导读
赵凯华先生1930年5月26日诞生于好意思国纽约，1946年考入北京大学物理系，1950年大学毕业后留校任教，初始了长达70年的大学基础物理教学活命。几十年来，赵先生一直活跃在物理教育阵线，教书育东说念主，著书立说，股东物理学教育革新，为我国物理学教育作出了迥殊孝顺。
撰文 | 赵凯华
余出身家学渊源，父母齐因学习获利优异收用官费留好意思。本东说念主自幼嗜好念书。为了学好英语，我前后读了两个中学，都是训诲学校。按其时的说法，中学的主要课程是英 (语) 国 (文) 算 (学)，我样样都花了很大的元气心灵去学好。有东说念主问我，你的业余爱好是什么？很难复兴。音乐吗？我五音不全；好意思术吗？我小时候画过一些画；戏曲吗？我约略观赏少量京剧 (主若是传统剧目) ；体育吗？我年青的时候可爱玩玩球。那你最可爱的是什么？我可以用一个故事来施展。我在高中一年事后的阿谁暑假，除了偶尔约几个同学到学校去玩篮球，都呆在家里，解了一百多说念几何难题。这是我最大的爱好。我念中学的时候，教学筹划是高一学生物，高二学化学，高三学物理。我念完高二时 (1946年) 恰恰抗战见效后西南联大复员，三校搭伙在北平招生。我就想试一试，以同等学力报考 (正式：不是学历，那时招生不问学历) 。若何填志愿呢？(那时家长和淳厚都不干豫，完全由学生我方决定。) 我最可爱的学科是数学和物理 (天然我那时在高中还没学物理)，其时我想，学数学不可兼顾物理，学物理却可兼顾数学，于是我填的三个志愿是物理、物理、物理。没猜想高考一次射中，决定了我毕生的行状———物理学。
1950年我大学毕业，走上了教学责任岗亭。那时个东说念主的志愿和爱好已不可我方选拔了，但我可爱教学。执行上我在大学毕业前一经有过少量教学履历。1948年国共内战，一批东北学生流一火北平。北大学生自治会发动志愿者为他们补课。我参加了，为他们补数学课。学生自治会还饱读吹为北大的工东说念主上文化课，我也参加了。大学四年事的时候我还兼过胡宁教育的助教，指示电磁学。
底下将讨好我方的履历从几个方面谈谈我对物理教育的看法。
1 物理教学的关键任务是缔造一个个正确的物理成见
古代莫得物理学。古希腊有天然形而上学，也称物理学，那不是当代意旨下的物理学。天然形而上学的宗匠是亚里士多德。他认为物体的畅通是靠外力撑持的，亦即，力是和速率运筹帷幄在一齐的，而不是与加快度运筹帷幄在一齐。 在东说念主类领略的历史上“加快度”成见是一千多年后伽里略建立的。其实亚里士多德的不雅念亦然当代一个普通东说念主从小到大由我方的教训里变成的不雅念，自觉地滚动过来是否也要经过上千年？裁汰这个经由的唯独办法是学习物理学。但不是每个东说念主的想想都能转过这个弯，用我国现时的说法叫作念“想想更正”，不是那么容易的。我讲一个故事。我有一位一又友，Nachtigall (读作“纳赫替伽”) 教育，他是德国的首席物理教育群众。一次他来到北京，我到宾馆去看他，在客厅里一边喝茶，一边聊天。我国曾给他配了一位翻译，由于咱们两东说念主用英语交谈，翻译没事就坐在一边。Nachtigall教育认为，对物理的认识有两种，一种是操作性的认识，一种是内容性的认识。他例如，他贯通一位从香港到德国去的中医，身边带了一个赞助针灸的小盒子，上头有两个旋钮，一个标称电压，一个标称频率。问这位中医对“电压”和“频率”这两个成见奈何认识，他说，“电压”即是旋这个钮，“频率”即是旋阿谁钮。Nachtigall教育说，这即是操作性的认识。Nachtigall教育谈到这儿意思意思来了，漠视咱们连忙作念个实验。他把坐在傍边的翻译叫过来。翻译大学里是学讨论机的，上过物理课，况且通过了考试。Nachtigall教育一手提起茶杯盖高高举起，放置后由另一只手接住。这时问翻译“茶杯盖的加快度是什么主见？”复兴说“向下”。他又把茶杯盖朝上扔，对方的复兴是“加快度朝上”。他和我都笑了，但翻译窘态其妙，不知说念咱们在笑什么。番邦有位教育说，什么是修养？修养是学过后多年，大部分都忘了，剩下来的即是修养。看来，委果掌捏物理修养是扼制易的。 物理教学最不毛的任务是让学生委果缔造起正确的物理成见，极端是对入门物理的东说念主。
