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学一回苏格拉底如何? 精选

已有 15430 次阅读 2009-1-7 12:22 |个人分类:大学教育|系统分类:教学心得| 教学, 人才, 物理

  

科学院有位院士的学问很深。每逢有人请教,他总会说这个问题我也不懂。停顿片刻后,他接下来的话往往是,这个问题是否可以这样来看? 左看看右看看,疑问往往就明白大半。即使不能彻底解决,提问人往往思路大开,满意而去。

 

与孔子差不多同年代的古希腊有位智者苏格拉底。一中一西两位哲贤,一生都没有著述。学问和智慧都是通过学生的记录和回忆而流传至今。但是,对待学生的提问,孔子往往给出标准答案;苏格拉底总是说你的问题我也不懂啊,然后和学生一起思考,学生往往可以自己做出正确的判断。

 

本科生到了二年级末,如果还没有开窍,成大材的可能性就很小。在本科一二年级的教学中,应该特别重视能力培养,努力摆脱应试教育的桎梏。当然,各人自有高招,我也一直在探索中。2008年,我有一下二上的本科生课程一门:湖南大学李达学院《普通物理学》。在湖南大学,平时成绩除了作业、考勤和小考外,还有“提问”一项。我一直特别重视这一项。在我看来,学生能不能提出教师不能立即回答的问题,是教学效果好坏的一个标志之一。不能说能提出好问题的学生都能成大材,但是能主动提问,至少是摆脱应试教育思维的一个良好开端。时间,课堂上,email中,网络教学平台等等,同学几乎把我当成了廉价的百科全书。尽管80%的问题在书本上有现存的答案,无非体力劳动难说有多少趣味,却有5%左右的问题我称之为“天才”问题。对这些问题,我都不能立即回答。“不知道”肯定不是好的回答。向先贤苏格拉底学点皮毛吧,对不能立即回答我都会提供一点思考问题的方向。

 

本学期我收集的九个“天才”问题如下。我对部分问题的回答见附件3

 

1  光子是不带电的.经过磁场而不受影响.但是光也是一种电磁波.电磁波经过另一个磁场是要受到影响的.矛盾吗?

2游科华光子会发生BEC?

3  连续意味着守恒....那时间到底连续吗?如果连续,那一定意味着什么东西守恒.什么东西在守恒?

3田新春: 电子自旋的问题,可以看作是波的一种类似于自旋的效应?

4徐运耀正电子与负电子湮灭后,场的能量积聚到光子吗?

5俞先国: 电场可以定义场强,为什么不定义含时的引力场强?

6胡慧宁请问电子的自旋磁矩之间会不会也有相互作用呢?如果有,有什么现象可以被观测到?

7郭勤振我们知道传导电流有热效应;位移电流有没有热效应呢?

8王守强在我们现在的知识基础上,我们认为电子是不可再分的,就像以前的人们认为原子是不可再分的一样;然而原子是有内部结构的,所以在不久的将来,我们是否也会看到电子也有内部结构?现在有没有迹象表明电子也有内部结构?

9 光电效应...,用足够强的光线照射金属导线,将有非常多的光电子溢出。用某种手段将它们束缚在导线周围(非导体表面),再沿金属导线加外加电场,光电子将定向移动,好比金属导体穿着一件电子做成的衣服,且电子运动不再受金属阳离子干扰。如果这个实验能够成功,将可能替代超导的研究,似乎超导研究也就是希望超导材料中(用金属比方说)做无规则运动的金属阳离子安静下来,从而不阻碍电子在它们中间穿行。

 

(注:这些问题是湖南大学李达学院在二年级上学期在学习《普通物理学》“电磁学”和“近代物理”这两部分的过程中提出的。公开这些同学的姓名已经征得他们的同意。)

 

 

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教学多年,有些体会。今年有兴趣撰文《培养创造性是物理教学的灵魂》一篇。蒙《中国大学教学》不弃,预计在20091月号上发表(见第237-38页--补记),敬请期待和批评。

 

附件1:我上课的“约法三章”

