NJU 110 th Anniversary 使命跨越博爱 南京大学坐落于钟灵毓秀 虎踞龙蟠的金陵古都, 是一所历史悠久 声誉卓著的百年名校 其前身是创建于 1902 年的三江师范学堂, 此后历经两江师范学堂 南京高等师范学校 国立东南大学 第四中山大学 国立中央大学 国立南京大学等历史时期, 于

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1 1May2012 Volume3 Isue4 ColegeNatSci.org NJU110thAnniversary 南京大學校慶特刊 TheChangingEarth UndergraduateEducationinChina IsNeutrinoFasterthanLight? HumanBeingsvs.Diseases Homosexuality:ABiologicalInterpretation Nano-MoS 2 forsupercapacitor ContinentalCrustEvolution CarbonCycleintheRivers

2 NJU 110 th Anniversary 使命跨越博爱 南京大学坐落于钟灵毓秀 虎踞龙蟠的金陵古都, 是一所历史悠久 声誉卓著的百年名校 其前身是创建于 1902 年的三江师范学堂, 此后历经两江师范学堂 南京高等师范学校 国立东南大学 第四中山大学 国立中央大学 国立南京大学等历史时期, 于 1950 年更名为南京大学 1952 年, 在全国高校院系调整中, 南京大学调整出工学 农学 师范等部分院系后与创办于 1888 年的金陵大学文 理学院等合并, 仍名南京大学 校址从四牌楼迁至鼓楼金大原址 春风化雨 桃李芬芳 在过去的一个多世纪中, 南京大学在各个历史阶段培养和造就了众多中华英才, 他们在各自的领域建功立业 成就卓著 南京大学确立了 吸引一流生源 给予一流培养 造就一流人才 的指导思想, 以培养具有国际视野和高素质创新能力的拔尖领军人才为目标, 坚持 融业务培养与素质教育为一体 融知识传授与能力培养为一体 融教学与科研为一体 的方针, 在教育教学改革中进行了多方面的探索, 形成了许多重要的教育思想和教学理念, 在国内外高等教育界产生了重要的影响 南京大学的前身即 以科学名世, 格物致知 追求真理的科学精神和传统始终贯穿于南京大学的发展史中, 成为南京大学办学最重要的特色 一代又一代的南大人孜孜求索 攀高攻坚 为国争光 为民造福, 涌现出一 大批优秀的科研成果, 蜚声国内外学界 今日南京大学以 加强应用 注重基础 发展边缘 促进联合 为方 针, 以 基础研究面向国际学术前沿, 应用研究面向国家战略需求和国民经济建设主战场 致力于解决关系国 计民生的重大理论和现实问题 为指导思想, 调整科研布局 加强科研组织, 全力推进科学研究工作, 将南京 大学建成我国重要的科学研究中心 在南大 110 周年校庆之际, 我们衷心的祝愿南大越办越好, 把南京大学建设成综合性 研究型 国际化的世界 一流大学, 为中华民族的伟大复兴做出更大的贡献 大学生自然科学 (College Natural Sciences) 是由南京大学本科生创办的 国内第一本本科生学术杂志 杂志的编辑团队由本科生组成, 由教授组成的顾问委员会来指导本科生编辑杂志 杂志定位于本科生读者, 对科普性与专业性并重 我们的宗旨是 :1) 宣传科学精神, 鼓励独立思考 ;2) 报道本科生的早期科研训练 ;3) 通过投稿锻炼学术写作能力 ;4) 鼓励同行间或跨领域的交流合作 杂志由南京大学教务处, 化学化工学院, 生命科学学院, 地球科学与工程学院, 匡亚明学院等单位赞助支持, 已经得到了初步的发展, 目前正在努力建设一个自由的 高水平的学术交流平台!

3 IN THIS ISSUE 从大学实验班看中国本科教育 (p14) 34 年前, 中科大设立了少年班, 之后又有 北大元培 清华学堂 南大强化部 等实验班 几十年过去了, 这些高校的实验班取得了怎样的教学成果? 它们的经验有哪些呢? 从它们身上我们能否看到中国高等教育的未来? 为了回答这些问题, 我们邀请了来自北京大学 清华大学 中国科学技术大学 南京大学的同学, 从学生的角度出发, 谈谈他们对于高校 实验班 培养模式的感受, 以及对于高校教育改革的一些思考 哥廷根以外没有生活 (p19) CNS reports 2011 年诺贝尔奖报道 (p9) 大学毕业生留学现状调查出国热已经在中国大学中迅速升温, 越来越多的本科生选择在毕 业后到国外深造 面对出国热潮, 南京大学的一群本科生进行了一次毕业生留学现状调查 调查组访问了一些在国外留学的同学, 还有一些已经学成归国的老师 他们畅谈自己的留学经历, 分享留学经验 对于本科生来说, 面对出国这条路, 该怎么选择呢? 疟疾与青蒿素 (p22) 中微子超光速?(p24) 2011 年, 欧洲核子中心 (CERN) 报道说他们测定了中微子的速度, 超过了光速! 虽然后面他们又宣布实验结构不可靠, 中微子速度没有超过光速 似乎是开了一个玩笑 那么,CERN 是如何测定中微子速度呢? 2011 年, 中科院资深研究员屠呦呦凭借青蒿素对疟疾的治疗作用的发现而获得拉斯克奖 疟疾是一种怎样可怕的疾病呢? 那么青蒿素与疟疾有怎样的关系呢? 这个挽救了无数人的物质是怎样被发现的呢? 类石墨烯材料 MoS 2 的可控合成及其在超级电容器的应用 (p55)

4 (p82)in THIS ISSUE 从河流地球化学到碳循环 (p73) 人类活动将地壳中的有机碳开采 利用并以 CO 2 和 CH 4 等形式释放到大气中, 打破了地球长期碳循环的平衡 为了应对当今的气候变化, 对现在和地史时期碳循环的研究显得至关重要 河流作为陆地碳循环中关键的一环, 主导着流域的基岩风化和有机碳由陆地向海洋的运输 地球化学家是如何从河流水化学数据中建立起陆地碳循环的图景的呢? 陆壳生长 (p101) 拉曼光谱检测流体包裹体中阴离子含量 (p45) 琴纳为孩子接种牛痘疫苗十八世纪牛痘发明人大陆地壳的生长一直以来都是研究地球早期演化中至关重要的基础性问题, 有关陆壳生长模式也存在多种争论 壳幔分离过程中微量元素的分配行为可提供陆壳生长的重要证据 对亏损地幔 Nb/Th 比值的研究将为我们破解大陆地壳生长模式之谜 争议中的人类胚胎干细胞研究 (p30) 人类胚胎干细胞的研究一直在争议之中艰难发展 政策的摇摆, 同行的退出, 都使这一研究雪上加霜 为了摆脱胚胎干细胞研究的伦理困境, 科学家们竭尽全力探索避免争议的研究方法 而胚胎干细胞的研究, 也将为干细胞在基础研究以及医疗应用领域的发展起到先锋带头作用, 为人类克服顽疾贡献力量 死灰复燃 (p87) 结核药物以及结核疫苗的问世曾一度抑制了结核病的蔓延, 但如今, 它又死灰复燃 耐药结核的出现使人们逐渐丧失了对抗结核病的法宝, 而艾滋病在全球的蔓延也为结核的传播推波助澜 现在, 结核病又成为当今最严重的传染病之一 面对结核杆菌的强大攻势, 我们到底应该如何应对?

5 College Natural Sciences College Natural Sciences Volume 3 Issue 4 1 May Hchief@collegenatsci.org Chinese Title Inscription by Professor Jun Chen President, Nanjing University Issue Sponsors Teaching Affairs Office School of Chemistry and Chemical Engineering School of Earth Science and Engineering, Nanjing University Issue Editors Wood Sun (Geosciences) Haoyang Jiang (Medicine) Editor-in-Chief Lichen Liu Chairman, Board of Trustees John X.-H. Lee Senior Editors Zhongxia Wang Wood Sun Bingyu Zhao Ziqi Yan Associate Editors Haoyang Jiang Xuan Ma Xianrui Gu Contributing Editors Peng Gao Yize Hu Zhichao Lei Tian Sun Qiang Wang Qin Wu Qingfei Zheng Lei Zhou Web Editor Chenxi Qian College Nat Sci is run by college students around China and published by the Association of College Natural Scientists (ACNS) "We make the best undergraduate science magazine" Editor s Notes 1 In this issue CNS Bulletin 2 CNS Express: CNS Cooperation Editorial 3 Plant creativity among undergraduate students Essays 4 Thinking models for creativity I Hung Li News & Views 9 CNS reports on 2011 Nobel Prize Xianrui Gu, Haoyang Jiang & Ziqi Yan 14 "Experiments": honors programs in Chinese universities Special Report Qingfei Zheng et al. 19 There is no life outside Göttingen: a survey of oversea study among NJU alumni Haiwen Ni et al. 22 Malaria and artemisinin Qin Wu 24 Neutrino is faster than light? Tao Peng 27 Computer simulation of protein dynamics Qianyuan Tang 30 Taboos: human embryonic stem cell research Haoyang Jiang 33 Autistic kids: from the distant planet Lei Zhou 35 Drilling the largest subglacial lake Wood Sun 36 Perspectives for future mobile phones Lichen Liu Hypotheses 37 The biological theories of homosexuality Jiawei Gu 40 A brief introduction to the statistical description of phase transition Rui Da Highlights A journal club for everyone 43 Optogenetics: take a precise look at your brain Tian Sun Communications 45 Hydrological effects of urbanization in the Qinhuai River catchment Ya Liu et al. 47 A study on the properties of GFRP soil nails Chengcheng Zhang et al. 50 Quantitative study of in-situ Raman microspectroscopy on interested polyatomic anions in fluid inclusions Junyi Pan et al. 55 Controllable growth of MoS 2 nanostructures and applications for in-plane supercapacitor Jinping Liu Articles 59 Synthesis, crystal structure and photoluminescence property of Cadmium(II) complexes with pyridine-amide-containing ligand Zheng Li 65 The radar echo characteristics of mesoscale convective systems in Eastern China Min Shao Reviews 73 River geochemistry: a window to look into global carbon cycle Gen Li 75 Review on the studies of speleothem Ning Gu 78 Quark star & quark supernova Guang Shi et al. Sci-X Interdisciplinary research & opinion Serial Articles: Focus on Diseases 82 The history of the smallpox Qiang Wang 86 The etiology of Alzheimer's disease Fang Yang et al. 87 Tuberculosis: the current situation and severe challenges Ying Zhao & Jinxuan Zhao 90 A critical view on hepatitis B Haoyang Jiang Perspectives 94 Supermolecular chemistry and macrocyclic compounds Qingfei Zheng 97 Synthesis of high-index-plane metal nanocrystals and their applications Zhi chao Lei 100 Relations between Devonian spores event and plant evolution Jingze Huang 101 The evolution model of continental crustal growth: evidence from Th-U-Nb systematics of the depleted mantle Bin Su 106 Under the shadow of pandemic: the threat of bird flu Di Liang 108 The anecdotes of genes 110 The superstar in surgery: Da Vinci Surgery System Shu Zhang From the cover: Is an environmental apocalypse just around the corner as prophesied in the Hollywood blockbuster 2012? Well, it seems like that the dominoes are initiated: global warming, anomalous climate events, frequent large earthquakes... Is the winter solstice of 2012 the Day of Judgment or merely a Mayan joke? How can we deal scientifically with these problems that threaten our human society? How do we perpetuate the human civilization with the benefits of technologies? What should be the new order of life if we want to live in harmony with the Nature? Reproduced by Tian Sun Credit: Adsoftheworld.com, non commercial use only