物体的畅通是随时辰变化的，电磁场的空间漫衍往往是不均匀的，这恰是丰富多彩天然激昂的由来。往日法拉第创立 电磁感应定律前前后后用了十年。泉源当他得知奥斯特的电流使磁针偏转的实验后，他便想，磁铁反过来也应该产生电流。这是一个相配矜重的想法。当他把磁铁插入一个线圈时，只看到稍纵则逝的脉冲，却看不到接续的电流。这不符合他的预期。他的实验断断续续地作了十年，终于毅力到是磁场的变化率产生电流。从“恒定”到“变化率”，迈出这一步相配困难。
本东说念主写稿此文时恰恰武汉疫情爆发，天天险碍在家在网上看新闻，其中频频展现疫情发展的弧线。东说念主们温煦何时出现弧线的拐点。拐点意味着什么？是疫情发展速率为0吗？非也，拐点是疫情发展速率最大的时刻，此刻加快度为0。经济学里有个难解的成见，“ 边缘效应(marginal utility) ”，从数学的不雅点看，其实即是拐点效应：效益最大之时，即是效应衰减之始。咱们的中学物理课最大的污点是只强调物理量均匀不变的情形。这是因为受到数学的限定，不可用微积分。其代价是使学生对物理量时空变化规则不睬解，使得正确的物理成见难以缔造。用弧线代替微积分来老师是一个可行的办法，我编写的中学物理教科书《新成见高中物理读本》一初始就大批选择弧线的门径来进展和老师关系的物理成见。 其实让高中生懂少量浅鲜的微积分亦然可行。在我读中学的时期，高中教少量或学生自学少量微积分，不是太个别的激昂。现时的物理竞赛培训中，也会教少量微积分。
教学中学生常问，某物理量的物理意旨是什么？问“能量”的物理意旨，告诉他是“作功的智商”；什么是“作功”？是力乘位移，但力必须是平行位移主见的。一个东说念主在平路上挑着担子走30里，物理学家说他莫得作功。为什么不算垂直主见的力？其实，物理成见不是唯独的，不同的成见往往莫得正确与否之分，但有优劣之别。物理成见是为施展物理规则而建立的，好的物理成见可以抒发往常的物理规则，施展往常的物理激昂。“功”之是以这样界说，是因为这样才能施展功能旨趣和能量守恒。我想对一个物理量的物理意旨问题最压根的复兴，是这样界说约略精真金不怕火而深远地抒发某个天然规则。对于指示和习题老师这里说的指示指习题课、答疑和课外指示。在北大时常是出一些成见上容易搞错的问题，让学生商量。为了使学生委果搞清楚成见，出一些“陷坑式”的问题把学生的诞休想法调出来。“文化大翻新”时有学生贴大字报，说这是“以学生为敌”。非也，其实这是一种对革新成见诞妄相配有用的门径。我在课外给学生答疑的时候，发现学生有成见性诞妄时，亦然这样作念的。因为学生的诞妄成见偶然是相配坚忍的。如果你正面复兴他，他可能名义上汲取了，考试时按你的想法复兴，其实他心底里并不服，多年以后他照旧他。我的作念法是顺着他的想路提一些问题，把他相通到一个连他我方都会认为非常的厌世。在黔驴之计的情况下他才会幡然省悟，谦和听你的正面讲授。此乃“不破不立”之谓也。在中学里有些淳厚对优秀学生的指示有很好的教训。1991年上海学生王恬然获取国际奥林匹克物理竞赛的金牌，记者问他物理淳厚对他有若何的匡助，他说，淳厚对他的最大匡助是允许他不去听课。1995年陕西学生淤海涛获国际奥林匹克物理竞赛第又名。他在高一时参加过本省的化学竞赛。物理淳厚把他叫来说，我来培养你参加物理竞赛。办法是为他指定一些参考书我方去学，有问题时再来找淳厚。淤海涛来问问题时，这位淳厚并扞拒直复兴，而是反问一些问题。往往的情况是淤海涛不再问了，说我显明了。国际物理教育委员会主席Jossem教育也曾说， 最佳的淳厚约略让所教的学生嗅觉到我方是我方最佳的淳厚。话有些拗口，真谛是说， 约略培养学生自学智力的淳厚是最佳的淳厚。上文提到的两位淳厚都是最佳的淳厚。
