导师有话说：如何从平凡的本科生成长为出色的土博士 | 李志远专栏④

作者 | 华南理工大学 李志远

在之前的专栏文章中，我提到自己两段教育经历：1990年9月至1994年7月，为中国科技大学物理系本科生，获得了光电子专业本科学位；1994年9月至1999年3月，为中国科学院物理研究所硕博连读的研究生，获得了光学专业理学博士学位。博士毕业时获得1999年度中科院“院长特别奖”，博士论文获2001教育部“全国百篇优秀博士论文奖”。

能获得这两项荣誉，也算得上中国本土培养的最出色的物理学博士之一，简称优秀的“土博士”。按照我对研究生的分区，也许够得上“杰出”的水平吧。这一段研究生经历，构成了如今我讨论和分享研究生培养心得体会中的关键一环。如果不认真回顾、审察个人在研究生阶段的成长经历，我所提到的经验教训和心得体会都是苍白无力的说教。因此，我认为有必要写一些文字，和广大的导师们、研究生们分享一下，我自己从一名不那么出色的本科生成长为比较出色的土博士的心路历程。

我将自己4年半的研究生生涯划分为六个阶段：预备阶段、初级阶段、中级阶段、高级阶段、卓越阶段和成熟阶段。

被正式录取但还没有开始跟随导师做科研这一段时间称为研究生预备阶段；开始真刀实枪进入科研第一线为研究生初级阶段；掌握初步的工作方法并开始做一些具体的科研工作为研究生中级阶段；在中级阶段的基础上继续锻炼自己的科研攻关能力，能够更快、更顺畅地做更多创新性研究，就进入了研究生高级阶段；在高级阶段科研过程中发现一两件重要的问题并予以解决，形成高水平的科研成果，则进入了研究生卓越阶段，这时研究生已经初步具备了较强的独立科研能力；如果学有余力，在完成博士论文的同时还能够涉猎、思考并尝试解决一些重大而艰难的科学问题，则进入了研究生成熟阶段，此时，研究生已经具备了很强的独立科研能力。

当然，不是每位研究生都会经历这六个阶段，大多数的研究生可能仅仅经历前面的四个阶段，少数研究生才有机会体验后两个阶段。今天，我将和大家一起讨论第一个阶段——

研究生预备阶段：

初识科研、自学成才

心无旁骛，打好物理学基础

1990年，我入学中国科技大学物理系（2系），5年制，前三年上基础课。当时中国科技大学的高考录取分数线是在国内名牌大学中名列前茅，那一年全国有十几个省高考状元进入中科大。和这些尖子生比起来，我的成绩算是中等水平，数理英这些基础学科尚能与大家保持在同一起跑线上，但是计算机对我来说是全新的事物，我只有勉强及格的水平。我来自农村家庭，经济条件不算好，没有像其他同学那样做出国的打算，也就没有将大把的时间放在英语TOEFL和GRE的训练和考试上，而是聚焦于物理学方面的课程学习，成绩一直不错。

第四年选了光电子专业，恰好碰上中科大实施“四、二、三”分流免试攻读硕士和博士研究生制度的第二年。当时，我义无反顾地进入了分流轨道，提前一年本科毕业。做选择的时候，我没有考虑过前途如何，可能当时中科大的学生也不需要为前途而烦恼吧，只需要把书读好了，总有一款适合自己的前途。如果说这一段经历有一些借鉴的话，那就是把自己的本领练好，以不变应万变，掌握充分的主动权、以非常少的时间成本和人际代价去做出最适合自己的选择，是一箭多雕的理想境界。相反，花费太多的时间和精力去烦恼前途如何，则分心过多，既不利于专心致志地修炼本领，也不利于个人自信心和意志力的磨炼，是多输的局面。

1994年，中科院物理所第一次到中科大挑选研究生，我再次义无反顾报名了。虽然只有两个名额，但幸运的是，大多数成绩比我好的同学还在为出国留学做准备而没有报名，因此，我得以脱颖而出，被遴选进入中科院物理所攻读硕博连读研究生，导师为杨国桢研究员，一位德高望重的学者，是当时物理所的所长，后来当选中科院院士，担任过中国物理学会理事长。当时物理所是公认的中国物理学研究最高殿堂。应该说，选择物理所让我在研究生开始阶段就站到了高起点。但好的开始不等于就能有好的终点，大浪淘沙，这样的例子从来不缺。