6 2012 年 5 月 1 日第 3 卷第 4 期 地球科学专题 / 医学专题本期受南京大学教务处 化学化工学院 地球科学与工程学院资助 River Geochemistry Human Embryonic Stem Cell Autism 封面图片 :2012 世界末日? 当表盘走向 2012, 世界末日也已进入倒计时 近年来, 全球变暖 气候异常 地震频发 2012, 到底是世界末日, 还是一些人的玩笑 面对现实中的种种问题, 我们到底该如何科学的对待? 如何利用科技进步来让人类的文明延续下去? 如何建立一种新的秩序, 从而与大自然和谐相处? 编者按 1 本期主题 号外 2 大学生自然科学 杂志社合作交流社论 3 培养本科生创新思维随笔 4 黎怡杭创新的思维新闻 9 顾贤睿等 2011 年诺贝尔奖介绍 14 郑庆飞等中国大学的实验班 19 倪海文等哥廷根外没有生活 22 吴骎疟疾与青蒿素 Continental Crust Evolution Global Carbon Cycle Avian Flu 24 彭韬中微子 超光速 事件简介 27 唐乾元生物分子动力学的计算机模拟 30 江昊洋 Taboos: 蹒跚中的人类胚胎干细胞研究 33 周蕾来自外星球的孩子 35 孙武南极东方湖钻探成功 36 刘礼晨移动通讯系统展望猜想 37 顾家玮同性恋的生物学基础 40 笪睿相变的统计力学描述简介快报 43 孙恬光遗传学 : 精确解读你的大脑通讯 45 刘娅秦淮河流域城市化的水文效应研究 47 张诚成玻璃纤维强化复合材料土钉的性质研究 50 潘君屹显微激光拉曼光谱对流体包裹体中常见多原子阴离子的定量研究 55 刘金平不同形貌 MoS 2 纳米结构的控制生长论文 59 李正基于吡啶酰胺类配体的功能配合物的研究和 DFT 计算解释 65 邵旻中国东部地区 MCS 的雷达回波特征综述 73 李根河流地球化学 : 观察碳循环的一面窗 75 顾宁石笋研究概述 78 时光夸克星和夸克超新星交叉前沿新领域新概念新方法系列文章 : 聚焦疾病 82 王强天花的前世今生 86 杨芳老年痴呆症的病因学研究 87 赵颖等结核病的现状与挑战 90 江昊洋科学认识乙肝展望 94 郑庆飞超分子化学和大环化合物 97 雷志超高指数晶面纳米金属纳米粒子的合成和应用 100 黄璟泽泥盆纪特殊孢粉事件与植物演化的关系 101 苏斌大陆地壳生长演化模式 : 亏损地幔 Th-U-Nb 体系的证据 106 梁迪大流感阴影中的禽流感 108 桔子帮小帮主看蓝精灵学英语, 看蓝精灵学生物 110 张树外科手术的新星 达芬奇手术系统的介绍 科学顾问委员会 丁维平教授 南京大学化学 马晶教授 南京大学化学 方成院士 南京大学天文 王亚平教授 南京大学医学 王汝成教授 南京大学地球科学 卢山教授 南京大学生命科学 孙义燧院士 南京大学天文 安芷生院士 中科院地球环境研究所 朱敏研究员中科院古脊椎动物和古人类研究所 朱劲松教授 南京大学物理 冷琴研究员中科院南京地质古生物所 吴岳良院士 中科院理论物理研究所 李淼教授 中科院理论物理研究所 杨群研究员中科院南京地质古生物研究所 杨修群教授 南京大学大气科学 杨荣武教授 南京大学生命科学 沙金庚研究员中科院南京地质古生物研究所 陆延青教授 南京大学材料科学 陆现彩教授 南京大学地球科学 陈延峰教授 南京大学材料科学 陈均远研究员中科院南京地质古生物研究所 陈建群教授 南京大学生命科学 陈鹏飞教授 南京大学天文 孟祥康教授 南京大学材料科学 姚祝军研究员南京大学化学 姜卫红研究员中科院上海生科院植物生理生态所 姜晓军研究员中科院国家天文台 施蕴渝院士 中国科学技术大学生命科学 祝世宁院士 南京大学物理 胡 征教授 南京大学化学 贺林院士 上海交大 BIO-X 中心 / 复旦生物医学研究院 赵应和博士 中科院紫金山天文台 徐星研究员中科院古脊椎动物和古人类研究所 谈哲敏教授 南京大学大气科学 都有为院士 南京大学物理 顾秋生教授 南京大学天文 高千教授 南京大学医学 符淙斌院士 南京大学大气科学 董林教授 南京大学化学 韩民教授 南京大学材料科学 韩金林研究员中科院国家天文台 楼宇庆教授 清华大学物理 颜桥教授 南京大学生命科学 戴元本院士 中科院理论物理所 鞠熀先教授 南京大学化学 以姓氏笔划为序

7 Editor s Notes In this Issue: Medicine Long way to go During a long period of struggle with diseases, the current medicine has achieved great improvement. We should acknowledge that the development of science booms the progress of medicine. However, we must be aware of that the growth of science can never solve all the problems and simultaneously save the future problems. When we improve our medicine and save the patients lives, we should not neglect some other crucial methods to deal with these issues. It could be judged as one of the most inspiring successes for the science s application to medicine to eliminate the smallpox. In this issue, Wang would review the history of this deadly disease and show us its pathogen the variola virus which we may not be so familiar with (p82). However, the struggle with disease for human beings would be endless. Facing with the return of tuberculosis (TB), Y. Zhao & J. Zhao would recount TB and the serious situation of the co-infection of TB and HIV (p87). Faced with the high possibility of another outbreak of influenza, the scientists can t relieve their concern. In this issue, Liang would tell us some elementary knowledge about bird flu and some issues we should consider about the prevention of the potential wide spread of bird flu among human beings (p106). Apart from these epidemics, human beings have to suffer some other diseases. Yang would elaborate some hypotheses about the cause of Alzheimer's disease (AD) (p86). Though the deficiency of the science exists, we should not deny the effectiveness of science. In order to benefit the whole mankind, we are supposed to devote ourselves to the advancement of science. Wu would introduce the fundamental knowledge of malaria and Chinese scientist Youyou Tu who made the great contribution to the treatment of malaria (p22). The researches on embryonic stem cells (p30) may start a new way for therapy, but, unfortunately, it s born with debates. Jiang would show us the slow progress of this field and Lee would review the ethical problems behind it. The science s promotion of the development of therapy deeply depends on the innovation of medical technology. The Da Vinci Surgery System (DASS) (p110) that Zhang shows to us is a powerful tool in surgery. In the fundamental researches of diseases, Optogenectis (p43), which is highlighted by Sun, has been proved to greatly improve the researches on brains. Actually, the resistance against diseases can not only be an issue of medicine, but also an issue of the society. Zhou would introduce some causes and treatments of autism to us from an aspect of science (p33). Meanwhile, Zhang would present some work about the care of autistic children in Nanjing, which shows us the power of the social care. Besides, the problem of epidemic of hepatitis B could not be ignored in China. As a crucial cultivator of the social conception, we college students should guide the public to establish a proper understanding of this issue. We hope the fundamental knowledge about hepatitis B written by Jiang could help college students to understand hepatitis B in a critical way and remove the discrimination toward the hepatitis B virus carriers (p90). Issue Editor: Haoyang Jiang, Biology@NJU In this Issue: Geology The everchanging Gaia, the evolving geoscience Since James Hutton and Sir Charles Lyell instilled reality and actualism into geoscience in the late 18 th and early 19 th centuries, this old discipline advanced from metaphysical disputes over the Biblical deluge and Hellenic four element theory into a modern empirical science based upon exact physical and chemical theories and state-of-the-art techniques. The scopes of geoscience range from an atom under the tip of a TEM to the general planetary circulations. Its time scales extend far from the crystallization of the first solid particle in the solar system at around 4.56 billion years ago to now when human are dominating, the "Anthropocene". Pan et al. develops novel micro-analytical techniques with Raman spectroscopy to measure anion concentrations in the fluid inclusions of rocks (p50), which preserve critical information for hydrothermal activities or mineralization processes. Su discusses the Th-U-Nb systematics of the depleted mantle and how it can reveal the stages of continental crust growth (p101). Their studies have shown that how "small" or how "big" geoscience is, respectively. In the contemporary world, the most challenging problem that threatens the well-being of human society climate change, calls for integrative solutions in a multidisciplinary background. Gu reviews how cave speleothems serve as climate archives and provide important insight for paleoclimatology (p75). Li shows that rivers, the blood vessels of the continents, are pumps of the global carbon cycle through silicate weathering and organic carbon burial and how river geochemistry can be used to quantify continental carbon sinks (p73). Liu et al. investigates the urbanization of Qinhuai River catchment and its influences on local precipitation and hydrological processes (p45). Shao studies the mesoscale convective systems in Jiangsu by using radar echo data, showing the inconstant beauty of the weather system (p65). As the existence of life on Earth makes it a distinctly different world compared to its neighbors, paleontologists and geobiologists seek to unveil the interactions between the biosphere and the geosphere. Huang introduces the Devonian spores event and analyzes its impact on the evolution of terrestrial plants (p100). Sun reports the recently completed drilling project on Lake Vostok (p35), East Antarctica. This project may provide us more information about the extremophiles underneath the largest subglacial lake and also shed light on the hydrological cycles and climate dynamics of Antarctica. Besides the paradigm shifts amidst its fundamentals, the evolution of geoscience in the past two centuries is indubitably accelerated by the breakthrough findings in chemistry, physics, life sciences and innovations in instrumental analysis. In this new era, geoscience continues searching for new questions and solutions in an inter-disciplinary background. We geoscientists shall equip ourselves with open minds and never stop the endless quest for the myth of the mother Gaia. More importantly, special care should be pay to her, in order to perpetuate our civilization. Issue Editor: Wood Sun, Geology@NJU 1

8 CNS Express CNS Cooperation 自由交流, 相互合作 在当今社会, 合作与交流日显重要 在过去的一年里, 大学生自然科学杂志社与南京大学 SRTP 学社以及学术与文化交流协会建立了良好的合作关系, 文献与资料查询 活动就是在三方合作下推出的 所谓 工欲善其事必先利其器, 对于学习和研究, 文献搜索的重要性不言而喻 在 SRTP 学社的精心组织下, 我社的刘礼晨 孙武 江昊洋以及学术与文化交流协会的韩超向同学们做了介绍 其中, 江昊洋介绍了医学数据库 PubMed 的使用 ; 孙武介绍了诸如 Google Scholar 一类的快速而非精确的文献搜索方式以及一些更精确更专业的地学数据库 ; 而刘礼晨则以诙谐幽默的语言, 给大家在物理 化学方向的手册 数据库及引文索引在发展历史 数据内容和使用方法做了全方位的解析, 并且向大家介绍了诸如 武林盟主 般的 NPG 老大 Nature 杂志以及相较 NPG 而言更加独行的 Science 杂志等知名的学术期刊 ; 韩超则向同学们当堂演示了 Endnote 以及 SCI 引文索引的全方位 联合使用, 使同学们不仅了解, 更能直观的学习文献搜索和管理的技巧 除此之外, 孙武还向大家介绍了诸如 Adobe Acrobat Pro 之类的文献阅读软件以及 LaTeX 这类可以是使写文章从 普通 升级为 文艺 的文献撰写软件 这一活动使同学们在入学之初就能了解一些文献搜索方面的知识, 掌握一些文献搜索和管理的方法, 为大学乃至研究生阶段的学习和研究奠定基础 除了与校内社团合作, 杂志社也积极与校外同学进行学术交流 去年, 杂志社应邀参加了河海大学创新成果展和创新论坛, 与河海大学学生就他们自己的研究进行了积极的讨论 同时, 我们也向他们介绍了我们的工作, 欢迎他们加入到我们的工作中来, 或向我们投稿 相信如果足够努力, 本科生也可以做出属于自己的优秀工作 基于 Open access 政策, 我们杂志并不存在一稿多投问题 优秀的本科生论文完全可依靠我们这一平台, 在本科生中进行广泛的展示和交流 而对于头脑中有 idea, 却苦于无处寻觅战友的同学, 利用杂志的 Hypothesis 版块, 发表你的设想, 也不失为一种找寻学术伙伴的方法 除此之外, 借助于南京大学生命科学学院 BIO-X 生命科学论坛这一平台, 我们从生物科学的各个研究层次向位于南京的七所高校的同学展示了我们的工作, 用研究实例向大家介绍了目前研究中学科交叉的趋势以及杂志社所倡导的本科生自由交流的理念, 鼓励大家积极地投入到自主学习的活动中来, 开创一条不同于传统的课堂教学的学习模式 同时, 为了进一步帮助大学生接触学术前沿, 培养学科交叉的研究理念, 杂志社在近期推出了名为 Hunting Highlights 的定期新闻整理活动 我们相信, 定期进行新闻整理与分享, 不仅对本科生读者的学习有帮助, 而且对参与整理的工作人员也大有裨益 在科学技术飞速发展的今天, 学科交叉的重要性日益凸显 在研究领域, 纳米材料可协助干细胞领域的发展, 而 DNA 也可成为新型感光材料的支架分子 ; 面对现实的 CO 2 捕集与封存问题, 我们可用化学方法将 CO 2 共价消除, 也可将 CO 2 打入岩层予以封存, 甚至可以利用微生物辅助矿石的碳酸盐化以加强 CO 2 的封存 保持对新闻的关注与交流, 将有助于我们知识的拓展与灵感的迸发, 帮助我们从多个角度对于同一个问题进行分析, 给出一个全面而深入的解答 在未来的工作中, 我们将逐步完善杂志社的网站建设, 实现本科生群体的在线互动交流, 强化本科生与研究生 与教授之间的互动交流, 为本科生创建更为自由开放的交流平台 本着为南大的同学搭建一个交流平台的原则, 我们还会继续与各个院系和社团合作 我们会与学校教务处 大学生创新计划 及 SRTP 社团合作, 发表参与创新计划同学的论文, 参与他们的活动如 创新晚会 等, 让对科研感兴趣的同学能够更好的在一起分享自己的经验, 寻找合适的研究伙伴 我们还会与匡亚明学院合作, 发表 基础学科论坛 的优秀稿件, 让本科生能够体验撰写学术论文的乐趣, 相信着对于他们以后的发展大有裨益 此外, 我们还会积极与各个院系联系, 共同开展学术活动, 让学术的氛围在本科生团体中变得更加浓厚而自由 最近,College Natural Sciences 完成了编辑的换届, 新的编委会将继续秉承着 办最好的本科生学术杂志 的理念, 为南大的本科生服务 我们也将和别的学校进一步合作, 把我们的模式推广开来, 为中国高校的本科生提供一个自由的学术讨论的平台, 促进学术思想的传播 ( 感谢南京大学 SRTP 学社与南京大学生命科学学院提供活动照片 ) 2

