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【学习】费曼谈教学和教育  

2015-07-06 08:35:28|  分类: 教育和教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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费曼主张在物理学习和研究中大胆探索和创新;物理教学中要理论联系实际;物理教学目标的多维度,热爱学生,热爱教学;转变教育教学观念,追求教育教学的创新性;追求科学原创,强调理论联系实际;正确地探究自然的方法;依据这种方法所获取的知识,增加了做新事情的能力。费曼总结了学习物理学的五个理由:第一是学会测量和计算,及其在各方面的应用(培养工程师);第二是培养科学家,不仅致力于工业的发展,而且贡献于人类知识的进步;第三是认识自然的美妙,感受世界的稳定和实在;第四是学习由未知到已知的、科学的求知方法;第五是通过尝试和纠错,学会有普遍意义的自由探索的创造精神。

费曼曾说,教师讲不懂别人,是自己没有真懂;费曼往往在审视学生提出的问题中萌生新思想,思考许多新问题。费曼的教学充满活力和激情。他说:“教学和学生使我的生命得以延续。如果有人给我创造一个很好的环境,但是我不能教学的话,那我永远不会接受。永远不会。”费曼也相信,人们记住他首先是因为他的教学工作。加州理工学院把他的一系列讲座收集在一起,出版了《费曼讲物理》(即《费曼物理讲义》)。

他对这个领域的主要贡献是全面发展了将量子理论应用到当代前沿研究领域所使用的独特的方法,并且由此对这个领域的当代图景产生重大的影响。费曼路径积分、费曼图和费曼规则都属于现代理论物理学家所用的非常基本的工具之列,这些工具是将量子理论的规则应用到各个具体领域如电子、质子和光子的量子理论时所必需的,它们构成了使量子规则与爱因斯坦的狭义相对论的要求相一致的处理方法的基本要素。尽管这些概念没有一个是轻易就搞得懂的。费曼量子力学路径积分方法一种“历史累加”的方法,意义重大。传统的量子力学有两种形式,一种是薛定谔的基于波的形式,另一种是海森堡的基于粒子的形式,而费曼找到了量子力学的第三种形式——基于作用量的路径积分形式。路径积分的思想能够对事情的行为给出一种物理直觉,提供一个鲜明的智力图像。这种形式不但能得出与另两种形式相同的答案,而且它对经典力学同样有效,使人能够看出经典力学与量子力学之间清晰的连接,意味着在更高的层次上二者其实是统一的世界观中的一部分。

美学艺术

理查德·费曼作为一名物理学家在全世界享有盛名。晚年,理查德先生沉醉于绘画的线条与结构,他觉得他对于艺术的热爱是和物理是有密切联系的——两者都是在表达自然世界的美妙与复杂。他通过画笔表达对于自然之美的情感。他认为世界中所有的事物看起来都是那么的不同,但是它们却惊人地有着相同的组织,遵守着通用的规律。物理是一种欣赏自然之美的数学,认识到原子之间复杂的结构和运动方式,这是何等精彩壮观的感觉。这是一种敬畏之情——对于科学的敬畏。他觉得通过绘画,人们也同样可以体会这种感受。并可以告诉别人:请在此刻,感受宇宙辉煌的美妙。

费曼讲座:透视巴西教育

1949年-1952年,费曼应邀在巴西进行了断断续续的十个月时间的教学,年终他应邀做一次讲演,来评述巴西的教育。其实费曼的巴西之行受到美国政府某个计划的赞助,他到巴西里约大学教 授学生们电磁学方面的高级课程。由此他发现了两个奇怪的现象:

一是学生们从不提问。二是面对同一个问题,有时学生马上答得出,有时却又一片茫然,完全不知所云。

费曼发现,巴西的学生上课时唯一要做的就是坐在那里,把教授讲的每个字记下来,确保没有写错用以应付考试。但除了背下来的东西外,他们什么也不会。

在学年终了的时候,费曼应邀到巴西科学院做了一次令巴西教育界深受震动的演讲——谈巴西的教学经验。听众将不只是学生,很多教授、政府官员都跑来听讲,费曼先要求他们答应自己畅所欲言。他们说:“没问题,这是个自由国家。”

他坦率地告诉巴西人,他看到的令人震惊的事实:那么多小学生在书店里购买物理书,那么多巴西小孩在学物理,比美国小孩更早起步,可是整个巴西却找不出几个物理学家——为什么会这样?那么多孩子如此用功,却都是无用功!