学物理，作念习题是不可少的老师。但为了叮咛高考而选择的题海计谋是不可取的。进步习题老师效果最佳的作念法，是饱读吹学生我方判我方的习题。判断我方的谜底是否正确有许多门径，如从物理上看厌世是否合理，用不同的解法是否得到雷同的厌世，倒过来算 (如用减法查对加法，用除法查对乘法) 是否收复，等等。这样，好的学生认为我方解题只好两种厌世，要么作不出，要么自信作念出来的厌世确定是对的 (哪怕与轨范谜底不符) 。也许还有第三种可能，认为题出错了。若淳厚不首肯，敢与淳厚辩说。在北大，培养参加国际竞赛的学生时还有另一种作念法，即是让他们我方编考题，之后同学们之间相互驳斥。这些都是加强习题老师的高档技巧。
2 发展物理学的能源和进步学生的意思意思
有一段时辰里咱们曾被教导：科学发展的能源是坐褥。这确定是不合的。执行上科学发展的能源是东说念主类的修业欲和好奇心 (curiosity) 。功利的目的是有少量的，极端是对应用科学，而贞洁科学发展的能源基本上是东说念主类的修业欲。一个东说念主的修业欲是随着他的常识增长而增长的。以我个东说念主为例。为什么我考大学时所填的三个志愿都是物理？天然我高中里莫得学过物理，但浏览过家里订的杂志。印象最深的一次，是我看到一篇著作先容，从太阳光谱的分析得知，太阳的主要化学因素是氦。物理学能让咱们坐在地球上就能知说念天上的事，太玄机了。我要学物理。大学三年事的时候我已学过力学、电磁学、热学和光学，一度有过这样的想法，物理学我一经差未几全懂了。不久初始上近代物理课，我才知说念，我还差得远呢。古希腊形而上学家芝诺有个比方：一个东说念主的常识范围是个圆，圆外是未知。常识越少，圆周越短，构兵的未知越少，他就会骄傲，致使于纵脱；常识越多，圆周越长，构兵的未知也越多，他就越谦善，修业欲就越强。即是这个风趣！
学生有两类：喜爱物理的和脑怒物理的。也有一批中间的，你教得好，他们可以可爱物理，教得不好，就脑怒物理。好的教师应能进步学生对物理的意思意思。要引起学生的意思意思，不可单靠语言风趣或开打趣。某个淳厚语言很逗，跟说相声似的。过后学生只谨记见笑，但忘了淳厚想施展什么物理问题。是以讲见笑要围绕着物理的内容，凸起物理内容。要道的是淳厚要对我方讲的东西充满神色。咱们教书多年，许多教师都有这样的感受：一朝上了讲台，就像一个演员参预了变装，把我方融到要讲的物理环境内部，用神色去感染听众，让他们感到被劝诱，随着你一齐斟酌问题。教师讲某个问题时，率先我方要对这个问题很感意思意思，用变装抒发的神色去感染学生。北大已故的黄昆教育，在1952年和1953年的时候给一年事上普通物理大课。许多听过黄先生的课的学友回忆起来，说黄先生上课时，从不讲见笑，一上来就讲主题。但是同学的反馈是，只须黄先生一启齿，我方的正式力就十足鸠合到他那处了，然后就一步一时局随着他的想想走。他们说听黄先生讲课是很大的享受。由于大班讲课的局限，黄先生很少跟同学交流，即是一齐这样讲下来。全球一齐随着他走下来，到了下课时辰，都认为时辰过得不长。听他的课不仅学到常识，还学到了想想门径。