9 Editorial Plant creativity among undergraduate students Editor-in-Chief Lichen Liu 2005 年, 温家宝总理去看望著名的科学家钱学森时, 钱老就发出感慨, 回过头来看, 这么多年培养的学生, 没有哪个的学术成就能和民国时期培养的大师相提并论 这就是著名的 钱学森之问 此后, 这一质问成为了很多教育工作者激烈讨论思考的问题 钱学森之问 的核心可以理解为, 传统的教育体制没有能够充分的发展学生的创造性思维, 导致培养的学生无法做出原创性的 具有深远影响的研究 随着我国经济的飞速发展, 对于科技大师的渴望变得越来越迫切, 尤其是在每年诺贝尔奖颁奖的时候 为此, 教育部门也是出台了很多政策和计划, 推行高校教育改革 ( 如 基础学科拔尖学生培养试验计划 等 ), 正是试图去给这个问题一个答案 本文就试图从学生本身的角度出发, 针对基础学科学生的情况进行简单的分析, 谈谈高校中对学生培养的现状以及一些改进的想法 我们需要认识到, 中国高校的学生普遍缺乏打破常规的思维是受到之前中学应试教育的影响 在中学时期, 自由思考受到压制, 个人的兴趣爱好也被很大程度地剥夺, 因此, 高校无法塑造出爱因斯坦般特立独行的科学家也就可以理解了 但是, 在现行的社会环境下, 几乎不可能找到比高考更好 更公平的选拔人才的方式 ; 也就是说, 我们不得不接受应试教育的 摧残 那在大学怎么才能突破中学的瓶颈, 打开学生创新思想的阀门? 首先, 我认为最重要的一点是需要给学生尝试的机会, 让学生能够在大学找到自己感兴趣的方向 只有明确了自己感兴趣的问题, 才能够有足够的动力投入到对问题的研究和思考中 本科生是一个非常有趣的团体, 他们有广阔的知识面, 但是似乎都了解的不是很深入 ; 他们有丰富的想象力, 但是似乎缺少实现 idea 的舞台 对于充满新奇想法的本科生来说, 他们需要有一个自由讨论的平台来展示自己的思维, 同时也需要和其他同学交流来增长见识, 拓宽视野 因此学校应该搭建一个本科生学术交流的平台, 方便不同专业的本科生就自己感兴趣的话题进行讨论 在这种交流讨论中, 学生的思想可以得到碰撞和激发, 知识面也得到很好的扩展, 这对于他们找到自己感兴趣的研究方向也是大有裨益的 个人认为, 本科生前两年的主要任务是对自己的学科有一个宏观的认识, 对学科的发展历史 最新的动向有一个大致的把握 设置 通识教育课 新生研讨课 正是为了让低年级同学接触更广的知识面, 并且提供一个师生互动的机会 其次, 高校的教学质量一直被社会各界诟病, 在很多人看来, 大学教师的主要角色似乎不是教书育人了, 学生的学习兴趣也在大学逐渐的被消磨殆尽了 最近几年, 很多高校开始重视教学质量, 设立了很多奖励制度 考核制度来督促教师提高教学质量 相信随着对教学的重视, 教学效果可以得到提高 不光老师需要重视教学, 学生自己也应该改变学习的模式和方法 在国内的很多知名高校, 学生都很勤奋刻苦, 很好的延续了高中的 学习精神, 把大学变成了另一个高中 这种精神固然可贵, 但是这样埋头苦读也会让自己的思维渐渐的被禁锢住 在高中的时候, 我们总是解决那些解决了很多遍的问题, 难道还要把这种机械的学习方式带到大学? 诚然, 做出原创性的研究需要很扎实的基本功, 需要吸收前人研究的成果 但学习高等数学的最佳方法不是做完 吉米多维奇习题集 ; 学习物理化学的方法也不是把 物理化学习题集 做完 每一个学科都有自己的知识体系, 都有自己的思维模式, 这是这个学科的内核也是我们在学习的时候最需要揣摩和品位之处 从老师的角度来讲, 他们不需要面面俱到的解释每个公式的含义, 不需要一字一句的按照课本的来上课 他们需要在课堂上梳理学科的知识体系, 把本学科的思维模式和研究方法传授给学生, 而不是做一个照本宣科的 PPT reader 在信息爆炸的时代, 学会高效的筛选出有价值的信息, 是学习的核心 某种程度上来说, 学会学习比学习本身更加重要 从学生的角度来讲, 他们需要去积累知识, 需要去把课本的知识掌握好 但是不能拘泥于课本, 应该善于去整理一个学科的知识脉络, 搭建自己的知识体系 同时, 发挥自己的想象力, 把看似不相关的知识点有机的整合在一起, 这种 学科交叉 的思维对于今后的研究很有好处 第三, 学校应该建立一种合理的评价体系 目前大多数高校衡量学生学习能力的主要指标仍然是考试成绩, 和中学的应试教育没有本质的区别 因为缺乏一个注重个性化的评价体系, 导致学生不得不为了获得一个好的分数而把大量的时间花在背书 做题上面 这样的标准化的评价模式无疑妨碍了学生进行自由的学习和思考, 又怎能要求学生具有创造性呢? 学校的教学管理者应该赋予教师更多的权力和信任, 让他们制定适合自己课程体系的评价标准 教师也应该结合自己的教学情况, 布置具有发散性的作业来引导学生进行创新性的学习, 并以此作为评价学生学习状况的一个标准 我们提倡在一些高级专业课程的学习中, 对学生进行 question-based learning 的训练 让学生去接触本领域最前沿的研究动向 老师负责提出问题, 然后告诉学生如何去检索文献资料 学生则去阅读资料, 撰写 essay, 然后进行 presentation 老师根据学生的学习情况给予评价 最后, 培养出优秀的具有创造性的学生还需要有一个良好的社会环境 如果处在一个浮躁的重视物质的社会, 那么学生自然也就无法静下心来做学问了 当今的国内高校, 大部分优秀的同学都希望能够毕业后出国读研究生 欧美一流高校的教育水平 科研条件比国内的高校 研究所要领先很多, 能够去那里学习当然是一个很好的成长机会 但是, 为了能够获得出国留学的机会, 本科生们不得不花费很多时间去应付 TOEFL 和 GRE 等标准化的英语考试, 不得不按照前辈的经验去把自己包装成欧美高校 喜欢 的那类学生 因为大家得到的经验往往都差不多, 因此也就造就了一大批 类似 的中国留学生了 出国留学的想法无可厚非, 为此积极努力也是值得尊重的 但是一种 唯有出国才是最好的出路 的氛围在高校的扩散, 使得大量的学生忽视了自己的个性化成长 本科阶段的学习是奠定一个人学术研究基础的阶段, 这个阶段首要的是养成良好的思维习惯, 学会批判性的分析问题, 尝试用新的手段解决问题 宝贵的时间应该尽量花在自主性的探索研究上, 而不是花大量的时间在准备一些标准化的考试上 需要强调的是, 出国留学也是一把双刃剑, 大家应该结合自己的情况, 做理性的选择 我国的教育界还存在许多弊端 其实, 最要紧的问题不是能不能培养出诺贝尔奖得主, 而是让我们的大学生具有健全的人格和独立思考的能力, 这才是 大学之道 的根本 给予学生更多的人性化关怀, 让学生的才智进行个性化发展是我们的大学最需要考虑的 做到这些, 诺贝尔奖就离我们不远了 3

10 Essays 序言 创新的思维 黎怡杭, 执行院长 南京大学 - 纽约大学理工分校创新创业学院 ihungli@gmail.com 新的思维创造一个新的局面 - William Carlos Williams 中国的十二五规划, 注重将经济从依赖出口转向国内消费作 为经济增长的机制 要实现这一目标, 关键是加强与加快国家经济的创新能力 事实上, 几乎全世界每位 CEO 都将创新放在首要发展的战略地位 要么创新, 要么等死 (innovate or die) 已是全球高度竞争环境下的共识 IBM 最近在 1500 名 CEO 的调查中显示, 创新力 已成为公司未来的第一领导力 如何加速国家, 企业的创新力? 如何培养创新的人才? 如何建造与孕育有利于创新的大环境? 这些都是全球每个国家, 企业与教育机构所关注与努力解决的问题 创新 -Innovation, 企业家精神 -Entrepreneurship, 与 创造价值 -Creating value 是这篇短文里主要介绍的概念, 同时也将探讨如何在大学生涯里培养与实践它 创新的概念 创新 几乎是我们每天都会碰到的词 当大多数人听到这个词时, 都认为它是 发明新东西 或 发现新理论, 并把它与科技联在一起 事实上, 创新的思维是在过去五, 六十年来才开始慢慢地受到经济学者的注意 这主要是受到著名的经济学家约瑟夫熊彼特 (Joseph Schumpeter) 在 1942 年出版的名著 资本主义 社会主义和创造性的破坏 (Capitalism, socialism and creative destruction) 的影响 在这本书中, 他介绍了 创造性的破坏 一词来形容 创业家 的 创新 并认为它是持续经济长期增长的力量, 甚至因为它而 破坏 了那些已具有规模公司 (established company) 的价值 在过去的二, 三十年里, 我们目睹了许多的例子 ; 美国柯达 (Kodak) 公司就是一个最近的例子 : 美国柯达公司是以生产照像机底片闻名全球的 1986 年, 柯达公司的科学家发明了世界上第一个万像素的传感器, 能够记录 140 万像素, 并可打印出 5x7 英寸高质量的数码照片, 这开拓了数码像机的新市场与数码像机的新产业 然而这新开拓的市场亦直接影响了传统照像机与其底片的市场 换句话说, 新产品的市场在不停的增长, 而 老产品 的市场在不停的缩小, 这现象就称之为 创造性的破坏 美国柯达公司发明了高水平的数码像机技术, 然而这技术的创新不但没有给他自已带来持久性的经济效益, 反而因这创新给自己公司带来 倒闭 的厄运 1 因此在我们大肆 年, 哈佛大学教授 Clayton M. Christensen 出版了一本书,The 提倡 创新 的时候, 我们对创新的概念必须要有更深一步的认识与了解 创新 是由英文 innovation 翻译而来的, 而它是由拉丁文衍生出来的 它的原义是在现有的情况下引进新的 东西 或 改变资源的产量 (introduce something new to the existing realm or to change the yield of resource) 因此, 创新是在 改变 或 推进 目前的状况 在商业上, 创新不仅表达了改变的思维与行动并包含了改变必须带来正面的经济效益 所以, 创新有别于发明 (invention) 换句话说, 创新不但代表了新的思维与新知识的产生, 亦包含了对新知识的落实 (implementation) 及其所带来经济的效益 由于创新必须带来经济的效益, 因此创新也给 创新者 带来新的压力, 即他 ( 或他们 ) 在创新的过程里必须考虑 接受者 的效益 因此创新的观念, 必须包含了如下的要素 :1. 新认知 ( 好想法 ) 与其商机 ; 2. 聚集资源, 计划改变的模式 ; 3. 落实改变的模式 ; 4. 推出 产品 创造价值, 这要素里既包含了生产的程序 (process) 亦包含了产品 (product) 因此, 在考虑创新时必须很清楚的考虑到 想改变什么?, 改变的模式与程序? 及 给接受者带来的价值? 上图可以简单的说明创新的 价值链 : 创新可以体现在许多不同的方面, 但是一般将它分为如下的四大类 : 1. 产品的创新 (Product innovation) - 是指企业所提供在 现有产品 方面的改变或更新 这些改变可以是建立在产品所用的技术 材料或架构方面 而技术的改变可以是小幅度的亦可是大幅度的, 譬如将汽车外模的改变与将汽车发动方式由汽油改变为电动是很不一样的 下表传达这概念 : 2. 程序的创新 (Process innovation) - 这是指在产品生产或服务程序上或设计上的更新 譬如, 生产线的自动化对该公司而言就是创新 网上交易对顾客而言也是创新 一般而言, 产品在程序上的创新是在产品创新之后 原因是, 新而受欢迎的产品跟进的竞争者一定会增多 为了争取更多的顾客, 就非在价格或样式上改进不可 这就很容易在产品的生产过程或设计上有所更新 相信大家对苹果公司的 ipod 都不陌生 在苹果推出它之前与它用同样的技术产品已在市场上出现过 但是市场并未打开 ipod 除了利用它 吸引 人的美 innovator s dilemma: when new technologies cause great firms to fail. 书中介绍了 断层技术 (disruptive technologies) 的概念并描述它对市 场与公司的影响 4

