优质课程名称:大学物理学
开课时间: 周二5-7节、仙2-207,周五5-6节、逸B-101
嘉宾简介
许望,匡亚明学院教授。1982年毕业于苏州大学物理系,1989年获得南京大学物理学博士学位并留校任教。曾先后担任南京大学基础学科教学强化部副主任、主任、基础学科教育学院副院长、匡亚明学院院长。获得过江苏省高等学校教学名师奖(2011)、南京大学“赵世良讲座教授”(2012),国家级教学成果一等奖(2009)、二等奖(2005),国家教委科技进步二等奖(1992)。所主讲的《大学物理学》入选南京大学首批“百层次”优质课程。
一门优质课程的前世今生
1989年开始着手编写,1998年出版,由原南京大学基础学科教学强化部主任、基础学科教育学院(匡亚明学院前身)院长卢德馨教授编写的《大学物理学》教材走过了近20个春秋,为无数对基础物理感兴趣的学子点亮探索的明灯。这本作为“面向21世纪课程教材”出版的教科书,是《大学物理学》课程的结晶和载体,是一位基础物理学者和教师的心血凝结,更是匡亚明学院几代教师对“研究型教学”方法的孜孜探索与不断实践。

《大学物理学》教材
《大学物理学》:一门开中国“研究型教学”先河的课程
1989年,为了培养基础学科方面的顶尖人才,卢德馨教授开始主持南京大学基础学科强化部(匡亚明学院的前身)的工作。面对当时不同理科院系以不同的难易程度和内容结构讲授基础物理的情况,卢德馨教授提出了在基础物理教学中采用适合“大理科模式”理念的教学体系——基础物理的授课不再因物理学系内和系外而不同。强化部的新生入学后先不分专业,统一学习通识课程与基础平台课程,“多次选择,逐步到位”,即一年后再确定“数学物理类”还是“化学生物类”学科大类,在此基础上逐步选择一级学科方向和研究方向。这种“大理科模式”不仅在开课上节约了课时资源、让学生在学科选择上有更多的自我发现和自主构建知识结构与发展路径的机会,还为学生从事交叉学科的研究打下了必要的基础。“大理科模式”作为南大特有的教改模式,为2006年启动的全校“三三制”改革提供了重要经验。

南京大学首届教学终身成就奖获得者 卢德馨教授
《大学物理学》作为大理科平台课程之一,目前在大一下学期和大二上学期开设。这门课一直秉承大理科学科交叉和研究型教学的理念,重点培养学生对基础物理的兴趣、初步的研究能力和将基础物理知识运用到其他学科中的融合能力,不断在教学内容和教学方法上进行创新。多年来,在卢德馨、许望和肖明文两代学者的不断探索实践下,《大学物理学》已经建设成为一门以综合交叉为特征的大理科平台课程,并探索出了以“BIOS”为特征的研究型教学模式。
“BIOS”的四个字母分别代表bilingual(双语)、interactive(交互)、open(开放)和systematic/scientific(系统/科学)。教学过程中,师生间、同学间相互交流,把物理学作为一个鲜活的、不断发展的学科来进行探究,而不是注重一些教条。学生学习的内容不是一些无关联的知识点,而是有结构和相互联系的框架。作为实施研究型教学的一个重要做法,学生要在大二课程结束时提交一份课程论文,而之前,在大一学习一学期后,他们就需提交一份课程论文的选题报告(topic proposal),就任何感兴趣的物理问题进行自主探索,同学间在研究过程中的互相讨论和帮助也得到鼓励。“课题选择是你可能感兴趣的任何东西。实际上,即使在基础物理学中,还有很多问题——例如摩擦定理,摩擦力和正压力成正比但和接触面积和运动速度无关——到现在还没有公认的理论解释。同时,学生可以通过现代的手段,例如计算机数值模拟等方法对前人的结果做更好的讨论,也可用3D图形等方式生动地把物理过程展现出来。这样,低年级学生很多方面是可以有所作为的。这种做法,第一,可以激发学生的学习兴趣;第二,可以培养学生初步的研究能力,让学生知道在这个学科里哪些问题是值得研究的,并学会如何找到相应的参考文献。多年以来,学生的课程论文中出现了许多优秀的成果,证明这种做法很有效。”许望说。
此外,历届的教师们在课程的教学过程中还发展了不少研究型教学的举措,如设置研讨探究性习题等。针对学校优质课程建设的要求,接下来,许望和《大学物理学》另一位授课教师肖明文教授设想将课程中的介绍性内容和纯数学推导的技术性细节做成短视频,让学生自主学习,从而可以充分利用上课时间对物理的重点概念进行深入探究和高效互动,让学生对物理学有更为深刻的理解。
许望:与基础物理的40年
十六岁的许望作为文革后第二批(1978级)高考生,考入苏州大学物理系学习。当他成为南京大学的研究生后,他的导师李正中先生的渊博学识和严谨态度对许望产生了深刻影响,他开始真正对基础物理理论研究产生浓厚的探索兴趣。后来,许望成为李正中先生的第一位博士。在读研期间,许望和导师一起研究的重费米子合金的理论,被当时的日本和德国学者称为“许李推广的隶玻色子平均场理论”,校史馆里曾展出过一张照片讲述这个重大发现。
1997年末,应卢德馨教授的邀请,许望到强化部协助他进行教学工作。从此,许望的人生重心开始转移,为《大学物理学》教学也付出了近20年的心血。

