高中生做科研是一种怎样的体验？

#了不起的少年学者#

很多同学以为大学级别的“学术科研”一定要去高精尖的实验室、攻克癌症治疗等突破性的人类难题，或者本就应该是大学本科的同学才会去经历的。但是听了前两期往届少年学者们的分享，其实对于高中生来说“科研”最难的部分其实是“学会提出问题、定义问题”，然后就是跟对老师、付出相应的努力，就一定会有所收获。

高中阶段习惯了别人给你许多难题让你来解，然而只有当你进入大学才会发现，真正的学术世界是让你自己去定义，哪些问题值得去解决。而展现出这样一种观察世界、发现什么问题重要、学会去定义它的能力，恰恰是大学招生官把普通优秀学生和真正杰出的Young thinkers区分开的核心品质。

本期我们邀请到了5位来自不同领域的元培少年学者，来谈一谈Ta们怎样理解科研，如何克服在高中做科研的种种挑战，以及Ta们在此过程中的收获与成长。

本期人物

2021春夏季学期 心理学 元培少年学者

唐同学，北京师范大学附属实验中学，12年级

研究课题：《网页设计中的（知觉）负荷理论：知觉负荷对视觉搜索的影响》Load Theory in Website Design: The Effect of Perceptual Load on Efficiency of Visual Search

2021-2022 秋冬季学期 计算化学与材料学 元培少年学者

张同学，中国人民大学附属中学，11年级

研究课题：《不同反应机理的评价研究：带有二磷配体的乙炔氢氯化钌络合物催化剂的理论设计》 Theoretical Design of Ruthenium Complex Catalysts for Acetylene Hydrochlorination Bearing the Diphosphorous Ligand: A Study of Evaluation of Different Reaction Mechanisms

*论文收录于第三期YSA Journal

2021-2022 秋冬季学期 经济学 元培少年学者

许同学，上海中学国际部，11年级

研究课题：《学生与学校的双重信息不对称及其潜在解决方案》Double Information Asymmetry between Students and School and Its Potential Solutions

2021-2022 秋冬季学期 经济学 元培少年学者

张同学，上海星河湾双语学校，11年级

研究课题：《肥胖的隐藏原因：时间偏好对中国青少年肥胖有何影响？》The Hidden Reason For Your Fatness: What Impact Does Time Preference Have On Chinese Teenagers’ Obesity?

*论文收录于第三期YSA Journal

2021-2022 秋冬季学期 生命科学与公共健康 元培少年学者

张同学，北京市第一零一中学国际部，10年级

研究课题：《MERS-CoV、SARS-CoV和SARS-CoV-2的遗传差异分析及SARS-CoV-2突变株的回顾性分析》Analysis on the genetic difference among MERS-CoV, SARS-CoV and SARS-CoV-2, and Retrospective analsis of mutant strains of SARS-CoV-2

高中生做科研是怎样一种体验？

Q1、参与元培前后，你对于科研的理解有什么变化吗？这对你未来申请选择大学和专业有什么帮助和影响？

唐同学（心理学）：“在参加元培之前，我对于科研的理解可能停留在比较肤浅片面的认识上，也就是产出一篇论文，但是在参加元培项目之后，我的理解发生了一定的变化。首先我知道科研是一个有系统的整体，还有几个不同的环节，比如说从大量阅读文献开始，然后到聚焦到一个具体的领域和具体的项目，然后到去提出自己一个可研究的问题，到去设计和修改实验，然后去收集收集数据，去找实验者，然后再到分析和处理数据，去 interpret这些数据，再到通过学术写作去产出和表达我们得出的结论。很明显这是一个更加系统的、对每个环节有一定分类和步骤的认识的过程。”

唐同学（心理学）的Final项目汇报

张同学（计算化学）：“参与之前，我认为科研是在之前的研究的引导下继续完善、试错。在参与之后，我加深了对科研的理解，并了解了整个科研的流程环节，从开题、定题，到最后的答辩环节，这让我积累了一些对科研的认知，可以助力我未来大学中的科学研究。”

张同学（计算化学）的Final项目汇报

许同学（经济学）：“ 参加项目前，我对科研的理解比较片面，就是利用非常具体的课业知识和特别酷炫复杂的公式来诠释/分析一些自然现象。当时我对论文的印象就是：哇，这么复杂？这是啥？虽然看不懂，但是有一种不明觉厉的感觉。参加完元培后，我意识到了科研的复杂性和专业性，以及其对作者的批判性思考能力的要求。论文中最重要的不是利用高大上的公式和高深的理论，而是通过慎密自洽的逻辑谨慎的探索一个未知的领域，从中获取信息。在理解了这些之后，我更加坚定了申请经济和商科的双专业的决定。”

