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在《理论力学虚拟教研室“名师讲坛”第二期》上,胡海岩院士指出,“欧美国家的理科经典力学教材比工科理论力学教材变化要大,体现了时代发展。在我国的工科理论力学教材建设中,似乎对欧美国家的理科经典力学教材尚未予以充分关注。”(参阅《对理论力学课程改革的期盼》。)这确实是理论力学教材研究比较薄弱的环节。很多年不看物理教学期刊,不知道物理教师是否关注。
我个人其实对理科的欧美教材挺有兴趣,早期能收集到的都看过(但是没有做习题)。后来收集一些,但不能说全仔细看过。听了院士报告后,再作冯妇,重翻旧书,准备探索经典力学教材传统内容的形成与演变。
我感兴趣的问题是:1 经典力学传统教学内容何时形成完善?2 经典力学教学内容变化的动因?3 经典力学教材如何现代化?
经典力学的形成一定在上个世纪物理学革命之后,在那之前,有力学但没有经典力学。革命之后直到五十年代,仍是简单称为力学。这个时期的力学教材是物理大师如Planck、Sommerfeld和朗道等多卷本“理论物理学”的力学部分(Pauli的没有力学部分)。数学家也写有力学教材,Osgood的属于理科,而钱伟长先生导师Synge的更像工科。
有以经典力学或经典动力学为书名的教材出现在上世纪五十年代。开始是研究生教材,六十年代有了本科生教材。后者可以接着大学物理学习,前者还需要在大学物理之后学过门力学课程。到了八十年代,传统内容已臻完善。
七十年代,经典力学的现代发展引人注目,或许可以几部专著为代表,Classical Mechanics: A Modern Perspective、Mathematical Methods of Classical Mechanics和Foundations of Mechanics。这些进展聚焦于经典力学的代数结构、微分几何描述和非线性动力学行为。
从八十年代起,有些经典力学教材就开始调整内容,回应前述学科发展。有些传统教材更新内容,也有些新教材问世。这种讨论分析只能是举例式的教材个案分析。传统教材举两例,分别是研究生和本科生教材。新教材举五、六例。
端午节日开始写这篇“书话”,虽然居家抗疫是不是端午节似乎没有差别。不过端午节事情总是少些,但还是有些网上会议。动手后才发现,比我预想的要困难得多。每种教材的理念、内容和特点相对容易,或者说只是工作量的问题。但用这些整合还原历史场景,还是很有挑战性。
135年前的理论力学教材:The Elements of Natural Philosophy
Soutas-Little和Inman著Engineering Mechanics评介
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