@北大跨学科｜第一群吃螃蟹的人——整科的垂髫之年
编者按
未来的世界复杂多变，新的学术发展和突破往往出现在学科交错的边界，跨学科已成为必然之势。
北大官微将对北大的跨学科教育进行系列推送，整合科学是什么？文物保护在化学基础上会有什么突破？数据科学与大数据技术的新趋势在哪里？敬请期待……
从北京到波士顿，要跨越一个太平洋；
而从北大到MIT（麻省理工学院），
又有多远的距离呢？
王彬——整合科学14级学生——在大洋彼岸的这所世界名校度过了他大三的暑假。在那里，他跟随Jeremy England教授，用物理和化学的概念和模型研究自我复制这一生命系统的现象。而在MIT两公里外的Harvard，王彬的两位战友——同是整科14级的姜家隆和朱昊东也正奋战在不同的实验室。那个夏天，整科14级半数的学生进入了世界知名的实验室做暑研。他们无声宣示，只要足够优秀，世界任你闯荡。
David Weitz教授和朱昊东在哈佛
整科，科学之科学
二十一世纪，生命科学与数、理、化、工程、信息等定量科学广泛交叉融合，由此引发的“第三次生命科学革命”正在拉开帷幕。北大在2014年开始在元培学院设立“整合科学实验班”，旨在打破人为造成的传统学科之间的藩篱，实现数、理、化、生的整合，培养新一代的跨学科创新型人才。
汤超教授在办公室
汤超教授是北大整科最核心的定量生物学研究领域的领头羊之一，谈到整科的理想构建，他认为把各个学科的课程整合起来，对渗透学科交叉思维的科学前沿有更大的帮助。从前北大强调分开，较少强调整合，现在整科的发展恰好填充了这块空白，同时也适应北大本科教学改革多样化的要求。
整科提供了有别于传统学科的另一种可能性。谈及整合二字，他以“微积分与力学及常微分方程”这门课程为例，溯源了“牛顿发明微积分，给他的力学系统找一个数学语言”的学科历史，认为数学和物理的整合“更自然，更接近于这个学科的本质”。数院的数学分析比整科的数学更严格更体系化，但整科从问题本身出发的思路则更适合于纯数学以外的其他自然学科的数学应用。
整科的第一版培养方案是一批不同专业的教授讨论了很多次才确定的，之后在行进中根据遇到的问题进行各种各样的调整，四年来一直都在更新。
整科其实“学生物”
教授定量分子生物学的齐志老师已经陪伴整科走过四年了，但他仍然记得走上岗位之初，他曾问一位老教授，真的把一门课上好要花多长时间；老教授说，十年。四年讲同一门课，内容已经滚瓜烂熟，但他依然不敢懈怠。每一年开课前他都拿实验室的研究生当小白鼠试讲，根据他们的反馈调整，再去给本科生上课；讲义也不是一成不变的，要把最前沿的研究渗透进去；听讲的人也是一茬一茬地换，每一年都要重新掌握学生的情况——比如有些竞赛生知识储存丰富，但要针对他们的薄弱点进行训练，如专业名词的英文学习。
学生时代的齐志老师，深信陈章良教授所说的二十一世纪是生物的世纪；但来到二十一世纪的齐志老师发现，这句话只说对了一部分，二十一世纪确实是生物的世纪，但生物研究已经从定性转到定量。整合科学的定量分子生物学区别于传统的分子生物学就在于——用定量的技术手段去地描述生物。
齐志老师在上课
北大整科目前的课程设置是围绕着生物这个自然体系的，最对口的研究方向是定量生物学。但是整科前两年的课程是专门设置的，后两年有很大的自由度，有志于数学、物理、化学、信息与生物的交叉研究，高年级时可以自由选择相关的课程。
整科14级朱宇森有志于工科与生物的交叉，后两年就自主选择了相关的课程（如下图），跟随黄岩谊老师做了微流相关的实验，目前在中科院半导体所做脑电实验。他和许多整科同学一样，脚踏实地从整科的构架出发，在后两年却走向比狭义的生物定量学更宽阔的研究道路。每一种选择在整科都将得到尊重和支持。
半壁江山实验课
除了整合课程外，多达26学分的实验课构成了培养方案另一大部分。整科第一年的综合实验课程是专门设计的，都是些以问题为导向、颇有趣味的小实验。第二年则挑了三十多个与课程相关的实验室，学生从中选八个实验，跟着不同的老师，到不同的实验室，感受不同学科甚至跨学科的真正科研性质的实验。
实验课教师黄岩谊强调，虽然北大的传统就很重视本科实验的训练，但整科更注重的是不同学科实验的整合，它的实验手段和思维方式，是多个学科的整合。有一次他把基础的光学的基本知识穿插在实验里全部讲完——几个小时消化掉大学本科最重要的光学内容，然后做一个小实验——利用手机的摄像头，和少数零件、工具和器材，做一个放大倍数尽量高的显微镜。
整科学生在实验室
整科实验不同于传统实验还在于它把真正的科研思维融入到本科实验教学中，每个实验会有明确的主题，但是没有按部就班的实验大纲，要求学生快速学习、快速应用、快速检验，像真正的科研那样，提出一个想法，解决一个问题。比如制作一个测量振荡的化学反应的实验装置时，需要化学基础，需要设置电路，需要学会编程，而与繁重的任务相对的却是极短的时间。每周一次的实验课，整科的学生早晨八点钟迎着朝阳来到实验室，往往下午五点钟才踏着夕阳走出实验室。
敢为人先者先于人
整科是一个传说中学术大神扎堆出没的地方，就如14级的20余名学生里，有奥赛奖牌得主、有自招高分考生、还有省市状元，这些是他们辉煌的过去。而选择做第一个吃螃蟹的人，伴随着整合科学一起成长的四年里，也流传着各种各样的传奇——号称彬神的王彬大二时帮全体整科同学补习群论知识；林咏婕同学大一下学期开始旁听整科的课程，最终成功从工学院转入……
比之个人的史诗，更震撼的是集体的辉煌
——近半学生参加国外暑研。
为什么整科能够缔造这样的传奇？交叉学科宽泛的学科背景提供了更多的暑研实验室选项，整科教师在国际的知名度成为敲门砖，但是最重要的是他们本身的实力——虐课的切磋琢磨为他们打下了坚实的学科基础，大二进入专业实验室的机遇使他们拥有独立科研的能力。
不过，在高强度的专业学习之外，他们也还是一群享受校园生活的普通大学生，在14级学生的集体记忆里，去电影院看星际穿越，去中央艺术学院听尺八演奏，在讨论班上与黄磊交谈，参加定量生物学中心的happy hours等等都是整科集体活动中浓墨重彩的一笔。
整科学生与黄磊在一起
从2013到2017，整科经历了这样的四年，第一群吃螃蟹的人带着老师们的美好期许——成为各方面的领军人物——即将飞往更广阔的天空。我们在此回顾整科的垂髫之年，也在此远眺她的豆蔻年华。
受访者：
北京大学讲席教授、前沿交叉学科研究院执行院长、定量生物学中心主任汤超
北京大学工学院教授、生物动态光学成像中心研究员、北京未来基因诊断高精尖创新中心研究员黄岩谊
北京大学定量生物学中心研究员齐志
北京大学元培学院整合科学方向14级学生
采访：宋德英、罗琳山、来星凡
撰稿：罗琳山、来星凡
图片提供人：陈灿、朱昊东、罗琳山、刘波、李倩怡
排版：Carol