赛先生说|一位高校化学老师的发问:我的学生都去哪儿了?为什么

编者按:现在,让我们关注基础学科的中国研究人员——数学家、物理学家或人类基因研究人员。

我们希望摆脱科技报道对大公司和创始人个人生活的关注,回到科学研究的基本单位:研究者。

我们称之为“赛先生说”,我们将以一系列报告的形式展示他们的工作、生活和环境,这些报告最终将以两周一次的形式提交。

这些研究者是谁?你在做什么?你在担心什么?面对什么?他们在世界上做什么样的顺序?

这些问题的答案将构成中国科学研究的背景,成为一个大经济体未来发展的动力。

《经济观察》记者李静说,“如果每个人都不学化学,富士康就没有人了,”齐帅虎说。

齐帅虎是北京航空航天大学化学学院的副教授。他毕业于河北大学物理系和中国科学院化学研究所研究生。他去德国美因茨大学物理系攻读博士后学位,一年半前回国教书。

10月15日,从杭州出差回来后,由于孩子发高烧,他抽出时间回到北京。一天后,他不得不去Xi参加一个全国高分子物理会议。

“忙得不可开交”。季川虎笑着说道。

像传统的“理工学院”一样,齐栓虎非常安静,大部分时间都喜欢坐在电脑前用代码敲方程。每周,他为化学系两个班的新生上四节实验课。在教学过程中,齐帅虎发现了一个现象——学习化学,特别是基础化学的人越来越少。即使化学学院的学生在二年级选择他们的专业,他们中的大多数也会转到数学和物理。

“例如,去年大二学生选择专业时,数学系大约有110人,物理系60人,化学系只有30人。教师和学生的比例也反映了同样的情况。学生和教师在一个学期中的比例是2:1,2是指教师的比例。”祁帅虎说。

不仅北航,中国许多其他大学的化学系也面临着类似的情况。一位来自国家化学系三大大学之一的教师告诉《经济观察报》,这是一个普遍现象,学习化学的人越来越少。老师以他自己的学校为例。从招生情况来看,得分最高的部门是经济部门。化学系的原始分数也可以接受,但是现在数学分数很高。化学系经常不满意调整的需要。

另一方面,分工体系的构建进一步加剧了这一现象。老师的科学系是把数学、物理、化学和其他学科放在一起。转学后,学生既是化学学院的学生,也是理科的学生。改变专业的门槛降低了,大多数学生可以根据自己的想法改变专业。

人工智能和5g等一系列新技术浪潮的兴起激发了人们学习数学和物理的热情。然而,作为同一门基础学科的化学,在两门强学科下越来越不受欢迎。

齐帅虎认为这是对化学的误解。

“事实上,化学非常重要。它是材料、生物蛋白和医学的基础。它还涉及我们生活的方方面面,包括食物、衣服、住房和交通。所有人都认为人工智能是软件,但最终还是需要化学来实现它。”祁帅虎说。

上钩的化学家

在化学系教书的齐帅虎最初梦想成为一名物理学家。

长期以来,数学中的哥德巴赫猜想、微分几何、物理中的相对论,这些深奥而美丽的理论吸引了无数人像磁铁一样努力工作和奋斗。

作为理论物理“追星”大军的一员,齐帅虎曾经认为只有粒子物理和宇宙学才是真正的物理。基于这一想法,他在《2003年度报告》中考察了中国科学院理论物理研究所,该所被认为是当时理论物理研究的顶级机构。

然而,高分子物理在中国属于化学系。同样也是这样一个怪癖,原本有物理学梦想的齐帅虎成为了中国科学院化学研究所高分子化学与物理硕士研究生,从而开启了化学的起源。

在化学研究所,齐帅虎的工作是利用基本物理理论和数值计算来模拟高分子材料体系,寻找可能的方法来改善材料的力学性能,并为新型高性能材料的实际开发提供方向。

与实验室实际合成相比,这种模拟方法可以在短时间内扫描一个巨大的参数空间,尝试各种结构,大大节约了新材料开发的经济成本,在新材料开发中发挥了重要作用。

“例如,如果你想改变灯泡灯丝的性能,你必须开始实验。因为有许多参数需要确定,一个灯泡通常需要数千次实验。然后,我们可以通过理论方法和计算机模拟,快速帮助实验确定方法和方向。

