3月19日上午9点40分,距离《材料分析方法》课程上课时间还有20分钟,国科大材料科学与光电技术学院副教授姜宇航早早来到教室,为这堂只有12名学生的小班课做准备。她从背包里拿出一条“机械手”,准备在课堂中进行实物演示,让学生们对这堂材料分析方法的课程更有实景感。
姜宇航在指导研究生的同时,每周周一、周三都会为大三的本科生上专业必修课。说起这门课,学生们首先感觉是“难”,但这并不会让他们“知难而退”,而是在姜宇航的指导下,沿着这条艰难的“科学小路”,慢慢摸清这门课程的脉络,并学会独立思考、提出问题,打开一片新的认知天地。
当姜宇航谈及科研与教学时,“idea”是出现频率最高的词。在她看来,学会“提问题”远比解答问题重要得多,因此,好奇心的保持和思维模式的培养也成为她教学中的重要一环。
“你们有没有人奇怪,介于两者之间的临界点会发生什么?”“这个设计遵循了什么样的基本科学原则?”这是她常用的课堂问答方式。
姜宇航的研究领域是利用低温扫描隧道显微镜,结合场效应器件结构和外加电场、磁场等条件,研究低维量子材料以及异质结的新奇物性。
作为一名青年科学家,姜宇航近20年的科研之路始终没有远离材料物理,而这颗种子在她的青少年时期就已经种下。“我初中时就很喜欢物理,尤其是其中优美迷人的逻辑。我逐渐看清楚自己心中的热爱,也正是这份热爱推着我一路走来。”
当热爱与对职业的憧憬结合时,年轻的姜宇航找到了未来的方向。“在学生时代,我们可能都会想将来要做什么工作,会对自己有一个美好的憧憬。我从小就想当老师,但那时还没有明确的想法要当什么样的老师,后来我攻读了材料物理专业,慢慢发现,我可以做一名材料物理的老师,这不就正好契合了想做的职业和兴趣点吗?我的职业就这么定下来了。”
虽说是职业,但在姜宇航看来,这不仅是一份工作,还是在“离科学最近的地方”开始一份事业。
她说,她2006年保研到国科大,进入中国科学院物理研究所学习。从那时起,中国科学院里科学家实事求是、不畏困难的精神,极大地影响了她人生观和世界观的形成。
“看着他们的身影,我会想,我也要做这样的人,我的人生目标就是做这样的人,我不光要在科研的探索中有所成就,还要言传身教去影响更多年轻的学生。”
围绕低维量子材料这一课题,她共发表学术论文三十余篇,主持国家高层次人才引进计划、国家自然科学基金委项目以及中国科学院的各类科研项目。同时,她担任Chinese Physics Letters、Chinese Physics B、《物理》《物理学报》《中国科学:材料科学》的青年编委,全国材料与器件科学家智库专家委员会委员,还是Nature、Nature Communications等国际国内学术期刊审稿人。她还获得过小米青年学者的荣誉和中国青年女科学家奖团队奖。
教学方面,她目前指导硕士、博士、博士后共10人,同时承担本科生教学,近年曾获青年教师基本功大赛一等奖,讲授课程获评本科生优秀课程。
姜宇航的本科班学生花名册上,密密麻麻做了很多标记——哪些学生在作业中漏掉了思路需要提醒,哪些学生写得特别认真需要表扬,哪些学生活用人工智能作为辅助,她都通过这种方式记了下来。
姜宇航的材料分析方法专业必修课面向大三本科生,不少学生说“难”,实际上指的是其前沿性。
“姜老师的课内容特别前沿,能给我的科研带来很多新视野,在之前学的基础知识上有一个提升。因为需要很多基础知识的铺垫,所以学起来也就略显困难,需要课后自己再慢慢琢磨。”一名学生这样说。
还有学生认为,姜宇航的课程理论与实践结合得很好,理论讲得深入,还经常会讲前沿的科技成果,“而且姜老师几乎每节课都会带一些样品或实验器材来帮助我们理解。”
在学生给课程打出好评的背后,也有姜宇航作为一名青年教师不断地探索和调整。“最开始我给学生上课时会过于‘热情’,急于把知识传输给他们,学生反而觉得信息量太大太散。慢慢地,我向有经验的老师取经,学着把语速慢下来,把握好课堂节奏。开始上课前先拿出5分钟复习一下上节课的重点,核心的知识点再多重复几遍,在课上给学生留一些空白的时间,引出问题和有效讨论。”
另外,她还注重“讲故事”。在她看来,教学就是要深入浅出、因材施教,要以学生真正听懂为最终目标。“比如我在讲如何在微观尺度实现精准步进功能时,就会用‘蛄蛹’这个生动的动词描述,再辅以基础的物理知识,如材料的压电性质,学生们很容易就明白了。”
“科研的核心是好奇心,我们追求的是思维的火花——学会提问题,这是做科研的重要品质。”
姜宇航说,她鼓励学生在课上随时打断她的话,学生有了好奇心的火苗,她就愿意去“添一些柴火”,形成正向讨论,让火苗燃烧起来。
“我教的课程已经和科技前沿接轨了,在科教融合的实践中,我会告知学生教材里提到的某些指标已经远远落后于现在的技术水平了,让学生形成批判性思维模式。”她说。
课堂之外,姜宇航则更注重在科学实践中培养本科生,让他们做调研、出报告,深度参与和讨论,把研究生的培养前置,推动他们完成从学生到科研工作者的转变。在她看来,这些都是国科大科教融合理念落地的实践。
“我在研究生阶段,启蒙导师是高鸿钧院士。高老师经常在我们工作到很晚时,推门进来说,他也刚下班,来看看我们做得怎么样,还会和我们一起讨论实验中遇到的问题。在这个过程中,我们会感觉老师在陪着我们一起成长,他是我们科研路上的一盏明灯,让我们不孤单,有方向。”姜宇航说。
导师的一言一行深刻地影响着她。如今,她也想通过这样的言传身教,将科学家的精神传承下去。
“做科研很难,我们是在做世界上还没有人能做的事情。有的学生会说‘太难了,我做不到’,我总会说‘你再试一次’。当然,这一过程中我也尽量都陪着他们,给他们精神上的动力、科研上的指导,帮着他们一次次地去相信自己。最终,我们已经将很多这种‘不可能’变成了‘可能’。”
她努力在学生心里种下求知的火苗,陪学生共同体会科研的乐趣,培养他们认识世界的宽广视野。“做科研这件事情不可能永远顺利,在认清其本质之后仍然热爱,你就找到了最爱的事。生活也一样。”
唯有热爱可抵岁月漫长。姜宇航说,她要做的,就是守护学生的野心与热情,让他们能在自己的科研道路上行稳致远。
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