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创建近代物理教学的几位老一辈物理学家

来源:网络资源 2009-09-01 21:09:27

[标签:物理]

  创建近代物理教学的几位老一辈物理学家

  物理学发展到20世纪,在科学先进、教育发达的国家里,已经跨出了经典物理学的范围,进入近代物理学的研究领域,我国由于长期封建统治而闭关自守,在这一方面还刚刚在起步。物理教育,象其它各门自然科学一样,无论是师资、设备或是教材教法,全自欧美人的天下,甚至落后于新兴的日本一大截。如何改变这一落后面貌,有识之士,早就提出必须从培养人才的教育开始。在这样严峻的形势和迫切的要求下,在民国初年,有一批在国内学习成绩优秀的爱国学者,抱着“科学救国”、“教育救国”的志愿,克服种种困难,出国深造,取得了优异成绩先后回国。回国后,开始他们渴望能继续进行国外的科学研究,进一步发挥自己的专长,在已经取得初步成绩的领域中加以深入探究。但是,他们着到当时中国社会条件、工业基础、学术气氛还缺乏应有的条件,需要他们在进行科学研究的同时,培养从事科学研究的后继者,才能赶上世界先进水平,所以他们不得不兼任双重任务,既为物理科学研究某一方面的带头人,又为物理教育培养人才。他们是科研与教育并进的先锋,是创建我国近代物理教育的物理学家。这一时期,正是战乱频仍、民族垂危的时期,他们“筚路蓝缕,以启山林”,在物理教育史上,占有重要的一页,对于这老一辈的物理学家,这里不可能一一列举,也不可能作全面完整和系统的介绍,仅叙述他们在二、三十年代我国物理教育初创阶段中的部分卓越贡献。尽管他们从事研究的方向不完全相同,教育经历和重点也有差别,但热爱祖国,热爱教育的精神是一致的。以他们为代表的老一辈物理学家,不仅在开创我国近代物理学中作出了巨大的贡献,在教育上为人师表的作用也是不可磨灭的。

  一、胡刚复(1892—1966)

  胡刚复,1909年考取第一届庚款公费留学美国,入哈佛大学。1913年从事提镭和放射性癌症的研究。1914年起进行X射线的研究,他是我国第一位进行X射线研究工作的科学家。1918年得博士学位。这时正是第一次世界大战结束,他急于束装归国,从他在自述中的一段话中,可以看出他那时已经下定了为祖国的物理教育服务的决心。他说:“1918年夏,我的研究工作,暂告完成。我之所以说是‘暂告完成’,是指科学研究没有止境。此次欧战方酣,我深感循实业路线报效祖国之责任,另一方面,吾师杜安教授也希望我帮助他从事物理实验工作。但我终于决定离开愉快逗留八年的美国回到祖国,担任教职,我面临着对命运作艰苦的奋斗。”可见,他早就预料到,回国后的工作是艰苦的,但是他愿意迎困难而上,为祖国物理教育事业的发展而贡献自己的力量。他的一生的经历,确实证明了这一点。

  早在美国时,他是设在纽约的中国科学社及其刊物《科学》创始人之一,后迁来中国。回国后,他看到中国教育工作的迫切需要,因此他决定终身为教育事业服务。他先在南京高等师范学堂(1918—23)任教,接着任东南大学物理系主任(1925),创办厦门大学(1926—27),筹建第四中山大学(1927—28)和担任中央大学理学院院长(1928—31),协助创办中央研究院物理研究所并任专任研究员。抗战前任上海交通大学教授(1931—36)。此时,日军即将侵入华东,浙江大学竺可桢校长准备学校内迁,特邀请胡刚复出任文理学院院长,去杭州主持学校的内迁工作。出于对教育事业的热爱,胡先生慨然承担了这项艰巨任务。浙江大学的迁校过程确是异常艰苦的。他们从杭州出发,经江西、湖南、广西,到达贵州遵义眉潭,历时两载,在途经江西泰和期间,胡先生还带领浙大师生,参加当地民工筑堤防洪,使居民免遭洪水泛滥之灾。在赣江上有一处防洪堤,后来村民称之为“浙大防洪堤”,有的称之为“刚堤”,可见他们为人民做了好事,人民是永远不会忘记的。在抗战迁校的过程中,胡先生时刻记住他1918年回国时说过的“面临与命运作艰苦斗争”的诺言。这种始终如一的热爱祖国、热爱教育的实际行动,为后人树立了榜样。