张同学（经济学）：“曾经的我，认为“科研”二字离我很遥远，我一直认为科研是大学生，研究生才会触及的领域。第一次了解到元培少年学者时，才知道高中生也可以做科研，即使没有庞大的数据支撑，没有专属的实验室，没有强大的学术背景，也能研究自己感兴趣的话题。这个项目对我来说是一次踏出舒适区的机会，也是一次面对未知的机会。在参加过程中，发现许多理所当然的想法在数据面前是站不住脚的，真的是“实践”才能“出真知”。我这次的课程选择是行为经济学，虽然比我设想的学习内容更困难一点，但是整个学习过程特别有意思，所以我未来可能也会选择学习行为经济学。”

张同学（生命科学）：“之前我以为科研就是在实验室里做研究，直到我参加了这个项目我才知道现在的科研不仅仅是在实验室里传统地做研究，更会结合社会发展利用大数据和电脑编程来进行数据的整合和分析对一些问题进行研究。在参加元培之后我意识到我们未来选择的大学专业将会更加的多元化，而且更多学科和计算机科学在进行交叉，比如疫情的数据统计就需要大数据的支持。”

Q2、你的研究课题是关于什么的？为什么会选择这个课题并且怎么把它变成严肃的学术研究的呢？

唐同学（心理学）：“我的学术项目是关于视觉搜索，它的应用是有关于网页设计和网页上面这些视觉元素应该怎么排布，它的密度应该是在什么区间或比较合适这样的一个研究。然后我之所以选定这个题目，一个首先第一个原因就是因为我希望去研究一个传媒和认知心理学相交织的这样一个题目。

第二个原因就是因为在我当时的日常生活中所看到的一些网页，它们的视觉元素过于繁杂，排布过于密集或者又过于稀疏，用户来说会感到眼花缭乱，不够整洁规范。我当时就是因为这些生活中小的感受，所以想要去研究一下，这些视觉元素的密度在什么区间，才会更加有助于用户去使用这个网站，才会让大家浏览起来和使用起来更加流畅和赏心悦目。

这就是让我选择这样的一个问题，并转化成学术研究的原因。而在这个过程中，我的导师对我的最大帮助就是在开题阶段帮助我去确定和聚焦一个研究题目，因为我当时并没有一个明确的想法，然后在阅读了一些认知心理学相关的文献之后，也并没有找到一个非常具体的可以研究的项目。然后我跟我的导师在office hour里边聊到，我对传媒和认知心理学相交织的这样一个项目会比较感兴趣，所以我的导师就帮我去指明，让我去进一步了解视觉搜索这个实验和它已有的基础，然后帮助我更加高效地去确定和进一步推进我的项目开题。”

唐同学（心理学）的Final项目汇报

许同学（经济学）：“通过对日常生活的观察，我发现了生活中其实处处都有信息不对称，比如说学校与学生之间的双重信息不对称。因为我每天都有亲身经历这些不对称，所以我认为如果能够量化它们，以科研的客观视角分析这些现象，会得出一些特别有趣的结论。所以，我最后决定做学生和学校的双重信息不对称这个主题。将其转变成学术研究的过程其实非常有趣，就像是数学建模一样。通过指出关键的可量化变量，将其与其他变量和参数的关系式求出来，我们可以得到一系列的公式。通过数学软件和特定的求解方式（比如说偏导数），我们可以找到对应的答案/表达式。”

许同学（经济学）的Final项目汇报

张同学（经济学）：“我的研究课题是《时间偏好对中国青少年肥胖的影响》。最近“身材焦虑”这个话题非常火爆，相信大家在减肥的路上遇到很多困难（诱人的吃播，家里囤的零食，运动的“劝退”），但是我觉得在这些阻碍之下，可能有隐藏在背后的原因引发着肥胖，导致一次次的减肥失败。我在黄教授的行为经济学课上学习到时间偏好这个概念（在经济学中指人的耐心程度），我猜测人们的耐心程度可能与体重有关：如果一个想要减肥的人有耐心，他/她于是会放弃短时欲望，如平时的解解嘴馋，来达到减肥的最终目标。于是我便将时间偏好与肥胖进行联系，想要找出导致中国青少年肥胖的背后原因。

但是做学术研究还是很严谨的，我们需要注意自己的实验结果是否可靠和有效。我使用了quasi hyperbolic discounting function去测量participants的时间偏好，用BMI指数分类participants的体重等等，得出明确的数值后才能进行后续的分析。”

