賽先生說 | 一位高校化學老師的發問:我的學生都去哪兒了?為什么學化學的人越來越少

李靜2019-10-18 19:16

 
 

編者按:現在,讓我們把聚光燈對準中國基礎學科的研究者——數學家、物理學家或者人類基因的研究者。

我們希望能夠拋開科技報道對巨頭公司和創始人個人生活事無巨細的關注,回歸到科研最基本的單元:科研者。

我們稱之為“賽先生說”,我們將以系列報道的形式展現他們的工作、生活和面臨的環境,最終將會以兩周一文的方式呈現。

這些研究者是誰?在干什么?在擔憂什么?面臨什么?他們所做的事情,在世界范圍內又處在什么樣的序列?

這些問題的答案將構成中國科研的底色,并成為一個龐大經濟體未來前進的動力。

 
 

經濟觀察報 記者 李靜 “如果大家都不學化學,那富士康就沒人了”,齊拴虎說道。

齊拴虎,北京航空航天大學化學學院副教授。畢業于河北大學物理系、中科院化學研究所碩博研究生,后奔赴德國美因茨大學物理系攻讀博士后,1年半之前剛剛回國任教。

10月15日,在杭州出差回來的他因為家里孩子高燒不退抽空回了一趟北京,1天之后,他又要趕到西安參加一場全國高分子物理的會議。

“忙的像個陀螺”。齊拴虎笑著說。

和人們傳統認識上的“理工生”一樣,齊拴虎很宅,不愛說話,多數時間喜歡坐在電腦旁用代碼敲擊著一個個方程式。每周,他都要帶化學系兩個班大一新生的4節實驗課。在授課過程中,齊拴虎發現了一個現象——現在學化學尤其是基礎化學的人越來越少,即便是化學院的學生在大二選專業的時候,多數人也會轉學數學和物理。

“比如去年學生在大二選專業時,選擇數學系的大概在110人,選擇物理的占到了60人,而選擇化學只有30人,同樣情況也反映在師生占比上面。一屆學生老師的占比是2:1的比例,2是指老師占比。”齊拴虎說。

不止于北航,在中國其他多所大學化學系也面臨著相似的境遇。一所全國化學系排名前三高校的老師對經濟觀察報表示,這是個普遍現象,現在學化學的人越來越少。該老師以自己學校為例,從招生情況來看分數線最高的為經濟類院系,化學系原來分數線也還可以,但現在數學分數線很高,化學類經常招不滿需要進行調劑。

另一方面,學部制的建設也在進一步加劇這一現象。該老師所在的理學部是將數學、物理、化學等科目都劃歸到一起。劃歸后,一個學生既是化學學院的學生,同時也是理學部的學生,轉專業門檻降低,大部分學生都可以按照自己的想法更換專業。

人工智能、5G等一系列新技術浪潮的興起催生了人們學習數學和物理等學科的熱情,但是,同為基礎學科的化學正在兩門強勢科目下日漸聲微。

齊拴虎認為這是人們對化學的誤區。

“事實上化學很重要。它是材料、生物蛋白質、醫學的基礎,也涉及我們生活中衣食住行的方方面面,人工智能大家想到的都是軟件,但最終要實現出來,還是需要用到化學。”齊拴虎說。

歪打正著的化學家

執教于化學系的齊拴虎,最初的夢想是成為一名物理學家。

一直以來,數學中的哥德巴赫猜想,微分幾何,物理中的相對論,這些深奧但是漂亮的理論正如一顆顆磁石吸引著無數的人們為之努力和奮斗。

作為理論物理“追星”大軍中的一員,齊拴虎也一度認為只有粒子物理和宇宙學才是真正的物理。基于這樣的想法,他在2003年報考了中國科學院理論物理研究所,這個被認為是當時理論物理研究的頂尖機構。

但,在中國高分子物理屬于化學系。也是這樣的陰差陽錯,讓本來有著物理夢想的齊拴虎成為了中國科學院化學研究所一名高分子化學與物理的碩博研究生,并就此開啟了與化學學科之間的淵源。

在化學院,齊拴虎所從事的工作是用基本的物理理論和數值計算來模擬高分子材料體系,尋找到提高材料力學性能可能的方法,為實際開發新型高性能材料提供方向指導。

相比于實驗室實際合成,這種仿真的方法可以在短時間掃描巨大的參數空間并嘗試各種各樣的結構,大大節約了新材料開發的經濟成本,因此對于新材料的開發具有重要作用。

“打個比方,你想改變一個燈泡燈絲的性能就得著手去實驗,由于需要確定的參數很多,一個燈泡往往需要進行上千次實驗。那我們通過理論的方法,在電腦上進行仿真模擬就能很快地幫助實驗確定方法和方向”,齊拴虎說。

