,虽然我们目前的评价体系给了前者更多的褒奖。

  一直以来,化学(chemistry)和化学工程(Chemical Engineering),简称化工,分别对应着传统化学工业中的两大部分:产品开发与生产过程,他们就像一辆车上的两个轮子平行地向前推进。化学以“创造物质”、“分析物质”、“认识物质的变化”、“观测物质的物性”以及“有效利用物质的功能”为中心,也就是一般说的化学包括应用化学的重点是“what to make”。而化学工程的重点是“how to make”,它关注的则是物质或材料大量生产时如何是好,包括设计或采用什么样的反应装置,反应器的体积和形状如何,原料的投料量等等。

  人类目前正面临能源资源枯竭、人口大幅增加、地球环境问题日益严重等三大问题。二十一世纪,面对环境调和、物质循环型社会的构建和多样化的化工产业的发展,社会和产业都要求对传统化学工程体系进行重新审视,期待化学与化工的协调与融合。未来的化学工程,将突破现有的框框,成为更广泛、更统合的技术领域。从处理地球规模的物质循环、能量转换的宏观过程到原子、分子水平的微观体系都将成为化工的研究对象。其适用范围也将扩大到生物机能利用、生物模仿、精密构造控制/细微加工、半导体制造、物质循环、环保、能量转换等过程,同时物质创制也将成为化工的一个重要内容。总之,再构筑后的化学工程─“统合化学工程”,会强化理学和工学的高度融合,追求微观与宏观的统合,将成为一个崭新的工学体系。

  二十世纪的工学,将速度、规模、机能的多样化设定为目标函数,追求其最大化,即高速化、大规模化、多机能化,并相信这些都关乎人类的幸福。进入二十一世纪,开始将与地球环境的调和设定为重要的目标函数,这对未来的工学研究是机会也是挑战。虽然不知不觉中装出什么都懂,摆出自以为了不起的臭架子是人之常态,但面对强大的自然,不管是理学研究者还是工学研究者,都不可能是全才,所以要时刻提醒自己保持谦虚谨慎和对学术敬畏的态度,使自己成为有能力合作并善于合作的人。在错综复杂的激烈竞争中,合作才是竞争的最高境界,但合作者必须具有属于自己的“金刚钻”。

  教书育人是大学的第一要务

  无论时代如何变迁,大学的根本任务是教育。教师是我们的职业也是我们的事业,教书育人是大学的第一要务。

  几年前,曾有这样一篇报道:“越来越多的教授走上了讲台,越来越多的本科生享受到优质教育资源,教授上课已然成为高校一道亮丽风景”。看完这样的报道让人哭笑不得,本来教授给学生上课是天经地义的事,怎么就成了亮丽风景了呢?!但这确实从反面说明重科研轻教学,甚至不科研不教学的现象在我们的大学中还是不少的。

  我们大学人都明白,面对同一门课,与副教授、讲师相比,教授上课不一定就有明显优势,所以不能简单地把教授上课与教学高质量等同。教学质量的提高,在于教师以怎样的理念、态度和方式去上课,上好课。

  我到交大任教以来,已主讲过“应用电化学”,“化工热力学”,“化学电源”,“膜分离科学与技术”等本科、研究生课程,也连续多年参加了由教务处组织的上海中学等重点中学科技班的讲座,对教学有了一份感情也多了一份思考。

  教师只有备好了一门课,才能上好一堂课。备课不仅要对全书的理论体系、知识结构有一个宏观的把握,而且必须不断地钻研本课程与已学课程及后续课程之间的相互关系,甚至还要对相邻学科的知识点从逻辑上有所呼应,把看似不相关的东西揉成一个教学整体。只有这样,才能使每一堂课的教学到位,才能做得前后呼应,浑然一体,真正做得既见“树木”又见“森林”;备课考虑“教”的同时更要兼顾到“学”。有些科目我虽然已经教了好几遍了,但我每学年都会重新备课,每次除了用我们最近的相关科研成果和搜集到的最新资料及时更新教案外,上一届学生们的见解与方法、兴趣与质疑也都会成为我第二年的备课内容。比起课程中年复一年、重复不变的那些知识,这些新加入的内容往往成为教学的亮点。在和下一届同学的相处过程中,我们又会相互启发,激发出新的思维活力和火花。一个教师,教好一堂课易,教好一门课难,一阵子教好课也不算难,难的是一辈子教好课,教好每一堂课。

