研讨课总结
时间: 2022年春季学期
地点:玉泉路/线上
(这个目录的跳转并不可靠,请大家手动跳转)
内容简介
拔尖学生培养基地为国家为探索培养优秀学生而开展的试验计划(拔尖计划),目前仅有限的学校和专业加入。1.0阶段为2009-2019年,目前为2.0阶段。
本文即为参与拔尖计划的学生的辅导总结,主要包括:
本文的目的是为了总结已有的讨论,为之后的同学提供参考,其中许多内容可能和实际有所出入,请大家批判看待,欢迎讨论和交流。(邮箱:oushigang19@mails.ucas.ac.cn)
注:讨论中分享的学科具体知识并未记录,感兴趣可以移步看板下文主要是知识/技能之外的,方法、态度、技巧、规划等。括号内(4.27)为记录的日期。
讨论内容整理
学业
研讨课的定位
老师(4.27):
- 研讨课未必能解答大家的全部问题,但是重在交流讨论,出现错误也是合理的。相比于回答问题,我们更专注思维过程,就像上课推导出错,未必是教学事故,反而是很好的机会,是研究过程中真实存在的状况,能让大家了解老师的思路,也能让大家更好的理解知识。
- 在交流中尽量为大家提供一些想法,帮助大家学习正确的思维方式。
- 研讨课小组最初的设计目标是确保大家跟上课程进度,在学习上提供保障,但如果大家在学习方便困难不大的话,可以进行一些课外的拓展延伸。
- 由于老师主要关注某个方向,因此为了开拓大家视野,以学生来讲为主。
- 辅导小组一个重要目标是:训练大家讲解内容,如何讲的清楚明白,把物理图像和思路讲清楚,这比公式本身更重要。并且还希望在PPT制作上给大家进行训练。
在讨论中,老师吐槽大三同学(19级)的PPT做的太差了,因此希望大家多练习,能讲明白、讲好在科研中很重要。
学习方法
老师(4.27):
- 反对在大学延续高考的刷题风气,虽然当初参加竞赛也刷题,但是一个星期只做一套试卷,每道题认真琢磨。有很充裕的时间思考问题,对能力的提升很有帮助。
- 一个好的学习状态:任何一个题目,在知识范围内的,应该都能做出来,而不是“我见过”,因为知识主干十分清晰,所以做题很有信心。
在讨论中,老师提到了他自己在科研的一次重要经历:琢磨出了一个无限大矩阵的一个计算方法,让原本大家觉得不太可能的事情得到很好的处理,让导师印象深刻,也极大的提升了自己的信心。该方法主要基于如下公式:(大一线性代数)
$$
\begin{vmatrix} A &B \ C & D \end{vmatrix} = \begin{vmatrix} I &0 \ CA^{-1} & I \end{vmatrix} \begin{vmatrix} A &B \ 0 & D-CA^{-1}B \end{vmatrix}
$$
>(这公式显示在论坛上似乎不到位,暂无好方法,所以把latex代码也放在这里
> $$
> \begin{vmatrix} A &B \\ C & D \end{vmatrix} = \begin{vmatrix} I &0 \\ CA^{-1} & I \end{vmatrix} \begin{vmatrix} A &B \\ 0 & D-CA^{-1}B \end{vmatrix}
> $$
学习态度
同学(4.27):成绩对我们很重要,因为影响保研、评优,目前班上GPA虚高,非常卷(竞争激烈),许多人陷入了为高分刷题,而非思考的状态。