考上大学的理科生，多是中学里的杰出人物，他们对物理，极端是近代物理的多样粗莽东说念主心的建立满怀意思意思。如果进得大学门来，两年之内尽和一些滑轮、斜面和经典电路之类的东西打交说念，他们会不会感到失望？关联词物理最新恶果的内容很深，无法给低年事学生讲懂。一次我在德国考核教学时听了一位教育给刚入学的一年事学生讲力学课。他在讲摩擦力时运筹帷幄到超流激昂。课后我问他，你讲这些学生能懂吗？他说， 有些内容学生可以不懂，但不可不知说念。在这个想法的启发下，我把我教课的内容分为基本和彭胀两个部分， 基本部分学生必须认识和掌捏，彭胀部分仅仅为了扩大眼界，听听就算了，可以不懂。这少量我国的学生很不民俗，淳厚一讲到这些内容时，学生就要问：“这个考不考？”我的教训是讲前事前声明，下边要先容的一些内容是不考的。学生一下子就释怀了，就专心来听，懂几许算几许，意思意思也来了。1993年我讲力学课的时候，学生在看望表上反馈，赵淳厚讲的课很引发意思意思，但我不可全懂。三年后，到了他们四年事的时候咱们作念了一次追踪的看望。他们反馈，说其时听赵淳厚讲的时候有的问题我不懂，关联词引起了我极大的意思意思，以后几年学后继课的时候，我带着不懂的问题去学，把问题搞懂了。带着问题学，比带着一张空缺纸去学效用要高得多。有些学生还说，现时要毕业了，有些问题还不懂，今后有契机我还但愿把它搞懂。
3 物理教师的自我修养
我体会，搞好教学责任，除了对学生负责的敬业精神和基本的抒发智力以外，最主要的即是对课程内容认识的进程要深一些，对于基础课来说尤其如斯。基础课的内容天然浅，对教师的条目却更高。东说念主们常说，给学生一杯水，教师需要有一桶水。但这不简单是数目问题，要道在于索要。不要以为只好科学研究需要钻研，教学也需要钻研。咱们年青的时候，同业间曾以郭沫若“丝、蜜、奶、漆”的比方相饱读吹：
蚕食桑而吐丝，蜂采花而酿蜜。牛吃草而出奶，树吸壤而生漆。
破其卷而取神，吮其精而去粕，融天地之万有，凭呕心之创作。
杜甫说：“念书破万卷，动笔如有神。”这个“破”并非要把册本翻烂了，盖破其卷而取其神也，以达到融合贯通的田地。
行动一个教师，不仅要向册本学习，向文件学习，向同业师友学习，还要向我方的学生学习。教师被学生问住是常有的事，这会促使教师深入想考。偶然学生还会给出淳厚未尝猜想的好复兴。“兼收并蓄”此之谓也。我本东说念主在这方面深有体会。
4 物理教育是最不毛的科学修养教育
物理学是唯独的一门表面和实验高度讨好的精密科学。物理学中有一套最全面最有用的科学门径。现时物理学的成见、旨趣和门径已被愚弄到化学、生命科学、地学等统共天然科学中，致使渗入到经济学、社会学等社会科学，产生了十分积极的效果。物理学是20世纪以来最不毛的高档本领的原能源。最不毛的科学修养包含在物理学的基本成见、基本旨趣和基本门径之中。物理课是科学修养教育最不毛的阵脚。
什么是科学修养？或者问，什么是科学？“科学”一词，英文是science，德文是Wissenschaft，都含有常识和机灵的真谛，日本东说念主把它翻译成“科学”，即分科的学问。请示“科学精神”是什么，说是分科的精神，岂不滑稽。北大初创时，叫“格致学”，格物而致知，比拟更接近“赛先生”的本意。可惜自后随了日本，改成“科学”，延用到今天。我认为，科学的基本理念是两条：感性想维 (符合逻辑) 和尊重实验，从而也就不屈从权势，不迷信泰斗。 科学的命题必须是约略由实验来证伪 (falsify) 的。这是真伪科学的分野。为什么说“证伪”而不说“阐明”？因为几许个正面的事例也不可保证今后不出现一个反例，而一个反例就足以狡辩它，是以表面是不可完全被阐明的。为什么条目能用实验来证伪？假如有东说念主声称：寰球上有阴魂，你奈何用实验来证伪？天主的存在既不可实考据实、也不可实考据伪，这些都不是科学命题，那是信仰。形而上学的命题许多亦然不可用实验来证伪的。如果约略用实考据伪而不承认，那是伪科学。尊重实践考验，这是科学家最不毛的修养。