  教学是学问也是艺术,大学教师不能照本宣科。完全按照教材的先后顺序、篇幅大小、详略程度讲课的话,那结果一定是失败。教科书只是给我们提供了授课的主线,但讲稿绝不是教材内容的翻版,面面俱到的课堂教学不可取。其实教学过程中最需要教师不断努力的是如何创造和把握时机点燃学生好奇的火花,并让学生自己燃烧起来。我充分相信学生的自学能力,所以在教学中,书上写得越是详尽的部分,讲课时我往往点到为止,不以教得多为满足,有时教得太多反而是剥夺了学生自己去发现的机会。讲到关键的地方我会主动停下来,询问学生该怎么办,鼓励学生对教学内容提出问题和质疑。我每次对课程前言部分的讲解特别用心用力,实践结果证明:概要课上好了,学生就会找到自己在科学上的偶像,克服对科学研究的神秘感,明白大人物就是一直不断努力的小人物的道理,从而激发学生投身科学的兴趣和勇气。教师必须十分严谨地对待教学,在不故弄玄虚的前提下精心设计教学方法,并形成自己的个性和特色。教育家苏霍姆林斯基也说过:“一个没有任何特色的教师,他教育的学生不会有任何特色。”只有具有教育个性的教师,才能保持对学生的恒久引力,才可能最大限度地诱发学生的潜能,提高学生的素质,从而培养出真正的具有颠覆性的创新者。要达到这样的境界,作为教师,唯有不断学习。

  多媒体教学不等于教学的现代化。现在的大学教学,离开了PPT是很难想象的,但一旦患上PPT依赖症就很难成为好教师。我坚持PPT和板书并用的教学方式,特别是对于公式的推理和证明,要点、难点和关键点的归纳、整理,我都会通过板书一步一步地展现出来,给学生比较充分的思考时间,并根据学生的反应适时地修改自己的教学方法。

  用英语上课不等于教学的国际化。在先进国家普遍流行的启发式教育中,最重要、最有乐趣,最富挑战的教学环节是和学生进行双向交流,所以当你的英语达不到足够的高度时(象引用汉语中的成语、典故、俚语那样自如地引用英语中的有关词语;象了解中国一样了解外国的政治、经济、历史、地理,名人、八卦等等),那你讲课时就只能局限在一个很小的范围,不可能和学生做深入的交流,充其量只是勉强完成照本宣科式的教学,也就不可能达到用国际化的教育理念培养学生的目的。

  激情成就伟大教师。有激情的教师才有可能激发学生的激情,有了激情和热情的学生才可能有高境界的师生互动和满意的教学效果。只有集灵活的教学技能和技巧、旁征博引的才华、过硬的语言功夫、严密的逻辑推理能力于一身,并能配合强烈肢体语言的教师才有可能在课堂教学中达到激情四射的境界。激情应该成为每一个教师永远的追求。

  好教育才是好教师。陶行知先生也说过:“千教万教,教人求真;千学万学,学做真人。”既教书又育人,是教师应该遵循的教学规律和教学原则。教师人格魅力、学识魅力和形象魅力构成了一个立体化的教师个人魅力,它对学生的影响是任何教科书,任何道德箴言,任何约束都不能代替的一种教育力量。在教书育人的过程中,教师变得更有魅力。好教师不能光靠专家评定,还要看学生是否认可,特别要听听毕业多年后的“老生”们的评价。建议学校每年校庆时让校友们评选他们心目中的母校的优秀教师。金杯、银杯不如学生的口碑,如果“老生”能认可我是一个不捣浆糊的教师,那我将十分欣慰。

