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力学教学笔记之缘起 精选

已有 8575 次阅读 2016-10-25 20:21 |个人分类:个人看法|系统分类:教学心得


   伯乐教其所憎者相千里之马,教其所爱者相驭马。千里之马时一有,其利缓;驭马日售,其利急。此《周书》所谓“下言而上用者,惑也。”

——《韩非子·说林下


20164月底,邢志忠老师来信,问我是否能够给国科大带门力学课,授课对象是一年级本科生。邢老师认为我能上课,大约是因为看到我经常在博客上瞎扯。其实我几乎没有给本科生上课的经验:我在研究生院上过七八年的课,但是听课的都是研究生;我给北科大的学生上过三五堂课,但那仅仅是类似前沿讲座的专业课程,听课的也是三年级本科生。我对国科大的本科教育一直有些好奇,也参加过两次本科生的面试招生工作,所以我确实有兴趣参与一些教学工作,困难在于我不知道自己能不能做好。

我考虑了几天,中间从邢老师那里了解了更多关于授课内容及要求方面的信息。邢老师把北大刘树新老师的授课笔记给了我作参考,更是允许我完全根据自己的意愿来上课,想怎么教就怎么教。最后我决定还是试试吧。

虽然说,我可以想怎么教就怎么教,可是我也知道,我绝对没有钱学森当年在中科大力学系上课那样的自由。钱学森想怎么上课就怎么上课,想怎么考试就怎么考试:考试一整天、晕倒了三五个、不及格一多半?没问题。全体延期半年毕业、补习高等数学、做题三千道?也没问题。因为钱学森就是他们毕业后的领导,学生毕业后就是给他干活的。那个时代已经过去了,现在的形势完全不同了。大学物理只是一门课而已,我只是一名普通的上课老师而已,我可以想怎么教就怎么教,可是学生们也可以想怎么学就怎么学呀!上完了这门课,我也不能帮他们找工作,凭什么呀!点名、绩点什么的,真的有人在乎吗?而且我真的需要借助于这些手段吗?我知道自己为什么来教,他们知道自己为什么来学吗?

我觉得,学习大学物理是为了学会抓住主次矛盾,建立适当的模型,从而培养分析和解决问题的能力;学习高等数学是为了培养周密的逻辑思维能力(例如,极限的$\epsilon - \delta$定义)和掌握方便的解题工具(例如,微积分和线性代数);而语文能够让大家进行有效的交流。既然是教物理课,那么数学和语文不过就是工具而已。我是希望能够帮助学生建立物理图像,而不是让他们刷题或者纠结于数学技巧。对于大学物理来说,所有的函数都是连续的、无限可微的,所有的微分方程都是可解的,不用考虑解的存在性和唯一性,等等。毕竟,那些都是细节而已。

正如费曼所说的那样,“物理学家需要有从多种观点看问题的能力。物理直觉完全是非数学化的、不精确的和不准确的事情,但它对物理学家来说绝对有用。”朗道也是这么认为的,“确定对研究现象的近似程度在理论研究中是非常重要的。最严重的错误是,采用非常精确的理论并详细计算所有的细节修正,同时却忽略了非常重要的物理量。”朗道和费曼都是了不起的物理大师,他们都拥有无比娴熟的数学技巧,但是他们更看中物理图像和物理直觉。

我用的教材是北大舒幼生老师的《力学》,因为我有刘树新老师的授课教案作参考,还因为这本书上的每道题都有详细的解答,不仅是例题,课后的练习题也是(《力学习题与解答》),更重要的是,我认为学习的时候用哪本教材其实都是无所谓的。我甚至觉得,大学普通物理的教学都用不到微积分——我已经上了一个月的课,我在课堂上基本上不用微积分的,碰到微分方程或者定积分什么的,我只是试着说服学生们,这些东西确实很容易估计个结果出来,如果他们真的想解题的话,也很容易在随便哪本高等数学的教材里找到答案的。从某种意义上来说,我似乎在尝试用赵凯华《定性和半定量物理学》中的方法。

但是效果怎么样呢?现在还很难说。但是,至少我已经成功地使得几名学生转班走了,现在这门课只有不到50人,勉强算是小班教学了吧。考虑到我这个班里,没有学数学的,只有几个学物理的,大多都是化学、电子、计算机、乃至生物和医学方面的学生,我觉得自己还是可以再坚持一下的。顺便说一下,今年的一年级本科生都要学力学,但是他们有6个选择,其中3个是4学分的A课,另外3个是3学分的B课(我就是B课),每个老师都有如何上课的自由,而每个学生也都有选课的自由。所以,有用朗道力学来上课的老师,也有像我这样的尝试。其实不仅物理课是这样,数学课也是的。在等班车的时候,我听到有个老师说他要用两个月来讲实数,而另一位老师则打算在一个月里先讲讲物理要用到的微积分。


下面说说给本科生上课的感觉。学生们的出勤率是高的,做作业也是认真的(第一次作业的时候,有同学碰到不会做的,甚至也不去翻阅《力学习题与解答》)。但是教学交流呢,怎么说呢?其实也没有太多的交流,原因不太清楚。虽然我觉得自己蛮主动的,希望能够得到一些反馈,可是也许我这个形象不那么让人容易相信,也许学生们还不太有什么问题——虽然他们也说,上课好像能听懂,但是下去做题还是有困难。我说你什么不懂啊,上课提出来好了;他说我什么也不懂,不知道提什么。当然,比给研究生上课好多了:给研究生上课的时候,一学期下来也没有一两个人提问题;给本科生上课,差不多每节课都会有个把人提问题。而且还有个同学给我写过一个很长的邮件,可惜,然后就没有然后了。


在上课过程中,我对朱邦芬老师“减负”误区及我国科学教育面临的挑战》指出的问题有了更深刻的了解,对于当年清华理科基地班面临的挑战也有了更多的认识,即将到来的期中考试可能会让我知道,当年北大俞允强老师反映的问题现在到底有什么新进展。当然,就是用脚趾头也可以猜到,应该没有太大的改善,毕竟,教学矛盾是个世界性的问题


天行有常,不为尧存,不为桀亡。应之以治则吉,应之以乱则凶。








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