上课之先,约法三章很简单:1,本人没有师道尊严之类的观念,我们一起平等地研究物理。有些东西我和教科书上讲的可能不一样,我把我的理由告诉你。你可以接受,也可以不接受。2,上课可以不来,可以打瞌睡,可以讲话。但是,不来上课要打个招呼,这是对课堂的尊重。由于可能侵犯周围同学听课的权利,打瞌睡的呼噜声或者讲话的声音都不能超过40分贝。3,任何舞弊行为都是不容许的。

一年下来,除了一位同学外,几乎没有经常缺课的学生。一次小考,有两位漂亮女生一道小题错误相同。我告诉全班同学,对这两位同学我必须薄施警惩:本次考试不及格。在其末考试中,没有一位同学带小抄或尝试取巧。

 

附件2:“提问”我如何计分

 

提问成绩计入总成绩的原则

提问达到10分者,如果期中考试达到70分,则按平时成绩满分算。

提问满分10分,必须是单个问题。多个问题的加分,只能加到8分。

这些提问包括在1,课堂上的问题,2email3,网络教学综合平台、4,其他。

 

提问评分标准

按次数计算,提问和回答均计分,回答一般在2分左右。

满分10分。但是这10分如何进入考试成绩要视学校规定等情况认定。

活度=分数。

 

一、人云亦云、中学、科普或现存教材上有现存答案的问题。基本没有经过大脑思考。(活度0-1)

二、知识性的,利用现存教材知识可以一问一答解决的问题。想过但大脑总是抽筋。(活度1-3)

三、综合性的,利用现存教材知识的稍微扩展不难解决的问题。知道能解决,但不能很快解决,希望寻求一个答案救急。(活度3-5)

四、物理逻辑体系中的问题、或面对现实世界的真实的物理问题。基本原理清楚,但是解决路线不清楚。(活度5-8)

五、有物理思考的、带有启发性的问题。问题的答案不明显,或根本没有现存答案。(活度8-10)

 

附件3:我对本学期部分“天才”问题的回答

 

1, 光子是不带电的.经过磁场而不受影响.但是光也是一种电磁波.电磁波经过另一个磁场是要受到影响的.矛盾吗?

答:在两个极端情况下这个问题容易表述清晰,而且有已知的处理的方案。一个极端就是将()磁场量子化,然后处理光子和光子之间的相互作用,这个结果在QED中是有的。结论是光子和光子之间的相互作用有当很小,观测不到。一个极端是,光线经过静止磁场时的偏振面的旋转,即Faraday效应。但是,同样一束光,经典电动力学描述QED描述孰优? 或者说,我不知道这个问题的完整答案。

 

2,光子会发生BEC?

答:通常的BEC同时发生在动量空间和位形空间。真空中的光子不发生BEC。现在有技术能使光在特殊的介质中慢下来,那么在这种特殊的介质中,光子是否能发生BEC? 我不知道。

 

3连续意味着守恒....那时间到底连续吗?如果连续,那一定意味着什么东西守恒.什么东西在守恒?

 

答:时空本身的连续是否意味作时空有起点(荷为1)和终点(荷为-1)? 我不知道。

 

4,电子自旋的问题,可以看作是波的一种类似于自旋的效应?

 

答:美国Texas大学物理系教授牛谦真有一个理论这样认为,但是细节我不清楚。

5,在我们现在的知识基础上,我们认为电子是不可再分的,就像以前的人们认为原子是不可再分的一样;然而原子是有内部结构的,所以在不久的将来,我们是否也会看到电子也有内部结构?现在有没有迹象表明电子也有内部结构?

 

答:这个问题的回答需要了解一点对物理学的价值观和方法论。在物理上,如果说一个物体有内部结构,那么必须要问这个内部结构是什么,有无可观测效应。为什么说中子质子由夸克构成? 这是因为尽管自由夸克不能被观测,但是夸克的间接效应可以看到。如果电子有内部结构,也就是将有空间分布。那么由什么分布? 在人类可以观测的极限之内是否可以有可观测效应? 如果没有可观测效应,假设电子有内部结构也是不符合物理学价值观的。为什么现在物理学认定电子没有结构? 这是因为如果它有,应该有些许端倪。何况QED的试验已经到达100亿分之一,基本接近人类认识的极限了,还没有发现任何有结构的可能。一家之言,姑妄听之。

 



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