  胡刚复先生是我国一位早期的物理学家,又是杰出的爱国者。1932年1月,日本海军陆战队在上海中国的土地上制造事端,发动“一·二八”事件,肆意焚毁我国的文化教育机关,商务印书馆即在此役中被炸毁。胡先生出于爱国的热忱,坚决予以反击,他利用交通大学的光学仪器,在楼顶上观察日舰的行踪,及时报告驻沪防守的第十九路军,为我军准确地炮轰日舰,重创日军兵舰“出云号”作出了极大的贡献。人们把这件事比作是古代希腊学者阿基米德利用凹面镜反射太阳光烧毁敌舰的一次真实写照。

  胡刚复先生一生在不少大学中担任教学工作,培养了许多物理学家,如钱临照、吴有训、严济慈、赵忠尧等。他特别重视实验,本来,物理学自晚清引入我国之后,教师在课堂上宣读讲义,不做实验,胡先生是把实验引入课堂教学的第一人。在南京高等师范学堂,他创建了最早的物理实验室,使我国的物理教学走上正轨。他在上实验课时,并不是要学生按教材上的安排,而是要求学生动手,从实际出发。据钱临照先生所写的回忆录介绍,①“有一次要我测量一根铁丝的磁滞回线,他要我选择一只适当的纸筒,给我一些纱包导线,要我自己计算在那只线筒上绕多少匝才能得到需要的磁滞强度。又有一次,胡先生竟然要我把一只有毛病的墙式电流计修好之后再作实验。”胡先生在教学中早就运用了训练学生手脑并用,让学生学会分析问题、解决问题的方法了。

  二、饶毓泰先生(1891—1968)

  饶毓泰先生于1913年去美国留学,是在芝加哥大学学习,获学士学位,后在普林斯顿大学研究气体导电,测量低压电子发射速度,取得了很好的成果,获哲学博士学位。1922年回国,为了培养物理人才,他回国后创办南开大学物理系,任物理系主任,后兼理学院院长。1929年他接受中华教育基金会奖学金,离开南开大学去德国,在莱比锡大学波茨坦天文实验室从事研究工作,研究原子光谱的斯塔克效应,丰富了这个领域的实验成果,为量子力学的理论作出了贡献。

  他在教育工作中的特点是:

  1.讲课采用启发式。在南开时,饶先生教过普通物理学、力学、电磁学和近代物理学,所用教材,都是当时较高水平的教科书。据当时学生们回忆,饶先生讲课能引人入胜,对基本概念讲述清楚,使学生们对所讲内容,掌握了来龙去脉,通过分析,自己得出结论。因此能够融会贯通,受益非浅。

  2.注意学生学习的主动性、鼓励学生自学。北大物理系图书室藏书丰富,外文期刊比较齐全,饶先生主张采用开架形式,鼓励学生自由阅读。让学生把学习心得在班上作报告,把有见解的报告刊登在南开的理科学报上。他在南开任教期间培养了不少优秀学生,后来成为国内外知名的学者有吴大猷、吴大任、江泽涵、陈省身和郑华炽等。

  3.重视实验室建设。饶先生坚持教学与科研两者不可偏废的指导思想,他认为只有搞好实验室,才能提高学术水平和教学水平。当他在北大任物理系主任时,亲自讲课和指导实验,并十分重视演示实验。他经常介绍德国大学在物理演示实验方面的优良传统。为了创造物理实验的条件,他把原来北京大学理学院的一个小礼堂改为阶梯教室,建成演示实验室,在大学里上课采用边教边演示的方法,是饶先生首创的。