  科学研究是大学教师的保鲜剂

  改革开放三十年,我国在科学技术方面大踏步地追赶世界先进水平,取得了长足的进步,但这样的时代很快就会过去,我们即将迎来一个没有参考范本、学习榜样的全球规模的大竞争时代。为了成为世界真正的领跑者,我们必须依靠自己的力量创造出世界通用的新的原理,否则就没有光明的前途。

  未来社会所需要的绝不是“秀才”,秀才能很快掌握已有的原理和知识,并能加以应用,但缺乏创造性。现在各行各业都在呼唤“创新型”甚至“独创型”人才,如何培养这样的人才,已成为我国十分重大的国家课题。

  在建设创新型国家的征程中,大学扮演着无可替代的重要角色。放眼世界,卓越的大学教师一定既是教学能手又是科研能手,所以研究型大学的大学教师原则上都应该是“教学科研并重型”的。担任创新型人才培养重任的大学教师,自身不做科研、没有创新经历是不可想象的。

  科研是一种人生态度,意味着永不停息地追求,兴趣是追求的持久动力。大学作为一个具有创造性氛围的智慧高地,是传道授业解惑之地,更应该是生“道”之地。大学教师既是原创性知识、先行性思想的创造者又是学生创新活动的引路人,必须保持对科研的浓厚兴趣。兴趣是学习的方向,梦想的来源,创新的基础。有兴趣的事才是你真正的天赋所在,才可能是你生命的成功点。快乐地做研究吧,和做其他任何事情一样,你的态度将决定你的高度。

  科研让你从“知”变成“会”。进入信息社会,获取知识变得越来越容易,认为“只要知道就自然会了”的人也越来越多。但事实上对于象化学、化工以实验为基础的学科,仅仅做一个“知道分子”不但不够用、不顶用,有时甚至还会误事。在日本的实验室里经常会听到这样两句话:“やらないとわからない”,“やるしかない”,说的是同一个意思:必须亲自去干,否则就不会知道真实的状况。所以“知”与“会”之间的鸿沟只能靠实践来填补,实践才能出真知。

  科研培养你的专心、细心和耐心。罗曼·罗兰说:“与其花许多时间和精力去凿许多浅井,不如花同样的时间和精力去凿一口深井”。要想在科研上有所成功,从平凡变成非凡,就必须在使命感的驱使下,专心致志地瞄准一个方向、干一件事,否则不要说争创一流,甚至连入流都很难;创新往往是在细节中产生的,细节是科研的上帝。研究者要象警察破案那样,养成“现场走百遍”的习惯,用心去发现其中的“蛛丝马迹”,一个对什么都视而不见的人不可能有创新。细节体现素质,素质体现修养,修养决定高度;面对现实,谁也不能保证自己没有急功近利的时候,但凡成大事者,都脚踏实地地甘于从一点一滴做起,自认为聪明的人往往会在意想不到的地方驻足不前。科研是人类用有限的认知面对无限的未知世界,但正如胡适先生所说:“怕什么真理无穷,进一寸有一寸的欢喜”,所以科研时不要一味追求大课题,关键是要做得有创造性,只有能耐心地把很多“小”事情都做好的人,未来才有可能撑起大的事业。

  科研让你明白“闲”心和交流的重要。埋头苦干的态度当然是好的,但勤于思考才是成功的摇篮,是创造力的源泉。独立思考与“闲”相关,据说思考的的回路大多只是在大脑一片空白时才打开,也就是说,越是“闲”就越能想出创造性的主意。闲身先闲心,正所谓心若一潭清水,便可容量无限。为此,建议学校加强“校园‘闲’文化”建设。科研成功离不开高效率的交流,特别是国际交流,根据自己专业的特点,除了英语之外多掌握一门外语是有益的,因为用非英语发表世界一流科研成果的例子比比皆是。比如在电池领域,日本的研究和开发实力是公认的世界第一,世界最大的电池讨论会每年在日本举办,而且工作语言主要是日语。显然在这样的场合比起用英语交流,直接用日语和日本同行交流得到的启发和收获更大。另外,读懂大量的日本电池专利,对于跟踪本研究领域的国际前沿动态十分有帮助。