费曼举起一本公认写得非常好的大一物理教科书,“在这本书里,从头到尾都没有提及实验结果。随便把书翻开,指到那一行,我都可以证明书里包含的不是科学,而只是生吞活剥的背诵而已。”

最后费曼说:实在看不出在这种一再重复下去的体制中,谁能受到任何教育。大家都努力考试,然后教下一代如何考试,大家什么都不懂。“不过,”我说:“我一定是搞错了。在我教的班里有两个学生表现很好,另外有一位我认识的物理学家也是在巴西受教育的。因此,看来虽然制度很烂,有些人还是有办法成功的。”

在费曼教授结束演讲之后,巴西教育部长站起来痛心疾首地说:“费曼先生刚刚说的全是些让我们坐立难安的事情,但看起来他是真心热爱科学,而且他的批评也很具诚意。因此,我觉得我们应该听他的。来这里之前,我早已知道我们的教育体制有病;但我现在才发现我们患了癌!”——说完随后坐下。

事后,让费曼惬意的是,费曼用葡语讲稿,却发现所有人都在用英语发言。轮到费曼的时候,他说自己不了解巴西科学院的官方语言是英语,我只能用葡语演讲。紧接着,后来的人都开始用葡语演讲。费曼得意地说:“我居然一举改变了巴西科学院做演讲的语言传统。”

由于费曼的巴西之行受到美国政府某个计划的赞助,因此美国外交部要费曼把巴西经验写篇报告,费曼就把巴西演讲内容写出来。后来费曼透过一些渠道,知道外交部有些人的反应是:“送费曼这样天真的人去巴西是多么的危险。这个笨蛋只会给我们添麻烦,他根本不了解其中的问题。“

恰恰相反,外交部这位仁兄才真够天真:就因为他看到大学里开了一大堆课、也有种种说明,就以为看到了真相!

费曼有一种特殊能力,就是能把复杂的观点,用简单的语言把它表述出来,这使得他成为一位硕果累累的教育家。在获得的诸多奖项中他自豪的是1972年获得的奥尔斯特教育奖章。1962年出版的《费曼物理学讲义》被《科学美国人》这样赞誉:“尽管这套教材深奥难懂,但是它的内容丰富而且富有启发性。在它出版25年后,它已经成为讲师、教授和低年级优秀学生的学习指南。”费曼自己则在前言中写道:“我讲授的主要目的,不是帮助你们应付考试,也不是帮你们为工业或国防服务。我最希望做到的是,让你们欣赏这奇妙的世界以及物理学观察它的方法”。

为了促进普通公众对物理学的理解,费曼撰写了《物理定律的特征》和《量子电动力学:光和物质的奇特理论》等。同时发表了许多高深的专业论文和著作,这些成为研究者和学生的经典文献和教科书。

20世纪60年代,费曼还在加州课程设计委员会上,为反对教科书的平庸,作出了努力。

社会评价

弗里曼·戴森:“半是天才,半是滑稽演员。”后来,当戴森对费曼非常了解之后,他把原来的评价修改为:“完全是天才,完全是滑稽演员。”;“费曼不用系统的数学,而以他自己的方式实际上“重新发明了差不多整套的物理学”。

沃尔夫冈·泡利:“为什么这个聪明的年轻人谈吐像个无业游民呢?”

费曼学生:“正如他喜欢谈论的原子微粒一样总是处于动态之中,像个舞蹈演员,昂首挺胸地走来走去,双手画出复杂而优美的弧线。”

纽约时报:"the impossible combination of theoretical physicist barker, all body motion and sound affect."

汉斯·贝特:世界上有两种天才:“普通的天才完成伟大的工作,但让其他的科学家觉得,如果自己努力的话,那样的工作他们也能完成;另一种天才则像表演魔术一般。而后一种天才,就是费曼。”;“模仿布鲁克林口音和作派”来故意“掩盖他那其实很脆弱的灵魂。”;“费曼忧郁的时候也比任何其他人兴高采烈的时候还要高兴。”

玻尔:“费曼自信且正直,不畏惧权威,这是唯一一个不怕我,敢于指出我的错误的人。”

奥本海默:“他是这里最才华横溢的年轻物理学家,他有着非常吸引人的性格与个性,他是一个优秀的教师,对物理学的各个方面都有着热烈的感情。”

莱顿(费曼好友):”费曼个性鲜明、特立独行,思想如天马行空,喜欢自辟蹊径,且从不固执,求知欲极强,主张做自己的思想领袖增强自我辨析能力。“

威廉·福勒:“你只要告诉他一些线索,他就能在思想和图解上产生飞跃,他是非常有益于人和给人以激励的人,他对每件事都有兴趣,真正的非同小可。”

古德斯坦:“费曼的科学贡献既不平凡而又意义深远,它们与其他人的贡献没有相似之处,他用他的人格和观点来影响科学世界;他重新系统地阐述了量子力学,而实际上是重新发明了它。而且他是以一种如今仍在整个理论物理的每一领域广为应用的形式提供给我们的。”


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