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中科院院士王恩哥谈物理学魅力及前景(2)

http://www.sina.com.cn   2010年06月19日 19:59   新浪教育

  今天北大物理学院已经发展成为享誉海内外的物理研究的重镇和顶尖人才培养的摇篮。北大物理系的百年历史沉淀是每一个身临其境的学生无时无刻不在无形中接受着最好的知识,这是由于北大物理学院的教师是非常优秀的教学群体,他们充分认识到培养人才、教书不仅仅是在传授知识,更重要的是传道授业,不是授人以鱼而是授人以渔,这是一句古话。因此,教师们能够在教学的过程中做到培育学生的思想、思维能力,提高学生的科学素质,在教书育人的理念是北大物理教学的灵魂,在这里世代相传。在这方面我想给同学们讲一个也许你们熟悉的例子。

  上个月是北大物理学院赵凯华先生80华诞,我们举办了一个庆祝他80华诞和从教60年的一个物理教学研讨会。赵凯华先生是北大物理教师群体中的代表,赵先生与北大物理有长达60年的渊源,他在这里从教60年。赵先生以其大师风范、学识渊博、擅长教学令学生如沐春风。赵先生提倡教学教材改革,注重基础与前沿结合,仅他和陈熙谋合著的《电磁学》一书先后印次超过百万,在国内很多学物理的同学,不管在不在北大毕业,都受到过这门课程的学习。我曾经听到一位同学讲过这样一句话,即便是今天,他已经在美国做得非常好的教授,他仍然时不时拿出这本书查一查里面基本的原理和数据。受众之广、影响深刻,深刻影响了中国的高等物理教育,听过他的课的学生都这样评价他,先生在课上课下对物理思想精辟入微而妙趣横生的论述,讨论科学问题时的热忱而严谨的精神,以及先生平易近人的学者风范,无不对我们有着潜移默化的作用。所谓师者言传身教,赵先生可以说是做到了极致。赵先生不但关心大学的教学,同时他也关心大学的物理改革,甚至他也写过高中的物理教材,这是一个非常难得的老师、前辈。

  在这样一个教师群体的培养下,学生的四年大学生活中,在不同的学习阶段受到教师的传授知识和言传身教,既能打下坚实的学业基础,又得到了科学思想的熏陶,进而培养了科学研究的能力和素养。

  接下来我想谈一下北大研究物理教学的特点。

  第一点,北大物理学院非常注重打牢基础,它强调最好的老师都在一线为学生开课。同时,它努力健全完整的基础课程体系,特别是自2003年开始,积极慎重制定了新的本科生教育方案,尝试了新的一套合理的灵活的体现多样化和个体化的教学体制和课程体系。我们这样做的目的是为什么呢?既要为那些对物理学本身特别有兴趣,同时又具有物理潜质,愿意献身物理研究的学生提供最佳的培养渠道和成长条件,尽快将他们引领到科学的前沿,使他们能够很快发挥自己未来的空间。同时又要保证普通的物理教学质量,以学生为本,让那些对物理有兴趣,同时又选择其它适合自己发展途径的同学打牢基础,使他们既能够掌握物理中的精髓打下基础,同时又能有能力渗透到其它的学科中去,成为综合性的人才。

  我们的教学计划提供了小块多样的教程的结构,提供若干课程搭配的方案。部分课程采取滚动式教学,便于学生根据自己的计划来安排什么时间选这门课。

  为了保证新的教学计划的顺利实施,物理学院还成立了本科选课的指导委员会,它由12个来自不同领域的老师担任指导教师,负责指导一二年级的学生选课。指导委员会在选课前,安排集中介绍、集中咨询,同时在平时我们采取老师的值班制度,公开他们的电话、值班时间,甚至给他们E—mail地址,为同学解惑、答疑、出主意。这套教学计划实施以来受到广大学生的广泛欢迎。很多学生根据自己的爱好和需求,甚至实例寻找一个适合自己发展的计划和途径,变同学被动的学习为主动的学习,极大激发了同学的积极性。另外,物理学院也尽可能给优秀的学生创造条件,让他们发挥自身的长处,鼓励有余力的学生在二年级下半年的时候参加本科的科研,鼓励老师和学生双向选择,本科生科研可以自己立项,并可以作为研究型学习的学分。有的学生在参加课题研究组学习的时候,将参加老师具体的科研组的讨论,与导师或者他们的硕士或者博士生的师兄、师姐进行交流。通过这个环节了解了科研,补充了课堂的知识。课堂上所没有遇到的这些可以通过自学来弥补,提高自己科研的能力,使他们在进入研究生阶段比较容易上手。

  另外一点,除了注重打牢基础知识之外我们知道,物理学是一门实验为主的学科,我们特别注重这种理论与实验相结合的教学方式,发挥同学们实际的动手能力,北京大学物理学实验教学体系是以这种创新教育、创新能力来培养和培训为指导思想构建的。一共分四个层次:

