廣陵遊子
美國大學申請遊戲規則和戰略戰術探討
在美國大學申請中，科研、競賽、實習，是讓申請人脫穎而出的重要因素。我們曾經把美國大學申請的各項因素比作做披薩，其中高中GPA和標準化考試成績相當於底部的大餅, 高中挑戰性課程(AP, IB等) 、推薦信、文書、競賽獲獎、課外活動、社會服務、體育、藝術特長等相當於披薩的Topping。科研、競賽、實習，則是學術方麵最亮眼的Topping。它們能夠考察學生除了學校課程學習之外的學習能力，以及對將來有可能學習的學科和職業的興趣和了解，而學生本人也能通過參加這些活動在高水平上提升自己對這些學科的認知。有了這些高級的Topping,才能做出美味可口，讓人垂涎欲滴的頂級披薩。
這三類項目不一樣，但是相互之間有聯係。
先說說競賽。
競賽，可以分為學科類競賽和科研類競賽。學科競賽，又可以稱為做題類或者考試類競賽。最有名的就是奧數。美國的主流數學競賽，從初中開始，有MathCounts, Math League, ARML, AMC8等等。高中階段，有AMC10， AMC12，晉級之後參加AIME，然後進入USJMO，USAMO。 最後勝出的學生組成美國國家隊，參加國際奧林匹克數學競賽。
每個國家都有自己的奧林匹克學科競賽體係。但是有些國家的比賽是可以跨國參加的。在中國，可以報名參加美國、英國、加拿大、澳大利亞的比賽。
其他學科，物理、化學、生物、計算機等，有類似的競賽體係。但是，他們的含金量比不上數學。參加AMC8的學生為15萬人，參加AMC10和AMC12的加起來有10多萬人。而參加物理競賽F=ma的學生有4000到6000人，化學20000-30000人，生物6000到7000人。從獲獎的難度來看，參加奧林匹克數學競賽，相當於國際奧林匹克運動會中的田徑100米或者是遊泳100米自由泳，是萬眾矚目的頂尖明星。物理、化學、生物的奧賽可以類比於奧運會中的乒乓球、羽毛球金牌，雖然含金量比不上100米短跑或者100米自由泳的金牌，但遠遠高於那些拿不到獎牌的田徑和遊泳選手。
科研類競賽最有名的是再生元科學天才搜尋大賽 (Regeneron Science Talent Search，STS) 和再生元國際科學與工程比賽 (Regeneron International Science and Engineering Fair， ISEF， 以前叫英特爾科學競賽)，其他還有如Google Science Fair, National Science Olympiad, National Science Bowl等等。這些競賽主要考查學生的科學創新能力。同時，作為競賽，學生的科學表達能力占了很大比重。
STS大獎的最高獎金為40萬美元，號稱小諾貝爾獎。近幾年，我擔任ISEF比賽化學組的評委。常常有家長問我，我怎麽能找到保證能讓學生獲獎的教練？我說，我不知道到哪裏找保證讓學生獲獎的教練，但是我知道到哪裏去找那些不能獲獎的教練，就是上年度指導學生獲獎的那些教練。在ISEF評獎曆史上，很少有教練能夠蟬聯獲獎的。
高中生科研，是這幾年被熱炒的項目。但是，怎樣才能真正做到有效的高水平科研，裏麵是有很大講究的。
高中生的科研項目，從進行的方式來說，大概有這麽幾種形式：
第一，大學有專門的幫助高中生的科研項目。美國的很多大學都有接受高中生做科研的傳統，有的還作為實習項目給高中生一定的經濟補貼；中國也有一些大學有和高中的合作項目。
第二，導師個人願意指導高中生進行科研。這些項目有的是免費的，有的是收費的。
第三，有些頂尖的夏校本身就是科研項目，如MIT最有名的理工科研究夏校RSI。這一類夏校，往往要經過激烈競爭，才能獲得入選資格。
第四, 就是參加競賽的科研項目，最有名的就是前麵提到的STS和ISEF。
高中生科研選題要結合高中生的特點。高中生參加的科研項目，有的是在老師指導之下獨立完成的，有的是參加同一個課題組，和博士後，博士生，本科生一起工作，參加其中的一部分。從形式來說，有實驗室研究，有野外科研，還有線上科研。從學科類型來說，比較適合高中生進行的科研項目要與高中的學習內容相銜接，比較直觀，容易理解。在理工學科中，生物學的觀測項目，化學學科中的分析、測定、表征項目，環境科學中的小發明，計算機科學中的應用項目，應用統計，還有那些與日常生活相關的數據分析等等，是高中生比較容易上手，也容易出成果的方向。去年申請季結束後，一個家長告訴我，某學生在一個大學化學係老師實驗室做了一個暑假，發表了兩篇論文，錄取到哈佛大學。我馬上就問她，是不是與分析測試表征相關的工作？那個家長反問我，你怎麽知道的？