11 Essays 观设计外加上与它伴随的免费 itune 系统, 让喜爱用 Sony Walkman 的人, 用很 便宜 且很 方便 的方法就可享有自己喜爱的音乐 苹果所提供的已不是产品的销售而是提供一个解决用户需求的 方案 这就是一个 销售 模式的创新 - 服务程序的创新 3. 定位的创新 (Position innovation) - 一般而言, 每个产品或服务都有它所选定的顾客群, 这就是它的定位 但是在它进入市场后, 潜在 的新市场可能 慢慢地 展露 如何抓住这商机, 把产品转到更有经济效益的市场, 服务于新的顾客群, 让人们对它有一种新的看法 这就是市场定位的创新 一个很典型的例子就是 : 列维 - 斯特劳斯 (Levi Strauss) 的牛仔裤, 原是为蓝领的工人设计而开发 但是目前已成为白领职业人的一种时尚 商业休闲 装 (business casual dress) 4. 思维模式的创新 (Paradigm innovation) - 是指对事物有了新的看法与理解, 进而在公司或机构的运作上产生了根本上的更新与改变 美国福特汽车公司的创始人亨利 福特在汽车工业里留名并不是因为他发明了汽车, 或是带领了新一代的生产线模式, 而是他改变了汽车在交通工具的角色 在当时, 汽车是为有钱人而建造的奢侈品 他在提出著名的 T 型汽车的发展 时说 : 我要生产一种让我公司里, 每个工人都能买得起的汽车 亨利 福特从根本上改变了人类交通的面貌 ; 以马车交通为主的社会推进到以汽车交通为主的道路上 下面的图表 2, 简单地总结创新的空间 在面对这广泛的空间时, 我们该如何选择呢? 当然这是要取决于 :1. 我们个人的人生规划 ( 或公司的战略方向 );2. 我们目前的情况 - 我在哪方面建立了较好的基础 ( 或公司目前的核心竞争力在哪 ) 创新虽然分成上述四大类, 但在实际操作时, 多类的同时引用是常见的 在英文里与 创新 相关联的另一个字是 "Entrepreneurship" 一般中文翻译为 企业家精神 它的涵义是: 它是推动创新的原动力 (the motive power to drive innovation) 凭借着充满激情的个人, 团队, 与相关的人际网来完成创新的过程与创造新的价值 所谓 创造价值 (Creating value), 它指的是创新所要达成的目标 ; 无论是金钱上的, 增加就业的机会, 或是社会的福利 与改进 (social welfare) 表 1 简单述说 创新与企业家精神 所带来的价值 企业家的精神不但在创业者的身上是不可缺乏的, 而且在已具有规模的公司人员身上亦是不可少的 原因很简单, 如果公司不在原有的产品上不断的改良增长它的特性亦同时降低它的成本, 它的市场很快的就会缩小甚至消失 创新力 是二十一世纪每个企业, 无论是一个刚起步或是延续了 100 年的, 不可缺失的 一个公司的 创新力 并不仅限于公司的高级管理层, 它是公司每个人都该具备的 那么, 每个人的创新能力是与天俱来不可培养的, 还是可以通过后天学习培养的呢? 创新者的基因 3 在过去的二十年里, 我们亲眼目睹创新者对公司与个人创造了巨大的财富, 也见到如何改变了产业的面貌 : 譬如苹果的 ipod 不但扭转了苹果的命运 4, 同时亦把索尼的随身听 (Walkman) 逐出市场 ; 星巴克的咖啡豆和气氛同样的也把传统的咖啡店推到市场的边缘 ;Skype 借助互联网的技术, 使用 免费 的战略, 击败了百年的电讯巨人 AT&T 和英国电信 这些都是我们熟悉的例子 很自然地, 大家都会问 : 他们是如何做到的? 甚至更进一步, 我能不能也做到? 在过去的十来, 二十年里, 这些都是学术界与工业界探讨 创新与企业家精神 学者与实践者们的重要话题之一 首先, 他们想知道的是, 在那些 杰出的 创新者身上是否展现了一些共同的 气质 或 习惯? 若有, 那些的特性是如何来的? 天生的? 后天环境孕育的? 他们脑子的思维方式又是如何? 你是不是也想这些人都是天生的呢? 苹果公司的乔布斯是大家心目中的创新英雄 下面我们以实际的例子, 来看他的创新方式 : 1. 苹果公司早期的产品,AppleⅡ 的创新 ( 它的特点 ) 之一是它的安静 ( 几乎没有声音 ) 当初, 乔布斯发觉电脑风扇的噪音令他分心, 所以他决定要设计一个不用风扇的个人电脑 这在当时是不可想像的事, 因为风扇是用来冷却电源所产生的热量 若要摆脱风扇, 则非要有另一种产生热量少的电源设备不可 乔布斯就开始去寻找能设计这样一个新电源的人 皇天不负苦心人, 透过他的人际网, 乔布斯找到一个四十出头, 在 Altari 5 工作的人叫 Rod Holt 由于乔布斯的坚持与 Holt 的 才气, 结果,Holt 设计了一个具有革命性的新电源器 而苹果 Ⅱ 变成有史以来最安静的和最小的个人电脑 试想 : 若是乔布斯没有追求 宁静 电脑的意志? 没问 为什么电脑需要风扇? 和追求答案的执着, 及 Holt 的能力, 我们今日所熟悉的苹果电脑就不是今天这个样子了 3 这章节的思维是根据 Jeff Dyer, HalGregersen, Clayton M. Christensen 合著的书 The Innovator s DNA 4 苹果公司在 2003 年初的市值 (Market capitalization) 约 10 亿美元左右, 到 2007 年年底, 它的市值在 150 亿美元以上 ;ipod / itunes 组合成为 2 这模式与图表是采自 John Bessant & Joe Tidd 合著的书 Innovation 一个近 100 亿美元的产品 5 Altari 是建立于 1972 年的游戏公司, 该公司的产品如乒乓球,Altari and Entrepreneurship 2600, 从 20 世纪 70 年代到 80 年中期, 它带动了电脑娱乐行业 5

12 Essays 思维创业成长更新 不断增长的业 采取 革命性 的思维方式或技术 创造财富 利用新技术或新理念开拓新的市场机会 务, 通过添加新的产品 / 服务或移动到新 来发展新的产品或服务来开展新的业务或市场 ; 譬如乔布斯将一个生产电脑的公司也带入娱乐与通 的市场 讯产品的公司 发展新的想法 创造社会价值 提高或改变在他们眼前的环境 ; 在 感动中国 里提及的人与事都属于这类 与理念并影响周遭的一些人共同提升附近或一个地区或的一个关键问 改变 体系 的思维与结构, 进而作为推动下一波变化的 推动人 (Agent) 譬如诺贝尔和平奖得主穆罕默德 尤努斯, 所带动的小额信贷观念与机构 题 表 1 创新与企业家精神 所带来的价值 2. Macintosh 是苹果在 1984 年推出的新产品 它的鼠标是其最显著的特点之一 在此之前, 人与电脑的 谈话 都是靠着键盘打入的 鼠标的应用将人与电脑之间的界面 从上三个有关乔布斯的例子里, 我们学到了什么呢? 首先, 他的 创新力 并不是全由他的脑子里想出来的 若我们再仔细的分析一下, 我们不难发觉到 : (Human Machine Interface) 推进了一大步 然而鼠标 1. 对现状提出质疑与改变的心 的技术并不是苹果团队的原创 鼠标技术进入苹果, 是 2. 对周遭的事物具有敏锐与细心观察的能力 乔布斯访问 Xerox 公司在加州 Palo Alto 的研究实验室 3. 动手与尝试新事物的心 (PARC) 6 结果 当乔布斯到了实验室时, 细心观看不同的研究发展项目 当他看到电脑显示器上的图标 (icon), 4. 联想力 将所学美丽的书法字体带入激光打印机的设计里 ; 超越产品的功能, 把感性带入 下拉式的菜单 (pull-down menu), 及多个重叠的窗口 (overlapping windows) 而这些都是经过 鼠标 7 来操作时, 不到十分钟的时间, 他就深信这就是电脑该走的 上面几点的观察, 我们深知乔布斯的 创新力 不全是天生的 事实上, 那些都是后天可以培养出来的 习惯 的 而这习惯久而久之, 也就变成我们的 基因 了 方向 回去后, 他和他的团队就花了四 五年的时间专 注将所观察到的技术商业化 因而 Macintosh 的问世, 是全球第一个具有用户图形界面 (graphic user interface) 的个人电脑, 把电脑的应用方式跃进了一大步 事实上, 在乔布斯访问 Palo Alto 的研究实验室前, 已有很多的人参观过该实验室 试想 : 若乔布斯没有去 Xerox 公司在 Palo Alto 的研究实验室并细心观察他所见的, 我们可能就没有今天所熟悉的苹果电脑了 大学里如何实践一般而言, 大学期间是我们人生旅途中, 最多彩多姿的时段了 ; 有机会接触各色各样的人 事物 知识 也是最佳时段孕育与加深上面所提的创新 基因 后面的图表, 可以做为 练习 的蓝图 质疑力 5W +1H 8 是最常用的问问题方法了 在创新的过程中, 最难的是找着对的问题 因为我们看到的问题与我 3. Macintosh 及其连带的激光打印机也是第一个能把具有漂亮字体打印到纸上的个人电脑 乔布斯 2005 年在斯坦福大学毕业典礼上致辞时就提到 - 如果我当时没有退学, 就不会有机会去参加这个我感兴趣的美术字课程, 们的心思的 视野 是一致的 创新的想法往往是起源于 矛盾 之处 因此, 爱因斯坦提到 : 在某种思维下产生的问题, 不可能在该思维下解决的 印度著名公司 Tata 集团的董事长也常提到 : 质疑不容置疑的 在日常的生活里多练习下列提问的方式: Mac 就不会有这么多丰富的字体, 以及赏心悦目的字体间距 那么现在个人电脑就不会有现在这么美妙的字型 到底是怎么回事?, 这是所谓 打破砂锅问到底 的态度 - 想要了解事情的真象 了 试想 : 若是他没有为了追求自己 情有所钟 的事, 他 为什么是? 与 为什么不是? 这一类的问题往往会让我们对事情有更深一层次的了解 的一生可能就不是我们今天所知道的了 是什么原因?, 如果是这样的话? 上课不问问题, 是国内学生的一大通病 试着每堂课从 6 这实验室当时拥有许多杰出的电脑专家 ; 第一台的激光打印机, 图形 问一个问题开始 用户界面, 以太网等主流技术都是出自这里的 参加校内的公开演讲并练习发问 7 他所看到的虽然是个不完整与大有瑕斥的鼠标模型 但是, 他已 看 到 了鼠标的基础架构与可行性了 8 5W What, Where, When, Who, Why; H - How 6

13 Essays 大学生实践蓝图 行为上的习惯 创新的勇气 对现状的挑战 冒险的精神 质疑力 观察力 广交朋友 联想力 思维到分析的能力 创新的商业 主意 动手力 质疑是创新的开端, 没有它就不可能有创新 它也是让我们 打开心灵视野的钥匙 观察力 创新者与一般人都是看一样的事情, 但是他们是仔细的观察 家 ; 不仅用肉眼看, 更用 心灵 的眼睛看 譬如, 当看到某件事是如何完成的, 他们也马上会 问 在哪些情况下这方法是会出毛病的 再来他们不但观察事物, 他们亦观察人 观看他们处理事物的思维, 借以从中培养自己多元的看事与处理事物的思维 一般人不喜欢意外事件, 因此忽略了它 但是创新者对意外事件也特别注意, 学习如何处理它, 因而往往成为创新的商机 培养观察力的建议如下 : 慢慢停止 走马看花 的习惯, 练习一边观察, 一边 问 问题的习惯 开始学习面对意外事件的注意 ; 当意外事件发生时, 我们容易 气躁, 不妨先深呼吸三次以平静心情, 然后再采取行动 多尝试把自己放在陌生的环境下, 以提高观察力 ; 因为, 人在陌生的环境下, 不自觉地就会提高我们的警觉性广交朋友交朋友是人的天性 但是有的人喜欢交些有相同背景与观点的人 创新者多喜欢结交一些跟他们的背景和观点不同的人, 为的是 :1. 扩张他们的视野, 学习新东西, 新观点 2. 协助测试他们的新思想与方式 一些操练的建议是 : 多元化你的朋友圈 ; 不同年级, 不同学校, 不同年纪 多利用在中午吃饭时与你同一桌的人交谈, 以增加不同的朋友 参加校内与校外的组织活动并积极参与一些项目的策化与推动的工作 参与与自己本科 ( 或专业 ) 完全不同的活动动手力动手是让我们发掘未知事物的各种可能 性的最佳方式 创新者的 动手 并非仅限于身体的动手, 它指的是积极的亲自参与以获得第一手的资料 在知识的领域里, 有种知识称之为 隐性知识 (Tacit Knowledge), 它与创新有密切的关联 这类知识的获取非经过亲身的体验不可, 譬如, 以骑脚踏车为例, 没有会骑脚踏车的人不是经过实际练习而来的 知道骑脚踏车的知识就是隐性知识的一种 动手是获得隐性知识的最佳途径 一般怕动手的人, 往往是对未知的 惧怕, 而不敢尝试 因此一些操练的建议是 : 到一些没到过的地方去旅游, 以减少对陌生的惧怕同时增长见识 看些不同领域的杂志与书籍, 注意一些事物的 新潮流 学习一些新的技能, 学着拆开一些东西, 了解它的结构联想力创新者与一般人都是看一样的事情 但是到了脑筋后, 他们就有不同的想法 ; 许多看似毫无关联的事物, 知识, 甚至地方, 在他们的思维里竟然都能够很巧妙地连接起来 他们习惯性的经常使用上面四个 基因 创造出对事物有新的认知与见解 联想力与每个人的经历有很大的关联 越有不同与多经历的人, 越能建立丰富的联想力 创新的根源往往来自不同领域的交集点 中国春秋战国时期, 诸国林立, 百家争鸣, 因此也是创新的高峰期 乔布斯认为创造力就是联接不同的事物, 就如同他把书法与电脑的结合 爱因斯坦也说创造性思维就如同在玩组合的游戏 一些操练的建议为 : 交朋友多元化, 多聆听他人的说话, 接纳不同的意见 在碰到问题时, 先不要忙于解决 ; 把问题列一边, 把一些任何脑中想到的列在中间, 把可能的方案列在右边, 然后尝试着 连接 的游戏 ; 有时你会发觉让你惊讶的结果 强迫 自己玩连接的游戏 ; 随便取两件事, 尝试着建立起它们的关联点 多玩玩 Lego 之类的游戏, 锻炼组合的想象与组合力目前我们的社会正从 信息时代 急快的转向 概念时代 经济优势和职业成功不仅来自于知识工作者的逻辑和分析技能, 7