老师(4.27):能看出来目前分数导向的问题,学院开设的难度较大课程,选课人数很少,甚至开不起来。其实大家不应该有畏难情绪,更不应该为了成绩而回避挑战。根据19级的情况,GPA到后面会整体下降,不会一直维持虚高的状态。
科研
研究方向的探索
老师(4.27):我的专业方向是强子物理,处理低能非微扰的问题,胶子夸克相互作用,同场论、核物理有交叉。非微扰现在很难做,目前一个解决方案是用蒙特卡洛模拟去求解,基于QCD理论得到一些强子的性质。
朋辈(4.27):兴趣在物理和计算的结合上,希望通过先进的计算方法去解决物理问题,同时用物理理论反哺计算研究。
同学们(4.27):
- 可以分享凝聚态相关的高阶理论:拓扑能带、绝缘体、量子场论、固体物理
- 想做理论偏计算的方向
- 想做理论
- 还不明确
- 想先试试实验
同学(4.27):对方向的探索起源于兴趣,对某些问题的困惑和继续的学习,之后读了Anderson的书,(发现内容)符合个人对世界的理解图像,当时不知道凝聚态是什么,大概是在大一选择了X老师,老师介绍了凝聚态物理,讲了拓扑绝缘体。慢慢就了解了。
同学(5.4):分享了拓扑绝缘体的介绍,关于Berry Phase等内容。
朋辈:
- (5.4)分享了物理学中的优化问题,介绍遗传算法、梯度下降、神经网络等。
- (5.19) 分享了软物质物理和生物物理
- (6.6) 分享了声学方向
讨论中,同学提到本校提供的课程和讲座大多面向凝聚态和高能物理,对软物质和生物物理介绍较少,因此希望让大家多了解一些,开阔视野。另外,除了中科院系统,大家也可以去了解其他学校和研究所的课题组,甚至跨专业的课题组,比如计算机科学、数学、生物等。这样更能找到自己的兴趣所在。
朋辈们(5.23):
- (S2)发现自己不喜欢做实验,上完光学后发现不喜欢光学,和很多老师交流了,目前在做一些课题。
- (Z)大二选课,之后跟着某个课的老师开始做事,之后准备在这个老师那读博。
朋辈(6.6)(T): 本科期间找老师做科研实践。做实验做的挺多的。封校之后也想去做了一些理论方向的生物物理,最终去北大定量生物中心做了一些东西,觉得做的太数学,没有任何物理,完全推导公式进行拟合,对此不感兴趣。大三这个学期封校以后,再去看那个网站,新来的一个20年回国的老师,发现这个老师的博后老师研究兴趣和自己的研究兴趣很像,因此我和回国的老师联系,申请科研实践,现在也在做。在这里合作的最大感受就是会分享各种各样的讲座,seminar,一次一个人讲,讲完提问,很多都是领域前沿,主要是国外的研究者聚在一起讨论。通过这个学到许多东西。
分享过程中,老师提到一个有趣的课题:螃蟹的身体里面的肉和壳到底长成什么样子,里面的结构有么有什么有趣的东西?我们吃的时候,肉在哪里?怎么弄出来?(解剖学上的结构)(老师本人)试图分析过几次,没有太多结果。
同学指出,动物昆虫学中有种显微CT,能非常精确的解析出昆虫体内的肌肉、外骨骼的排布,专门研究形态和功能的对应,如何进行仿生设计。目前聚焦甲虫方面,用高速相机拍摄运动过程。例如甲虫跳跃的力量与结构的关系。
学科交叉
一些关于拓扑生物的讨论
刚才我们聊到学科交叉,请大家思考一下有无拓扑生物学?
大肠杆菌杆状,贴着一个培养皿,形成环状,但是中心点处没法排列,存在一个缺陷,这个是拓扑不变量。
胚胎发育的时候,细胞也会分裂,2到4到8,到一定阶段后,细胞不会保持原来的结构,会出现各向异性。而改变需要运动,这个运动各向异性也是在研究中会涉及的问题。
DNA的双螺旋算不算拓扑结构?