张同学（经济学）的Final项目汇报

张同学（生命科学）：“我研究的课题是探究新冠疫情为何迟迟不结束的原因。我的初衷就是想要从大众最关心的问题入手，用通俗易懂的话语解释清楚大众对于疫情最关心的问题。其实这个课题牵连的因素非常多，当我和导师商量我的研究课题的时候，老师就建议我把涉及的因素分为社会因素和客观的数据因素，在老师的帮助下理清整个研究思路之后它就已经逐渐成为一个严肃的学术研究了，我认为学术研究和普通的研究最大区别就是严谨度和专业度的不同，学术研究里一切都要按照学术界的标准去做。”

张同学（生命科学）的Final项目汇报

Q3、在做科研过程中有没有遇到令人印象深刻的挑战，当时是怎么克服的？从中学到了哪些其他类型活动无法get到的硬核技能呢？

张同学（计算化学）：“挑战主要还是来源于两个方面，一个是自己匮乏的专业知识还不足以完成一篇论文，而导师在课上讲解的知识，需要课后下功夫去消化和理解相关知识。另一方面是科研论文的检索，很少有其他活动需要在短时间内阅读大量的论文，并找到自己所需的内容，我也在这上面花费了很长时间才提升了阅读速度来满足科研的需要。”

许同学（经济学）：“这个过程中遇到的挑战数不胜数，我印象最深刻的就是在学术研究中时常遇到的知识瓶颈：我不理解。我不理解我做分析出来的公式，我不理解晦涩难懂的学科知识，我不理解代入公式后计算出来的结果…我不理解的事情很多。但是这些事情其实都是可以解决的。不理解分析出来的公式就多阅读文献，积累经验，看看前辈们是怎么处理这些问题的。不理解学科知识就查阅学习资料，网上大多情况下都有对应学科的材料（比如说我所学的信息不对称），或者也可以寻求导师的帮助。

不理解代入公式后计算出来的结果就逐步分析为什么会出现这样的结果，在确保之前公式计算和数据没错的话，这些不符合常理的结果可以作为研究成果呈现出来。无论遇到什么困难，只要合理运用现有资源和时间，都是可以解决的。通过这次元培体验，我学到了数学建模（运用Mathematica）的能力，并且我的文献阅读能力大量提高了。这些能力看似平庸，但是是优秀科研的重要基础，只能通过类似元培的学术研究体验来获得。”

许同学（经济学）的Final项目汇报

张同学（经济学）：“ 这次元培体验中，其实我遇到的最大的困难是如何处理数据。因为我之前是一个电脑小白，连基本的Excel技能也一窍不通，但是我的研究课题（时间偏好对中国青少年肥胖的影响）主要是处理和分析问卷数据，比如从问卷选项中用公式算出每个答卷者的时间偏好，把每个人的体重对应至相应的BMI指数等等。我知道如果我不会处理数据的话，我的科研项目就“砸了”，于是我在等待问卷数据的同时自学各种Excel公式：vlookup function, IF function等等我之前完全没听过的技能。前前后后改了大概有十稿，才终于可以进入analysis阶段。而在分析阶段，我的导师黄教授教我们使用stata这个软件进行数据分析，通过一遍遍观看课堂回放后，并反复练习后，我终于可以“随意揉捏”我的数据（把各种factors进行linear regression，t-test，correlation等），得出了很多理想和惊喜的结论。

在此次项目中，我了解到了做科研的基本要求，以及怎样才能科学地筛选和衡量数据，我相信这一次的经历可以帮我的未来科研道路避免一些弯路。同时，在高中阶段做科研也可以为大学申请作铺垫，不论是科研项目的成果，还是在过程中得到的经验教训，都能提升学生的critical thinking和撰写论文的能力。”

张同学（生命科学）：“我遇到的最大的困难就是刚开始学习一些分析病毒的基因序列所需要用的在线工具和一些代码的时候有些手足无措，后来我就不断的回看课程和导师发的课件并在Office Hour的时候向导师提问，最终把需要做的分析和需要画的图都做了出来，最后做出成果的时候成就感真的是满满的。在这个活动里我学会最棒的技能就是利用基因数据库和在线工具做数据分析和论文需要的数据图，看着好看的图出现在电脑上真的很开心。”

Q4、在项目中，跟着这些元培导师们深入进行一个领域某个课题的研究，从他们的身上得到了什么样的帮助与启发？

唐同学（心理学）：“在认知心理学的学习过程中，我的导师对我的最大帮助就是在开题阶段帮助我去确定和聚焦一个研究题目，因为我当时并没有一个明确的想法，然后在阅读了一些认知心理学相关的文献之后，也并没有找到一个非常具体的可以研究的项目。然后我跟我的导师在office hour里边聊到，我对传媒和认知心理学相交织的这样一个项目会比较感兴趣，所以我的导师就帮我去指明，让我去进一步了解视觉搜索这个实验和它已有的基础，然后帮助我更加高效地去确定和进一步推进我的项目开题。”