  第一个层次,在基础课程中,配合合理的物理演示性和展示性实验,使学生们在学习基础课的同时能够观察各种物理现象,动手操作实验,激发低年级的学生对物理这门科学感兴趣,深化对物理概念的理解,培养学生自主创新的意识和能力。

  第二个层次,在低年级普通物理课程基础之上,在低年级我们建立了普通物理实验课,分为五类,就不一一去讲了。同时我们每年都更新这种物理实验课的题目,一个学生一个学期做一个课题,根据学生自己选择课的情况而定。

  第三个层次,高年级近代物理课,这里强调一点,我们开课的水平,我们高年级近代物理课有1/3的实验是与近年诺贝尔奖获奖题目是有关的,所以可以看出我们课程的水平和不断紧跟的能力,另外有1/3是跟本学院内本学科科研项目相关的,再有1/3是跟国际上的科研项目相关的。在第三个阶段,高年级的近代物理课当中我们大概有1/3的课都是国内最早开设的,有自己的特色,可以叫做创新型的实验课程。

  第四个层次,选择专题实验,这些实验都与物理系当前的科学研究密切结合。另外,参加选择这种实验课的同学,或是本科生,通过这些实习的项目在实践能力方面都得到了具体的锻炼和提高,特别是为学习提供培养和学习的环境,学院设计了对各种实验都是开放的,并且互补的,同时全天候的提供给同学。根据实验完成的具体情况和完成的情况还可以分组不断的重复,根据你的体会进一步的发展不断重复的去做。这是我个人体会的,在北大物理教学中我们注重实验性的教学,实验的课程我们开的非常丰富、非常的现代,具有我们自身的创新性。

  另外一点,物理学又是一门交叉学的课,我们非常注重交叉的学科,我们鼓励自己的学生去修双学位。很多非常聪明的孩子,最后毕业的时候都是双学位。作为交叉学科,我想谈一谈北大的生物物理,这里也是非常强的。我们本科生的学生选择了这门课程,他们在大学时期发表的很好的论文,我们有一个和生物系结合的课题组在国际上还拿了当奖。我们物理学近几年来本科生的论文达到90余篇,这是非常不容易的。

  我们努力的探索一些新的培养人才的模式,在基础课之后,我们正在组织由国内外最优秀的科学家,结合他们自身的研究课题,开设系统的前沿研究型课程,促进学生在大学阶段培养批判性思维,促进同学们之间的相互学习,使他们有机会成为创新性的人才。

  另外我们也注意到,北大的学习氛围是十分活跃的,我们近年刚刚开设了北大百年物理,这里大家可以聆听到诺贝尔奖大师的讲演,真正和他们对话。今年我请过了一个诺贝尔奖的大师,是来自于美国UIUC大学的,他的一生非常传奇,他的本科是学语言的,后来他改去学物理,叫Tony Awards。

  同时我们也注重在本科生阶段国际化的培养,很多同学都获得了不同程度的国际交流的机会,我们的日常生活,有的人讲说物理学院的同学,物理本身非常枯燥,是不是物理系的同学只会读书,其实不然,我们同学的生活非常丰富,我给大家讲一点,我们每年物理学院都会推出一个院衫,就是大家来设计一个T恤衫,我今天有意穿来了我们今年设计的T恤衫,是非常非常有趣的。实际上解释了一个非常基本的道理,就是原来经典力学和量子力学有什么不同,非常非常的有意思。一般来讲,经典力学是告诉你这样一点,如果在零温下,如果你的动能为零的时候,你的位置也是零,换句话说,就是你这个粒子是静止的,但是量子力学则不同,量子力学描述一个粒子的时候具有波力二项性,波动性的描述就用波函数的方法。同时量子力学有一个基本原理,叫测不准原理,你会发现,基本在决度的零温下位置也是可以动起来的,也不是静止的,就是我这个T恤背后这个样子,就是在量子力学中恒温下位置也不是静止的,这就是量子力学和经典力学的不同之处。

  所以我们的生活,当我看到那些同学的时候,特别是我去年参加了同学的一个春节晚会,新年的迎新晚会,我非常的震撼。同学所编出的那些小的节目,我都想推荐给中央台,非常丰富,非常有趣。我们的文化衫现在已经成了一个系列,不但是在北大,在很多高校中同学们都传,我们把它带到国外,很多人都非常非常羡慕,非常非常好,你可以看到他们的生活是非常的有趣。

  另外一点,我想跟大家讲一点,在国内大学的编学中,北大物理一直具有自身的优势。北大物理的教学和教材基本上是建立在我前面所反复强调的近百年的历史沉淀和传承的基础之上。北大的教授为学生写的大量不同有特色的教材,同学们可以根据自身的实际情况进行选择。我这里告诉大家几个例子,比如像北大物理的普通物理教学,一共有4套不同类型的教材,一套是前面我提到,赵凯华先生所写的叫《新概念物理教程》,另外一个比如说陆果先生所写的《基础物理教学教程》,第三套是钟锡华和陈熙谋先生编写的《大学物理普通教程》,第四套是钟锡华等先生为不同学科的分科的同学所写的教程,就是一套普通物理就推出4套不同的教材。