算的,扭结理论也提到了这一点,算是有意思的问题。
和学业导师交流
老师(4.27):对学业导师应该充分利用,展开与他的专业领域相关的有效交流,开始读书或者读文献,建议找到师兄师姐带着我,读一些书。
同学(4.27):
- 这(和老师交流)是一个自然的过程,自己在学习的过程中出现了一些问题,就去学习其他相关的东西,然后再去找这个领域的老师交流,自然就建立了对整个学科的认识。但是这建立在兴趣之上,兴趣应该首先来源于对这门学科哲学的认识,在这之后才是物理的东西。
- 我和和老师交流的模式:老师提出一些问题,问我会不会某些东西,不会我就下来自己看,有基础知识之后就可以开始做一些东西了,形式就是:老师让我了解一个东西,我了解完写一份笔记,老师看完后据此给我布置进一步工作。
学习到科研的转变
老师(4.27):
- 从考试到科研的转变 这是一个很大的变化,很多人学习成绩很好,但是做科研就不行。
讨论中,老师开玩笑说:“理论所这个鬼地方,之前招了七八个研究生,总有一两个被玩残掉的。”
进组的一些准备
朋辈(4.27):一个学长的建议是“学过量子力学就可以进组了”,可以通过大创项目参加,或者邮件同老师联系参观课题组,申请课题。
老师&同学(4.27):建议大家了解一下感兴趣的课题组是否使用某些编程语言,可以提前学习,对做大创等有帮助。
老师(4.27):
- 做(某个)领域量子场论应该学到一定程度,但完全不会,边做边学也是可以做的。
- (老师本人)大三参加大学生研究计划,大三下跟着王老师,大四开始计算费曼图。边学边做的过程中,实验分析很容易上手,因为物理比较具体。但理论像这样做更困难一些。
- 你第一次选择的方向,往往不是你未来选择的方向。
朋辈们(19级同学)(5.23):
- (S1)跟一个老师做大创,但是没学过量子场论,根本进行不下去。
- (T)学院组织文献阅读之前甚至没有开始做过东西,但目前也开始做了。
导师很push怎么办
同学提到,有位老师早上四五点起床,六点就发消息,周末可能突然找你讨论,非常Push,但是又觉得可以督促自己,哪种风格的老师更合适呢。
老师(4.27):不同老师风格很不相同,push也有好处,可以多发文章,更早找到教职。
导师不push怎么办
同学提出,老师希望我学完再来,我希望跟着老师学习,这好矛盾,我应该多去碰一些组吗?
朋辈(4.27):都可以,有同学短期多个尝试,有同学一直跟着一个。我的导师也反映了这个情况“学生在这实习,大概率之后不会在这里做”。
老师(4.27):
- 作为教师,科研压力也很重,不可能花很多时间(带本科生)来做没有产出的东西。因此如果感觉老师不愿意带本科生也可以理解。
- 多去碰一些,但是可以理解,因为很多老师反映,培养半天学生跑了,这个情况很常见,所以他们希望你晚点找他,更靠谱一些。
老师提到计算机学院之前想推进(研讨课)这个模式,没法进行下去,因为这些老师认为带领他们(本科生)后没有太大的意义,反正多数都去计算所了。但是物理学院能很好的进行,部分原因是郑老师在推进(研讨课)这个项目,这也有利于同学们了解学院本部的情况。
听报告的提问技巧
老师(5.4):
为了鼓励大家提问,总结了两个万能提问模板(用于你完全没听懂,非常糊涂的情况下,笔记上只有一些零散的关键词)和一个万能回答(乐)
提问:
- (如果对流程有大概的认识,知道一些关键词)刚才您提到文章通过XX,XX,XX步骤,得到了XX,这里的哪个步骤比较难、或者比较有创新点,使得这篇文章能够发表在这个XX刊物上呢?
- (如果演讲者讲述完了这个工作,但没有人提问,或者大家都觉得没什么问的)请问这篇文章还有什么地方可以改进呢?或者能在它的基础上做些什么进一步的工作吗?
回答:
谢谢你的问题,这个问题非常好,但是这个还需要进一步的研究,非常欢迎你和我们合作。
好了,你现在拥有了万能的提问、回答技巧,只要有足够的勇气,去蹭组会就可以游刃有余了(bushi)
学生竞赛和大创
朋辈(5.23):
目前学校组织的竞赛很少,个人感觉高质量竞赛对能力的培养不亚于目前的大创,进入课题组未必需要申报(多数发不了论文),但参加大创可以更了解课题组。学生竞赛被部分老师批评为没有意义,但从学生的角度来讲很有价值,这些比赛有更快的反馈,更平滑的学习曲线,能锻炼对软件和编程语言的使用(Matlab, Python, C/C++, COMSOL等),是基于项目的学习(Project Based Learning)
规划
保研
老师(4.27):
- 建议提前去找导师,目前这一届比上一届要好很多,能保研的基本都找到老师了。
- 选择的时候应该要谨慎,选择完毕之后五到十年不要更换。只要努力的时间足够长,坚持足够长的时间,就可以让人看到你,这种坚持是特别重要的东西。
读博
老师(4.27):他们(19级同学)对于读博很恐慌,因为看到很多劝退的,我认为,你每天只要一个小时很高效的努力就可以了,坚持下来,我敢打赌你一定能拿到一个博士学位,不会太糟糕。长期的坚持比突发性的努力更好一些,不要等到ddl的时候匆忙准备,不要养成这个习惯,就算到了ddl,也要把事情做下来。
经历分享
老师(4.27): 在高中就确定了自己要做理论研究,07年本科毕业于中科大,12年毕业后在美国阿贡国家、澳大利亚阿德莱德、德国波恩工作,18年回国,19年担任班主任,目前是长聘副教授,学校提供的待遇不错,生活无忧,可以安心科研。
生活
压力应对
老师(4.27):人生是一个很漫长的东西,不要在一个地方把自己的力用完了。
朋辈们(5.23):
- (S1)大二某次考试考崩了,当时觉得自己啥(科研)都做不了了,不过后来心态调整了过来,现在觉得没什么。
- (T)疫情那学期对作息带来的负面影响持续到现在,目前正在进行作息的调整。
- (S2)每学期期中都感觉自己坚持不下来了,但最后回过来看(也就那样),逐渐接受了生活就是这样的事实,某门专业可以没认真看习题课,考到了整个大学最差的分数。
- (Z)大一大二一直在卷分数,后来大三发现保研率其实很高(接近50%),才意识到其实没有太大必要(去卷分数),所以之后看淡GPA了。
科研能否养活自己?