17世纪,德国金匠勃朗特偶然发现了炼金术中的易燃物质磷,并最终促使英国化学家罗伯特·波义耳发明了火柴,第一次使这个主题更贴近人们的日常生活。目前,化学制品包括衣服、塑料、洗涤剂等几乎涵盖了日常生活的方方面面。

齐帅虎认为化学是一门让生活变得更美好的学科,也是研究材料、生物蛋白和医学的基础。像数学和物理一样,化学也应该受到重视:“近年来,每个人都一直密切关注健康。需要制造新药来对抗癌症。众所周知,靶向治疗——一旦服用药物,药物就会扩散到全身并跟随血液。它只能在需要的地方工作——化学也包括在内。”

“例如,如果疾病发生在小肠,而你不想让它在胃中溶解,你需要应用化学。胃里充满了酸。在酸性环境中,我们应该用耐酸材料包裹它,以防止药片溶解,但要将其溶解在小肠中,”齐栓虎说。

尽管化学对生活和工业的重要性毋庸置疑,但这门基础学科的发展也受到传统认知的局限和就业、工资等诸多实际因素的困扰——化学系缺少申请人和中间专业的变化。

在各种论坛上,不要学习化学,不要在网上留下很多信息。兰州大学化学系(以下简称“兰州大学”)2012级的一名学生告诉《经济观察报》,他的大学同学中不超过30%选择化学毕业后直接就业。其中,只有大约一半的学生仍在学习化学相关专业。他自己在很小的时候就改变了专业,出国学习水安全。

"这些问题与实际就业有关。"上述大学教师总结道:“目前,很多学生在大二选择专业时喜欢选择物理和数学,因为这两门学科更容易转到经济学专业,经济学现在是热门专业。另一方面,由于化学实验的危险和接触有毒物质的客观存在,一些家长为了孩子的健康不支持孩子学习化学。

当然,最重要的原因是化学和其他学科在就业后工资方面有很大差距。以学历较高的博士生为例。在相同的就业条件下,计算机医生和化学医生之间的工资差距可以是1-2倍。”老师说。

我的学生在哪里

齐帅虎是在回国教书后才发现这一现象的——他所在的领域在招收硕士研究生方面被推迟了。

想学物理的年轻人基本上不认为化学系的高分子物理是“真正的物理”。那些想学习化学专业的人基本上选择了容易产生结果的有机合成研究生。齐帅虎的困境也代表了当前基础化学发展的困难。

“中国高分子物理和化学的特点决定了它需要掌握大量的基础知识,如数学和物理涉及许多学科,而你一两年内无法掌握它们。产生结果并不容易,也没有人喜欢申请,”齐帅虎说。

而齐帅虎也感受到了上述大学生。在他看来,化学在学习难度和就业方面都是一个不经济的专业:“它兼具文科和理科的属性。大学生学习不仅需要理解一些抽象的基础理论和复杂的反应机制,还需要记住大量的知识点和反应。在所有专业中,这个科目绝对属于中上水平或难度。

这个学生以他的班级为例,“如果是就业,范围不窄,可以从事制药、化学、能源等工作。但是治疗真的不是很好。据我所知,有3个人仍在从事相关工作。他们上学时都去了制药公司。其中两人是制药公司的销售代表,一人是原材料买家。招聘这些职位时没有学历要求,附近也有大学学历的人。我的一个同学告诉我,就收入而言,基本工资很低,而且完全取决于企业的佣金,所以工作相对来说比较辛苦”。

“基于就业考虑,大多数人仍然会选择继续阅读。如果进展顺利,四年本科加上三年硕士学位和四年博士学位总共需要11年才能获得资格。要进入大学或科研机构,需要一至三年的海外经验和至少一个博士学位。收入差别很大。许多企业一开始不会提供高工资。同学家的一个朋友是南京一家制药公司,赵博士刚开始只有2万到25万岁,”上述兰学院学生说。

