聆听大师授课,受益终生
58级10系校友 何平笙
作为我校首届的58级高分子物理(以下简称高物)专业的学生,我们得天独厚,从基础课到专业课一直有机会聆听到科学院众多大师级教授的讲课。这一方面是学校初建,本身还没有自己的教师队伍,另一方面也是中国科学院和学校把最优秀的教师放在教学第一线教学理念的具体体现。以我们高分子化学和物理系(下面简称高分子系)为例,给我们上课或辅导的就有新老院士严济慈、钱临照、王葆仁、钱人元、徐端夫、张家铝(和方励之)等。前两位是中国著名的物理学家,中间三位则是我国高分子化学和高分子物理学科的开创性人物;最后的则是后起之秀,当时还只是严济慈课程的辅导老师。

高分子系的高物专业需要较强的物理知识,我们就跟力学系的58级同学一起上课,讲课老师正是严济慈院士。严老是我国物理界德高望重的前辈,中科院副院长,早在上世纪40年代就编著有“大学物理”和讲授“普通物理”课程。当时我们使用前苏联福里斯主编的“普通物理”教材,为配合书本教材的进度,严老在讲课前首先把要讲的教材内容看一遍,然后在课堂上再也不看教材,一手拿粉笔,一手拿麦克风(因为要录音)声音洪亮,滔滔不绝,板书流畅、一气呵成。讲到生动处更是手舞足蹈,极大吸引了学生的注意力。特别是讲课能结合实际,要求我们能把周围的事物与课堂内容紧密联系起来,对一些基本的物理量要有一个数量级的知识。譬如在讲到电学元件时,马上会问我们教室中连接日光灯的电线的电阻值大约为多少?培养我们的科学素养。还值得一提的是严老还在百忙中抽出时间来亲自为我们作辅导,面对着这样德高望重的老专家与我们一问一答,详细讲解我们的疑问,很是感动,至今还历历在目。

王葆仁是一位资深的高分子化学家,他不但给58级讲授高分子化学专业课,还在学校创办的第一年亲自为我们讲授“无机化学”课程。王老的讲课特点是他独特的板书(当时没有投影,讲课全靠在黑板上写粉笔字)和讲课方式。听王老的课一定要特别留意他的板书,只见他在黑板上这里写一个化学方程式,接下来的另一个方程式却好像无意地写在了另一个稍远的地方,这时你千万不能自作主张在自己的笔记本上把这两个方程式紧挨着写,因为这两个方程式之间王老还会添加上不少有关的内容。这样一会儿这里,一会儿那里,一堂课下来不多不少,正好满满一黑板,各个方程式之间有血有肉的联系,显示了该课最精华的内容。王老讲课声音不大,慢条细理,在硕大的教室中同学专心致志,鸦雀无声。王老喜称自己的讲课是“低声教学法”。王老讲课还有一个特技是讲课时间的精确掌控,每每当王老说“这堂课就讲到这里了”,数秒钟后下课铃声就应声响起,令人惊奇和敬佩。

钱人元给我的授课时间最长,长达三年之久。所讲的课程包括基础课“物理化学”和专业课“高聚物的结构与性能”、“高分子链的构象统计学”、“高分子溶液”、高聚物的力学性能”。钱老是我国高分子物理学的开创者和奠基人,也是我国高分子教学的开创者和奠基人之一。学校成立之初,他和王葆仁教授共同创建了我国(也是世界)第一个高分子化学和物理系,担任高物教研室主任。制定了高物专业的教学大纲(见附图)、实验室建设规划及高物专业课程设置和内容。除58年钱老为自动化系讲授“普通化学”外,1960年起,在繁忙的科研工作中抽出了几乎三年的时间为我们高分子物理专业学生讲授从基础课到专业课的5门课程。并亲自组织和参加指导58级高分子物理专业学生的毕业论文工作,手把手地把第一届高物专业学生带到了本科毕业。他的教学思想至今仍对我们有深刻的影响,是一份难得的宝贵财产。

 

58级的高分子物理专业教学大纲

钱老讲课的特点是思路清晰,核心突出,高屋建瓴,推导有序,使学生容易掌握基本理论,触类旁通。就拿“物理化学”中热力学部分来说,他以化学势为一条总线,从理论到应用讲得明了透彻,并把化学势的理念连续到了电化学。下面就钱老讲授的高分子专业课,谈谈自己的几点体会。

一、钱老讲授的《高聚物的结构与性能》课在当时是一门全新的课程,没有任何现成的教材可作参考。它是包括以高聚物为对象的全部物理学内容的课程,往往给人以内容庞杂的印象。加之该学科发展迅速,要讲好这门课很不容易。钱老紧紧抓住该课的主线,讨论高聚物的结构和性能,并通过研究高聚物中的分子运动,揭示结构与性能之间的内在联系及其基本规律。钱老反复强调高聚物的结构是高聚物各种性能的物质基础。由于高聚物是由成千上万的结构单元聚合而成的,分子量很大,因此它的结构就比一般的小分子来得复杂,出现了一般小分子所不具备的另一结构层次——高分子链的远程结构,赋予了高分子链的柔性。量变引起质变,新的结构层次的出现一定伴随有材料新性能的出现,那就是高聚物特有的高弹性。

