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13.北京大学前沿交叉学科研究院保研经验及感悟

邹暨捷

一、个人简介

本科阶段专业方向: 物理学

本科阶段学术科研情况: 跟随物理学院声学所徐晓东老师完成大创项目“3D触屏系统”;

参加北京大学前沿交叉学科研究院夏令营并被录取;

大一时由学院组织前往香港科技大学、香港中文大学进行交流。

本科阶段获奖情况: 王老吉奖学金、南京大学本科生基础学科专项奖学金、人民奖学金、杨蓝云领导型人才奖学金、“基础学科拔尖学生培养计划”专项奖学金、江苏省优秀学生干部、南京大学优秀学生干部、美国大学生数学建模竞赛一等奖(Meritorious Winner)

联系方式: QQ:1170505165

二、保研攻略

写在前面

这篇介绍当中一部分是我自己对于大三一学年尤其是大三上学期几个月时间的回顾,也有对过去三年时间的反思(这是考虑到看这篇文章的你或许才大一),这部分内容是比较零散的,有效信息的密度不大,个人的主观感受占主导;另一部分是我对于保研流程的记述,这部分我尽量把最重要的部分写出来,以客观的角度展现给各位。请大家各取所需,批判性接受。

第一部分:大三一年的经历
1.大三上

早期科研请趁早

我自己是喜欢物理的,但并没有狂热到非物理不可。尽管自己在大多数的物理专业课上的成绩都还不错,有机会进入更好的平台进行纯粹物理的研究生学习,但是自己一直都在纠结是否以后要从事物理方面的研究。这种状态本应该在本科科研实践当中就要结束,明确自己以后要从事什么,但由于疫情的缘故(疫情第一次爆发是在我大二的寒假,导致大二下学期上网课,不巧的是按照我的计划是打算大二下学期进行早期科研的),我直到大三上学期才开始进入实验室做科研,错过了一个学期的时间。现在看来,其实在基本知识体系建立后就可以进入课题组跟着学习了,个人认为的基本知识体系是大学物理+微积分+线性代数+理论力学以及一点皮毛的量子力学(不得不说,卢老师的大学物理从难度和广度上来说一直是可以的),剩下的知识可以比较顺畅地边做边学;如果高中有比较好的竞赛基础,甚至大一就能操刀上马直接进行科研实践。

我个人推荐早期科研要趁早的目的,真的不是在于本科阶段的科研成果能多么成功或是直白地说可以发论文,而是在于能够去看看自己是否真的适合做科研,如果喜欢做科研的话,就进一步判断自己是喜欢做理论、做计算还是做实验呢,喜欢物理是喜欢做哪个领域的研究呢,是凝聚态、粒子物理、核物理抑或是光学、天文等?如果都不喜欢,就赶快准备转方向吧。毕竟本科生大部分时间是用在基础知识的学习上的,科研上的创新能力十分有限,除了少数人外,大部分本科生的科研还是停留在给师兄师姐打辅助的阶段,能发出文章当然是给自己的加分项,未发文章也不必遗憾可惜,因为最初的目的并不在于此。

方向的探索

我个人有两段科研经历,都是从大二暑假开始的:一个是和声学相关的大创项目,另一个是在电子学院的某位做器件物理的老师组里搬砖。大概各做了快一个月,我就很明显地感受到自己不喜欢做实验(其实大一做大学化学实验就有这样的感觉),在超净间里笨手笨脚地操纵仪器,把实验弄得挺糟糕的,而且长时间地站在黄光区内让我的心情很烦躁(大概是我对做实验实在没有兴趣的结果吧);同时自己对于纯粹物理的探究缺乏应有的热情,能接受,却总是踌躇,这种状态让我不时担忧自己如果真读了物理的博士是否能做出好成果。

