复旦大学“老教授谈教书育人”专栏(十八)陈良尧:“固体的光学性质”课程的教学实践与体会
2023-02-27

“固体的光学性质”课程的教学实践与体会

图片

陈良尧

1987年获美国依阿华州立大学物理学博士学位,1990年回国,获聘复旦大学首席教授和特聘教授,博士生导师,国家首届“杰出青年”、“长江学者”获得者。荣获上海市劳动模范全国“五一”劳动奖章等荣誉称号。2019年获得“庆祝中华人民共和国成立70周年”纪念章。主要从事固体光学性质和光谱学研究,为新型信息光电子功能材料和先进光谱分析技术的国际原创研究做出了贡献。


科技界前辈们艰苦开展科学研究、实践数百年,期间沉淀建立了大量科学定律、原理、方法、技术和工艺等,推动现代社会生产力迅猛发展。在以光物理为基础的信息光电子领域,涌现出如牛顿、费马、爱因斯坦等一大批群星灿烂的优秀科学家,以他们杰出成就命名的科学原理、技术和方法等已成为世界现代大学相关课程和教科书的核心内容,代代相传,引领了近代世界科技发展的潮流,增进了人们对自然规律的认识和理解。这些原理和方法将在未来继续成为促进社会生产力发展的基石。


课堂教学沿用至今,依然是大学在继承和传授科学知识方面最为合适的形式。各种行之有效的科学知识传授方法在师生积极互动的课堂教学环境中得以研究和发展,不同领域的基础和专业知识得以高效传授,均能为优秀人才的培养建立坚实的知识基础,从而使其成长为国家和社会的栋梁之材。这是复旦大学多年来的优良传统。



图片

陈良尧教授找出了当年的本科毕业论文,论文发表在期刊上,有器件实物照片,充分说明了本科生基础知识学习培养的重要性。

课堂教学中,现代科技知识传授的过程至关重要。在PPT等电子教学工具发明以前,除了阅读教科书外,世界上几乎所有的学生,包括优秀科学家都是通过老师的“粉笔头”掌握基础知识。学生的思维跟随“粉笔头”的轨迹跳跃、移动,细致理解、记忆那些代表艰深科学原理及其内涵的繁琐数学、物理公式,思考每一步严谨的逻辑演译过程,再转化为笔记,供课后进一步推敲、消化和吸收,并永久保存。


但传授知识的“粉笔头”功能如今已被极度弱化了,代之以各种时髦简便的光电子工具,在课堂上如同“拉洋片”般放一些漂亮的画面和总结性公式。这是否就能让学生牢固掌握和理解那些具有抽象思维特点的科学原理和知识呢?



图片


著名物理学家(诺贝尔奖获得者)杨振宁和费曼用传统“粉笔头”方法在课堂上传授知识,类似场景正在逐渐消失。



图片


对复杂的物理学原理和规律进行细致演绎分析依然需要 “粉笔头”的互动辅助,但类似场景在我国大学课堂教学中正逐渐消失。

不仅是学生,即使是大学老师也逐渐习惯和依赖于PPT等影视电子教学工具,从而严重弱化了对深奥的自然科学原理进行细致的演绎和推导。这也将影响到对科学知识和规律进行有效传授和再创造的效果,是十分不利的趋势。虽然当今社会各方面都发生了日新月异的变化,但在认知自然界现象和规律的底层,依然是那些古老的科学原理和方法在起作用。它们是支撑社会生产力进步和发展的内核和基础。


而这类讲授经典课程的方法和过程所发生的断层或断代的深刻变化,或许是当今一些学科研究困境难以突破的源头。大学中,物理相关专业学科领域通常需要学习包括“现代物理学”在内的几门入门课程,而诚如美国某大学老师语重心长地指出:“这门被我们看作具有‘现代’意义的课程包括了量子理论。然而,量子理论在好多年前就已经发展起来,这清楚地说明了现在的量子理论并不现代,甚至粒子物理学的标准模型都比我年长,而我已经中年了。”随着极富知识传授热情和经验的前辈老师们逐渐退出大学教学舞台,传授复杂“现代物理学”原理的古老方法或许也将淡出而被其它方式所代替,甚至会发生知识传授的断代现象,难以将“量子物理”的真谛真正接力传授到在眼花缭乱“电子”世界里成长起来的学生们手里。如今正努力尝试突破研究困境的“量子计算”、“量子光子”和“量子通讯”等学科,正是以“量子物理”为基础。



图片

陈良尧教授课题组原创研制的全自动入射角和波长扫描椭圆偏振光谱仪,成果在科研和产业领域实现推广应用,获得上海科技进步一等奖。

回国后多年来本人讲授的《固体的光学性质》课程也具有这样的特点。这是为高年级本科生和研究生开设的专业基础选修课程,主要讲授光波的电磁场与凝聚态物质相互作用的原理,包括在电场和磁场等外场条件下光与固体相互作用过程中的偏振态、光跃迁、光吸收、光折射和磁光效应等重要特性,增进了同学们对这些自然规律的认识和理解,同时还讲解了多种新型的固体光谱实验系统和方法,促使将这些原理和方法用于高科技光电子信息研究和应用的广泛领域。因此在课程教学中,也需要与时俱进。但即使有机会用到PPT等电子教学工具,也仅起到对于课程内容进行示范和总结的辅助作用,在更多场合,仍努力保持了较为传统的电子“粉笔头”授课方式,便于围绕许多较为基础的光物理原理、概念和方法进行细致讲解和分析。这是前辈老师们将这些现代科学知识传授给我的有效方法,相信同学们也会在这样的授课方式中受益,感受到这不仅曾经为我本人,也将在今后漫长时期的经历中为同学们从事光电子科技的前沿研究建立坚实的知识基础。此外,在多年授课和学术研究的基础上,还将考虑编写国内本领域仍属空缺的《固体的光学性质》这门课的教材,以便促使这些核心专业基础知识获得更广泛的传播推广和应用。



图片

陈良尧教授和学生在毕业典礼上 

能够在大学教书育人是人生的幸运和机会,几十年前那些给自己上过课老师的音容笑貌依然浮现于记忆中,仿如发生在眼前。我也深怀希望,能通过合适的知识传授过程和方法,促使同学们努力掌握现代科技知识,相信他们一定会胜过自己的老师,为我国科学事业的进步和发展做出有益的积极贡献。

转自:旦园枫红-复旦大学离退休公众号