14 Essays 更重要的是来自左右两脑的发挥 - 理性加入感性, 面对现实, 建立挑战现状的勇气 总结 创新是二十一世纪, 每个人都必须具备的素质 ; 无论你是想创业或想在公司里工作 事实上, 创新的本质就是每个人心灵与智慧成长的表现 面对四周环境改变带来的难题与挑战更能历练我们让心智更趋成熟 然而创新也不是一条容易走的路 创新的本质就是 改变 创新者对改变与难题视为成长, 成熟的机会 - 因此越战越勇 但是一般人, 不愿接受挑战与一动不如一静的思维, 以致往往错失良好的创新机会 创新创业学院成立的目的之一是希望在南京的高校里孕育有利于 创新与创业 的生态环境, 尤其是在高科技方面 目前我 院已在南京大学开设 创新与创业 及 创业者的心历路程 两门选修课, 其它与 创新与创业 有关的观念性与实践性相结合的课程, 亦在筹备中 同时, 我院每月一次举办的 青创沙龙 及两次的企业家讲座, 旨在传播创新创业理念 分享创新创业经验 同时也给希望创业与年轻的企业家们提供一个交流的平台 另外, 我院还积极配合南京市 321 计划 负责南京市科技企业家培训事宜 最后, 在此特别感谢我院的同仁, 罗静与张巧忠, 及我的夫人萧林, 在他们的百忙中帮忙阅读初稿, 提出了很多中肯的修改意见 也多谢大学生自然科学杂志社编辑江昊洋同学的邀稿 COPYRIGHT 2012 Li. Under CC-by-sa-3.0 for open access. CITATION 黎怡杭. 创新的思维. 大学生自然科学. 3(4), 4-8 (2012). PERMALINK 大学生创新创业训练计划 本科生的科研平台 教育部在 十二五 期间实施全国大学生创新创业训练计划, 希望通过实施国家级大学生创新创业训练计划, 促进高等学校转变教育思想观念, 改革人才培养模式, 强化创新创业能力训练, 增强大学生的创新能力和在创新基础上的创业能力, 培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才 大学生创新创业训练计划内容包括创新训练项目 创业训练项目和创业实践项目三类 1 创新训练项目是本科生个人或团队, 在导师指导下, 自主完成创新性研究项目设计 研究条件准备和项目实施 研究报告撰写 成果 ( 学术 ) 交流等工作 2 创业训练项目是本科生团队, 在导师指导下, 团队中每个学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色, 通过编制商业计划书 开展可行性研究 模拟企业运行 参加企业实践 撰写创业报告等工作 3 创业实践项目是学生团队, 在学校导师和企业导师共同指导下, 采用前期创新训练项目 ( 或创新性实验 ) 的成果, 提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务, 以此为基础开展创业实践活动 其中的创新训练项目延续了之前的大学生创新性实验计划项目, 该项目注重 研究过程 而不在于 研究成果, 通过组织本科生参加 创新训练计划, 使其体验和了解科学研究的整个过程, 感知 作为科研工作者的顶峰体验, 从而激发学生对科学研究的兴趣, 实现个性化培养目标 项目的经费资助力度和规模都将超过 十一五 期间 欢迎有志从事科学研究的本科生积极参与到项目中来 College Natural Sciences 长期与 大学生创新创业训练计划 合作, 作为一个交流与成果展示的平台, 我们已经发表了很多参与项目同学的工作, 并且赢得了师生们的广泛关注 我们将继续与 SRTP 合作, 开展丰富多彩的学术交流活动, 努力活跃南大的学术氛围 同时, 在杂志的平台上, 我们将加强与其他高校的联系与合作, 搭建不同高校之间的本科生学术 联盟 如果你已经在执行 创新创业计划, 可以把你们的项目成果发送给我们, 我们将组织专家进行审稿, 择优发表 如果你对此感兴趣, 请联系 :chief@collegenatsci.org. 8

15 News & Views 五重对称之美 准晶简介 南京大学化学化工学院顾贤睿 图 2 三重对称性和四重对称性二维晶胞 ( 图 年诺贝尔化学奖得主 Dan Shechtman ( 年 10 月 5 日, 诺贝尔化学家授予了以色列人 Dan Shechtman( 图 1), 他在上个世纪 80 年代他发现的准晶模型给晶体学带来了新的审美视野 通常, 我们知道自然界晶体中原子以重复的样式排列, 这些排列具有的共同特征就是具有平移对称性 ( 短程有序 ) 我们可以简单的观察几个二维晶胞的模型 ( 图 2) 在图 2a 中, 我们设想在每一个网格交点上都有一个原子, 那么这些原子以任意一个原子为中心平移到另一个原子, 可以发现整个平面图案可以复原, 这满足平移对称性 在此基础上, 以黑色三角或者红色三角为旋转轴, 将整个平面旋转 120 o 后, 整个平面也可以复原, 这满足了三重对称性的条件, 可见, 二维晶胞可以满足三重对称性 同样地, 从图 2b 中可以发现四重对称性的二维图案也可以满足对称性 在此基础上, 我们将此推广到三维就得到了 14 种 Bravais 格子 ( 图 3) 我们发现, 受到平移对称性的限制, 晶体的旋转对称只有 重对称性这 5 种 而 5 次和大于 6 次的旋转对称性的图形都是无法无缝隙拼满整个空间的 ( 如图 4 所示, 单纯的正五边形无法拼满整个二维空间 ) 那么有没有什么方法能够以两种以上的形状拼合, 在布满整个空间的同时满足五重对称性呢? 数学家 Roger Penrose 提出了这一问题的解决方案 Penrose 以一胖一瘦两种菱形 ( 内角分别为 72 o 108 o 和 36 o 144 o ) 镶拼, 获得了图 5, 图中, 中心五边形的的质心就是一个五重对称轴 随后, 各种二维的五重或者大于六重的对称性的图案被构造出来, 例如图 6c 就满足八重对称性 在此基础上, 科学家将二维发展到了三维, 构造了如图七所示的正二十面体模型 正二十面体是由 20 个正三角面围成的凸正多面体,5 个正三角面围出一个正五重顶, 通过每一对相对着的五重顶有一个五重旋转对称轴, 通过每一对相对着的三角面中心有一个三重旋转轴 ; 通过每一对相对着的棱的中点有一个二重旋转轴 二十面体点对称群的符号是 235, 立方晶系中四面体点对称群的符号是 23, 前者的对称性比后者高的多, 相当于 5 个 23 点群对称地交叉在一起 由于该图形包含了五次对称轴, 因此, 当时的很多科学家都认为这个模型是无法在晶体中实际存在的 然而 1982 年, 数学上的理论得到了实验的证实 以色列科学家 Shechtman 和 Blech, 在急冷 Al-Mn 合金中发现五次对称衍射图, 他们认为这与当时存在的五重孪晶有着不同的性质 之后, 图 3 14 种 Bravais 格子 ( 图 4 五重旋转轴图 5 拼合后的五重旋转轴示意图 ( Gratias 发现 Shechtman 得到的衍射图与 Steinhardt 报告中的于二十面体理论模型的衍射花样 ( 图 8) 完全一致, 这就使得理论与实验碰撞出了真理的火花 很快, 物理学权威杂志 Physical Review Letters 发表了他们的文章, 从此准晶 (quasicrystal) 这个新名称诞生了 1 目前认为, 准晶是一种特殊结构的晶体, 原子的排列具有 准 周期性, 他们并非像晶体那样在三维空间里具有周期性的重复排列 ( 短程有序 ), 但是, 通过两种以上的结构单元, 按照一定的规律满足了长程有序, 在透射电子显微镜 (TEM) 和 X 射线衍射 (XRD) 中与非晶体不同, 能表现出明锐的亮点或者峰 ( 晶体的一个特征 ) 在准晶发现之后的短短几年, 几千篇关于准晶的论文被发表, 内容涉及到了数学, 物理, 化学, 材料等领域, 图为三十面准晶和二十面准晶 ( 图 9) 我国科学家也为准晶的研究做出了重要贡献, 中日美一直是科学界准晶研究的 三驾马车 其中, 在我国科学家郭可信先生带领的课题组成果显著, 在克服了种种困难之后, 他的学生先后发现了二维八次对称准晶和十二次对称准晶 之后, 他的学生张泽又获得二十面体准晶向面心立方近似晶体相 η2-ti 2 Ni 转变的中间过渡结构及二者间的取向关系 王大能从 C 相的高分辨电子 9

16 News & Views 图 6 拼合后的五重 (a,b,e) 八重 (c) 十二重 (d) 选转轴示意图 ( 图 7 正十二面体 ; 图 8 Shechtman 等人得到的急冷 Al 6 Mn 合金中发现五次对称衍射图 ( 0705&do=blog&id=383415) 图 10 名为 khatyrkite 的岩石找到的准晶 (Bindi, L. et al. Science 324, 1306 (2009)) 图 9 三十面准晶和二十面准晶的光学显微镜照片 ( od=space&uid=480705&do=blog&id= ) 显微像得出它的晶体结构模型 何伦雄首次制备出了 AlCuCo 十次稳定准晶, 并且通过研究, 制备得到了毫米级单晶, 对比当时多以微米级单晶的产物, 这是一项重要的突破 因为这些突出的工作, 学生张泽 王大能 王宁 陈焕先后荣获一 二届吴健雄物理奖 这些有创造性的论文自发表以来已被引用近百次 自从科学家在人工合金中发现了准晶之后就一直致力于寻找自然界中天然存在的准晶 在 2009 年 7 月 15 日,Luca Bindi 和他的课题组在一种名为 khatyrkite 的岩石中找到了准晶 ( 图 10), 研究人员 科学 杂志上报告了这一发现 这一发现也使得准晶 被划入了一种真实存在的矿物质 当然, 准晶作为一种材料也有着独特的性能, 它们大多拥有较高的硬度 较低的表面能 较低的低传热性 耐蚀耐热和耐磨等特点 在隔热性能方面, 相比于镍等传统隔热材料, 准晶体具 2 有密度小 耐蚀和耐氧化的优点被广泛应用于航空材料当中 除此之外, 准晶材料由于在周期性方向与准周期性方向的电阻存在较大的差异, 其在电子器件中也有一定的应用 而准晶所具有的特殊光学和热血性能还被应用在了太阳能工业当中 准晶的研究已经近 30 年了, 然而在准晶研究之中存在的一些疑问仍然困扰着科学家 例如在二维准晶中, 基数对称性的准晶始终没有被发现, 笔者相信准晶当中蕴含的科学魅力将吸引一代又一代的研究者去探索, 去发现其中瑰丽的对称美 延伸阅读 1. Levine, D. & Steinhardt, P. J. Phys. Rev. Lett. 53, 2477 (1984). 2. Bindi, L. et al. Science 324, 1306 (2009). COPYRIGHT 2012 Gu. Under cc-by-3.0, allowed for open access. SUPPL MATEIRAL & PERMALINK 10

