黃昆先生的教學(xué)風(fēng)格

陳金富

在北京大學(xué)創(chuàng)辦“五校聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”是培養(yǎng)半導(dǎo)體學(xué)科人才史上的創(chuàng)舉．1956年，當(dāng)時(shí)的高等教育部根據(jù)我國《1956～1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》迅速培養(yǎng)科技人才的需要，決定創(chuàng)辦“五校（北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、東北人民大學(xué)和廈門大學(xué)）聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”，由“五?！狈謩e派出一些教師和實(shí)驗(yàn)員參加聯(lián)合半導(dǎo)體教研室．黃昆教授和謝希德受命分別任半導(dǎo)體教研室主任和副主任．“五?！睂W(xué)生先后學(xué)習(xí)了傳統(tǒng)的物理系基礎(chǔ)課和“固體物理”，還攻讀了“半導(dǎo)體物理”等多門專業(yè)課．經(jīng)過一年（四年制）或兩年（五年制）的培養(yǎng)后，學(xué)生總體上優(yōu)秀，畢業(yè)后分配到有關(guān)部門，逐漸成為發(fā)展我國半導(dǎo)體學(xué)科的骨干力量，不少學(xué)生還成為高校、研究所、工廠和管理部門中的出色領(lǐng)導(dǎo)．1957年暑假，半導(dǎo)體專門化四年制的98名學(xué)生畢業(yè)，這是“聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”的首屆畢業(yè)生．當(dāng)時(shí)，國防科工委、科研院所、重點(diǎn)工業(yè)部門和有關(guān)高校都非?？释苣玫疆厴I(yè)生分配指標(biāo)．我曾有幸在黃昆教授直接指導(dǎo)下，具體負(fù)責(zé)這些學(xué)生的畢業(yè)分配工作，這次畢業(yè)分配按黃昆教授對(duì)人才布局的考慮具體實(shí)施：首先，重點(diǎn)保證“五?！备髯詳M留校的畢業(yè)生將來返回原?；I建半導(dǎo)體專門化的重任；其次，中國科學(xué)院、國防科工委和重點(diǎn)工業(yè)部門屬重點(diǎn)保證單位．這年暑期，我每天按時(shí)上班，親身經(jīng)歷并見證了“聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”的學(xué)生備受社會(huì)各界歡迎的情況，也見證了當(dāng)時(shí)對(duì)學(xué)生確定的培養(yǎng)目標(biāo)的遠(yuǎn)見．

因?yàn)椤拔逍！钡慕處煋?dān)負(fù)著“五校聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”結(jié)束后返回原?；I建半導(dǎo)體專門化的重任，他們是培養(yǎng)人才的基礎(chǔ)，所以在聯(lián)合半導(dǎo)體教研室建立之初，就對(duì)這些教師的工作安排和培養(yǎng)提出明確的目標(biāo)并采取有力的措施．黃昆教授在首次教研室會(huì)議上部署，年輕教師，包括并不年輕的黃振邦、劉士毅和吳伯僖在內(nèi)，負(fù)責(zé)籌建半導(dǎo)體專門化實(shí)驗(yàn)室，每人籌建一個(gè)實(shí)驗(yàn)，開學(xué)前一個(gè)月內(nèi)完成，并寫成實(shí)驗(yàn)講義，開學(xué)后指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)．籌建實(shí)驗(yàn)室期間，中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所洪朝生教授兼職擔(dān)任指導(dǎo)，北大校方將“聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”辦學(xué)列為“重中之重”，校金工廠、物理系供應(yīng)室確保元器件加工和原材料供應(yīng)；授課方面則由黃昆和謝希德合作講授“半導(dǎo)體物理”，陳志全備課“晶體管原理”，各項(xiàng)工作緊張而有序地進(jìn)行．這樣，實(shí)驗(yàn)室得以按期籌建完成．課程講授和實(shí)驗(yàn)課程步上正軌后不久，黃昆教授隨即部署教研室的科研工作．青年教師除指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和聽課外，還被要求參加教研室統(tǒng)一安排的科研課題研究，如半導(dǎo)體基本性質(zhì)、電致發(fā)光，以及參加由蘇聯(lián)專家桑杜洛娃指導(dǎo)的“建立放射性同位素在半導(dǎo)體中雜質(zhì)擴(kuò)散規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)課題的研究．黃昆和謝希德還為青年教師主講學(xué)科專題報(bào)告，并分別主持電子—晶格相互作用與能帶理論研究．后來的實(shí)踐表明，對(duì)“五校”教師有力的培養(yǎng)措施確保了這些教師日后成為發(fā)展我國半導(dǎo)體學(xué)科的骨干．

