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好奇!全國優秀教師的物理課長啥樣?

今年7月,中國科學院力學研究所研究員、中國科學院大學(以下簡稱「國科大」)博士生導師、崗位教授趙亞溥老師獲得了「全國優秀教師」的稱號。在國科大,趙老師被同學們親切地稱為「趙爹」,他為大一學生教授的力學課也因難度較大而被稱為A班中的S班。

這門最能代表國科大特色的課程又是怎樣的呢?

在這裡你能學到很多

「在趙老師的課上你能學到很多」是很多同學最終選擇了趙老師的原因。在趙老師的力學課上,你可以學到生命力學、連續介質和非線性力學、分析力學、數學、英語還有美術知識。在其他普通物理課程中,學過物理競賽的同學們能夠學得非常輕鬆,但在趙老師的課上,所有同學們都活在今天補張量,明天補英語,後天學習變分的「水深火熱」之中,自學能力無時無刻不經受著錘鍊。

課堂上,趙老師往往只對重點知識進行詳細地推導講解,同時也帶領大家關注科學前沿的進展,其他時間則重點講述思想實驗和物理學史。比如,趙老師可以從牛頓的水桶思想實驗講到2018年測量測地漂移和慣性參考系拖拽的最新進展,從馬赫原理講到愛因斯坦、貝索、馬赫的「三人戲劇」。趙老師還會在課件中用大量的圖片和歷史材料向同學們展示科學家的生活:愛因斯坦strong、certain and alone的氣質,費曼高超的邦戈鼓演奏技藝,朗道去世前在黑板上留下要繼續學習物理前沿知識的筆跡,不僅如此,在這裡你也能提升美學素養,從拉斐爾的《雅典學院》到達芬奇的維特魯威人,都有科學對稱簡潔的美。這些「美學現象」也都是趙老師津津樂道的話題。

記得某一年6月,當時高三的宗吉祥同學在南京中科院古生物研究所參加國科大綜合評價面試,作為面試官之一的趙老師對他發出來這樣的提問——「人們總說科學家是在和科學打交道,那麼你認為科學中有哪些具有人文美的例子呢?」面對趙老師的這個問題,宗吉祥同學的回答是「諾特定理」(諾特定理,是奇異積分方程的基本定理,為理論物理的中心結果之一,它表達了連續對稱性和守恆定律的一一對應)。後來宗吉祥如願進入了國科大力學系,不僅成了趙老師最愛提問的學生之一,他當時回答的「諾特定理」也成了趙老師課上常常提起的話題。趙老師在《力學講義》中寫道:「諾特定理既深刻又簡單,使我們快樂、敬畏又動情!」

我們在課上模仿G.I.Taylor計算美國第一顆原子彈爆炸的TNT當量,在期中考試中探索用科里奧利力確定自己緯度的方法,趙老師讓我們看到課堂不僅僅是學習力學知識,也懂得力學的文化滲透在生活。

「課堂還是亂一點好」

在力學課上最慌的時刻,大概就是趙老師舉起兩支新粉筆說:「下面就請兩名同學到黑板上來寫一下」那一刻。趙老師常說:「國科大的學生都很優秀,但是都比較膽怯,很少發言,也不參與討論。我希望能鼓勵大家積极參与到課堂中,課堂還是亂一點好。」

同學們被「掛在黑板上」時,趙老師說的最多的是「很簡單」和「沒關係」,每一名同學也都會受到全班的掌聲鼓勵。第27~28講的課件上,趙老師在「本講內容」中寫道:「多位同學上台寫板書,效果很好。」

除了被點起來到黑板上寫題,每節課,趙老師也會布置辯論題給大家,一邊用愛因斯坦和楊振寧的例子鼓勵我們多與身邊的同學交流討論,一邊拋出問題,從是否存在萬有斥力到中國人是否應該實行合餐制還是分餐制。在趙老師看來「道理越辯越明」。

幽默風趣的趙老師對課堂學生們唯一的「抱怨」是:「你們怎麼都不笑呢。」趙老師在課堂上很喜歡講笑話,從法國小學生知道阿貝爾群到馳豫時間、觀測時間和神學的關係。活躍氣氛是一方面,趙老師用這種方式更希望同學們加深對基本概念的理解,並且他常常講「我們都要做一個有幽默感的人呀。」

有一本越讀越厚的教材

《力學講義》,七篇,八個附錄,五十四節,三百八十四頁。「趙爹」時常自嘲:「寫書之前,我的頭髮還是很多的,但現在……」

一名同學在課程評價中寫道:「不是每個人都有機會體驗拿著自己著的教材站在講台上講課的感覺。」趙老師上課隨性,並不按照教材順序講課,而是隨著思路的發展,想到哪講到哪。有時在黑板上推完了一個公式,他才會說「這在我們書上就有」,然後把眼鏡推到額頭上,捧起《力學講義》湊到臉前,輕鬆找到需要的那一頁。這本書,無論是課下順著趙老師構建的知識體系研讀,還是課上隨趙老師的思路跳著翻閱,都是一種享受。

但這的確是一本越讀越厚的書。一開始,我們被行軍蟻搭起橋樑的有趣彩圖,以及克萊羅、達朗貝爾和歐拉「十八世紀因月球的戰鬥」的故事吸引,隨著進一步學習,我們能看懂其中的公式推導,感受最小作用量原理的美妙。《力學講義》不僅引用和推薦了許多著名科學家的文章和書籍讓我們去學習,讀《力學講義》有時也像走迷宮。第148頁,一張用諾特圖像製作的雙曲幾何的龐加萊圓盤會把你領向第四篇一道探討埃舍爾版畫「多重鑲嵌,無限重複,環環相扣」的藝術境界和所蘊含的科學哲理的思考題,而這道思考題又將指引你回到第二篇對非保守矢量場的理解。這些讓趙老師「失去頭髮「的細節,和百餘道等著我們去思考討論的題目,也在引導著我們思考。

《力學講義》第148頁

選擇「趙爹」,

可能意味著選擇了被掛在黑板上「公開處刑」、全英文的作業、雪崩時的績點。

但選擇「趙爹」不虧!

人物簡介:

趙亞溥研究員,1994年在北京大學力學系獲得博士學位。1998年在中科院力學所晉陞為研究員. 2000至2005年擔任非線性力學國家重點實驗室主任。2002年獲得國家傑出青年科學基金. 2014年獲得國家自然科學二等獎 (排名第一)。趙老師主要從事物理力學、衝擊動力學和非常規能源中力學問題的研究。2018年,趙老師獲得「北京市高等學校教學名師」。同年,趙老師為國科大本科生一年級學生所撰寫的《力學講義》出版,本書一經出版立即熱銷,英國劍橋大學出版社已經正式邀請趙亞溥老師出版《力學講義》的英文版。

來源:中國科學院大學官方微信號

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