深中大讲堂 | 麻省理工教授对话深中学子,共话科学研究素养

2019-04-16

412日,深中大讲堂迎来了MIT教授Slava Gerovitch,他为深中学生带来了以“探讨优秀高中生的科学研究素养”为主题的演讲。深圳中学出国方向高一高二的学生、部分荣誉体系学生参加了讲座,出国方向高一二班主任,体系主任王粤莎老师,副主任鲁灏老师均出席了此次讲座。

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讲座后,朱华伟校长接待了Slava Gerovitch教授,并带领其参观了深圳中学国际数学资料中心,该中心珍藏了众多数学书籍,Slava Gerovitch教授翻阅了多本国内外数学大师的佳作,双方就数学研究、数学教育做了热情交流。

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讲座开始时,教学处王粤莎副主任首先介绍了Slava Georvitch教授。

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Slava Georvitch教授

Slava Georvitch教授曾是苏联太空计划的领军学者,现为麻省理工学院数学史讲师、PRIMES/RSI/SPUR项目主任。研究方向为数学史、控制论。

2010年起,Slava Georvitch教授与 Pavel Etingof教授联合创办了麻省理工学院知名的研究项目PRIMES Program for Research in Mathematics, Engineering and Science for High School Students ) 即高中生数学、工程、科学研究项目。

2012年起,Slava Georvitch教授同时管理DRPDirected Reading Program )本科生与研究生合作的数学专项阅读项目。UROP+ supervised Undergraduate Research Opportunities Program )即本科生专题研究指导项目。

在讲座中,Slava Georvitch教授简要介绍了麻省理工学院,分享了以麻省理工学院为代表的国际一流学府对高中生的期待和希望。对于高中生为什么要做研究,以及如何做好研究提出了很多建设性的思考和建议。

如何进入MIT,Slava Georvitch教授讲了三个秘诀:

1在校表现优异

作为国际知名的学府,进入MIT的竞争通道一定是激烈的,优异的学习成绩和平时表现对申请MIT一定是有帮助的。尽可能地去参加那些对自己有帮助有提高的课程。

2平时与人友善

我能看到这对学生多重要,在MIT我们珍视那些乐于助人的学生,这对我们学校的建设具有积极意义。在MIT的学习是紧张的,所以学生之间需要互相分享、沟通,化解这种学习的压力。

3热爱你的追求

去追求自己所热爱的事,如果你觉得MIT是你的梦校,你就该去为梦想努力。你所钻研的方向应该是你所爱之至。喜欢什么,就去学什么,就去研究什么,这就是热爱你的追求。

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高中生为什么要做研究,如何开展研究?

8年前开始的PRIMES项目,是针对工程、数学的研究项目,高中生学习如何去开展研究。很多人会觉得高中生还不适合去做研究,研究不是研究生做的吗?

Slava Georvitch教授表示,研究是从一个问题为起点开始去探索,当没人可以解决的时候,你去想如何去解决呢?如何去思考它?那就是当你有一个想法时,你要从这个想法开始引到最终的解决方式。他看到很多学校在组织竞赛,虽然做研究不是比赛,但也是一个特别好的形式,因为它提供了讨论和研究数学的机会。最重要的是如何面对研究中的失败。他以自己在麻省理工学院的好朋友Pavel Etingof教授的例子与大家分享了失败的价值。PavelEtingof教授告诉同学们他在研究中经历的99%是失败,但是在失败中不能轻易放弃。失败是一个想法没有被验证成功,这很正常。在失败中我们提炼成功的秘方。失败历练了你的决心,有多少失败你就有多大的决心去成功。

Pavel Etingof教授的爱好是摘蘑菇,但他觉得摘蘑菇和数学是有共通之处的,蘑菇长在地上,却在地下有千丝万缕的根茎,庞杂的根茎通过一个主道生长,和数学一样,当你遇到一个孤立的问题时,你应该去想想相关的概念、问题、领域,你去找它们之间的关联,然后就会茅塞顿开。

1 为什么要做科研?