综上,我在大三开学后的两周内很果断地决定自己要做和应用密切相关的物理研究,当时对半导体器件、电路设计都有兴趣(大概和半导体产业这两年备受关注相关,耳濡目染),并且很坚定的一条是:不做实验。如此精确而且限制的选择条件导致我和很多实验室都无缘,选择少之又少一度让我绝望,拿南大来说,在物院、电子、现工三个学院中符合我限定条件的选择大概不会超过3个。这样也逼迫我必须把目光看向其他学校,心里做好了选不到合适的导师或专业就完全转行做数字电路设计的心理准备(拿着不错的学分绩和物理方向的“电子电路基础”课想要在南大找一位数电设计的老师读硕士还是机会很大的,毕竟匡院的title在NJU这儿绝对是大大的加分项)。

选课上的小聪明

因为在开学前两周就确定了自己大三的整体规划,之后的安排就顺水推舟了。这里要提醒各位一下,因为保研夏令营是在大三下学期6、7、8月份举办的,而报名时间会比面试时间早一个月左右,所以保研夏令营的面试老师手中拿着的是前五学期的成绩单。因此我一直觉得大三上学期的选课会比较重要(其实到大三下学期在课程上花的时间会较大程度地减少,更多的精力放到了实际科研中),特别是对于想要跨保其他专业的同学。相比于你口头说自己在某个课程方面的基础知识是多么扎实,成绩单上的白纸黑字更具有说服力。

也正是考虑到这个原因,我在大三上学期选修了固体物理导论和半导体物理学,事实证明这两门课对我的保研面试帮助挺大的。实际上,固体物理这门课在大三下学期匡院的课程安排当中是有的,但为了让它出现在我面试时的成绩单上,我在大三上就选了电子学院的固体物理导论,学完后在大三下学期学这门专业课相当于二刷,会比较轻松,并且又夯实了基础。

2.大三寒假

选导师的黄金时间

寒假时间适合用来选导师。这里的选导师不是说就确定去哪个老师组里了,而是罗列出一张表,把自己认为合适的老师都囊括进来。

如上所述,我的最优选择关注半导体科学方面且做理论或者计算的课题组,次之关注做实验也做计算的半导体方向课题组,再次之是关注做实验也做计算的凝聚态方向课题组,次次之则是彻底转行做数字电路设计。具体方法就是通过对方学校的官网查找,了解老师的基本情况(教育经历、科研领域、代表论文等信息)以及一些侧面信息(导师评价网等,当然如果你在该学校有高中同学是最好的)。在学校的角度我关注了高考分数线比南大高的学校(不多,就几所)以及南大,毕竟我个人不是很建议保研到高考分数线比NJU低的院校,除非自己真的很喜欢。这是一个相当耗时的过程,需要把好几个学校相关学院的网页看一遍又一遍,并不辞辛劳地通过其他渠道收集更多信息。

这里说一段有趣的经历。去年6月份我对清华大学新成立的集成电路学院的一位老师的课题组非常感兴趣,只可惜学院刚成立,网页上的信息十分有限,在知乎上搜索也仅是找到了一位来自清华大学集院的学长。抱着试试看的态度就发了封私信给他,结果这位学长真的回信了!并把他认识的那位老师组里的一位博士生的微信给我了。

之后我便加了那位博士生的微信,对方也非常热情地(清华人真好)介绍了他们组的一系列信息。最后发现不太适合自己,也庆幸自己没有当时一股脑热情地直接联系那位老师。

那这么认真耗时的调研有没有成效呢?我当时也觉得自己做得有点过头了,但到5、6月份开始报名夏令营的时候,调研的成效才显现出来,在那几个月我成了一个小圈子里面的百事通之一,匡院物理方向的不少人都找我给一些建议;而我自己事先早已把国内做得比较好的老师都挑选出来列了个表,在报名的那几个月中相较于其他人来说是很从容的,也能为我节省出很多时间用来复习、准备面试。

这显然说明,确定方向之后尽早做课题组调研是利大于弊的。个人建议在寒假里做比较合适,不要高估自己在大三下会很有空(保研夏令营报名十分烦琐,请做好心理准备)。

了解一些教学计划外的专业知识

寒假的其他时间我用来强化自己半导体物理方面的内容。

虽说大三上学期选了半导体物理学这门课已是超出教学计划的内容了,但自己唯恐深度不够。毕竟我跨保的专业是“微电子与固体物理学”,对应的本科专业应当是电子科学,学的半导体物理学会比我所学的更深入些。所以我向在北大学习的高中同学要来了他们的半导体物理学的课件、参考书、课程作业。最后虽然没有做完,但是PPT是看完的,卷子也写了个大概。心里大概知道北大本科生是在什么样的水平,之后面试的时候更加从容些。

