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驗課,不可能為他一個人專門開設一門實驗課,結果他只能在慢班上課。
張艮在宋頓中學時最不喜歡上物理課和化學課,因為老師講的內容很簡單,他覺得那些內容都已知道。他到了溫切斯特公學後,發現物理課很有意思,不像以前的老師講物理課時,先給學生講概念,由概念得出結論,然後用公式再證明結論。這是典型的講物理課方法,我上大學時物理課就是這樣教的。
在溫切斯特公學,學生上物理課時先在實驗室觀察實驗過程中的現象,然後根據觀察到的現象,學生自己估計應該用什麼公式描述現象。第一次估計出的公式往往都不正確,這時老師就會引導學生,比較估計的公式與正確的公式有什麼差別,再分析為什麼會有差別,反覆這樣幾次,一個比較正確的公式就估計出來了。這種教學方法要用更長的時間,老師要付出更多的精力,但是學生更能認識到自然現象的本質,對自然現象的理解要深刻得多。這種教學過程實質上是物理的理論建立和發展過程的縮影,在這種教與學的過程中,學生學到的不僅是知識,而且也有科學研究的方法。
第十一章:素質造就精英(2)
學物理需要用比較多的數學知識,物理習題通常有大量的計算,但是溫切斯特公學的老師更強調物理概念而不是計算,老師總是要求同學儘可能用物理方法完成作業,而不要用數學方法完成作業,所以他們不做很多需要計算的物理習題,而是做大量的思考題。這種思考題就是根據一些物理現象猜測會有什麼結果,張艮星期天回家有時就談起這種作業,考我們的物理概念還能記住多少。
有一次他考我們的是一個大掛鐘的問題。如果有一個兩米高的大掛鐘,大掛鐘有一個一米長的鐘擺,鐘擺由黃銅製成。如果這個鍾從一個溫度為十度的屋子搬進一個溫度為三十度的屋子,這個鐘有什麼變化。
很顯然,鐘的快慢會有變化。然而引起鐘快慢的因素很多,最主要的因素是溫度的變化會引材料的膨脹或收縮,進而引起鐘擺長短的變化,然後鐘擺長短的變化會引起鐘的快慢。首先要考慮哪些因素與溫度的變化有關,然後確定哪些因素是最重要的,最後才是那些最重要因素的影響。透過大量的思考題練習,張艮不僅對物理現象的本質有了更準確的理解,而且有一套辦法解決問題。老師認為教學生知識是比較容易的,很多學生根本不用教就可以自己從書本上學到很多知識。但是學生觀察、分析和解決問題的能力必須要訓練,而且要嚴格的訓練才能培養出真正有能力的學生。
英國高中教育要分科,所以老師逐步讓學生懂得各個學科的聯絡和差別。比如,物理、數學和工程有很密切的聯絡,同時又有很大的差別。
分析數學問題要把任何事物或現象抽象為數字或邏輯關係,因此抽象思維對數學家非常重要;相反工程師要把任何抽象的概念轉換為實體,因此在工程師的頭腦中任何數字可能代表一個物體的大小,或物體運動的快慢。所以對學工程的學生,解決問題是最重要的,一定要適合具體的情況。老師總是給他們說,擁有知識的多少並不一定說明能力的大小,關鍵在於能否正確應用。
英國大學的博士生入學時都先註冊為碩士生,一年半或兩年後有一次〃升級〃答辯,透過了〃升級〃答辯才成為博士生,才開始寫博士論文。有些大學有一個指導小組負責博士生的學習,也包括博士生〃升級〃答辯。
我在南安普頓大學地質系工作時,是史玎森教授的博士生指導小組成員。有一次我們開會討論一個研究生的〃升級〃答辯,每個成員要根據那個研究生的〃升級〃答辯寫一個意見。我是第一次參加這種討論,所以寫了一個比較詳細的意見。我的意見包括了很多細節,我自認為質量應該不錯。誰知史玎森最後總結時,僅寥寥數語,卻講到了問題的實質。他的結論是,這個研究生能夠用正確的理論和正確的方法解決一個實際問題,照他的原話說,〃這個研究生知道他在幹什麼-Heknowswhatheisdoing〃。
這種培養學生用正確的理論和正確的方法解決實際問題的能力是溫切斯特公學教學的特點,在學數學和理工的學生中,有兩個廣為流傳的故事:
一個故事是:一個數學家、一個物理學家和一個工程師一起坐火車旅遊。他們看見原野上有一匹黑馬。工程師說,這個地方的馬是黑的。物理學家說,不對,應該說這個地方的馬至少有一匹是黑的。數家學說,也不對,應該說這個地方的馬至少有一匹的有一面是黑的。雖然,一匹馬一面是黑的而另一面的顏色