  三、叶企孙(1898—1977)

  1911年叶企孙先生考取清华学校,当时因战事不能入学,1913再次考入,1918年毕业,随即赴美深造。1920年获芝加哥大学理学士,再入哈佛大学,于1922年、1923年先后获硕士和博士学位。在哈佛期间,他和导师杜安及帕尔曼合作测定普朗克常数为h=(6.556±0.009)×10-27尔格·秒,此值为国际物理学界沿用了16年。1924年叶企孙回国后,任东南大学副教授。1925年应清华学校(1928年改称清华大学)之聘就任教授,1929年兼任理学院院长。1930—31年任代理校长。1925—37年间在建设清华大学物理系的教学工作中作出了很大的贡献,为清华成为我国第一流的学校做了扎实而有成效的工作。他聘请了一批深有造诣的教授任教,如吴有训、萨本栋、周培源、赵忠尧、施汝为等。

  七七事变发生时,叶企孙先生因病滞留天津,主持清华大学临时办事处工作,由物理系助教熊大缜协助,1938年初,熊大缜到冀中根据地吕正操部参加抗日工作,了解到根据地迫切需要炸药和无线电收发报机。叶先生利用他的专业知识指导清华化学系研究生林风等在天津制造黄色炸药,在清华大学同学会装配了无线电收发报机,借用清华公款万余元购买药品、医疗器械,制造电台、黄色炸药等送往冀中。他们的炸药、手榴弹和地雷多次成功地炸毁了敌人军车,破坏桥梁和军事设施。他们的行动,受到军区首长聂荣臻司令的赞扬。1938年,叶先生病愈后经香港去昆明时与蔡元培先生联系筹款。据高平叔所写的《蔡元培先生年谱》中所载蔡元培的日记中说:“企孙言平津大学生在天津制造炸药,轰炸敌军通过之桥梁,有成效。第一期经费借用清华备用之公款万余元已用罄,须别筹,拟往访孙夫人,嘱作书介绍,允之”。“致孙夫人函,由企孙携去。”叶先生到昆明后,忙于教育工作,但仍与敌后根据地人员有联系。他以“唐士”的笔名,写文章介绍敌后根据地在抗战中艰苦斗争的情况。他的爱国热忱,极大地鼓舞了物理系的学生,使他们增强了克服物质上困难的勇气而勤奋学习。

  叶企孙先生讲课的特点是基本概念讲解清楚,讲课虽有参考教材,但他从来不照本宣读,对重要而又关键性的地方,从不轻易略过,必须使学生全部理解,他积累了丰富的教学经验,在下一次教授同一课题时,都有新的内容。他力创研究条件,倡导教学与科研并重的教风,在清华积极筹备研究用的实验室,设备较好的金工厂和藏有专门书刊的图书室。据钱三强先生回忆①,“教师们除教学工作外,都还有自己的研究专题,这在当时旧中国的大学里是比较少的。”我们(指当时的学生)后来在国外进行科学研究工作时,由于在国内受过各种训练,因而很快能动手做实验,不比同时工作的外国青年差”。

  叶先生培养学生主张重质不重量。因此清华大学物理学系学生的淘汰率很高,他在1934年写的一份总结报告中说:“在教课方面,本系只授学生以基础知识,使能于毕业后,或从事研究或从事于应用或从事于中等教育各得门径,以求上进。科目之分配,则理论与实验并重。每班修物理者,其人数务必求限制之,使不得超过十四人,其用意在不使青年人徒废其光阴于彼所不能者……”。钱三强先生对此评述道,“这是以叶先生为首的清华物理系培养人才的经验,衡以当时我国物理学正处于开创时期,这种经验是值得重视的。”这条经验,不仅对当时的物理教育有必要,在今天来讲,仍有重要的参考价值。