17 News & Views 树突状细胞的发现 南京大学生命科学学院江昊洋 *, 汤沁 * 年诺贝尔生理学奖及医学奖得主 Ralph M. Steinman ( 去年 10 月 3 日,2011 年度诺贝尔生理学或医学奖揭晓, 美国的 Bruce A. Beutler 卢森堡的 Jules A. Hoffmann 以及加拿大的 Ralph M. Steinman 三位科学家因在免疫学方面的突出贡献而获奖 其中,Steinman 教授获得一半的奖金, 而 Bruce A. Beutler 与 Jules A. Hoffmann 分享另外一半 只是, 在获奖名单宣布之后, 诺委会才得知原来 Steinman 教授已于上月 30 日去世 这样的事除了是个悲剧之外, 也的确把诺委会推到了两难的境地 1 不过此次, 诺贝尔奖仍将授予他 他也是自 1974 年诺奖修改颁奖规则后, 首个在获奖名单公布前逝世而获此殊荣的科学家 Ralph M. Steinman 教授简历 Ralph M. Steinman 教授, 树突状细胞 (dendritic cell, DC) 的发现者,1943 年 1 月 14 日出生于加拿大蒙特利尔的一个犹太家庭 年, 他从麦基尔大学 (McGill University) 获得学士学位, 并于五年后从哈佛大学医学院以优异成绩获得医学博士学位 1970 年, 在完成麻省总医院的实习之后,Steinman 博士加入了洛克菲勒大学由 Zanvil A. Cohn 和 James G. Hirsch 教授领导的细胞生理和免疫实验室进行博士后工作 在 1972 年, 被评为助理教授,1976 年成为副教授,1988 年成为教授 3 什么是树突状细胞? 诺委会对 Steinman 教授授奖的原因是他发现了树突状细胞以及其在获得性免疫中的独特作用 那么, 什么是树突状细胞? Steinman 教授又是如何发现它的呢? 顾名思义, 树突状细胞是一类表面有许多树突状突起的细胞, 外形和神经元相似 但是, 它们是两类不同的细胞 树突状细胞是目前所知的功能最强的抗原提呈细胞, 广泛分布于脑以外的全身各脏器, 但数量稀少, 仅占人外周血单个核细胞 (PBMC, 包含淋巴细胞 单核细胞和巨噬细胞等 ) 的 1% 以下 树突状细胞按其在人体中的分布和功能可分为五大类 :(1) 隐蔽细胞 ( 或称面纱细胞 );(2) 滤泡树突状细胞 (follicular dendritic cell,fdc); (3) 并指状细胞 (interdigitating cell,idc); 以上三类主要分布在淋巴系统 (4) 朗格罕细胞 (Langerhans cell,lc), 位于表 皮和上皮组织中 ;(5) 间质性树突状细胞 : 位于真皮组织和实质性器官的结缔组织的毛细血管附近 朗格罕细胞和间质性树突状细胞为未成熟的树突状细胞 ( 前体形式 ) 树突状细胞专职进行抗原提呈, 同时也参与 T 细胞发育和免疫调节 在免疫调节中, 树突状细胞通过分泌 IL-12 和 IL-4 活化 NK 细胞和 NKT 细胞 树突状细胞在免疫系统中的重要作用使得它对于免疫引发的具体机制研究 免疫调节的研究以及自体免疫耐受的研究都有重要价值 由于树突状细胞有强大的抗原提呈能力, 以及其在免疫引发中的不可替代的作用, 树突状细胞在临床医疗中也有巨大的潜能, 利用其进行靶向治疗的所谓 DC 疗法也应运而生 所谓 DC 疗法, 原理其实比较简单 : 利用从病人体内提取的外周血单个核细胞, 培养出大量树突状细胞, 并将其与病人体内致病物的抗原共同培养, 获得可呈递目标抗原的成熟 DC, 而后将 DC 注入病人体内以求其靶向激活免疫系统, 杀伤致病组织 8 其实, 这也类似于疫苗, 只是获得抗原的最初步骤在体外完成了 在 Steinman 教授被确诊胰腺癌后, 他也尝试了自己有所贡献的 DC 疗法 7, 下图是治疗 Steinman 教授胰腺癌的两种 DC 疗法 具体过程可参见延伸阅读 7 上图显示利用肿瘤 RNA 或肿瘤抗原制备有效的树突状细胞 这些树突状细胞被注射入病人体内后刺激其他免疫细胞产生免疫反应, 从而对肿瘤造成杀伤 7 (A fight for life that united a field. Hsu, F. J. et al. 2011) 背后的故事在了解了树突细胞的基本知识后, 让我们来看一下 Steinman 教授的工作是如何给免疫学的研究带来一个又一个突破, 造福人类的 在 19 世纪末, 科学家们就对脊椎动物是如何对它们所遇到的千万个病原体做出反应而感到困惑 在上世纪五十年代, 免疫学家们假设免疫细胞利用它们的受体或外表面识别侵入的病原体 而这些受体各不相同, 用以识别不同的抗原 而脊椎动物体内在病原体入侵之前就有数量巨大的免疫细胞, 这使得它们所携带的受体足够应付动物体一生所遇到的所有病原体 而一旦病原体的抗原接触了免疫细胞的受体, 相关的免疫细胞群就被动员起来, 消灭这一被发现的敌人 这一假说被称作 免疫克隆 假说 时间到了 Steinman 教授发现树突细胞的七十年代 经过二十多年的发展, 科学家们也的确发现了淋巴细胞和一些其他的免疫中举足轻重的器官, 并了解到 B 细胞能够产生抗体, 而 T 细胞在免疫过程中执行许多不同的功能 免疫克隆 假说离完全证实似乎不远了 可是, 就在科学家们想要重现免疫反应的完整过程时, 困难出现了 : 他们发现向培养中的淋巴细胞加入抗原并不能引起免疫细胞的扩增 显然, 这中间缺少了什么 这一问题成为了那时免疫学研究的核心问题 当时, 人们认为, 一定有一种 桥梁 细 11

18 News & Views 胞, 是它们把病原体的抗原信息放置在细胞表面以激活免疫反应 巨噬细胞由于其吞噬并消化细胞碎片和病原体的能力被视为候选细胞之一, 而 B 细胞和 T 细胞也在候选之列 只是, 一直缺乏相关的实验证据证明这些细胞就是所谓的 桥梁 细胞 而就在此时,Steinman 教授的工作打破了僵局, 使得 柳暗花明又一村 就在 1973 年,Steinman 教授和 Zanvil A. Cohn 教授 ( ) 发现了树突状细胞 他们当时从小鼠的脾脏中培养出了一系列细胞, 并且, 这锅 细胞粥 可以引起外部培养的 T 细胞的分裂 在这锅 细胞粥 中, 他们发现除了巨噬细胞和粒细胞 淋巴细胞外, 还有一种未被人描 1973 年 Steinman 教授和已故的 Zanvil 述过的 具有不规则外形的细 A. Cohn 教授在小鼠脾脏中发现的新细胞 这些细胞伸出长长的伪足, 胞, 其奇特的形态令 Steinman 教授将在周围环境中飘动之后又缩回它命名为 树突状细胞 4 去 这样的运动方式使 Steinman (Identification of a novel cell type in 教授将它命名为 树突状细胞, peripheral lymphoid organs of mice. 而树突状一词来源于希腊文中 树 一词 此外, 他们还观察 Steinman, R. M. et al. 1973) 到树突状细胞的许多表面形态 细胞结构以及染色结果和其他细胞不同 并且, 树突状细胞基本不带有巨噬细胞的分子标记且几乎不内吞周围环境中的物质 同时, 树突状细胞在培养过夜之后, 许多都脱离了培养基, 所以, 它们的贴壁能力也较差 除了对细胞的各项特征进行观察, 他们还提出了对树突细胞的计量技术, 并初步探究了树突细胞的组织分布 4,5 在发现树突状细胞之后的 1978 年,Steinman 教授又通过分别将巨噬细胞 T 细胞 B 细胞和树突状细胞与单独的淋巴细胞混合来研究它们的功能 令人期待已久的结果终于出现了, 树突状细胞能刺激 杀伤 T 细胞 的产生, 令其杀灭病原体的宿主细胞 而树突状细胞引发免疫反应的能力是 B 细胞 T 细胞或巨噬细胞的至少 100 倍 5,6 为了进一步证明是树突状细胞在正常的体内也能开启了免疫反应,Steinman 教授利用小鼠作为研究对象完成了树突状细胞的体内实验证明 他将树突状细胞和抗原共同培养, 除去自由的抗原后再将树突状细胞注射入小鼠, 小鼠因此产生了强烈的免疫反应, 产生了强烈对抗抗原的 T 细胞 并且, 分子表面分析表明这些免疫反应是由注射的而不是小鼠原有的树突细胞引起的 至此, 树突状细胞基本可以认为是引起免疫反应的 桥梁细胞 了 除此之外, 在 1985 年,Steinman 教授还发现经树突状细胞激活的 T 细胞可以激活 B 细胞产生抗体, 这使得树突状细胞引发的免疫过程又向前延伸了一步 说到现在, 我想大家也都发现了一个问题 : 我们之前提到树突状细胞几乎不内吞周围环境中的物质, 那么, 它又是如何呈递抗原的呢? 破解这一困惑的又是 Steinman 教授 他发现, 一种在 1868 年发现的 Langerhans 细胞其实是树突状细胞的前体细胞 这一发现和其他的一些工作令他在九十年代提出了树突状细胞的特化过程 : 前体细胞在捕捉抗原之后, 将抗原呈递至细胞表面, 而后发育为成熟的树突状细胞并失去了获取外部抗原的能 力 所以, 那些激活 T 细胞的以及 Steinman 教授最初观察到的树突状细胞都是没有摄取抗原能力的 不过,Steinman 教授为树突状细胞的研究所做的贡献还不止如此 到上世纪八十年代末, 虽然已经有几十家实验室研究树突状细胞, 但是由于树突状细胞量的不足 ( 鼠脾脏细胞只有 1% 的树突状细胞 ), 极大限制了树突状细胞的研究发展 而就在九十年代,Steinman 教授的团队和其他许多团队的 Credit: Gravit 工作为创造制备大量树突 7 状细胞的方法做出了贡献, 这为对于树突状细胞的广泛研究以及医疗应用铺平了道路 所以, 我们现在对免疫引起的了解以及基于树突状细胞的治疗技术,Steinman 教授功不可没 5 其实, 从 Steinman 教授做的这些研究看来, 有许多我们值得学习的地方 首先, 在别人没有注意到树突状细胞的时候, 他注意到了这一外形奇特的细胞 ; 其次, 虽然初步观察表明树突状细胞不能从外摄取抗原, 但是他并没有因此而武断地认为其与免疫引发无关, 相反, 他把它作为一种重要的细胞进行研究 ; 最后, 他为人类破解了一个又一个在树突状细胞研究初期的难题, 他对科研的热情和坚持是值得我们学习的 综上, 我们可以发现, 树突状细胞处于免疫系统的重要地位, 而 Steinman 教授作为 树突状细胞 研究的开山鼻祖, 不仅发现了树突状细胞, 并对其免疫功能进行了很有价值的探索, 同时他也对该细胞大量扩增的技术有所贡献, 为树突状细胞的进一步研究奠定了基础 他的研究涉及到了免疫学所有的主要方面, 并且有巨大的临床潜力 5 而他这次获得诺贝尔生理学和医学奖, 的确实至名归 延伸阅读 1. Sample, I. Nobel Prize for Physiology or Medicine 2011 live blog, ogy-medicine-2011 (2011). 2. Ralph M. Steinman, (2012) 3. Rockefeller University scientist Ralph Steinman, honored today with Nobel Prize for discovery of dendritic cells, dies at 68, 4. Steinman, R. M. & Cohn, Z. A. Identification of a novel cell type in peripheral lymphoid organs of mice. J. Exp. Med. 173, (1973). 5. Strauss, E. Albert Lasker Basic Medical Research Award, 6. Steinman, R. M. & Witmer, M. D. Lymphoid dendritic cells are potent stimulators of the primary mixed leukocyte reaction in mice J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 75, (1978). 7. Gravit, L. A fight for life that united a field. Nature 478, (2011). 8. Hsu, F. J. et al. Vaccination of patients with B cell lymphoma using autologous antigen pulsed dendritic cells. Nat. Med. 2, (1996). COPYRIGHT 2012 Jiang & Tang. Under cc-by-3.0, allowed for open access.. SUPPL MATEIRAL & PERMALINK 12