学物理的东说念主管制问题的想路和别东说念主不一样。大学本科生作念少量科研是很好的老师，有一次我把北大物理系三年事的几个学生交给宋菲君 (北大物理系60级学友，大恒公司总裁) 作念点研究。 一个芯片有四十几条腿，必须在合并个平面上汲取焊合。通过活水线时及格与否，必须在几秒钟内得到判断。办法天然是光学的，数据要经讨论机管制。同学们的任务是编这个门径，同期公司的工程师也在编。很快门径都编出来了，但物理系学生编的门径有个特点，他们用胡克定律把管脚在重力场中的弹性形变也斟酌进去了。杨再石 (北大物理系59级学友，高教出书社总编) 曾给我讲了一个故事。一个星期天，他学物理的女儿和另一个学讨论机的孩子在他家里玩。他出个题目，把多体面的足球烯在讨论机屏幕上流露出来，视角主见可以动弹。两个孩子很快都把门径编出来了，效果都可以。但检会两东说念主的作法，想路是不一样的。学讨论机的是用已有的软件完成的，学物理的则从多体面的方程式启程。杨再石说，如果我再加一个任务，把多面体砍上一刀。学讨论机的可能要从新来起，学物理的在蓝本的门径上加一个方程式就行了。
在筹划经济时期，大学毕业生的责任是统一分拨的，表面上专科应该对口，大多数东说念主一辈子莫得转业。革新灵通后实行商场经济，据统计，毕业生十年之内不转业的东说念主是很少的。责任的变动有的是主动的，有的是被迫的，但许多在专科上都转业了，留在海外的留学生更是如斯。物理毕业生专科变动的幅度比拟大，适合性也比拟强。物理教育是科学修养教育，在物理系学生返校的鸠合上我常说“学物理的干什么都不算转业”，即是这个真谛。这是我一贯的看法。1977级的学生罗龙，他的物理学习获利很好。毕业后考研究生，改学经济，在东说念主民大学获经济博士学位。他是广西东说念主，在耕作后生干部时被耕行动南宁市副市长，操纵外贸。一次我到南宁出差，他特意请我吃饭。一碰面他就说，你是我的恩师。不是因为你教过我电磁学，而是我四年事的时候，你行动系主任批准我选修经济系的课程。他在大学念物理的时候就决心日后搞经济，但要在学好物理之后搞经济。我问他，你现时认为学物理真对你搞经济有刚正么。他想了想复兴说念，我斟酌事物的因果关系时，不像鄙俚东说念主那样想：因为A是以B，而是解联立方程：因为A，B，C，是以E，D，F。之后他又补充说，他的博士论文是建立一个国际生意的数理模子，在大型讨论机上完成的。不学物理能作念到吗？1978级的学生于大海比罗龙想得更远，决心在拿到物理硕士学位后再转入经济学。1981年他通过CUSPEA考试赴好意思留学，在很短的时辰内以优秀的获利拿到硕士学位后，转学经济学。自后他参加了搭伙国的责任。这两位同学都是很有远见的。物理系还有一位学生，1977级的夏廷康，他在好意思国拿到物理和法律两个博士学位，现时是讼师，特意管制常识产权专利方面的纠纷。
科学修养还有一个不毛方面。我最钦佩的学长于敏的东说念主生座右铭是“恬澹以明志，宁静而致远。”他给《院士风姿》大画册的题辞是“非宁静无以致远。所谓宁静，对于一个科学家，即是不为物欲所惑，不为权势所屈，不为锋利所移，恒久保持严格的科学精神。”伟大的科学家亦然东说念主说念主义者，他们关爱他东说念主，协调友善，解放、对等、泛爱。优秀的科学教师，应以我方的崇高品德，对学生为人师表。
吾尝戏作冷凌弃对一副：“普众东说念主性論現代物理学”。所谓“冷凌弃对”，是落魄联逐字对仗极其工致，但语义风牛马不相及。此联逐字对仗可谓相配工致，落魄联是否一點也不联系？也许应了古诗“东边日出西边雨，说念是无晴还有晴”之句 (刘禹锡《竹枝词》)，并非竟然没关系联吧。
本东说念主已届豆蔻年华，垂垂老矣。愿年青的物理教师们埋头苦干，物理教育的水平更进一竿。
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环球物理
ID：huanqiuwuli
环球物理，以物理学习为主题，以传播物理文化为己任。专科于物理，竭力于于物理！以引发学习者学习物理的意思意思为方针，共享物理的机灵，学会用物期许维去想考问题，为全球展现一个有趣，丰富多彩的，神奇的物理。
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