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科研支撑的教学是美国高校强大科研能力的保证

已有 9465 次阅读 2014-8-8 15:20 |个人分类:大学教育|系统分类:教学心得| 教学, 科研, 物理

一,科研支撑的教学是美国高校强大科研能力的保证

昨天(8月7日)科学网刊载了对美国(Rensselaer Polytechnic Institute)认知科学系杨英锐教授的访谈,题目是《影响学生比教会学生更重要》。撷其要点如下:

1不仅是每个学期,即使是在每一节课中,教师都要在现有的课本知识基础上,讲授一些自己的东西。有时候可能是教师个人最近的研究成果,也可能是研究中的困惑。美国的大学中,会有10%的教师内心有一种冲动,他们希望在课堂上创造出属于自己的理论。而在这些人创造的“理论”中,最少有90%出于各种原因而无法站住脚。剩余的10%对理论的把握相对较好,但这中间或许也只有10%理论最终会产生影响。粗算下来,这一比例仅占总比例的千分之一。但正是这千分之一的成功率,保证了美国高校强大的科研能力。

2一个创新的课程,应该概念自足和工具自足。参考各类著作,将知识整合,发掘新亮点并传授给学生,这是教师的义务。反过来,给学生布置过多参考书,在某种程度上是将教师本应承担的压力转移给了学生。

3教师要不断自我挑战,当了教授以后还要不断学习。在国人眼中,似乎感觉小班授课会更加注重学生间的互动,因此对学生更加有利,但我不太认同这种观点。原因很简单,即使是小班教学,如果教师本身功力不行,其互动效果也不会产生。

(杨英锐简介 美国伦斯勒理工学院认知科学系教授,清华大学伟伦特聘访问教授,美国纽约大学认知与实验心理学博士,是国际知名的推理心理学与高阶认知模型前沿学者之一。他的心智元逻辑理论,心智决策逻辑理论和量子认知理论均为开创性工作,并被应用于教育,国防与经济学等领域。曾任多届美国认知科学年会的推理分会主席或决策分会主席,已在美国权威学术期刊包括"心理学评论"、"认知科学"和"记忆与认知"上发表50余篇论文。)

二,照本宣科? 教课书上的东西很可能错得离谱!

认真读过狄拉克的《General Theory of Relativity》,只发现一处打印错误。一言而为天下法之不虚。

开设了多年的《热力学与统计物理》。特别不喜欢把《热力学》基本建立在19世纪知识的基础上,特别欣赏在《热力学》中引进一些现代统计物理概念,例如从非平衡角度、平衡涨落角度审视平衡态。

下学期又要开设《热力学与统计物理》,选教材是一件痛苦的事。朋友推荐Stephen J. Blundell and Katherine M. Blundell, Concepts in Thermal Physics, (Oxford Univ. Press, New York, 2006)。决定选读一些章节,发现有些部分很精彩,但是有些地方的确有些随意。S.  J. Blundell and K.  M. Blundell 都是Oxford的教授,一位在物理系,另外一位在天体物理系,似乎夫妻二人。

最不能忍受之处出现在第23章的第1节。这一章讨论的是《电磁辐射的经典热力学》,也就是空腔中的电磁波的热力学。为了简单,仅仅讨论单一频率的驻波。注意图23.1是用心所画,驻波在边界上出现的是波节,出现的是4.5个波长! 这正是电磁波满足Maxwell方程(约化为Helmholtz方程)的后果。到此为止,可以看出作者精雕细琢的功力。但是接下来出现了问题。

这个驻波量子化之后,根据爱因斯坦光量子能量假设 $\varepsilon =\hbar \omega$ ,空间中的每个光子的能量都 $\hbar \omega$ ! 如果空间中有N个光子,则总能量为 $N\hbar\omega$ ,这是普朗克-狄拉克场量子化假设的后果! 由于体积为V,则单位体积中平均能量、也就是能量密度为为 $n \hbar \omega$ ,其中n=N/V. 很奇怪的是,作者修改了或者误用了爱因斯坦光量子能量假设,他认为每个光子的平均能量 $\hbar \omega$ !

尽管只是多了一个单词mean,却是一个严重的概念错误。无论是基于分子运动论,还是基于别的理论,如果有mean,物理学要问对什么东西求mean. 这里考虑的是单色波,只有一个固定频率,如何求mean? 也就是,即使求mean,物理上也没有更加深入的对象。这个问题类似于,分子运动论中有 $\left \langle v^2 \right \rangle$ 这一平均值。但是,光子 $\left \langle c^2 \right \rangle$ 有意义吗?

这个问题上,两位Blundell教授的问题不仅仅在这一处。引入能量密度(23.3)本身不妥.这不是一个可观测值!这里不应该引入这个值!应该把这个值留给平均光子数( $\left \langle N \right \rangle$ $=$ $1/(exp(\hbar \omega/k T )-1)$ )除以体积。

黑体辐射是量子力学发轫之处,基本概念出错实在不应该。


三,不搞科研不可能有高水平的教学

这个命题仅仅针对来大学求学的大多数。美国的Bill GateSteve Jobs和中南大学的刘璐,都不是大学课堂教学的产物,对于他们来说,大学的自由,才是他们成长的土壤。

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八卦一则:西宁的姑娘最美!

719日,远赴西宁。参加《2014年全国高校热力学与统计物理学教学及学术研讨会》。飞机上,为准备讲稿而好一阵忙碌。快到青海时,才注意到边上坐了一位姑娘,哎呀,天香国色!机会不能错过,赶紧搭讪两句。

“本地人?

“是!你是学物理的? 我看你准备的讲稿是关于物理方面的内容。”

“是,要去青海师范大学开会。住在小岛宾馆。”

“小岛? 在我家门口。你下飞机后跟我走就行了。”

??

“我老公来接我,我把你带过去!

于是,我搭美女的顺风车到了小岛基地宾馆。一路上,他们把西宁和青海的有关景点义务介绍了一番。他们夫妻二人两位都是青海师范大学的年青老师。

谁说西宁的姑娘不美?

下面这张照片中的主讲人是本网博主黄志福老师。而听讲最认真的人,只留下一颗的后脑勺。那是一颗多么有型的后脑勺啊!

 

这次会议决定,2015年的“全国高校热力学与统计物理学教学及学术研讨会”将于2015年暑假在湖南大学召开。你敢来吗? 湖南大学的校园美呆你!





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