19 News & Views 宇宙加速膨胀与 2011 年诺贝尔物理学奖 南京大学天文系燕子骐 年度诺贝尔物理学奖授予了三位天体物理学家, 索尔 珀尔马特 布莱恩 施密特和亚当 里斯, 以表彰他们 通过观测遥远超新星得到的宇宙加速膨胀 这一里程碑式的发现 1998 年, 由珀尔马特领导的超新星宇宙计划 (Supernova Cosmology Project) 团队与施密特所领导 里斯作为成员之一的高红移超新星搜索 (High-Z Supernova Search) 团队几乎同时得到了宇宙加速膨胀这一结论 确定宇宙膨胀史的原理实际上十分简单 : 宇宙膨胀的过程中, 我们所接受到的来自于遥远天体的光波波长因光源的退行而拉伸, 即产生红移, 从观测到的红移大小很容易推断出该天体的退行速度 ; 与此同时, 因为遥远天体发出的辐射在到达地球之前已经传播了极其漫长的时间, 我们所探测到的信号红移实际对应于其发出时刻宇宙的膨胀速率 来自于宇宙深处年代久远的电磁辐射记录了宇宙的整个历史 通过测量遥远天体辐射到达地球的时间以标记辐射产生的时间点, 通过测量该辐射的红移计算此刻天体的退行速率, 我们就能推断出整个可观测宇宙的膨胀史 问题的关键在于时间的测量, 它乘上光速就是被观测天体到地球的距离, 而遥远天体距离的测量一直是天体物理中最困难也是最重要的任务 珀尔马特与施密特的团队都利用了标准烛光测量了高红移 Ia 型超新星的距离, 而正是该距离的准确测定才使得他们得到了完全一致的 关于宇宙膨胀速度的结论 关于此类超新星最普遍的模型是密近双星系统 : 双星中质量较大的一颗恒星寿命较短, 先于小质量的恒星演化为一颗碳和氧构成的白矮星 ; 在另一颗恒星演化为红巨星后, 该红巨星的质量被白矮星吸积 如果白矮星质量能够保持持续的增长, 并临近于约为 1.4 倍太阳质量的钱德拉赛卡极限, 碳燃烧过程将被引发, 导致白矮星的一部分物质发生核聚变并释放大量的能量将整个星体炸碎, 发生 Ia 型超新星爆发 这类超新星爆不仅十分明亮 ( 比太阳亮五十亿倍 ) 有助于天文观测外, 还有着其他利于距离测量的重要特征 : 因为 Ia 型超新星都是在其母星达到一个几乎确定的质量 ( 钱德拉赛卡质量 ) 时发生的, 所以它的光度是一个常量 ; 同时爆发后 Ia 型超新星的光度随时间变化的光度曲线也是确定的 这就是 Ia 型超新星被成为标准烛光的原因 通过观测这类天文现象我们就可以测量其宿主星系的距离, 而遥远天体距离的准确测量也使得对于宇宙加速膨胀的发现得以实现 然而值得一提的是,Ia 型超新星中碳 氧 宇宙膨胀模型 Credit: NASA/A. Riess 的晶体结构我们并不清楚, 因此我们对于其爆发机制的了解并非想象中那样确凿, 这也是部分学者对于这一观测结果持保留态度的原因 理论家们提出了多种模型解释宇宙加速膨胀的观测结果, 其中最为流行的是暗能量假说, 人们认为暗能量贡献了整个宇宙中 70% 以上的能量 理论上暗能量均匀地分布在宇宙中, 不参与除引力外的其他三中基本相互作用 强相互作用 弱相互作用和电磁相互作用 并且在宇宙学尺度上产生驱动宇宙加速膨胀的负压力 另一方面, 有关宇宙微波背景辐射的观测也暗示了暗能量的存在 这一观测结果揭示了宇宙在大尺度上是平坦的, 而理论计算表明通常的重子物质与暗物质所能提供能量的总和也远不足以解释这一大尺度上的平直性 ; 其他形式的 在宇宙中大量存在着的能量 暗能量, 必须被引入以弥补这一能量空缺 一般认为暗能量与爱因斯坦宇宙学常数相对应 这一常数最初是由爱因斯坦处于对静态宇宙的信念而引入的, 在哈勃得到了宇宙膨胀的观测结果以后为人们所抛弃, 而 1998 年宇宙加速膨胀的观测结果为它在宇宙学中找到了新的位置 量子场论中宇宙学常数被解释为 真空能 根据由狄拉克开创的现代基本粒子观念, 真空是一个正反 虚 粒子不断产生和湮灭的 充满了不定的涨落的粒子场 ; 一对对正反粒子对随机地产生, 又几乎在同一时刻相撞消失 然而在它们存在的短暂瞬间, 这些虚粒子有一定的概率与其他粒子发生相互作用, 导致额外能量的引入 这类 零点能 至少与部分的暗能量有关 暗能量的另一假设形式是所谓的 第五元素, 这一名称追随了古希腊哲学家对于世界由土 水 气 火四种元素组成的信念 第五元素被认为是一种有着负的引力质量 充斥整个宇宙的流体 然而哈勃望远镜最新的观测结果并不支持这一假设 关于暗能量的起源至今仍然没有一个一致的答案 ; 但无可质疑的是, 宇宙加速膨胀的发现再一次地更新了人类对于宇宙的认识, 并为物理学提出了新的挑战与希望 延伸阅读 1. Perlmutter, S. Supernovae, dark energy, and the accelerating universe. Physics Today, April Supernovae Cosmology Project, COPYRIGHT 2012 Yan. Under cc-by-3.0, allowed for open access.. SUPPL MATEIRAL & PERMALINK 13

20 News & Views 从中国大学的实验班看中国本科教育 编者按 在中国的高校 有一些特殊的班级 它们的课程设置以及培养理念都和一般的同学不一样 这些所谓的大学中的 实验班 肩负着 中国高校教育改革的探索者的角色 从中国科学技术大学 少年班 的创办到现在已经有 34 年了 在这三十几年里 中国的社会 环境发生了巨大的变化 高等教育的现状也大不一样了 继中科大之后 南京大学 北京大学 清华大学都设立了类似的 实验班 期望能够通过一种新的方式来培养出 拔尖人才 几十年过去了 这些高校的实验班取得了怎样的教学成果 它们的经验有哪些 呢 从它们身上我们能否看到中国高等教育的未来 为了回答这些问题 我们邀请了来自北京大学 清华大学 中国科学技术大学 南京大学的同学 从学生的角度出发 谈谈他们对于高校 实验班 培养模式的感受 以及对于高校教育改革的一些思考 路 元培模式在学习的时间跨度上也无比宽松 允许学生在 3-6 年内完成学业 只需修满规定学分即可 简而言之 元培与其他专业最大的不同 不在于具体的课程 内容 学习任务上 而在于给学生提供了更多的尝试机会 让学 生在尝试中确定自己的兴趣所在 做出最适合自己的人生选择 二 元培现状 瑕不掩瑜 日臻成熟 与传统的教育模式相比 元培模式的理念无疑让人耳目一新 在经过了十年的摸索和实践后 这种先进的理念也逐渐成为了现 实 直接造福于学生 当然 任何制度在诞生伊始都不可能完美 无缺 元培也不例外 但总体而言瑕不掩瑜 元培最重要的特点就是允许学生自由选择专业 在绝大部分 浅谈元培模式 情况下 这个承诺得到了很好的实现 也确实让学生受益终身 佚名 在体验的过程中 学生不仅能获得与专业相关的第一手信息 还 由于选课完全自由 元培学生获得了充分的体验不同专业的机会 在展开对元培模式的探讨之前 一个首先要解决的问题是 元 能依据自己的学习感悟决定是否应继续某个专业的学习 与高考 培是什么 在北京大学的官方网站上 元培计划的方针被概述为 报志愿 选专业时的迷茫 盲目相比 这种直接的学习体验保证 十六个字 加强基础 淡化专业 因材施教 分流培养 熟悉 了学生在做决定时更有信心 也更符合自身实际 当然 一个很 元培的人都知道 这十六字方针确实凝炼了元培的特质 但对于 现实的问题是 专业的选择并不是绝对自由的 每一年 各个院 不了解元培的人而言 十六字方针则略显含糊 因此 本文的主 系 专业会开放一定量的名额供元培学生选择 大部分专业提供 要目的 不在于对元培模式进行评价 而在于准确 全面地展示 的名额能满足元培学生的需要 但一些热门专业 比如光华管理 元培的现状 学院 可能会出现僧多粥少的情况 部分学生因而无法选择自己 一 元培=重点班 最希望去的专业 在教育资源有限的情况下 这个问题的出现是 可以预见的 对于元培模式 一种最常见的误解就是把元培等同于中学常 元培的第二个特点就是不同专业的学生混合住宿 共同管理 见的 重点班 强化班 事实上 元培与这些概念毫无关系 这种管理模式确实让不同专业的学生获得了互相交流 拓宽眼界 在很多中学乃至一些大学中 所谓的 强化班 是通过强制安排一 的机会 然而 一个潜在的问题是如何保持元培的凝聚力 毕竟 些重要课程 加强学生某些方面的能力 而这种培养模式 恰恰 不同专业的学生在学业 日程的安排上截然不同 互相之间的熟 与元培的理念背道而驰 悉程度可能相对有限 为了解决这个问题 元培学院也采取了一 确切地说 元培模式给学生提供的是一个自由选择的平台 系列措施 努力通过组织集体活动等形式来保证团体凝聚力 与 自由的课程设置 自由的专业选择 自由的人生定位 这种自由 此相对应的另一个问题是 确定了专业的元培学生与该专业自身 在入学伊始就得到了体现 元培新生不分文理 不定专业 选课 的学生是分开管理 分开住宿的 信息交流可能稍显不便 以本 完全凭个人意愿决定 兴趣广博的人可以在同一学期选修不同院 人所处的生物专业为例 生命科学学院平时会组织许多针对生物 系开设的课程 兴趣多变的人可能一个学期换一个专业 兴趣明 专业的活动 比如实验室开放日等 但并非所有活动都能被及时 确的人可能一入学就直奔主题 但无论是何种情况 一切选择均 地通知给元培学院生物方向的学生 而在日常的学习生活中 元 遵循学生本人的意愿 培生物方向的学生与生命科学学院的学生之间的交流也似乎略为 在经过两年的学习后 绝大部分的元培学生会确定自己的专 业 并根据本专业的要求进一步选修相关课程 完成学业 考虑 欠缺 这种信息交换和日常交流的不便可能会对元培学生的专业 学习带来负面影响 到不少人是经历了一年甚至两年的尝试后才确定了未来的发展道 collegenatsci.org College Natural Sciences VOL 3 Issue 4 1 May

21 News & Views 元培的第三个特点是导师制, 即从各院系聘请教师, 通过讲 座 座谈和一对一辅导等方式, 对学生的专业选择 培养道路提供针对性的建议 对于拥有无数选择权而又缺乏人生经验的元培学生而言, 导师制的必要性是不言而喻的 遗憾的是, 导师制想法虽好, 但实际存在感偏弱, 许多元培学生极少甚至根本没有跟导师单独谈过话, 也自然无法利用导师这一资源 这个问题的出现, 一部分原因是元培学生自己不够积极, 最典型的表现是 : 元培学院会安排若干导师跟学生在宿舍同住, 以方便学生咨询, 但这些导师往往乏人问津 另一部分原因是导师数量有限, 定期的一对一谈话的机会不多, 如果学生自己不积极联系导师, 导师也很难了解每一个学生的情况 综合各个方面, 一个客观的评价是 : 元培大部分的办学理念已经得到了很好的贯彻实施, 也的确发挥了应有的作用 ; 个别细节存在遗憾, 有待改进 三 自由 : 只对有需求的人有意义 任何制度都不可能完全满足每一个人的利益和需求, 元培模式亦是如此 究竟什么样的学生才适合元培模式呢? 一个最直接的回答是 : 不确定自己的专业选择, 有勇气进行尝试的人应该选择元培 这一类人能够充分运用元培提供的优势, 灵活调节自身定位, 将不确定转化为确定 与此相应的是, 那些早已确定自己兴趣 定位的人就没有选择元培的必要了, 毕竟他们并不需要元培提供的核心价值 : 自由 遗憾的是, 很多人在选择元培时, 并没有考虑清楚自己是否适合元培, 只是因为这个专业录取分数高就草率地做了决定, 挥霍了元培提供的机会 从另一方面而言, 元培提供的自由也是一把双刃剑 : 有的人可能因为善用选择而如鱼得水, 有的人则会因为选择过多而陷入迷茫 因此, 真正的元培人不仅应该敢于尝试, 还应该具备在必要的时候进行决断的能力 四 展望 转眼间, 元培已经走过了十年 十年来, 元培以独特的办学理念培养了一批又一批的元培人, 也吸引着更多的人选择元培 元培不仅仅是北大的元培, 也为中国教育的发展起到了抛砖引玉的作用 对于元培模式未来的走向, 我个人认为有以下一些方面具有改进的余地 其一, 加大宣传力度 如前所述, 很多人会对元培模式会产生各种各样的误解, 甚至不少元培学生在选择元培的时候也只是一知半解 宣传力度的不足, 在一定程度上限制了元培模式发挥其优势 其二, 完善制度细节 元培的住宿制 导师制其实还有较大的改进空间, 有一些问题是值得思考的, 比如 : 是否可以根据学生专业需要, 采取更为灵活的住宿制度? 是否应安排强制性的导师一对一辅导? 等等 其三, 发展广义的元培模式 在资源允许的情况下, 可以考虑将元培模式的一些思路, 比如自由选课和导师制, 扩大到其他专业 相信在元培人 北大人的努力下, 元培模式必将更臻完善 ( 注 : 本文作者为北大元培计划学生 ) 从基础科学班到清华学堂班 清华大学化学系化学生物学基础科学班郑庆飞 zhengqf08@mails.tsinghua.edu.cn 中国大学从未停止过对于教育方法的探索, 如何完美回答 钱学森之问 是广大教育工作者不懈努力的目标 清华大学于 2003 年成立首届化学生物学基础科学实验班 ( 简称 化生基科班 ), 并于 2010 年开展 清华学堂班创新人才培养计划 有幸作为第六届 化生基科班 和第一届 清华学堂班 的一员, 我希望仅从这两个计划的培养模式来谈谈清华大学对于基础学科教育的探索 早在化生基科班成立之前, 由杨振宁先生牵头的数理基科班已经名扬全国, 各地的状元和竞赛金牌获得者蜂拥而至, 这是全国高校中首次提出的双学科培养模式 顾名思义, 所谓 数理基科班, 就是数学物理同时强化的培养模式, 从大一入学开始 数理基科班 的同学们就要同时学习数学系和物理系的所有课程, 包括数学分析 高等代数 费曼物理等基础课程, 根据个人兴趣在大三之后将会分流到数学系或者物理系跟随导师做研究训练 这样以后准备从事物理研究的学生有了深厚的数学基础, 同时准备从事数学研究的同学也了解到还有那些物理难题需要新的数学工具来解决 数理基科班成立不久, 就得到了各方面积极的评价和反馈, 随之在 2003 年化学系与生物系联合成立了化生基科班, 培养方式与数理基科班基本相同 据说之前还尝试过一届 大基科 的培养模式, 就是数学 物理 化学 生物同时推进的培养模式, 后来由于学生压力过大并且这四个学科并不适合同时学习而终止了 到了 2008 年我入学的时候, 基科班 已经得到了极大的发展, 其中数理基科班已有 8 个班之多 ( 编号分别为 基科 81 班 到 基科 88 班 ), 而化生基科班始终保持一个班, 并未扩招 ( 编号为 基科 89 班 ) 相比于数理基科班繁重的课程压力, 化生基科班的课程设置相对容易接受, 化学系和生物系的基础课程都要学习, 包括有机化学 无机化学 分析化学 物理化学 生物化学 分子生物学和细胞生物学等, 其余的专业课程根据自己选定的分流方向自行选择, 例如化学方向的需要学习高等无机化学 高分子化学 天然产物化学 有机合成 有机波谱学等, 而生物方向的同学需要选修免疫学 遗传学 微生物学 生理学等 这样也就保证了无论是化学还是生物方向的同学都有着同样的化学和生物基础, 以 15