许望教授接受采访
“从某种意义上说,学生学习的主动权不在教师手里,而是在学生手中。比如对某个学问,有学生真不想学,教师是没办法让学生学懂的。相反地,学生真心要学习某个学问,即便没有任何教师参与,他也能学好,在现在的环境中更是如此。我现在越来越觉得,启发学生、提高学生的兴趣是至关重要的,比给学生灌输很多东西要重要得多。”许望说,“教师还有一个重要作用,就是作为一个能动的资源,为学生提供便利,做一个学生学习的促进者(facilitator)。”为了实现这个目标,许望在教学中经常会给学生一些新的资料,鼓励学生在课外多做一些钻研。为了实现“交互”的理念,他会设置一些开放性的练习题,鼓励学生有问题及时找他讨论,或者与同学进行交流合作。
但是,启发兴趣的过程并不那么容易。“每个学生是不一样的,他们的兴奋点、关注点也是不一样的,因此把每个学生的兴趣都激发出来确实是巨大的挑战。”让许望感到安慰的是,好些学生能有出色的表现。“以前有一个地科的学生,听到我上课时不经意间讲到的激光制冷问题就去钻研,后来他发现可以利用这一方法测量地球引力。发现自己不经意间讲的东西能够给学生启发,是一件非常幸福的事情。”
“作为一个研究者,要站在巨人的肩膀上才能有更好的发展。而作为一个教师,你要让人家站在你的肩膀上。”许望说,“有的时候老师要像一个脚手架,扶着学生越过障碍。学生不断提高的过程也是教师搭建一个脚手架的过程,是为他们进一步的提高做准备的。以前我们强调基础(foundation),后来提出要建立平台(platform),现在要让学生步入到科学高峰,就需要脚手架(scaffold),老师就起到一定的脚手架作用,这也就是所谓的支架式教学(instructional scaffolding)。”
从20世纪到21世纪,不同时代的学生身上呈现出不同的特点。在许望眼里,现在的学生们普遍素质非常高,“包括文化素质、艺术素质、生活情趣等各方面,都明显高出我们这代人。他们大部分也非常懂礼貌,让你感觉到他特别优秀。但是或许有一个缺点——现在的好些学生对于某一个问题不够专注,他不太愿意为一个东西放弃休息时间,一心一意投入到学习中。他们知识面比较广,但刻苦钻研的精神好像不够,这样对他们进一步的发展会有些不利。”面对这样的情况,许望依旧坚持“激发兴趣”的做法:“现在选择基础学科的同学大多数是兴趣导向型的,兴趣对真正从事科学研究是非常重要的基础,老师的重点就在于怎么把他们真正的兴趣调动出来,把学习理科作为他内在的动机。”
特别是《大学物理学》入选学校首批“百层次”优质课程后,许望希望这门课能成为学生开展研究性学习的典范,学生的学习兴趣和热情可以在这门课程的学习中得到充分地激发,还能学会有效地利用物理的方式来思考问题。他也希望自己的学生不要怕挫折,要对物理学的学习充满信心:“遇到挫折,然后不断折腾,有这样特质的人能取得大的成就。如果你现在觉得学习物理学有一些困难和不理解,没有关系,只要不断地努力,就会有发现、有收获,最终有所突破。”
采写|李昕、匡卉
南京大学“十百千”优质课程:
“十三五”期间,南京大学实施“十百千”优质课程建设工程,通过扬优、支重、扶新、去莠,力争在“十三五”末形成十门量级处于国际先进水平的示范性精品课程,百门量级具有国内重要影响的精品教改新型课程和精品学科专业核心课程,千门量级体现南大先进教学水平的学科专业特色课程,使全体本科生切实受益。