科研是社会进步的重要基石?;毓私?,人类已知的三次工业革命无一不是建立在科学理论研究所带来的革命性进步的基础上:热学、电磁理论、相对论、量子力学、电子信息理论等,都将人类的发展提升到新高度??此颇尬诺幕±砺垩芯?,却总能带来无法估量的能量!

2)为什么做数学和计算机科研?

对数学和计算机的研究,在科研体系中起着举足轻重的角色。我们正面临的“第四次工业/技术革命”,以众多技术进步为标志:人工智能、纳米技术、量子计算、生物信息技术等。大量基础学科研究支撑着这些技术进步,其中数学与计算机尤其重要:在物理、化学、生物学、电子信息学的研究中,微积分与统计学是根基;计算机在数据信息处理中的重要作用不言而喻,而在未来的人工智能、物联网的革新大潮中,计算机学科研究也一定将迸发出耀眼的火花。

3) 为什么邀请高中生?

高中生是接触和实践科研的黄金阶段!高中生所处的青春期,正是充满活力与朝气的人生阶段,又对未知充满好奇心??蒲械幕救挝?,就是探索和认识未知。当代优秀的青少年需要探究未知世界,培养科研精神,进行基础科研。传统学习路径习惯了为学生提供标准答案,但现实世界的学习、研究、工作,都充满未知与挑战。哪条路是正确的、适合你的?只有自己才能探究出来??蒲泄膛嘌那苛液闷嫘?、不畏困难、甘于寂寞、实事求是都是青少年未来成功路上的必备精神品质。

在精彩的分享结束后,现场的学生纷纷抓住机会,向教授提出了很多问题,教授也给出了很多中肯的建议和思考。

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Q

对有志于在未来从事纯数学研究的学生而言,高中阶段的数学研究基础远远不足,那为什么我们还要在高中阶段参加这样的数学研究?

教授:做研究并不适合全部的人。什么样的学生适合做研究呢?就是那些在学校内学习,却仍然渴望得到更多知识的高中生。如果你觉得校内学习已经够了,那就不需要去做研究了。对于学有余力的学生,应当去做研究。

如果你数学很好,你可以从数学研究中得到更多领域的知识滋养,如果你不是这种类型的学生,你会觉得研究性学习太有挑战性了。来到我们高中生项目的学生,一般都有很扎实的学科基础,这样的学生就适合去寻找、探索、研究更多。

 

Q

我在做研究的时候呢,我很有激情,有时候又觉得自己太富有激情,而失去了理性,所以在研究学习中,怎么平衡自己在研究中的理性和感性?

教授:这是一个很好的问题。这确实是不容易的,如我所说,你在做研究的时候,情绪是很多样的,有时候焦虑、着急、期待,所有的人类行为都会带来情绪,人应该能控制自己的感情。当你理性思考时,你就会觉得专业数学家都解不开的问题,我作为一个高中生应该怎么样去解决呢?能解开吗?如果大家都有这样的理性思维,就不会有人去做研究了。

所以要去研究就要有一些感性的激情,要挑战自己,要有好奇心,要有探索欲,才能去解决未解之谜。所以一方面来说,你要富于激情,另一方面来说你又要理智对待。上述是我的一点的建议,不光是对于做数学研究,也对于如何培养自己的学术探索精神有点帮助。

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Q

当我对数学和科学都感兴趣时,我该怎么选专业呢?

