學科教育論文-楊振寧的物理教育思想.doc

學科教育論文-楊振寧的物理教育思想摘要：楊振寧先生是摘取諾貝爾桂冠的第一位美籍華人，他時刻關心著祖國的科技事業(yè)，深深思考著祖國高層次人才的培養(yǎng)問題。楊振寧認為物理學應該是有血有肉的“活”的科學，大學要克服專業(yè)教育模式的局限性，據此，他推崇通才教育，倡導歸納法和滲透性學習法，強調培養(yǎng)青少年的動手創(chuàng)造能力。楊振寧的物理教育思想，對我國高校物理教育乃至整個科學教育具有重要的指導意義。關鍵詞：楊振寧；物理學；教育思想楊振寧先生是中華民族的驕傲。1957年，年僅35歲的楊振寧先生與李政道因創(chuàng)立“宇稱不守恒”理論而獲得諾貝爾物理學獎，是摘取諾貝爾桂冠的第一位美籍華人。1986年，美國總統里根在華盛頓白宮授予他國家科學技術獎（美國對有卓越成就和杰出貢獻的科學家的最高獎勵）。此間，他又因與米爾斯（Mills）共同提出的“楊米爾斯規(guī)范場”理論再次獲得諾貝爾獎提名，被譽為“是與愛因斯坦比肩的物理學家”。作為世界著名的物理學家，經常有學生問他：做物理工作成功的要素是什么?對此，楊振寧先生歸納為“三P”，即Perception，Fersistence和Power。Perception指眼光，看準了什么東西要抓住不放；Persistence指堅持，看對了要堅持；Power指力量，有了力量，就能闖過難關。他說：“如果一個物理學家有眼光，能堅持；而又有很大的力量，那么我想他的成功的可能性就很大。”楊振寧先生懷著對祖國的滿腔熱情，不僅時刻關心著祖國的科技事業(yè)，而且深深思考著祖國人才的培養(yǎng)和教育的改革與發(fā)展，尤其是他對物理教育提出的許多真知灼見，發(fā)人深省，值得我們認真研究吸取。一、物理學應該是有血有肉的“活”的科學如何看待物理學，這是物理教育必須回答的首要問題。楊振寧先生經過幾十年的物理學研究和教學，產生了自己的獨到見解。1983年，楊振寧先生在香港中文大學20周年校慶紀念講座上回顧自己做學生、做研究、做教師的經歷，其中就提到1971年他回國后的一個感受：“我最近這些年常常到中國訪問，發(fā)現中國的大學所教的課程往往是非常之深的。有所謂四大力學。每一個大學物理系的學生都要花很長的時間去念這四門艱深的理論課。四大力學是不是重要的呢?當然是重要的。沒有人能否認四大力學是物理學的骨干。不過，物理學不單只是骨干。只有骨干的物理學是一個骷髏，不是活的。物理學需要有骨頭，還需要有血、有肉。有骨頭又有血肉的物理學，才是活的物理學。”后來，他在北京和上海也都講過這一點。楊振寧先生非常關心祖國科技人才的培養(yǎng)，擔任著國內許多大學的名譽教授，如清華大學、北京大學、南京大學、南開大學、上海交通大學、中國科技大學、華中科技大學等，給大學生和研究生親自授課。1986年56月，楊振寧先生應邀來到中國科技大學，給研究生上了五次課，內容涉及中子干涉、阿哈羅諾夫博姆（AharonovBohm）效應、磁通量量子化、全息照相（holography）、自由電子激光和準晶、高能彈性散射、狄拉克磁單極與纖維叢、非阿貝爾（PAAbel）規(guī)范場等。他這次授課的目的非常明確：一是將自己感興趣的知識介紹給大家，這些理論還在發(fā)展中，有的理論20年內還會有大發(fā)展，它們吸收了20世紀物理學的真精神；二是希望大家通過他的選題了解到，在物理學中所追求的應該是新的東西，提倡對新的東西、活的東西、與現象直接有關的東西發(fā)生興趣。他說：“這種趨向和中國過去幾十年物理教學的精神不一樣。我認為這種情況是急于需要改變的。不客氣點說，中國過去幾十年念物理的養(yǎng)成了念死書的習慣。整個社會環(huán)境、家長的態(tài)度、報紙的宣傳都一貫向這個方向引導。其結果是培養(yǎng)了許多非常努力，訓練得很好，知識非常扎實的學生，可是他們的知識是片面的，而且傾向于向死的方向走。這是很有害的?！闭缬腥怂f的那樣：“作為物理學家的楊振寧先生離我們大多數人實在過于遙遠，我們永遠無法感同身受，作為思想家的楊振寧先生則可以給所有熱愛思考的人以力量?！狈磸脱凶x這些論述，我們會從中獲得許多啟示。