张同学（计算化学）：“导师的建议具有前瞻性，比如在搭建催化剂结构时，导师帮我反复修改位置，节省了很多计算所需时间。受到修改的启发，后来我自己搭建时添加了一些给电子基团，发现效果会更理想。导师说的话也很是严谨，有次在商讨催化剂结构时，导师需要结果出来再做后续的反应机理判断，事实证明他是正确的，计算的结果并不是我们开始一致认为的那个，这都给了我很大启发。”

张同学（计算化学）的Final项目汇报

张同学（经济学）：“我的元培导师是黄教授。我记得在第一次的Office hour中我和黄教授聊了很久，从高中学业谈到未来专业方向，我和黄老师聊到我自己对于发展经济学，扶贫等的想法，发现自己的想法还是太浅薄，需要更多的学习和实践。在定课题时，黄教授希望我能够研究我感兴趣的课题，然后再对其话题进行一定的修改，让它变得具有可实践性。在撰写论文的时候，黄老师真的帮我避免了很多弯路，因为我一有问题就去问黄教授，他也会很迅速地回复我，如果我听不懂的话有时还会给我开个小班，直到我能听懂为止，我真的特别特别感激。除了对于科研项目本身的帮助，黄教授也会培养我的思考方式，帮我缓解日常学业压力，不断地鼓励我，激发我的潜能。”

张同学（生命科学）：“我遇到的几个导师都很耐心，我问的每一个问题他们都会细心解答。我记得印象最深的是其中一个导师给我们讲她做科研的经历，她告诉我们不管想要做好什么事情都要有足够的积累，比如阅读英文文献，只有达到一定量的时候才能真的写好自己的文章。刚开始的时候都会觉得难，毕竟全篇的专有名词会看着头疼，但是积累多了这些文字在脑海里会渐渐变得清楚变得易懂，自己的论文也会写的越来越好。”

Q5、经历了元培之后，你觉得学术科研适合什么样的高中生？有什么一定要具备的前期积累吗？

张同学（计算化学）：“我觉得这样的学术科研更适合学有余力且将来研究方向明确的高中生，如果确定自己未来想做科研，这样的活动是很好的提升锻炼机会。参与这样的活动在专业领域方面，尤其是计算化学与材料科学这个学科，最好还是有一定的前期积累，并且要做好坚持的准备，否则很难适应YSA这样高强度、高要求的学术科研活动。”

许同学（经济学）：“我认为学术科研适合愿意花时间钻研一个问题的学生。他/她并不需要过往的学术研究经验，也不需要是大学霸，最重要的是有坚持不懈的品德。虽然这说法听起来比较玄乎，但是只要你愿意一直花时间解决各种科研时遇到的问题，那么你最后一定会有所收获的。开启这个经历之前可以适当的阅读一些你想研究的学科的材料。例如如果你想要研究行为经济学，那么你可以提前观看一些和行为经济学有关的视频，有一个基础的概念。这样子会让你更加适应导师的课程，也会让你的科研过程更加流畅。”

张同学（经济学）：“我认为学术科研对于高中生来说最重要的就是兴趣。你对一个话题的兴趣可以激发出来你对于这个问题的思考和你做研究时的热情，这对于学术科研最后的成功与否都是起决定性作用的。因为做科研的过程是很痛苦的，有时我们收集不到足够多有效的答卷，有时我们不能得到理想的数据，有时我们的假设完全被数据推翻，这些困难必定会让我们沮丧，但是正是对于这个课题的热爱，我们才会愿意继续完成科研：收集更多的数据，寻找其他的解释等等。对于高中生的第一次科研路上，必定会遇到很多坎坷，可是只要在过程中付出自己的热情，自己的努力，必定能够收获宝贵的经历。虽然不同的学科可能对专业知识的要求会不太一样，但我认为参加科研项目不需要很多的前期积累，因为导师会在期间一步一步带着学生做科研，只要积极地提问，不拖延，一定可以收获颇多！”

张同学（生命科学）：“我认为首先要喜欢自己选的领域，这样才能有信心克服那些困难。还要肯钻研，科研一定是要用很多时间的，我们要阅读很多的文章，做很多的数据分析才能得到好的研究结果。不一定是大学霸才能做科研，只要有热情并且肯付出时间和努力都是可以的。这将是一次永远难忘的经历，它会为你打开更宽广世界的大门。”