1994年9月，我正式成为物理所的研究生，但还在中科大代培上课，因此得以和原来的同班同学多相处了一年。本着“既来之则安之”的朴素人生信条：既然读研了，就按照读研的要求把书读好。基本上所有的主干课程都学得很扎实，成绩也很好，对物理学的理解也更有心得了。两学期的基础课结束后，我的成绩在全班名列前茅，超过了留下来读研的大部分本科同学，反观我在本科阶段的课业成绩只能排在全班中等偏上位置。看来“一份辛劳一份收获”的至理名言是没有错的，我对物理学课程学得更专心，知识掌握得更扎实、更深刻，前沿动态了解得更清晰，自然在成绩上和学识上都会进步。反而是那些比我聪明但不够认真的同学，耽误了不少时间和精力，错过了追求学问的黄金时间。

联系导师，提前了解研究任务

我不揣冒昧主动和物理所的导师杨国桢联系，想去物理所看一看，和导师见见面，聊一聊今后的科研工作安排。当时没有网络，大家都是通过写信的方式联系。很快杨老师回信，帮我出了去北京的路费。到物理所后，杨老师带我熟悉了一下物理所的园区，将我引荐给顾本源研究员。顾老师1941年生人，是福州人，算是福建老乡了，也是我的指导老师之一。两位导师简单地介绍了我将要从事的科研任务，是当时光学的前沿领域——二元光学，另外一个名称是衍射光学。两位老师将几篇他们已经发表的论文给我，让我先阅读和了解一下。

那时，两位导师独立发展了基于相位恢复的逆问题求解方法，并以二位的名字命名——“杨-顾算法”。在过去的近三十年间，由于微纳光子学和纳米加工技术的大幅度发展，这门学科逐渐演化成了超表面光学，但与“杨-顾算法”所要解决的问题是一致的，只不过手段丰富了许多。简单地说，科学家想设计出一块二元光学/衍射光学/超表面光学器件，使之能够对入射的激光束的波前进行调控和整形，产生任何想要的激光束形态。当光学器件的像素单元尺度远大于光波长时，标量衍射理论（不考虑光作为电磁波的偏振性和矢量性）高度精确。在此框架下，“杨-顾算法”能够有效地求解此类高度非厄米的逆问题，完成光学器件的设计，因此在学术界有广泛的影响，该算法曾获2003年度国家自然科学二等奖，直到今天，超表面光学的科技工作者仍然学习、参考和引用这一较为古老的方法。

博览文献，为今后顺利科研奠定基础

中科院物理所之行最重要的任务算是完成了，既和两位导师见了面，又对未来的科研有了目标。我回中科大后，除了继续专心修习研究生基础课，以及学习两位导师的几篇文章外，还开始了文献调研和阅读。

那时中科大乃至全中国都没有电子资料，也没有网络可供查找文献资料，唯一的途径是在图书馆查阅纸质版的文献资料。我很快熟悉了科大图书馆的分区情况，掌握了查阅书籍、期刊等资料的方法。按照我研究生一年级的基础知识和见识水平，我翻阅了许多中文期刊，如《物理学报》《光学学报》《科技导报》等，这些期刊是我当年非常宝贵的获取知识的途径。与导师科研方向相关的文献资料少，那我就阅览大量的光学、物理学和自然科学方面的中文期刊。

那个年代整个阅览室的期刊不算多，我有大把时间博览群书，从精神上结交许多著名和非著名的科学家和科技工作者。通过学习他们的成果和见解，我拼命地充实自己的头脑，扩大自己的知识面，提升对现代科技的认识和理解。现在想起来，在研究生刚刚开始的阶段我有整整一年的时间远离导师，独立自主地做文献调研和阅读，这一经历为我今后独立自主、但却顺利成长的科研道路埋下了伏笔。

两位导师从事的是关于标量衍射理论的研究，在当时是国际前沿研究领域，文献不多，书籍更没有。和这个课题紧密关联的书籍都是关于光和电磁波的散射理论，从经典的瑞利散射、拉曼散射到米散射，是古老的科学问题。图书馆有多本中文、外文的经典书籍。阅读、读懂、掌握核心理论，甚至找出现有理论的不足或错误，是研究生训练的必修课，也是任何人做科研不可或缺的基本功。当然，这也是检验研究生科研能力最好的试金石。

在这些经典的书籍中和古圣先贤进行思想交流：他们为什么思考这些问题，为什么这样分析问题，为什么采用这样的逻辑推理和演绎方法，还有什么没有解决的问题……不断思考、发问、再思考，才能够迅速地实践牛顿的一句至理名言：站到巨人的肩膀上，站得高，看得远。虽然高效率的文献阅读、理解和批判是爬上巨人肩膀的重要途径，但却不是轻而易举就能做到，很多研究生卡在这道关卡而不能突破，难以在科研上有所收获。