  四、吴有训(1891—1977)

  1916年吴有训考入南京高等师范学校,1920年毕业,1921年考入美国芝加哥大学深造。1926年8月获博士学位。回国后,1927年任中央大学物理系主任,1928年任清华大学教授、系主任、兼理学院院长。1937年迁校至昆明,与北大及南开组成西南联合大学。1948—49年任交通大学教授。

  1923年在美国留学时,与康普顿教授一起从事X射线散射光谱研究。他以精湛的实验技术和卓越的理论分析验证了康普顿效应。康普顿教授对吴有训先生的工作给予很高的评价,把吴有训的发现作为他证实康普顿效应的重要理论依据,所以国内外的一些物理学教科书中将这一效应,称作康普顿—吴有训效应,但吴有训先生听到以后,总是谦逊地不肯接受。

  吴有训先生在清华大学的物理教学中作出的贡献主要有:

  (1)重视基础课的教学。清华的普通物理是一门重点课,吴有训先生任系主任时或亲自上课,或安排教学效果好的萨本栋先生上课。他上课准备充分,选材精炼扼要,科学性和逻辑性都很强,说理深入清楚。他要求学生作适当预习,对易懂的地方一带而过,对不易懂的地方作重点讲解,对枯燥的概念、公式,则生动形象地表述出来,引人入胜,使学生基础学习扎实。

  (2)重视实验教学。吴有训先生以无可置疑的实验事实证明了康普顿效应,赢得了声誉。他在教学中也象科学研究一样重视实验。他常通过演示实验,使学生理解抽象内容。有一次在讲解振动与共振时,据王淦昌教授回忆说:①“他在讲演的大课堂中,横拉一根很长的绳子,在等距离地位垂下一根短线系着一个废电池,一共挂了八节电池。他讲了一段时间后,就作表演。首先在横线垂直方向推动第一个电池,于是这个电池开始作单摆运动,不一会儿摆动逐渐减弱了,而第二个干电池则开始自动地摆动起来,以后第三、第四个又逐渐地先后摆动起来。这些用最普通的实验器材的形象表演,非常生动地显示了简谐振动和共振现象。”吴先生以身作则,为人师表,对系里的一位老实验员非常尊敬,他要求学生象他一样的尊称他为“阎先生”。

  (3)亲自动手指导实验。这位担任系主任兼理学院院长的吴有训教授,不仅在教学中重视实验,而且亲自动手,以身作则。1935年,他开了“实验技术”选修课,手把手地指导学生掌握烧玻璃技术和吹玻璃技术的关键。他不断地告诫学生,要锻炼动手的本领。他说:“实验物理的学习,要从使用螺丝刀开始”。钱三强先生在写毕业论文时深受其益,而且后来去法国作原子核的研究工作时,体会更是深刻。他觉得自己动手制作仪器比求别人帮助方便得多,所以后来他同样鼓励学生要自己动手。

  (4)强调自学的重要性。吴先生的讲课内容新颖,绝大部分是近代物理的研究成果。在介绍新成果的同时,他要求学生通过自学或个人推导去掌握,通过自己动手实验去体会实验的精确性,并加深对理论的理解。因而学生们在离开学校以后自己独立工作时都感激他的教导。

  五、丁燮林(1893—1974)

  丁燮林(西林)自南洋公学毕业后,1914年去英国留学,1919年获伯明翰大学理科硕士。回国后任北京大学教授,系主任兼预科主任。1927年任国立中央研究院物理研究所所长。在1933—48年间任中央研究院干事、当然评议员。解放后任文化部副部长、北京图书馆馆长等职。在解放前后几十年的学术研究中取得了许多重要成果,最主要的是他开创和推广了物理实验仪器的制作。

  早年在北大担任预科物理课的教学时,丁先生创建了物理实验室,使讲授与实验紧密结合。他编写了预科两年60多个实验的讲义,亲自审阅学生的实验报告,向学生讲解仪器性能及使用方法,使学生们学得比较扎实,为升入本科打好基础。

