
2013年11月至2014年11月,我前往美国特拉华大学地球、海洋与环境学院(CEOE)进行为期1年的访问学习。特拉华大学是美国历史最悠久的大学之一,培育出了美国现任副总统约瑟夫·拜登、诺贝尔化学奖得主理查德·赫克。现结合这所大学的科研与教学情况谈以下几点认识。
一、研究始于对自然科学问题锲而不舍的探求
虽然地球、海洋与环境学院的很多科研成果,如海洋内波预报、海底传播声学反演、极地冰上/下导航、能源再生、飓风防御等,都应用在美国海洋主权防御、特拉华州环境保护等方面,但是研究人员更重视的是这些应用背后科学问题的解释,和对自然科学规律不尽地探求。学院副院长莫森·贝蒂先生在承担繁重的学院事务的同时,还孜孜不倦地分析风浪对近海表面声传播的影响,以完善海洋三维传播模型的建立。詹尼弗·比德尔博士基于深海石油钻井平台,在研究深海钻探科学的同时,也关注海洋沉积物中的微生物,以研究地球的历史和海洋生物的变迁规律,研究成果在《自然》等国际期刊上发表,并荣获美国自然科学基金委员会2013至2014年度杰出讲师称号。从以上两位学者的科研经历不难看出,要开创性的研究思路,不仅可以从理论与实践的矛盾中发现问题,更可以从社会需求与已有生产技术手段之间的差距中发现新的突破点,为发展新科技储备良好的技术条件。因此,做好基础研究至关重要。
二、崇尚科学实验、注重发掘数据的价值
科学实验和实验数据的分析,在地球、海洋与环境学院的科研中发挥着举足轻重的作用。他们的实验分为三类。为了验证算法、调试设备而进行的组织性实验与我们的实验目的和组织基本相同。另一类是联合美国政府,在感兴趣的海湾、极地、远海等区域,布设精良、可靠的观测设施,保证科学工作者在实验室中可以常年、实时的获取一手的数据资料,支持研究工作的开展。学院的安德列亚斯?穆恩乔博士利用从1978年至今的北极格陵兰岛沿岸的监测数据,来分析北极低平海岸的变迁,以及北极气候变化和冰川融化的关系。还有一类实验是为了某一种共同目的,几个大学、研究机构共同组织的联合实验,例如,学院每1至2年就会参加一次的大西洋科考实验。这类实验测试设备齐全,计划充分,获取的数据很全面,海洋物理、洋流分析、海面特性、海底地质、水声通信、组网定位等,因为在实验之初就商榷好各自的研究重点和目标,所以相互之间的数据是共享的,这就给科技工作者提供了从多个角度分析问题、观察问题的机会,不但可以实现自己的研究目的,而且可以通过学科间的交叉、碰撞激发实验者的判断力和灵感,发现新的科学现象,关注新的研究领域。因此,积极创造参与国际联合实验的机会,可以为教师们开拓更为广阔的发展平台。
三、与科研实践紧密结合的提纲式、发散式教学
首先,地球、海洋与环境学院大部分课程是没有固定教材的,任课教师会给学生共享自己的课件、讲稿、自编教材,并推荐参考书,会根据每一章学习内容的不同,建议不同的研修书籍。举个例子,一个本科生要修完一门必修课《随机信号处理》并顺利通过考试,在听课之余,需要在课后研读6至8本的相关书籍和材料。
其次,教师在课堂上很少讲书上即成的内容。在交流中,主讲《物理海洋学》的物理海洋科学与工程实验室主任维让先生表示,从老师的课件和讲稿中,学生是能够掌握授课提纲和重点难点的,老师只会用三分之一的时间来解释书上重要公式的推导,其他时间都用于解释知识点的物理特性以及应用途径。阐述教科书背后认知科学规律的方法和应用科学知识的能力,比反复的重复书本中能找到的内容更有价值。
再者,授课内容与科研实践成果紧密结合。主讲生物海洋学的奥利弗先生在课件中,大量引用了自己团队的研究成果,这些公开在Youtube(网站)上的实验视频、发表在一流刊物上的研究成果,很容易让学生将课本知识和实际应用相结合,既直观又有说服力;另外,教师的科研成果,无形地给学生进行了行业发展教育和启示。学院很多博士都表示自己导师在课上展示的精彩研究成果,不仅吸引了他们,更坚定了他们投身这一方向进行钻研的决心。这与我们学校所倡导的将科研优势转化为教学优势有着异曲同工之妙。