17世紀,德國金匠布朗特在煉金術中意外發現了易燃物質——磷,并最終促使英國化學家羅伯特.波義爾發明了火柴,第一次使這門學科走近了人們的日常生活。現在,包括衣服、塑料、洗滌劑等化學制品幾乎涵蓋了日常生活的方方面面。

齊拴虎認為,化學是一門讓生活變得更好的學科,同時也是研究材料、生物蛋白質、醫學的基礎。與數學、物理一樣,化學也應該得到人們的重視:“這幾年大家都很關注健康,對抗癌癥需要構造新藥物,像我們熟知的靶向治療——一顆藥吃進去,藥品就擴散到全身跟著血液進入,只在需要的地方才能起到作用——這里面也牽扯到化學。”

“比如病在小腸里,你希望它在胃里不溶解,就需要運用到化學。胃里邊是酸,在酸性環境下,我們要用耐酸的東西把它包裹起來不讓藥片溶解,而是去到小腸里面再溶解”,齊拴虎說。

盡管,化學對于生活、工業的重要性已經毋庸置疑,但是受到傳統認知的局限以及就業、薪金等諸多現實因素影響——化學系乏人報考、中途轉換專業等現象也在困擾著這一基礎學科的發展。

在各類論壇中,不要學習化學、想不開才學化學的留言大量充斥在互聯網上。一位2012級蘭州大學(以下簡稱“蘭大”)化學系的學生告訴經濟觀察報,他的大學同學在化學畢業后選擇直接就業的不超過30%。其中,還在讀與化學相關的專業大概只占到一半左右。而他本人也在很早的時候就轉換了專業,出國就讀水安全學科。

“會出現這些問題,與實際就業有關系。”上述高校老師總結:“現在,許多學生在大二選專業的時候喜歡選擇物理和數學,是因為這兩門學科更容易轉經濟類專業,現在經濟是大熱的專業。另一方面,化學實驗的危險性以及接觸有毒物質的客觀存在,一些家長出于子女健康問題的考慮也不會支持他們學化學。

當然最重要的原因是,化學與其他學科相比在就業后薪金方面差距較大。以學歷較高的博士生為例,同等就業條件下一個計算機博士與一個化學博士畢業后,薪金能相差1-2倍。”該老師說道。

我的學生在哪

齊拴虎是在回國任教后才發現這一現象的——他所從事的領域遲遲沒有招到碩士生。

想學物理的年輕人基本上不會把化學系的高分子物理認為是“真正的物理”,想學化學專業的基本上選擇了易出成果的有機合成類研究生。齊拴虎面臨的窘境,也代表了當下基礎化學發展的困難。

“在國內高分子物理化學這門學科的特性決定了它需要掌握大量基礎知識,像數學、物理涉及的學科比較多,沒有一兩年你都搞不定。不容易出成果,也就沒人喜歡報考,”齊拴虎說。

與齊拴虎同樣感受的還有上述蘭大學生。在他看來,化學無論從學習難度還是就業來講都是很不劃算的專業:“兼具文理兩科屬性,本科學習既要理解一些抽象的基礎理論和復雜的反應機理,又需要記憶大量的知識點和反應,在所有專業中,這門學科肯定屬于中上水平或偏難程度。

該同學以自己班級為例,“如果是就業,面其實并不窄,可以從事制藥、化工、能源等工作。但待遇確實是不太好。我所知道還在從事相關工作的有3個人,都是校招的時候去了藥企,其中兩個人是做藥企銷售代表,一人做原料采買。這些職位招聘的時候也沒有什么學歷要求,身邊大專學歷的也有。其中一個同學對我講過,在收入方面基礎工資很低,全靠業務提成,工作比較辛苦”。

“基于就業的考慮,大部分人還是會選擇繼續往上讀。如果順利的話,4年本科加3年碩士,再讀4年博士,總計11年的時間拿到學歷敲門磚。進入高校或科研機構的話,還需1-3年海外經歷和最少一個博后。收入差別很大,很多企業一開始并不會開高薪,該同學一個朋友家里是南京藥企的,招博士一開始只有20-25萬一年”,上述蘭大學生說。