  丁先生重视物理实验,特别重视中学物理实验。他一向认为要培养国家建设人才,教育是基础,办好中学是前提。因此他认为改进中学物理实验的仪器设备具有极重要的地位。他把物理研究所的一个金木工车间扩大成一座设备精良的物理仪器工场,有技术熟练的工人和技术人员。他们制造的分析天平、显微镜、经纬仪等得到使用单位的好评。1935—37年间,制造600套高中物理实验仪器和3000套初中物理实验仪器,由教育部分发到全国各地中学。在此期间,他还亲自审阅了各种物理实验仪器的设计。丁先生可以称为提倡中学物理实验的身体力行的带头人。他所做的切实工作,对促进中学物理教学起了很重要的作用。当时,他很重视工人和徒工的培养和提高。建国后中科院物理仪器工厂的厂长就是从那时徒工中培养出来的。

  1941年夏,中英两国政府协议在香港建立一所光学仪器工厂,生产光学仪器。协议指明要用物理所的仪器工场的设备和人员,由英国出资,两国共同经营,并聘任丁先生为董事长。可惜的是,筹备刚刚就绪,香港已被日军侵占。日伪要迫使丁先生去南京任职,被他严辞拒绝,他毅然步行出走去桂林,以致家属被扣两年余。丁先生的工作成绩和民族气节是值得我们学习和钦佩的。

  六、严济慈(1900—)

  严济慈先生是我国杰出的物理学家和教育家。他幼年时即表现出对数学和物理有卓越的才能。自小学至中学,学习成绩都名列前矛,1918年夏,考入南京高等师范学校,1920年转入该校的数理化部。

  1923年在课余自学法语,迅速达到无师自通的程度。1923年严济慈先生自南京高师毕业时,因所修学分,大大超过了毕业标准,所以同时获得东南大学理学士学位,取得该校第一届唯一的毕业生文凭。他的才智,引起了当时教育界的震惊。这时我国还没有合适的中学算学教科书和参考书,商务印书馆总编辑王云五约请严先生编写《初中算术》和《几何证题法》,这两本书出版后,深受广大师生欢迎,解放前,商务印书馆重印过几次,一直畅销。至1982年,中国科技大学还用语体文改写了《几何证题法》一书出版。

  1920年中国科学社自纽约迁至南京。1923年夏,严先生被接纳为中国科学社社员。严先生加入科学社以后,得到了与当时第一流科学家交往的机会,使他在向中国科学事业迈出了一大步。

  1923年冬,他得到了交通部一笔官费,又加上他出版的两本著作的稿费,得去法国深造。1924年夏,进入巴黎大学理学院学习。1925年夏,得数、理教学硕士学位。此后,他在物理学家法布里的实验室里进行《石英在电场中的形变》的研究。他的研究成果,后来为许多物理学家所引用,对于广播电台的频率、电唱机、石英电子表等电子用品的发展起了一定的作用。一年半后,严先生完成了他的博士论文,得到法国国家科学博士学位。回国后,在1927—28年的一年里,他曾在上海大同大学、中国公学、暨南大学和南京第四中山大学担任物理学和数学课。1928年夏,在中国科学社年会上,他被选为理事,1929年再次去法国,在居里夫人的实验室里工作。1931年回国后,接受北平研究院物理研究所的筹备工作,任研究所所长。