  科研改变你对“犯错”的看法,同时也培育你的勇气。按照常规的思维模式,也许能让我们不犯错,但同时往往也让我们陷入无法前进的僵局。科研上作出非凡成就的人,总是敢于行动,独辟蹊径,当然也会经常失败。创新就意味着没有标准答案,只能是一边犯错一边前行,如果没有容忍“犯错”的氛围,就不可能在科研中大胆革新,从而获得独创的成果。犯错让我们成长,错误是最好的老师之一,通过某次失败可以学到更多。把“犯错”作为一个新的起点,重新计划,不断试验,这样也就离成功更接近了一步,但是在实践中也要尽量避免重复同样的错误;林肯曾说过:“有些事情一些人之所以不去做,只是因为他们认为不可能。”面对这些意想中的不可能,首先要去尝试,否则可能就会失去好多成功的机会。即使挑战失败,也能为未来的成功积累宝贵经验,同时也培育出你敢于与众不同的勇气。

  科研必须回归课堂,服务教学。科学研究的过程是对某些知识点进一步深化的过程,做不做科研,对事物的感觉是不一样的。做科研的教师很容易就能发现某些教科书中的不足:书中给出的几乎是标准答案,很少在尚未解决的课题上用墨,给学生一个错觉,好像这一学科什么问题都已经圆满解决了。用这样的教材很难激发学生的探究心。虽然我们已经习惯于把什么问题都能很快回答出来的老师认作好老师,但习惯做科研的老师,在学生提问时往往会不马上给出答案,而是与学生一起探讨、思考。这和教师不努力或水平不高是两码事,因为世界本来就没那么简单。同样,做科研的教师讲课时,自然而然地会讲出许多书本上看不到的东西,在不知不觉中把自己在科研中积累的一些素材、资料以及新的方法和见解传授给学生,师生之间的交流也会变得更加活跃,而教师思想活跃的本质在于他在长期的科学研究中所形成的感悟和创造力。科研最终必须回归课堂,服务于教学,二者相辅相成,不可或缺。

  培养出超过自己的学生是教师的人生目标,教师在成就学生的过程中,同时也成就着自己。人生有许多东西是可以放弃的,但万万不可轻言放弃的是:努力!有所不为,才能有所为,才能有大作为。

  学者小传

  杨立,上海交通大学化学化工学院教授,博士生导师,日本名古屋大学工学博士。曾任国际著名企业日本ガイシ株式会社(NGK Insulators, Ltd.)正社员、主任研究员。现兼任国际交流协会(ITE,美国非营利法人)理事,国际先进电池合作项目副主席兼中方首席代表。中国电池工业协会特聘专家。江苏省绿色电源材料工程技术研究中心技术委员会委员。上海市二次电源协作组副组长。首届上海“浦江人才计划”获得者。日本名古屋大学“国际交流贡献奖”获得者,名古屋大学中国同窗会干事长。

  留日期间,直接参加了日本NEDO“新阳光计划”的燃料电池用氢膜反应器的研发、染料敏化太阳电池的产学研共同研究,以及NGK-Daimer Chrysler的锂离子动力电池联合研发项目。2003年末回国后,承担了国家973项目,主持了国家863项目及国家自然科学基金等项目,与国内、国际的著名企业(如TOYOTA, FDK, Hitachi Chemical等)保持良好合作,并取得一系列满意的成果。在国内外发表论文110多篇,多为SCI、EI论文,其中有三篇为ESI highly sited 论文。包括AIChE J,Ind.&Eng.Chem. Research,Chem.Eng.Sci.,J Memb.Sci.,J Mater.Chem.,Langmuir,Electrochem.Commun.,J Power Sources,Electrochim.Acta等所在研究领域的国际著名学术刊物。参加出版日文版专著一部(日刊工業新聞社出版,2010),申请日本,美国,欧洲、PCT及中国专利60余项,其中大部分已授权。

杨立