  当然对高年级的学生,比如四大力学里的电动力学,我们同样有五套不同的经典的教材,量子力学我们推出六套教材,不同的教材和教程,这是没有地方能做得到的。你可以试想,当给你上课的一个老师,是他自己讲他亲身写的书,他的体会将是多么的深刻。比如说我去教一门课,如果我备课是什么样的体会,他是多年自己的教材教学的体验体现在一本书,这一本书已经在社会上流传下去,我们先面讲过,他的一套教材书,像电磁学,在这个领域里已经被发行了百万册,你可以想像社会受益的程度、接受程度,而讲课的人就是这位老师,这是截然不同的。很多地方,我常常在想,其实你想《三国》谁都学过,如果让我在电视上给大家讲《三国》这本小说我讲不过单田芳,他是真正一个演说家,他体会如此之深刻,若干年的演绎下来,其实物理我们在这里你接触的教材很多人就是这样一些最好的老师,他们讲了对自己多年教材的体会,同时他出一本书又经过了社会的检验,最后由这样的大师来上课,在物理学院里我可以举出很多这样的例子,几乎是很多门课都是这样。

  这些努力使得我们培养的学生基础牢、动手强、知识广、脑子灵,学习非常有主动性,这也是为什么我们培养的学生毕业后在学生领域里都大受欢迎,比如大气的人喜欢要我们的,搞气象的人,搞环境的人喜欢,海洋的人、能源的人、搞电子的人、搞信息的人,搞材料的人、搞金融的人,我们在这里都为他们培养了非常非常多的学生。

  当然我也看到了,今天马上同学们就面临着选择志愿了,很多家长和同学们都非常关心,大学毕业以后的出路和就业的前景,有的人也知道,北大每年培养出200个学生,招200个人,有必要吗?这样有市场吗?这些在北大学了物理究竟有没有出路?历年都是最好的学生在北大学物理,我想从三个方面跟大家交流一下,就是北大将来学物理的这些人他的去向。

  其实很多大学培养学生的时候,基本上都有一种想法,就是说大学毕业之后,他的学生毕业之后就去找工作了,因此这也就是家长和同学们关心物理专业将来的出路,这是很有道理的,出来这样一个问题。很多大学一培养人,大学毕业就去找工作去了,所以大家都感觉到学物理将来的出路在哪?但是对北大物理学院来讲,我们大概不是这个样子。

  北大物理,我们培养的目标就是希望他将来成为各个方面的领军人物,这也就是说我们北京大学培养出来的人,就是说大学教育只是他整个高等教育中的一块基石,因为我们的毕业生绝大多数90%左右,从北京大学物理学院毕业之后都是去了国内外顶尖的科研院所,继续深造读研究生,为将来成为各自领域里的领军人物来做铺垫、做选择。我们每年大概有很多的学生都直接去哈佛、去耶鲁、去MIT、去斯坦福等等,国内外很多很多我无法点出这些名字,去攻读博士学位。

  同时,另外剩下的学生并不是学习不好,他们学习成绩也很好,只是他们的人生志向、他们的兴趣,在不同的阶段准备去选择不同的事情。大约有10%左右的学生大学毕业以后直接去就业,他们实际上成绩非常好,即便是这10%的学生在社会上也非常的抢手,对于出路来讲我们从来没有怀疑过。

  我前面说过,物理学是一门基础的学科,是好多其他领域的一个基石或者基础,我们毕业的学生里头,经过二三十年的努力,因为我们已经走过了这么长时间,我们北大毕业的很多学生成为了很著名的物理学家,我们也有不少的同学成为了鼎鼎有名的经济学家,成为了互联网的精英,成为了银行家。我们一些学生,即使现在不学物理了,但当他们说起在北大物理学院所受到的教育的时候,都是交口称赞,而且一致认为北大物理教育为他们成为非物理领域里的领军人物奠定了极为重要的基础。有意思的是,我们学院有一位物理教授,希望将来他的学生去搞金融去,但是他要求他的学生在大学的阶段也要念一念物理,因为他认为,只有具备了坚实的数理基础才能成为将来的出色的金融界的领袖人物。

  另外我想说的是,物理本身其实也很广,就我们学院内来讲,我们已经有4个一级学科,我们的教授从事凝聚态物理、光学物理、表面物理、半导体物理、粒子物理、核物理、高能物理等比较传统的物理研究,也有不少教授在从事一些新兴的交叉学科,比如生物物理、等离子体物理、大气物理、医学物理、激光物理、纳米物理,在这样一个宽阔的物理环境和气氛下,同学们能够通过与教授的沟通,通过与同学之间的相互鼓励,对本科科研的训练受到方方面面的启迪、熏陶、培养,将来能够成为许多方面从事高层次、高水平的研究工作。因此我可以很负责地说,北大物理学院培养出的很多学生,他们在各个领域都具有领军人物的这种素养,他们的前途、他们的道路非常宽广。

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