  严先生有丰富的教学经验。他介绍说,上课成功要做到三条。第一要“大胆”,上了讲台,就要“目中无人”,要用自己的话把书上的事讲出来,要有发挥,要有声有色。要做到这一条,首先要自己对内容融会贯通。所以“大胆”的基础是深刻理解,要自己知道的、理解的比要讲的广得多、深得多。第二要“少而精”,尽管自己理解得很多、很广、很深,但用不着统统讲出来,要提练出精华,要留有余地。第三要善于启发,要因才施教,举一反三,引人入胜,把学生引向攀登高峰的途径,才能达到“青出于蓝而青于蓝”的地步。至于读书,主要靠自己,象做任何事一样,读书有一个从低级向高级发展的过程,这就是听(听讲)、看(自学)和用(查书)的过程。他介绍听课记笔记的方法时说:“理解的不记,不理解的才记,记下来思索,求得理解,要在简短的时间中,记下需要记的全部内容。”

  抗战期间,北平科学研究院迁往昆明,图书、仪器损失严重。1946年他负责恢复和重建工作。但是经费无着,困难重重。他大声疾呼,也无济于事。抗战结束时,国民党政府虽然颁发给他一枚胜利勋章,但他沉痛地说:“目前需要的不是荣誉,而是做工作的可能,……安定的环境,浓厚的学术空气和最低限度的研究设备,这些都是做研究工作的必要条件。……目前的情形,倘再继续五年十年的话,过去三四十年的努力都要前功尽弃了。”他这种激动人心的话,在那个时候,又有什么用呢?这时他只能动笔写书。他根据当时教学的需要,写了《初中物理学》,《高中物理学》和大学用的《普通物理学》(正中书局出版)。这些书循序渐进,条理分明、精辟易懂。直到解放初,新的教学大纲制定前,此书仍为许多学校采用。对于这件工作,他总算得到一些安慰。但是真正使他高兴的,是在“四人帮”被粉碎以后,1978年2月,他被任命为中国科学院副院长,他看到我国的科学事业能在安定的环境、浓厚的学术空气中发展起来了,他早年的愿望总算得以实现了。

  直到90高龄,严先生仍担任国家科学研究的领导和指导工作,为祖国的科学教育事业,不断创造新的贡献。

  以上简要地介绍了几位老一辈物理学家在创建我国物理教育事业上的部分事迹。他们的学术贡献,因另有专书介绍,这里概从略。上面所提到的几位,作为老一辈物理学家的代表,仅仅是他们中的一小部分。可以这样说,他们都是从旧中国过来的人物,在那风雨如晦的年代里,他们克服了种种困难,一心为发展祖国的物理教育,贡献了自己的一生。这份宝贵遗产,正是我们今天的物理教学工作者应该继承和发扬的。

  小结(物理教育的特征)

  北伐战争的胜利,结束了北洋军阀的混战局面。我国的教育改革,吸取了前一时期的正反两方面的经验,为物理教育的进一步发展,创造了必要的条件。这一时期物理教育的主要特征是:

  1.正式颁布了中学物理课程标准。

  1922年制定的《中学物理课程标准》经过一段时间的试行,认为比较合适,1929年教育部决定作为《暂行标准》,至1932年正式公布。这样,中学物理教学有了一定的标准和依据。

  2.高等学校的物理教育初具规模。在这期间,我国早期出国的留学生陆续归国。北大、清华、南开、复旦、交通大学等30所左右的高等学校,先后成立了物理系。至抗战前夕,我国高等学校的物理教育,已初具规模。

  3.开始了高校物理教材的编写。

  1933—35年间,萨本栋编出了中国人自己用中文编写出版的《普通物理学》和《普通物理实验》。抗战胜利后,严济慈于1947年编写出版了《普通物理学》。从此,改变了我国高校长期采用外文教科书的面貌。

  4.在抗战中培养物理人才。

  在抗日战争中,我国物理教育受到了日本帝国主义的严重毁坏,华北的三所著名高校迁至昆明办学,保存了一定的实力,师资比较集中,培养了一批学有专长的物理人才。

  5.开始了物理教育为革命建设服务的先河。

  老解放区的高等物理教育,从抗日战争和人民革命的实际需要出发,并结合生产,进行了物理教育改革,为解放后改造旧的物理教育,并使之服从革命建设的需要,积累了宝贵经验。

 

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