對于化學的擔心還不止于就業和收入。

原北汽新能源總工、衛藍新能源科技有限公司創始人俞會根在最近幾年投入到新能源電池的創業中。作為一家與化學行業緊密相連的企業負責人,他在自己孩子報考大學的時候也沒有讓其選擇化學專業。

俞會根的考慮有三點:學化學環境更惡劣一些。第二,化工廠一般都在遠郊區縣,即使是市區的化工研究院、化工廠如果基于長期考慮也會往遠郊區縣疏散。第三、基于唯一中心的一線城市,化工廠很難在其中布局。

“那么,基于便捷性、環境、上下班出行等多個緯度考慮,選擇化學的概率都要低一些”,俞會根說。

但俞會根認為,從事基礎性研究的人才一定是需要的。無論從國家戰略還是從企業角度來講,原創一定是基礎研究,應用研究也是在基礎研究的基礎上再去開發應用的。“如果企業你想做一個產品,挖幾個人才過來就可以。但是一個企業要想實現持續的發展非要有創新,尤其是原始創新。”

未來的出口

“你想的化學場景是什么,應該是用壇壇罐罐做實驗嘛,其實高分子物理化學是一門‘用電腦做實驗’的實驗科學。不同的是,它是基于數學方程式和物理模型的構建”

“很遺憾,多數人的認識都是這樣。人們普遍不會把這種‘電腦的實驗’認為是化學。同時,高分子物理化學對于物理和數學知識的要求也提高了學習的門檻,使一些希望學化學的人望而卻步”,齊拴虎說道”。

人們對待化學的普遍認識是枯燥、乏味,需要不斷重復的機械過程。一項新材料的發現往往需要若干年。齊拴虎覺得要扭轉現狀,需要和物理一樣向青少年多做些普及工作。

“你得讓他們知道這是個有意思的學科”,齊拴虎看到已經有一些高校在行動起來,通過做整套物理設備像高中生推廣,為他們構建實驗室進行演示。

“它實際上起到了一種知識推廣的作用,現在外面很多東西很有噱頭,反而忽略了化學這種基礎學科在背后起到的支撐作用,就像現在我們提到的海水綠色能源——它就是利用潮漲潮落海水中鹽分差進行的發電,我們要多做些這種工作”,齊拴虎說。

齊拴虎的想法,并沒有得到同行的認可。上述高校化學系老師認為,學科宣傳能起到了很正面的作用,但從實際效果來講,化學應該是在上世紀八,九十年代經歷了高速發展時期,當前化工等化學相關產業發展已很成熟。而目前化學和材料相關的研究突破可能還需要很多年。

對于這個說法,齊拴虎不置可否。他表示,基礎研究從來不存在什么高光時刻,也不存在衰敗。那些直接導致學生放棄化學轉換方向的原因還是與認識不清、從眾心理、就業待遇以及喜歡短平快出成果的東西有關。

齊拴虎曾經在國外工作近10年,與國內相比,他感觸最深的是在國外研究者很多都能踏踏實實沿著自己的研究方向做事情,有些基礎性研究工作需要涉及大量學科,是一個長期積累的過程。

上述那個去了加拿大的蘭大學生在留學之后也很快找到了自己方向:“學習環境無論是從師資力量到硬件設施都改善了很多。很多本科畢業生可以找到相關性很高的工作,比如,實驗室的研究助理或者技術員(國內一般需要碩士學位)。收入的話以加拿大來講大概是4-6萬加幣/年。”

“一般情況下,在這里化學碩士允許兩年畢業,如果沒有出成果或者想為讀博積攢一些好文章的話也可以選擇更久才畢業。由于需要付工資,老師帶的學生普遍很少,所以會有更多的時間來指導學生。碩士畢業生會比本科生更好找工作一些,同時收入也更高,上限可以到接近20萬加幣/年。”上述蘭大學生表示。

化學的出口在哪里,齊拴虎和上述高校老師都將目光投向了與人類身體健康密切相關的方向。

原因在上述高校老師看來,化學與生物二者是孿生兄弟的關系。“你要搞明白生物,必不可少是把化學搞明白,從發展需要來講,人們對身體健康越來越重視,在這種情況下,化學與生物結合在一起,實際上是想把我們的生活變得更好。包括各種基因,包括人工智能,很大的一個出口就是做以化學為基礎與生物相關的新材料、新技術。

“未來,與人身體健康相關的化學一定是一個熱點”,齊拴虎說。

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