3.大三下

大三下学期给我最直观的印象就是课程压力变小了很多,只有固体物理、粒子物理、原子核物理三门课,并且后面两门课属于导论性质,难度不大。再加上我之前已经学过了固体物理导论,对固体物理的基本概念了解得差不多了,因此学得比较轻松。

我从3月份开始一点一点复习,将量子力学和热统都认真看了一遍,本来打算完整地复习完四大力学,但是考虑到时间以及自己最想去的是电子科学方面的课题组,就很简略地过了一下电动和理论力学,把更多的时间放在了固体物理、半导体物理的复习上。此外,我还选了一门电子学院的专业课——半导体器件基础,是电子学院本科生的核心课,对我后面的保研面试有很大的帮助。

课程压力变小的另一大好处是自己有空去推进科研经历,虽然不可能在短短几个月内发一篇高质量的文章出来,但还是能在科研方面做出一定的成绩,让自己的简历更好看。

开始着手保研夏令营报名

上课+科研的生活节奏一直持续到4月中下旬,物理相关专业的夏令营逐渐开始。虽然我们早已有心理准备,但是面对短时间内一波高校夏令营的开放通知以及每份通知不同的申请要求,还是有些懵。有几个办法比较有效,可以推荐给大家。首先是可以考虑关注一些保研公众号,它们会帮你整理好各个院校的夏令营申请DDL和准备的材料(推荐信等),我关注的有保研派、保研人。关注公众号的好处是它帮你整理好了很多信息以及相应的DDL,不用担心自己是不是错过了提交的最后时间或是缺了推荐信。

同时我参照前些年学长们“保研攻略”当中的方法,把自己感兴趣的夏令营的信息用表格罗列出来,如下所示:

接下来关于保研的具体事项,我将另起一部分。

第二部分:保研夏令营面试
1.基本情况

申请的夏令营

北京大学:物理学院、信科、叉院;清华大学:集成电路学院;复旦大学:微电子学院;南京大学:物理学院;中科院高能所

申请北大和清华的理由不用解释,而复旦的微电子一直是国内的王牌专业,而在请教了电子学院的朋友之后,发现大家普遍认为上交的微电子和南大电子是同一水平线的,因此权衡之下不考虑申请。

中科院高能所是一个很特殊的机遇,下面会细说。

成功入营

北京大学:物理学院、信科、叉院;南京大学:物理学院;中科院高能所

申请清华大学集成电路学院没有成功入营是在我意料之中的,毕竟自己本科不是电子专业的而自己申请的老师实力很强,也没和老师提前联系,竞争自然比较激烈。但申请复旦大学微电子学院没有成功让我郁闷了一段时间,后来听说复旦向来是夏令营入营卡得很死,而在后面的9月推免中名额较多,身边不少实力很强的朋友申请复旦也遇到了挫折。

参营并录取

北京大学叉院;中科院高能所

叉院是我的第一个夏令营,因为直接被录取了,我就没有继续参加其他夏令营。而高能所其实是在6月份就进行了考核,不算“夏”令营。

2.中科院高能所

在大约5月中旬时,学校通知中科院高能所的老师会特地来南大面试,有兴趣的同学可以自发报名(似乎不是年年都来,所以这是个可遇而不可求的机会)。当时我没有参加过任何夏令营,之前所有的升学过程也都是笔试考核,不涉及面试,所以就想着借这个机会去感受一下面试(真是非常感谢高能所的老师能给这次机会)。

面试流程和感受

面试在鼓楼校区物理楼的一个会议室进行。当时全校有9位同学参加面试,4位匡院的、5位物院的。虽说是在南京进行,但高能所的老师只来了一位,通过连接在线会议和北京的众多老师们连线来完成面试。中科院高能所是中科院体系内的大所,人数众多,研究范围因此也非常广阔,提供的专业选择比我之前想的丰富很多,包括理论物理、探测器物理、凝聚态物理以及和生物医学相关的。