高聚物作为一种新型材料主要是由于它们具有各种优异的物理力学性能,而存在于高聚物中的各种分子运动则是联系结构与性能之间的桥梁。高聚物的结构是高聚物各种性能的物质基础,但结构是固定的,在外力(力场)作用于这结构时,组成结构的分子就将产生各种运动,性能就是某种分子运动的宏观反映。

这门课程的名称《高聚物的结构与性能》正是开门见山地点出了这个主线。

钱老在讲授该课中很好解决了如下几个关系:

1、基本概念的交待和有争论问题的各种不同看法。高分子学科是一门相对说来年轻的学科,许多基本问题还没有搞得很清楚,一些基本概念还有待进一步澄清。这是讲授专业课普遍遇到的问题。钱老有丰富的专业知识,及时跟踪高分子学科的发展动向,并且对本学科中存在争议的问题有深刻的认识。在讲授中常向学生介绍争论问题的各种不同看法,引导学生接受不同学术观点和开展对不同看法的自由辩论,并表明他对这一问题的观点,使课堂教学充满生气。

2、理论基本要点、假设和数学推导。在介绍高分子科学的许多理论时,钱老总是把握理论的基本要点,把理论的假设交代清楚。譬如,在用描述小分子粘度的Dollitte公式来推导WLF方程时,把物体的粘度从分子运动受阻转为分子活动空间的大小的度量,是概念上的一个飞跃,交代得很清楚。对具体的数学推导也尽量结合化学系学生的特点。

3、国外资料和国内资料。钱老在多年的科学研究中积累了丰富的研究经验和独特的见解,在课程讲授时经常介绍中国学者最新的研究成果。

4、高分子材料和与之有关的材料(生物材料)的关系。钱老非常重视生物大分子的工作。前面已经说过,由于分子量大,量变引起质变,高分子具有小分子所不具备的二级结构。生物大分子不但分子量更大,并且更为复杂,从而生物大分子将出现更为复杂的三级结构和四级结构。新的结构的出现一定伴有新的性能。与三级结构和四级结构相对应的则是生物大分子的生命活性和遗传特性。高分子学科的发展方向之一就是向生命科学靠近,这一点给我们的印象很深。

钱老在60年代讲授的“高聚物的结构与性能”一直到现在还在我国高分子界有深远影响。根据他的讲稿整理出来的《高聚物的结构与性能》一书于1981年由科学出版社出版后即被国内重点大学选为高分子专业的教材,后曾选送到弗来克福参加国际书展。对外开放以来,海外华人高分子科学家和台湾、香港地区高分子界看到该书后均对钱老的学术水平、选材、教学系统和内容分配等给予极高的评价。2005年该课程被评为国家级精品课程,以后“新编高聚物的结构与性能” 国家级精品课程教材出版(科学出版社2009)以及国家级教学成果二等奖的获得,都与钱老打下的基础密不可分。

钱老在课程讲授中特别重视启发式教学。譬如,他在出考试题时常常在考题后面加上这样的问话:“对此问题你是怎么认识的?”给学生充分发挥自己的创造性思维留下了足够的余地。他还引导学生考虑一些当时尚未成熟的问题和概念,指出考虑这些问题的方向并与学生一起讨论。记得在讲述高聚物的结晶度时,钱老提出了“结晶度分布”这样一个概念给大家讨论。他首先向我们解释了这个问题的着眼点,并指出这个问题的重要性和困难之处。尽管这个概念到现在还没有很好的解决(主要是由于实验上的困难),但当时我们讨论的热烈场面至今仍记忆犹新。

启发式教学在钱老专门为学生开的辅导课中表现得格外明显。每讲完一教学段落,他总要亲自为学生讲一堂辅导课。在辅导课上他非常精辟地把上课已讲过的内容串成一条条明线,使我们触类旁通、融会贯通。对学生加深课程的理解帮助极大。

钱老教学思想的另一个特点是他特别重视实验技术。他不但在自己的课程中经常讲授科研工作中用到的实验技术以及他们实验室中自己组装的实验装置,并且在为58级安排教学时,专门邀请北京化学所的科研人员为学生开了一门《实验技术》课。结合化学研究所开展高分子物理科研工作的实践经验,为我们讲授了实验室常用的温度测量和控制技术、非电量电测技术、实验室用小型电炉绕制技术和常用放大线路等等。有讲课,更多的是自己动手制作。这种实用性很强的课程对我们毕业后几十年的科研工作起着重要作用。钱老曾经讲过的一句话:“在高水平的科研工作中一定要自己动手建造仪器,靠商品仪器是很难做出领先水平的工作的”一直牢记在我们心中。(完)

图为5810(高分子系58级)毕业时印有首届毕业的背心

 

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