在和同学们交流的过程中,发现许多同学对这个问题答案很不相同,老师本人也说,还有同学问他:“老师,我做科研以后会不会饿死?”,这次讨论我们分享了对此的认识。
同学们的观点(5.30):做科研能否养活自己
- 养活自己可以,养活家庭够呛。
- 养活自己可以,家庭的话,并不需要自己独自抚养
- 吃上饭、有住的地方应该可以,但是想去旅游/支持兴趣爱好可能不太行。
- 觉得不太可以养活自己
朋辈观点(5.30):取决你做的怎么样,做得好生活可以很不错,但是难度很大。做的普通,待遇能支持一些基本的旅游/兴趣,但无法获得很高的收入。
老师观点(5.30):公司初期会给较好的待遇,因为产生利润,但是压力大,随着身体素质的下降,待遇减少,稳定性差。相比之下,科研在高校内较为稳定,前期待遇少,但是后期稳定,会有上升,从整个生涯的情况来看,待遇差不多。
国内的问题是,部分非正式行业赚钱特别容易,导致科研看起来比较清贫,加上舆论的引导,认为科学家很清贫。但实际上国内杰青、院士级别的家庭条件基本都在普通家庭以上。在国内科研做的比较好的,有一定名气的,也过得挺不错的。
但是财务上当然比不过三四线的小明星,实际上你要花的也不多。
老师提到自己在国外读博时和老婆孩子一起住时的情况,每个月有$5k,房租1.2k,吃饭1k,其他的支出(教育等)2k,结余比较少。
这次的讨论提出了一个开放的问题,有待大家探索:调研中国大学教师的家庭负担情况。
补充
分享一下和一位做声学方向同学的交流:
为什么做声学相关的?
因为喜欢做工程,偏向应用的,非常实际,有降噪耳机,声场控制,对日常能用到的声波的一些调制
物理课程的哪些培养对你帮助比较大?
我的感觉是,在做这种经典的物理学问题时,数学物理方法、微分方程的知识非常重要。
做声学的物理学生有什么优势?
主要是物理、计算机、电子三个方向,和信息相关的东西同物理关系不大
模拟正在占有更重要的意义,COMSOL的学习和使用是怎么进行的?在实际工程中是怎么进行的?
很多人用COMSOL做模拟效果很好,发了很多文章,功能虽然很多,不熟悉,但是可以先掌握一些简单模型。对说明手册进行摸索,多做例子里面经典模型的模拟。熟悉这些之后,对自己想要研究的问题,钻研应该如何使用。对这个软件的不熟悉来自于接触时间比较短。
声学领域有什么理论上没有解决但是困难的问题?
一个是声场的控制和调制
一个是声信号的处理:例如引入机器学习的方法进行分析
声场的控制和调制为什么算得上理论上复杂的?
因为随着系统的演化,可能会变得混乱和难以预测,方程的预测结果不好,而且实际情况的微小差异会带来更复杂的结果
声学和其他学科的交叉?
声学仿生材料,从海豚等生物的组织中得到启发。