面试采用单独面试,每人大概在15—20分钟,问的问题和自己选择的专业有关,我选的是探测器物理。问的具体问题记不清了,大致有用狭义相对论分析电子在高速下的寿命问题(在对撞机的背景下提问的)、闪烁体探测器的基本原理、CMOS的基本原理,问一些对高能所正在实施的大型科研项目的看法(这部分我一点都不知道,场面一度十分尴尬)。当时自己回答得非常糟糕,本来并不难的题目在一时紧张下也糊涂答错了。尽管最后被高能所的老师捞起来录取了,但实在感觉自己的基础知识不太扎实。这对我6月份调整复习节奏和准备之后的夏令营面试有莫大的好处,再次感谢高能所!

3.北大叉院夏令营

叉院基本情况

北京大学前沿交叉学科研究院由10个中心构成,包括纳米科学与技术中心、生物医学跨学科研究中心、生命科学联合中心、大数据科学研究中心等,涵盖的学科很广,有点类似于匡亚明学院,同样提倡交叉学科的研究。我报名的是纳米科学与技术中心,该中心的专业方向包括物理、化学、电子三个方向。

入营模式

叉院共有19位老师,分别来自物院、化院、信科,每位老师有2—3个入营的名额,1个录取名额。我这届共入营了49位同学,最后留下19位,每位导师一人。

套磁

这是很关键的内容,因此我单独列一节。所谓套磁,就是提前和心仪的导师取得联系(发邮件),在面试前就见上一面。我自己之前一直很轻视这个内容(大概是因为高考思维的延续),以至于在到北京之前并没有给老师发邮件。住下后一问同参营的室友,才发现他们早已和老师预约了见面,有一说一当时的心态有点崩,还好及时发了邮件和老师进行了电话交流,算是补上了见面。

这个环节为什么重要呢?首先,它能向你的导师释放一个信号:我是真心实意希望到您的课题组学习的,而不是随便报了个夏令营。因为导师们也担心自己招的学生会半路放鸽子,因此这个环节能让老师觉得你是很看重这次面试的,是有诚意的。其次,通过见面,能够让老师更加充分地了解这个学生,你也有机会表现出自己的优秀之处,因为在面试过程中面对诸多学生,老师是不可能很认真地看你提交的申请材料的,通过套磁并提前见面能够让老师有更多的时间看你的简历,这也降低了面试的时候发挥失常而被一拍子打死的风险。所以非常建议学弟学妹们在面试之前给老师发邮件套磁。

在叉院纳米中心,很多老师都是在套磁的过程中基本心里确定了学生的人选,到时候再看看面试时的发挥就能确定了。

尽管有疫情的影响,北大叉院的夏令营仍然是采用线下举办的方式,这在今年是为数不多的。日程安排如下表所示:

学科报告 :老师做汇报,将他们课题组的工作简要介绍一下,个人觉得重要性一般。

见面会 :不是所有老师都会来,特别是大牛教授往往没有空参加;但是每个课题组一定都会有研究生的学长来参与,可以通过学长们来了解组内研究方向、科研氛围、老师性格等。

营员综述报告 :PPT展示。每人在5分钟的时间内展示自己,一般包括学业成绩、科研训练以及一点点的课余生活。严格意义上,老师是会给综述报告打分的,但是私下里似乎很多老师不在乎个人展示环节,更加注重下午的面试情况。有些营员用英文进行个人介绍,但不用太在意这个,重要的是你的内容而不是形式。

面试 :采用群面的方式,每组大概7人,面对大约10名老师(没错,老师比学生多)。每人两道必答题,一题是英文翻译题,另一题是专业知识题,专业知识题有一次换题的机会。进入面试间后每个人采用抽题的方式决定自己回答什么题目。

英文翻译题 :会采用 Nature Science 中文章的摘要部分,难度一般,没有奇怪的符号、单位;先读一遍,然后翻译,老师不太在乎口音是否纯正,但要保证流畅度;遇到不会的词,可以停下来问老师。