教授:这取决于你想学什么样的科学了。很多科学的专业知识都会更新,比如最近的变革是大数据,所以你看到数学和计算机科学结合了,数学有助于更好的分析大数据,进行了一个跨学科的协同合作。这只是其中一个领域。比如你想成为物理学家,比如研究弦理论,那你的数学基础要很扎实。因为近代物理和数学的学科重合是非常高的,物理学家要学会解答很多数学问题,两者是非常有意思的关系。数学家开发的一些理论物理学家会用到。物理学家甚至和数学家一起开会,讨论一些有意思的含有数学理论探讨的弦理论研究话题。所以量化理论对物理也很重要。

但是我想正确使用数学工具,这是一个科学家都应该拥有的技能。当你对一些数学模型有基础的时候,你能在自己的学科领域提出新的数学模型,这是一个有利的点。

 

Q

研究的过程,应该个人研究还是团队合作?

教授:你要先看你的个人能力,也要看研究的内容、规模。要看你是哪个阶段的学生,会使用什么样的理论工具,你的合作对象是怎么样的。如果你是一个团队合作,你的研究能力会扩大。我们看到一些学生是个人研究,一些是团队合作,一般来说,团队合作的学生表现能力会更强一些,因为他们有一个互相帮助的过程,互相支持,表现出很强的团队能力。而且这也是一个互补的过程,互相借鉴经验。

个人研究也有取得非常好的成果的时候,大学对于研究能力的认可,既是对团队能力也是对个人能力的认可过程。无论是哪一种方式,大学都是想在申请中看到你的研究能力到底如何,与形式并没有太大关系。

 

Q

我有朋友在大学里学化学,他觉得也需要一些数学知识做基础,那么我的问题是:其它的学科需要多少数学基???是先学基础数学,为其他学科的学习打基础,还是先学其他学科,遇到数学问题的时候再回过来补充数学基???

教授:首先,任何一个学科,我认为有一点数学基础都是很好的。说到化学研究,因为我也不熟悉化学领域的研究,所以我不能代表化学家说需要掌握多少数学知识,比如化学里的各种反应,是否需要数学基础,这不可知,但是人们在研究化学的时候是否有用到这些数学知识呢?这不可预测。

其次,即使这个交叉重合的领域非常小,我都觉得有数学基础是好事。因为你会更好的理解自然科学。数学是很多样的,你不能预测它在其他领域的作用。

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最后,我觉得你应该问你自己,当你在其他学科中需要补充数学知识了,那就尽力去补充。当你有机会去学更多的数学基础时,就应该多学一点。因为它的作用不可预测也不可估量。

美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)是世界上最负盛名的理工类高等学府之一,素以顶尖的工程学和计算机科学而著名,位列2016-17年世界大学学术排名(ARWU)工程学世界第一、计算机科学第二,2017-18US NEWS全美研究生院排名工程学第一、计算机科学第一。截至201810月,MIT的校友、教职工及研究人员中,共产生了93位诺贝尔奖得主(世界第六)、8位菲尔兹奖得主(世界第八)以及25位图灵奖得主(世界第二)。

注:2017年深中的海外高校录取取得多个突破。深中学生邵卓涵被哈佛大学、耶鲁大学录取,实现了深中学子被哈佛录取的历史突破。另有郑含之、徐梓萱两名深中学子被斯坦福大学、麻省理工学院(M IT )、加州理工学院录取。而麻省理工学院2017年在中国大陆仅录取了5名学生。

 

PCP项目简介

PCP是面向中国高中生的科研项目,在美国麻省理工学院MIT PRIMES首席科研顾问PavelEtingof教授和项目主任Slava Gerovitch教授的帮助和指导下创立。2019PCP首次在中国落地。

 

项目分为两个独立环节,最长可持续16个月,分为项目研究环节和独立科研环节。项目研究环节(4-10月)让原本没有科研经验的学生经过学习、讨论和科研训练,充分体验科研的乐趣和挑战;足够优秀的团队和团队成员又有机会进入独立科研环节(11-次年7月),与来自名校的教授、导师一同攻克前沿的科研课题、撰写发表科研论文,并向MIT教授展示科研成果。

 

PCP采用MIT PRIMES提供的导师架构模型,将MIT、北大、清华等知名高校中杰出的教授、专家、研究者聚集起来为学生提供及时、专业的科研辅导。


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