1995年春天，我在中科大图书馆花了将近一学期的时间，阅读了多本关于光散射相关的书籍，基本上掌握了标量衍射理论，对“杨-顾算法”的理论基础有了较为深刻的理解。同时，对更为普遍的电磁场理论，包括矢量衍射理论，也有了初步的了解。这些基础性的电磁场理论已经有一百多年的悠久历史，适用于所有的电磁学和光学问题，包括今天的微纳光子学问题。最近我带领一位学生，捡起了1995年的矢量衍射理论老问题，应用于求解光通过微透镜时电磁场演化的解析和半解析解，而不是现在流行的商用软件数值解。这些当然是光学领域多年没有解决的古老而重要的问题。这个经历也许再次验证了一句老话：一份辛劳，一份收获，用心种下一颗种子，总能期待发芽的那一天。

几许感想

今天，我作为一名资深的导师，回想起1994-1995年的一年半时间，我在中科大度过的日日夜夜，有几点感想。这段经历是我（也是所有的研究生）从本科生阶段进入研究生阶段的关键节点，学生和导师的良好互动，是攸关研究生培养质量提高、产出优秀乃至杰出研究生的“大招”。

首先，对于研究生来说，当确定读研究生（不管是考研还是保研），身在其位司其职，尽早地进入科研状态。最简单的办法就是尽早和导师联系，写写信、见见面、聊一聊，了解并熟悉导师的研究领域，以及日后做的科研方向和具体课题。在修读研究生基础课的过程中，抽出时间调研文献资料，推进导师布置的任务，展示出自己勤学好问的优良品质，从而获得导师发自内心的欣赏。年轻人有成为优秀研究生的潜力，很快会走上科研的康庄大道。

其次，对于研究生导师来说，要塑造“伯乐相千里马”的品质，锻炼“慧眼识英雄”的本领。最简单的做法就是，尽早和自己所招收的研究生接触，怀揣长辈、导师、智者、贤者的宽广胸怀和仁爱品德，在研究生的起步阶段予以关怀、厚爱和指导，细心呵护年轻人热爱科学事业的拳拳之心。如此，不仅能够激发研究生的科研热情，还有效地塑造了美好和谐的师生关系，所花的时间不多，却收获巨大。如果有幸有一位年轻人，就如我当年一样，主动联系作为导师的你，想了解科研工作并提前做一些工作，那么很有可能如同杨国桢老师一样，为中国的光学事业培养一位杰出的研究生。比起1995年，当代中国的研究生队伍庞大了许多倍，中国的科研条件优越了许多倍，培养和造就杰出研究生和青年人才的几率应该也增加许多倍才是啊！担任研究生导师多年来，我一直按照这样的原则来充当“慧眼识英雄”的伯乐，遗憾的是，至今没有碰上如我当年一样主动作为、积极上进的年轻人来跟随我从事科学研究了。这也许又验证了一句老话：伯乐常有，而千里马不常有。

作者简介

李志远，男，教授，博士生导师，华南理工大学物理与光电学院副院长，主管研究生教育和科研。研究领域涵盖微纳光子学（包括光子晶体、近场光学、光学超材料和超表面、等离激元光学等领域）、光镊技术、非线性光学、激光技术、拓扑光子学、纳米显微成像、微纳尺度光物理和量子光学、基础电磁学理论和基础量子物理理论等。

1994年毕业于中国科技大学物理系，1999年中科院物理所理学博士，获“院长特别奖”，博士论文获得2001年度“全国百篇优秀博士学位论文奖”。1999-2003年先后在香港科技大学、美国华盛顿大学、美国衣阿华州立大学和美国能源部Ames实验室从事科研工作。2005年获国家杰出青年科学基金资助，2011年获中国光学学会“王大珩光学奖”。2014-2016年任职中国科学院物理研究所任研究员、课题组长、光物理实验室副主任，中国科技大学物理系兼职教授。2016年10月起任华南理工大学物理与光电学院教授、博士生导师，人工光、声微结构物理实验室主任，物理与光电学院副院长。兼任《光学学报》、《科学通报》和Advanced Optical Materials编委。发表450篇左右的SCI论文，被SCI引用27000次以上，2014年入选汤森路透全球高被引科学家，2016年入选爱思维尔中国高被引科学家。

编辑 | 吕璇

END

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