楊振寧先生注意到，我國高校中有很多學生在學習中已形成了一種印象，以為物理學就是一些“演算”。其實，演算僅僅是物理學的一部分，而且不是最重要的部分。絕大部分物理學是從現象中來的，現象是物理學的根源。物理，物理，以物講理嘛！他以自己的導師、芝加哥大學著名的物理學家費米（EnricoFermi）和泰勒（EdwardTeller）為例子證明，一個人不與現象接觸不一定不能做重要的工作，但是他容易誤入形式主義的歧途，他對物理學的了解不會是切中要害的。在這次講座中，他重提在香港中文大學的報告，認為國內大學物理系中所謂“四大力學”把學生壓得透不過氣，他強調“有血有肉的物理學才是活的物理學”，并具體建議科大的研究生看美國的PhysicsToday，因為它常常介紹物理學的新進展。他說：“如果一個物理系對于近兩三年PhysicsToday上的報道逐期有一個討論會的話，可以說這個物理系是消息相當靈通的。”在網絡時代，科技信息本應傳播得更快，但我們做得如何呢?究竟怎樣去改革物理教學?這里確實有許多問題需要得到解決。二、推崇通才教育楊振寧先生在香港大公報復刊慶祝會上討論“中國知識分子與國家前途”時，曾講了七個問題，其中第四個問題專門談到專業(yè)教育模式，對我們很有啟發(fā)。我國在1949以后相當長的一段時間內，借鑒前蘇聯的教育模式，大學教育側重專業(yè)發(fā)展，每一個系里面有很多專業(yè)，一個學生選了一個專業(yè)以后，轉系根本談不上，就是從同系中的一個專業(yè)轉到另一個專業(yè)也非常困難。學生畢業(yè)以后，根據計劃安排工作，要想調動工作，自然十分困難。楊振寧先生覺得這一辦法毛病非常之多，專業(yè)教育尤其是規(guī)定很多、很嚴的專業(yè)教育，不能夠有效地發(fā)揮一個青年學生的愛好和能力。他指出：“在我所熟悉的研究領域里，有很多很多的例子告訴我們，確實有許多人，他們的成就，就是因為沒有人做過的，是從前的人所沒有做過的。既是從前沒有人做過的，那就代表今天根本沒有這些專業(yè)，把學生們都限制到狹窄的既有專業(yè)中是很不好的?！睏钫駥幭壬貏e為大家舉了一個例子。他說，在物理學和數學上面，有一個很新的領域，這就是“混亂現象”理論中關于“湍流”的研究。假如水在管子里面流，流得很慢時，是很平穩(wěn)的層流。怎樣從平穩(wěn)的層流變成一個湍流，是100多年來物理學家非常注意的問題，可是一直沒有完全解決。但20世紀70年代麻省理工學院有一個研究生費根邦（Figenbaun）圓滿地解決了這個問題。然而，費根邦念大學時，并不是一個杰出的學生。他喜歡玩計算機，口袋里一直裝著一部小計算機，整天都弄著。他先后在康奈爾大學和洛斯阿拉莫斯（LosAlamos）實驗室做研究，由于他在計算機上的反復計算，對于層流轉換成湍流的現象，終于得出了一個新論點，這一點產生出來的一個數據，現在已經叫“費根邦數據”，將來很可能變成像“31416”那樣的重要。費根邦的工作介于計算機、物理學和數學之間，假如一個人只做這三樣中的一樣，那么很難想像他會得出費根邦那樣的結論。實際上，他自己就是一個博學多才的杰出人才。楊振寧先生鐘愛數學，他曾說過：“我的大多數物理學同事都對數學采取一種功利主義的態(tài)度?；蛟S因為受父親的影響，我比較欣賞數學。我欣賞數學的價值觀念，我欽佩數學的美和力量；在謀略上，它充滿了巧妙和紛雜；而在戰(zhàn)略上充滿驚人的曲折。除此之外，最令人不可思議的是，數學的某些概念原來竟規(guī)定了統治物理世界的那些基本結構?！彼潜臼兰o最偉大的物理學家之一，但對數學家而言，楊振寧先生以楊米爾斯理論（Yang-Millstheory）和楊巴克斯特方程（Yang-Baxterequation）而著稱。國內研究楊振寧先生的專家謝揚舉認為，“楊先生絕非蝸居物理學象牙塔里的人，他是歷史上不可多得的那種具有哲學性質的思想家型的科學家，對自然現象以外的人與社會、科學與人文、中西文化、知識與思想、教育與歷史等對象和問題，楊先生都有認真的關注和切實的思考”。楊振寧先生旁征博引，其講演充滿感染力，尤其是經常將中國古典詩詞和西方詩歌對譯，人文色彩很強，給每一個聽眾