对化学的担忧超越了就业和收入。

原北汽新能源总工程师、卫兰新能源科技有限公司创始人余慧根近年来投资新能源电池的启动。作为一家与化学工业关系密切的企业的负责人,他不让他的孩子在申请大学时选择化学专业。

余慧根的考虑有三点:化学环境更差。第二,化工厂通常位于远郊,甚至城市地区的化学研究所和化工厂也会从长远考虑疏散到远郊。第三,以唯一中心的一线城市为基础,化工厂很难在其中布局。

余慧根说:“那么,考虑到便利性、环境、通勤和其他纬度,选择化学的可能性较低。”。

然而,余慧根认为,从事基础研究的人才是必须的。无论从国家战略还是企业的角度来看,原创性都必须是基础研究,应用研究是在基础研究的基础上发展和应用的。“如果你想制造一个产品,你可以挖几个人才过来。但如果一个企业想要实现可持续发展,就必须有创新,尤其是原始创新。”

未来出口

“你想化学的场景,应该是用罐子做实验,事实上,高分子物理和化学是一门‘用计算机做实验’的实验科学。不同之处在于它是建立在数学方程和物理模型的基础上的。”

“对不起,大多数人都知道这种方式。人们通常不认为这个“计算机实验”是化学。与此同时,高分子物理化学对物理和数学知识的要求也提高了学习的门槛,使得一些希望学习化学的人望而却步。

人们对化学的普遍理解是枯燥乏味的,需要重复的机械过程。新材料的发现通常需要几年时间。齐帅虎认为,为了扭转现状,他需要像物理一样对青少年做更多的普及工作。

“你必须让他们知道这是一个有趣的课题,”齐帅虎看到一些高校已经开始使用像高中生这样的全套物理设备为他们建立实验室进行演示。

“它实际上在促进知识方面发挥了作用。现在外面的许多东西都很花哨。相反,它忽略了化学的支持作用,化学是它背后的基本学科。就像我们现在提到的海水绿色能源一样——它是利用海水上升和下降时盐度差异的发电。我们需要做更多的工作,”齐栓虎说。

齐漱溟的想法没有得到同龄人的认可。上述大学化学系教师认为学科宣传可以起到非常积极的作用,但从实际效果来看,化学应该在上世纪八九十年代经历了一个快速发展的时期,目前化学和其他化学相关产业的发展非常成熟。然而,化学和材料方面的研究突破可能需要很多年。

齐栓虎对此声明不予置评。他说基础研究从来没有任何亮点或衰落。直接导致学生放弃化学转化方向的原因仍然与不清楚的理解、从众心理、就业待遇以及喜欢快速产生结果的事情有关。

齐栓虎在国外工作了将近十年。与中国相比,他最深的感受是国外的许多研究人员可以按照自己的研究方向做事。一些基础研究工作涉及大量学科,是一个长期积累的过程。

上述去加拿大的兰大学生在出国留学后不久也找到了自己的方向:“学习环境在教师和硬件设施方面都有了很大改善。许多本科毕业生可以找到高度相关的工作,例如实验室的研究助理或技术人员(在中国通常需要硕士学位)。年收入约为4万至6万加元。”

“在正常情况下,这里的化学硕士可以毕业两年。如果没有结果或者你想积累一些好文章阅读,你也可以选择毕业更长时间。由于需要支付工资,老师通常带的学生很少,所以他们会有更多的时间来指导学生。硕士毕业生将比本科生找到更好的工作,收入也更高,最高限额为每年近20万加元。”上述兰大学生说。

化学出口在哪里?齐栓虎和上述大学教师都把目光转向了与人类健康密切相关的方向。

原因是在上述大学教师看来,化学和生物是孪生兄弟。“如果你想理解生物学,理解化学是至关重要的。从发展需要的角度来看,人们越来越重视身体健康。在这种情况下,化学和生物学的结合实际上是想让我们的生活变得更好。包括人工智能在内的各种基因,一大出口就是做化学和生物相关的新材料和新技术。

齐帅虎说:“未来,与人类健康相关的化学肯定是一个热点。”。

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