另一類比較容易出成果的課題，是把這一個研究方向已經證明有效的研究方法，搬到另一個研究領域。當然這種山寨要有前瞻性，不然很可能踩空。甲烷氣體的分析，在分析化學中是一個比較容易的分析技術。上個世紀90年代，環境科學家們發現，甲烷單分子對溫室效應的貢獻是二氧化碳的200倍，而水稻種植有可能產生甲烷。一位敏銳的科學家，馬上就測定了水稻中產生的甲烷氣體。這篇論文一下子就發表到世界頂尖刊物Science上麵了。我在90年代的研究成果曾經被兩名諾貝爾和平獎獲得者引用，也是因為我的研究拓寬了他們對生物源產生的還原性含硫氣體的環境影響的探索。後來我被兩名獲諾貝爾獎的科學家邀請一起工作。
愛因斯坦說過，我最討厭那些科學家，喜歡在薄薄的木板上鑽很多很多小洞。而南大物理係的馮端院士說，要在木板上鑽大洞的方法之一，就是先鑽很多很多小洞，然後把它們連起來就有機會鑽大洞了。對一個高中生來說，能夠鑽出科學意義上任何真正的洞都是一件了不起的事情。這不僅在大學申請中能夠脫穎而出，對他的人生、將來的職業導向都重要的意義。
1993年，我在日本築波科學城做客座科學家的時候，和後來擔任中國農學會理事長、中國農業大學副校長的李裏特老師是鄰居。我們聊到中國科學家的科研情況的時候，他說的話我至今還記得。他的專業是農業工程。他說，我們的科學家研究牛耕田的犁，一直就是在想辦法把這個犁怎麽樣改進，做的形狀更好，耕田效益更高。但是從來沒有想到過，哪一天我們不用牛拉犁，用拖拉機，或者換一個更高級的合金材料來做這個犁。他的這番話是對該領域的頂尖科學家的要求。而對於一個高中生來說，他如果能夠把這個犁的形狀用數學模型計算出來怎麽樣是最高效的，並且能夠找出耕田最有效的合金材料，那麽在他人生道路上必定是一個很重要的成果。他這樣的科研成果在申請農業工程、機械工程、計算機科學、化學、冶金工程等專業時，都會成為重量級的助推器。他將來很有可能，就能成為拋棄牛拉犁，去發現拖拉機的那一位科學家。
高中生科研的發表方式，可以有這麽幾種：研究報告，會議牆展，會議分組報告，會議大會報告，網上刊物發表，同行評議期刊發表，科學競賽參賽。究竟以何種方式發表與研究項目的內容和研究成果有關。曾經有家長問我有沒有可以包發表的科研項目。我說愛因斯坦的投稿也有被退稿的。如果在研究前已經知道一定有結果，那麽這類研究的含金量也就可想而知了。當然，有些研究比方說分析測定，是會一定有結果的。但是是什麽樣的結果，也隻能做出來才知道。
有些同學參加科研的內容是階段性結果，這些結果往往以研究報告的形式寫出來。有些內容，由於項目的要求不能公開發表。比如說，我們去年有一個同學參加了加州理工和NASA聯合實驗室的計算衛星軌道的項目。參加其已有的研究項目的研究，如果是在項目進行的早期，對項目的貢獻很重要，當時不容易發表，可能要等到學生申請大學之後才能夠發表。如果學生參加的時候正好結果快要出來了，趕上了臨門一角，就很容易就發表。
高中生科研導師的選擇，不一定要選擇那些最大牌的名校教授。老實說，有一些大牌教授，自己指導的博士生，平時都是靠他們自己努力的，隻有在關鍵的時刻，關鍵的節點，和導師去討論受到點撥。本科生往往都很難理解這些教授的專業，更不要說高中生了。以前聽過華人諾貝爾獎獲得者李遠哲的演講。他說他之所以後來的科研有突破性的進展，就是因為他的博士導師很少管他,逼著自己獨立思考。但是，對一個高中生來說，這顯然是不合適的。而真正有能力指導高中生科研的導師，一定要能夠用最通俗易懂的語言，讓已經具備了一定學術基礎的優秀高中生快速捕捉到學術關鍵點，並進入角色。
最後再提一下實習。
前麵已經說了，有些大學高中生科研是實習項目。還有的公司也有高中生實習項目。這些實習不一定是科研項目，但是能夠讓參加實習的學生對行業有所了解，從而有助於選擇正確的大學專業和將來的職業目標。這些項目也讓大學知道你對所申請的專業已經有了一定了解，從而增加了你的錄取機會。