专业知识题 :因为这19位老师来自不同学院,做的方向不一样,报考的学生自然也背景多样化。所以在分组面试的时候,会把背景相近的学生放在一起,今年把本科来自物理、材料、电子等专业的学生放在了一起,面试的老师由物理、电子专业的老师组成。

模式 :每人回答完自己选到的问题后,其他同学可以纠正补充。所有人的专业题回答完之后,每位老师根据自己的想法都会提出问题,指定学生(一般是报考他/她的学生)或是请所有同学抢答。遇到自己会的,积极发言就好;补充别人的问题的时候,不要带着攻击性,而要委婉地批评指正。不会的题目千万不要瞎答,要说就一定要确定表述是基本正确的。

交叉的专业背景,导致问的问题是很灵活的,考查的不仅仅是专业知识,也关注你是否有想法(你看看下面的问题就明白了)。

面试题难度总体不大,可以参考往年题目,有很高的重复性。

题目回忆:

1.基本上是固体物理和量子力学,有少量的统计物理知识。

2.什么是直接带隙半导体?什么是间接带隙半导体?什么是激子?

3.什么是费米子?什么是玻色子?这两者之间可以互相转化吗?

4.超导现象包括哪些效应?从Maxwell方程出发,简单说明它们的机制。

5.有大量的氢原子组成一维氢原子链,它们的波函数可以产生一定程度的交叠,请问一维氢原子链是导体、半导体还是绝缘体?(提示:从能带论的角度分析)

6.请从能带论的角度说一说为什么会产生能隙。

7.假设人体中有50万亿个细胞,若突然间其中5亿个细胞各失去了一个电子,请问会有什么现象?

8.有一块钠金属块,将它不断切割成小块,在钠金属体积不断变小的过程中,它的光泽会发生哪些变化?

9.PN结的性质。(具体题目忘了,但从PN结的基本性质出发就可以判断,会涉及MOS和BJT的结构,注意复习一下)

考察的重点是固体物理和量子力学。并且在回答一个问题的时候,可以把它涉及的相应知识点从原理上推导一下,讲清楚基本机制,会是加分项。因为抽签和老师的问题都是随机的,因此扎实的基本功是唯一的应对路径。

出结果:

所有人面试结束后在大厅中等待,老师们需要在房间内讨论一下(比如导师A很想要报考导师B的学生,而恰好导师B不是很想要这位学生,这样这位学生就被导师A录取了)。

讨论10分钟左右老师们就会陆续出来找自己想要的学生进行面谈,内容无外乎询问学生意愿、介绍本组情况、互加微信等;遇到心仪的导师,当场答应就好,如果不满意,最好当场就拒绝。

当场被面谈的学生即是被录取的学生,正式通知一般几天后在官网上公布。如果被录取的人里面有人放弃,那么后面的同学自动补上(由老师私下联系)。

在匡院2018级Young同学的帮助下收集到了一些北大物理学院凝聚态所的面试题目,详见附录。

三、在校感悟

在匡院学习与生活的日子快要结束,在这样的时间点写下一些个人的感受供各位参考,或许是不客观的,毕竟很多东西的长远益处只有经历了一段不短的时间才能显现出来,特别是教育。所以我就把自己处在这个时间点的一些想法记录下来,仅此而已。

过去四年的时间里自己在学习和生活两条主线上都做了很多尝试,虽然现在看来有些尝试略显幼稚,但还是带来了一段不错的回忆。大一的时候自己兴致勃勃参加了院学生会(当时还叫作团学联),冲劲十足地设计迎新晚会的相关活动,认识了好多同届朋友和学长,真可谓是贪婪呼吸着自由气息了;学习上还算不错,对每门数理科目都有着较强的好奇心,或许与大一阶段物理方向的课程压力不大有关,即使自己承担了很多学生会工作,仍然在成绩排名上比较靠前。