22 News & Views 后从事研究工作也就更得心应手 2003 年首届化生基科班共有三十余人, 其中有多位省市高考状元 化学或生物全国竞赛金牌获得者 考入清华大学后通过严格的 二次招生 面试选拔进入的同学 首届学生于 2007 年毕业,100% 继续深造, 其中 7 人出国深造, 其余二十余人全部在国内攻读硕士或者博士 此后几届毕业生出国率均高达 50% 左右, 其余同学也全部在国内著名高校或者研究所继续深造 但是随着不断尝试, 基科班 的体制开始逐渐暴露一些问题 很多人抱怨课程过多, 每天忙于应付考试而没有足够时间对于课程内容消化理解 ; 更多同学反映的是, 由于课程 广而不深, 导致很多人觉得四年毕业后化学学的不如化学系的 生物学的不如生物系的, 觉得基础课程薄弱 当然在新的尝试中, 各种各样的问题是不可避免的, 为了让本科期间化学和生物课程同步进行, 将本来两个专业总共 8 年的课程压缩成 4 年来学习确实难度极大, 也只能靠学生自己动脑筋选择课程的搭配, 这也无形中锻炼了学生们对于自己科研方向的规划和整理信息的能力 也正是由于种种问题的暴露和各方的争论, 数理基科班于 2011 年停止招生, 重新改成分为数学科学系和物理系招生, 基科班 编号继续保留 其中数学系在丘成桐先生的带领下进行了新一次的改革, 成立了数学中心, 聘请了全球多位最著名的教授来授课并担任学生导师, 其中就包括 千人计划 引进人才 丘成桐先生的弟弟丘成栋先生 而化生基科班并没有特别大的变动, 仍然保持一个班额, 人数仍然 30 人左右, 行政方面归于化学系统一管理 而与此同时, 生命科学学院的施一公院长牵头成立了 医学 药学 生命科学实验班, 采取 8 年连读 ( 其中 3 年在国外 ) 的全新培养方式, 这又是清华大学对于基础学科建设的新一次尝试 基础学科不同于应用性很强的工科, 学生们需要培养很强的创新精神和对于未知世界的求知欲 每一个基础学科专业中总会有几位同学对于这个学科有着极大的热情, 为了培养这些对于基础科学极度热爱的同学, 清华大学于 2010 年开始尝试 清华学堂班计划, 涉及到的院系有软件学院 航空航天学院 数学系 物理系 化学系和生命科学院, 首席负责人分别是著名计算机科学家 图灵奖获得者姚期智教授, 著名材料力学家 长江学者郑泉水教授, 著名数学家 菲尔兹奖获得者丘成桐教授, 著名理论物理学家朱邦芬院士 著名超分子化学家张希院士和著名结构生物学家施一公教授 这些院系从当年的大一和大二学生中选拔 20 名左右对于该领域有独到见解和兴趣的学生, 成立一个非行政班级, 大家定期共同讨论问题, 而且提供足够的经费鼓励学生本科阶段出国交换 实习 所谓 清华学堂班 更像是一个学术俱乐部 以化学系的 清华学堂班 为例, 我们开展了多次交流活动, 包括前往大连化物所 上海有机所 北京化学所交流学习, 我自己也在学堂班的资助下暑期前往美国印第安纳大学伯明顿分校交换学习, 收获良多 同时化学系 清华学堂班 还开设了 8 门培养方案以外的课程 ( 中英文课程各四门 ), 以满足学生对于化学学科的热爱 同时系里鼓励学堂班同学本科阶段早些进入实验室跟随导师进行科学研究, 明确今后的研究方向和兴趣 而每个院系的学堂班设置也是各具特色 不拘一格, 但是总的目的都是培养学生对于基础科学的热爱和兴趣 不得不承认中国的现代大学教育起步较晚, 我们需要不断地在失败和成功中努力做出新的尝试, 这样才能早日让我们国家的大学成为真正的世界一流大学 恰同学少年 中国科学技术大学少年班学院黄浩 hao1994@mail.ustc.edu.cn 中国科技大学少年班在中国教育界可谓奇葩一朵, 创办于 1978 年的少年班从它诞生的那一刻起就一直引来社会各界的关注和争议 如今的 少年班 又是什么状况? 未来又将如何? 创办之初的少年班每届只有 30 人,1985 年科大创办了于少年班相同模式的教改试点班, 每届也 30 人左右 到 2000 年后科大本科五年制改四年制, 成立少年班学院, 统一管理少年班和教改试点班 学院规模每年都在扩大,2010 年创新试点班开始招生, 主要招收高二以下 ( 含高二 ) 未满 15 岁的高中生 每一位少年班学生大一都要接受通识教育, 学院为学生开设数学分析 线性代数 力学与理论力学 电磁学与电动力学 普通化学原理 生命科学导论等课程作为每个学生的基础课 大一结束大家可在全校范围内自由选择方向和专业, 其中物理 数学 化学方向可选专业较多 学院以平台的形式培养每个方向的学生, 但这些学生要在大三开学的时候确定各自专业, 每个方向和专业的学生都要根据各自专业的教学计划安排每个学期的学习任务 最近几年来选择信息方向的学生越来越多, 而选择数学物理等纯理科性专业的比例相对减少 选择专业后每个学生根据自己的学习情况选择相应的课程, 也可以跨学科选课, 比如物理学院 少年班学院 严济慈班都开设光学这门课, 每个物理平台的学生可以自己选择上哪个班的课, 此外, 在大三选择专业之前, 我所在的化学平台会与化学系的荣誉学士班一同上课 而专业选择后, 学物理的同学可以选数学和信息专业的课程, 学化学的同学可以选物理系的课程 另外, 在少年班除了可以自由选择专业, 转专业也比较方便, 要求是你能在毕业前达到相应专业毕业要求的学分 每一届学生大一都在一起上课, 大学四年都住在一起, 这给不同学科的学生一个很好的交流机会 因此出现学材料和学信息的同学一起参加机器人设计大赛, 学数学的和学物理的同学一起组队建模, 学物化和学凝聚态的同学一起设计大物实验 进实验室等现象 这种不同学科间学生自由学习和交流的现象或许是科大 少年班 独有的 一直以来就少年班在培养人才方面起到的作用都存有争议, 少年班每年都能培养出哈佛 斯坦福等名校学生, 也有因为未修满必要学分而被警告, 甚至退学的学生 从少年班走出了微软中国研究院院长张亚勤 网大总裁黄沁 哈佛物理和化学教授庄小 16

23 News & Views 威等一大批杰出人才, 但也不能忘记当年大紫大红, 现在默默无闻的 神童 宁铂 谢彦波 干政等人 就对目前的少年班来说, 的确有一些人适应了大学的学习和生活, 在学习和学校活动方面表现十分突出, 但也有一些学生表现出学习困难 沉迷游戏和自我封闭的现象 对于少年班的功过是非现在就盖棺定论为时尚早, 少年班的超常教育模式还需要时间的检验 但无论成败, 少年班从它创办一开始就是一个伟大的尝试, 对中国高等教育有着积极重要的意义 从少年班到匡亚明学院 南京大学匡亚明学院强化部钱晨熹 南京大学开创了中国大学本科教学的先河, 率先在大理科学科的教学上迈出了实验性的一步 1985 年, 南京大学建立少年部, 随后在 1989 年改成基础学科教学强化部, 成为后来匡亚明学院的雏形 后多次改名, 历经 1998 年的基础学科教育学院, 最后在 2006 年被更名为匡亚明学院 (2006 年 ) 时间跨度已有 27 年 然而, 习惯上, 学院仍被师生称为强化部, 即 Department for Intensive Instruction (DII), 学生们也因成为 DIIers 中的一员而有着沉重的责任感和使命感 南京大学匡亚明学院理科强化班以南京大学少年班为前身 1985 年, 在有识之士的推动下, 南京大学成立少年班, 尝试少年英才的培养, 并面向全国招生 1989 年, 在原国家教委关于保护和加强基础学科的精神指导下, 南京大学设立系级建制的基础学科教学强化部 1993 年成为国家理科基础科学人才培养基地 多学科综合点 ( 大理科试验班 ) 1998 年, 为进一步推广强化部的办学模式, 作为南京大学在教学改革方面迈出的重要一步, 南京大学组建了基础学科教育学院 基础学科教育学院的成立是南京大学培养有创新意识和创新能力的符合新时代要求的新型基础学科人才的一项重要举措 2006 年 3 月, 在南京大学老校长匡亚明诞辰 100 周年之际, 为进一步推进通识教育的办学思想和教育理念, 南京大学决定将基础学科教育学院更名为匡亚明学院 2007 年起, 作为国家级国际化复合型大文科创新人才培养实验区的应用文科强化班也被吸纳入匡亚明学院实施统一管理并组织教学 匡亚明学院的培养方式是 : 按照大理科 ( 包括数学 物理 天文 化学 生物 计算机 生物化学 生物物理 化学生物等 ) 和应用文科 ( 经济商学 法学 新闻 ) 的模式实施教学 第一年设置文 理科大平台通修课程, 第二年按模块设置核心课程, 第 三年为专业核心课程, 第四年为选修课程 科研训练课程和毕业论文 各个模块 ( 各个基地 ) 之间的部分核心课程可以替代或覆盖 学院鼓励学生选修多种学科的课程, 以从事交叉学科和边缘学科的研究 学院按照 多次选择 逐步分流 兼顾各方 的原则, 统一组织教学和学籍管理, 从第三年起逐渐开始分流到各个相关学科方向 目前匡亚明学院的学生主要分为两部分, 一部分是强化部的学生 ; 一部分是从各个学院选拔出来的部分学生, 他们前两年按照匡亚明学院的 大理科 模式进行培养, 之后回到各自学院学习专业课知识 在这种培养模式之下, 学生能够接触到更多的学科, 开阔了自己的知识面 但是, 在目前的模式下, 学生还是不能完全的自主选择课程, 这不利于学生学习自己感兴趣的知识 作为南京大学乃至教育部教育改革和杰出人才培养的创新试点单位, 硕果累累, 取得了卓著的成功 先后培养了匡亚明学院本院 1800 余名高素质 高水平从事物理 数学 化学 生物和相关交叉学科科学研究型以及从事行政管理 金融服务 科技企业等领域应用型的青年人才 他们中有许多已成为国内外知名学者和高级专家 另一方面, 其 以重点学科为依托, 按学科群打基础 ; 以一级学科方向分流, 贯通本科和研究生教育 大理科培养模式, 已在国内甚至国际上产生了重要影响 学院一个传统的特色学术活动是每年一届的基础学科论坛 自 1998 年第一届基础学科论坛以来, 至今已成功举办了十四届 在这十四年里, 从开始仅有本校学生的投入发展到今天兄弟院校学生的广泛参与 基础学科论坛作为一个由学生自己参与与举办的学术活动, 参加的同学涵盖了数 理 化 天 地 生 文 史 哲及社会科学等多个学科方向, 强大的兼容性使它成为了广大同学交流学术成果, 讨论学术问题, 结识学术伙伴的纽带 同学们在基础学科论坛中可以广泛地交流和讨论各种学术问题, 获取不同学科的各种信息, 培养对科学研究的浓厚兴趣 在这一点上, 基础学科论坛又当之无愧地成为了培养同学们自身能力, 检验自身学习成果的试金石 众多优秀学生在自然科学 人文学科和社会科学等领域内有所创见, 展示了初步的才华 早在少年班阶段的学院, 就为社会培养了一大批人才, 例如 阿里巴巴 公司副总裁王涛, 中国国际金融公司 资本市场部总经理蒋国荣, 易宝支付 CEO 唐彬, 艾诺通信系统 ( 苏州 ) 有限责任公司 CEO 张云飞, 哥伦比亚大学金融系教授王能, 南京大学物理系教授王强华等 除了早期的这些在国内外高校任教职或者公司高管的毕业生, 后来的很多强化部毕业生现也开始在北美的一些名校担任助理教授等职位, 比如 UC Berkeley 的张文君,Yale 的卢俊等 再年轻一些的 05 年以后的毕业生, 仍然在一些学校和国家实验室等科研机构中做博士后的工作 经过几十年的发展, 南大的匡亚明学院已经取得了非常宝贵的经验, 也培养了大量的优秀人才 在社会竞争日趋激烈的时代, 我们仍然有许多地方值得注意 例如, 在课程设置上, 仍然没有赋予学生的足够自由度, 没有能够从学生的角度出发为不同专业的同学设置合理的课程体系 比如, 鼓励学生自由选课, 只要满足足够的学分即可 ; 同时, 在课堂上, 老师可以布置一些具有交叉性的题目让不同专业的同学合作完成, 以此培养学生学科交叉的思维 希望匡院以后能在这些方面做一些改革, 让学生在学习的过程中, 更多的感受到一种思维的洗礼 最后, 在南京大学 110 周年校庆之际, 祝匡院越办越好! 17