学校科研工作研讨会上明确提出教师要练就“童子功”。一直以来,人们对科研工作应具备的基本功缺乏明确的定义,使得在选拔和培养潜力型科研人员及提高自身科研能力时不能有的放矢,往往事半功倍。科研的“童子功”就是科学研究的“基本功”。任何行业都离不开一定的基础理论和基本技能,对于科学研究而言,还应该包括创新能力,三者相辅相成,缺一不可。基础知识是夯实基本技能的前提,扎实的理论知识、过硬的基本技能和良好的创新意识则是获得硬核科研成果的先决条件。下面,我就结合自己的实际体会,从以下三个方面,谈谈对科研“童子功”的理解和认识,与各位同仁探讨交流。
一、“童子功”——基础理论的基本功
科研能力是大家讨论的热点,但大多集中在质疑能力、归纳总结能力、逻辑分析能力、自我学习能力等方面,而专业基础理论作为最基本的能力往往被忽视。各种科研能力和技能均以基本理论为基础,没有扎实的理论基础,其他能力将成为空中楼阁,也无法形成具有竞争力的科研能力。基础理论的夯实应该是系统性的,避免快餐式学习,才能深入理解各个基础理论体系的内在联系,为科研能力提升奠定坚实的基础。
以本人为例,工作以来,在前期的科研中时常有感于某些方面的专业理论基础不够扎实,于是主动申请承担了两个学院流体力学课程的教学工作,旨在通过教学过程中全面而系统的学习夯实核心基础理论。此外,在科研过程中,每一个课题所涉及的基础理论问题并不一定是自己所熟悉的方向,要解决课题中的科学问题需阅读大量相关文献,在此过程中也能进一步夯实自己的专业理论基础。因此,具备更扎实的专业理论基础应该成为高校科研人员独有的标签和优势,也是“研究真问题、做真科研、磨硬功夫、出真贡献”必备的“童子功”之一。
二、“童子功”——科研技能的基本功
科研技能基本功应该是人们最不容易忽视也是讨论最为频繁的一项科研基本能力,主要包括观察能力、洞察能力、逻辑分析能力、阅读及写作能力、专业工具的应用分析能力等。这里不准备对各种基本科研能力进行一一探讨,重点想说的是洞察分析能力。事实上,科学与艺术一样都需要有敏锐的观察能力和洞察分析能力,不观察和分析就不能深入理解所研究的对象,科学研究也就无从谈起。通过深入观察和分析,才能透过表象发现其背后的内在本质。洞察分析能力是肉眼视野的延伸,也是判断科研人员潜力高低的关键,因为表象大家都能看到,视线延伸所到之处的世界才是大家一决高下的舞台。
以本人的青年基金为例,本人过去一直从事核反应堆堆芯内流动与传热的数值研究工作。由于堆芯结构过于复杂且跨尺度问题严重,过去很长一段时间以来,CFD方法在反应堆燃料组件设计、优化及安全分析时主要以小规模通道为分析对象。这类研究的主要目的是分析复杂结构对流动与传热特性的改变,这种特性的改变及引起的现象大家都能看到。事实上,所有现象的改变均是由于流体质点受到了复杂结构给它的某种作用力,这种力改变了流动规律,进而改变了传热特性。可见,这种虚拟的“作用力”就是热工水力特性改变这一表象背后的本质。一旦洞察了表象背后的本质,新的方法和思路便会诞生。
三、“童子功”——创新能力的基本功
创新是科研工作者的生命线,也是科学研究的主要目的之一。创新非一日之功,需要“朝朝暮暮”的积累与沉淀。科研创新与艺术创作中的灵感颇有几分相似,创新灵感何时出现虽无法预测,但当积累和沉淀达到一定程度时,量变就会形成质变。清华大学刘云浩教授曾用一个比喻来描述创新灵感:“桌子上的满杯水,当你用力踹它一脚,从杯子里溅出的小水滴就是创新灵感”。个人对该比喻非常认同,只有当杯子盛满了水时,才更有可能激起创新的水花,杯中之水则是科研基本功。
本人长期从事细长型结构的流致振动研究工作,当时为了提高多物理场耦合的分析效率,提出了一种流体与固体耦合的跨尺度方法。在后续的科研中,遇到了一个类似的包含大规模细长结构的多相流动与传热的问题,由于物理现象和结构均十分复杂,现有的多相流理论和模型均难以实现对该结构的准确分析。由于前期积累了流致振动跨尺度耦合的相关理论和方法,于是将跨尺度耦合的思想应用于该问题,顺利实现了大规模细长结构的一维模型与周围介质的三维模型之间的跨尺度耦合,最终获得高度认可。个人认为,对于注重持续积累与沉淀的人,创新终将成为偶然中的必然。
综上,如果以取得“硬核”科研成果为基本目的,扎实的基础理论、熟练的科研技能,以及十年如一日积累与沉淀中的“创新灵感”都是必不可少的前提。这就是我所认为的科研“童子功”。