时间来到大二,带着大一给我的自信,我同时拉开了学习和学生会工作两条长战线,并坚信自己可以同时做得很好。这似乎是作死的前兆,按照常规剧本来说会有一个很坏的后果,然后又是一通学长苦口婆心地教诲学弟学妹要把精力放在学习上的经典案例。然而现实总比剧本要更加复杂些。大二一年自己担任了院学生会的主席,正如预期,学生会工作占用了自己大部分的课余时间,忙的时候会挤占学习时间;学习上自己面临的课程难度也更大,理论力学成为自己永远的痛,其他科目也并未取得很好的成绩,大二前半年下来自己的成绩排名落后了不少。让事情更加复杂的是,大二下学期的疫情暴发送来了一学期的网课,这样自己又失去了进入导师实验室进行科研的良好时间点,甚至也没有机会在大三申请出国交换来刷一刷自己落后的GPA。大二一年下来,作为学生会主席,自认为还是负责地完成了自己该做的事,但学习这条主线的成果确实不太好看。

就这样,带着非常郁闷的心情,没有科研经历的我来到了大三并选择了保研留在国内。到了这个时间点,就要思考一下未来发展方向的问题,综合自身兴趣、行业发展、学长学姐建议等多方面的考虑,打算选择微纳电子领域的相关方向。大致确定了方向就能去找适合自己的实验室和导师,这时需要自己去翻阅各个学校学院的官网,以及有些课题组自己的网站来确定。这些内容在前一部分里面已经非常完备了。吸取了大二的经验,有些知“耻”而后勇的味道,大三的生活相对单一很多,在上课—自习—休息三种状态之间来回切换,少了不少“花里胡哨”的东西。在此期间,同级的好朋友邀请我一起完成大创项目,当时只是觉得单调的生活需要有些其他色彩便加入了,但未曾想到这个项目之后在我参加保研夏令营的时候起到了不小的帮助作用。因为选择的是微电子领域,有诸多课程如半导体物理、半导体器件基础等并没有在匡院的专业课范围内,自己在大三阶段需要选修几门难度较大的专业课程,因此大三过得非常充实,几乎是一晃而过。

写到这儿有些体会,说实话,到了大三,最考验物理方向同学的并不是课程的难度,而是是否能够继续保持学习物理的热情和好奇心。引用同级匡院物理方向一位大佬的原话,“好奇心是消耗品”,所以,好奇心会消失吗?如果自己无法“生产”,那么很遗憾,会的。物理方向很多同学在大三都会出现这样的症状,学习的动力匮乏几乎是流感,而天生拥有免疫力的人很少。自己有思考过为何会出现这样的问题,很可能是因为疫情改变了所有人的生活方式,生活中大家局限在自己的小空间里,缺乏应有的精彩和刺激,生活的无聊导致了心理的懒惰,这也难怪,从事具有高创造需求的工作就应当注重对自己心理状态的爱护,硅谷不正坐落于风景秀丽的旧金山湾吗?至于自己,也有时会出现好奇心枯竭而导致失去兴趣的情况,而在疫情下和繁重课业压力下,自己只能采取笨办法:硬扛。这也是和自己的心理作斗争的过程吧,这里也非常羡慕天生具有无穷无尽的好奇心生产功能的人。

在匡院的四年时间里很感谢学院的教导,无论是在学习上还是生活上。在这样一个以基础学科教育为核心的学院里,每个匡院人都会有自己的牢骚,但不得不说,匡院物理方向的课程设置在匡院众多学科当中是相当完善了。在前两年内的时间里自己其实对物理方向“不物理”而头疼,但到大三打算从事微电子领域研究时,发现匡院的课程设计对于想要转方向的同学来说更有优势,学习过电子电路基础等课程会让转方向变得容易许多。所以希望有心人能够利用好匡院的优势,即所谓交叉学科,这在国内保研时会变成自己的加分项,无论是在物理方向继续前进还是转方向都有好处。不用羡慕物理学院的物理,匡院有匡院特色的物理。

最后感谢能看到这里的同学,自己之后将前往北京大学前沿交叉学科研究院攻读电子科学技术的博士学位。如果大家有需要,可以联系我,请发邮件至181240085@smail.nju.edu.cn。 SHJj9/0taHIXvKhBtbqK1F10M72eqZI8Z+vkAB2Y0hjw3KAHGnl9z0l13RnSTeHO

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