兩年的聯(lián)合辦學(xué)，系統(tǒng)培養(yǎng)了240多名半導(dǎo)體專門化畢業(yè)生．“聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”結(jié)束后，“五校”各自籌建半導(dǎo)體專門化或?qū)I(yè)，半導(dǎo)體學(xué)科的教育事業(yè)增速發(fā)展．黃昆、謝希德領(lǐng)導(dǎo)我們創(chuàng)辦“五校聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”為我國發(fā)展半導(dǎo)體事業(yè)立下了豐功偉績(jī)．

領(lǐng)悟黃昆教授的教學(xué)風(fēng)格

在北大的兩年，我首先接受了在洪朝生教授指導(dǎo)下獨(dú)立籌建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的訓(xùn)練．這是從事實(shí)驗(yàn)課題研究、籌建實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一種訓(xùn)練，我從中受益很大．

在這兩年中我最大的收獲是，在聽黃昆教授授課過程中領(lǐng)悟到黃昆教授的教學(xué)風(fēng)格．這一風(fēng)格是黃昆教授的治學(xué)精神在教學(xué)上的體現(xiàn)，授課過程中體現(xiàn)了他獨(dú)特的學(xué)術(shù)風(fēng)格、思維習(xí)慣、治學(xué)精神和方法．從某種意義上看，黃昆教授琢磨教學(xué)、研究教學(xué)內(nèi)容、探討最佳教學(xué)方法，是他過去從事的科學(xué)研究的繼續(xù)和拓展，用黃昆教授的自敘來表述，是他把教學(xué)和教材建設(shè)的過程看做是借助他“在研究工作的經(jīng)驗(yàn)，將其作為獲取科研成果對(duì)待，潛心研究，臻于完美”．黃昆教授的教學(xué)風(fēng)格像磁石般吸引了我，成為我后來治學(xué)從教的楷模．這里，我從四個(gè)方面談?wù)勎覍?duì)黃昆教授教學(xué)風(fēng)格的領(lǐng)悟，以此紀(jì)念一代宗師、科學(xué)泰斗黃昆院士．

1．全身心投入教學(xué)，致力于教學(xué)實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的敬業(yè)精神，是黃昆教授教學(xué)思想的基礎(chǔ)

黃昆教授于1951年回國受聘北大任教，從32歲到58歲期間都致力于教學(xué)工作．他講授的第一門課程是本科生的入門課程、物理學(xué)科的重點(diǎn)基礎(chǔ)課“普通物理”，之后講授“半導(dǎo)體物理”和“固體物理”．作為一位在國外留學(xué)、從事科學(xué)研究，并在固體物理學(xué)科領(lǐng)域具有精湛造詣的學(xué)術(shù)大師，回國后毅然擔(dān)任基礎(chǔ)課的講授，當(dāng)時(shí)已經(jīng)有一些人表示不解，在當(dāng)前的高校也是聞所未聞．黃昆教授回國后應(yīng)聘任教，固然是適應(yīng)當(dāng)時(shí)我國高等教育事業(yè)客觀形勢(shì)發(fā)展，服從國家大局、為國效力的壯舉，但僅停留在這一認(rèn)識(shí)層次上是不夠的．黃昆教授認(rèn)為，借助自己的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和科研工作的經(jīng)驗(yàn)致力于教學(xué)，全身心鉆研教學(xué)內(nèi)容，悉心探索最好的教學(xué)方法，并且把編寫、出版教材作為獲取科研成果來對(duì)待，同樣能在教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮聰明才智，增長(zhǎng)才干，實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值．實(shí)踐表明，黃昆教授當(dāng)年講授“普通物理”的卓越教學(xué)效果是眾所周知的，也培養(yǎng)了后來擔(dān)任該門課程講授的知名教授（如叢樹桐、李椿等）．后來，黃昆教授又對(duì)當(dāng)年講授另外兩門課程使用的教材加工整理，出版了《半導(dǎo)體物理學(xué)》和《固體物理學(xué)》兩本經(jīng)典著作．只有具備黃昆教授那樣治學(xué)從教的敬業(yè)精神，才能在教學(xué)開展和教材寫作上取得那樣豐碩的成果．在今天高校面臨的形勢(shì)下，弘揚(yáng)黃昆教授對(duì)待教學(xué)的這種敬業(yè)精神，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義．

2．借助科學(xué)研究的經(jīng)驗(yàn)，潛心研究教學(xué)內(nèi)容，悉心探索最好的教學(xué)方法，形成獨(dú)具風(fēng)格的教學(xué)方式

我特別推崇、贊譽(yù)黃昆教授在教學(xué)上體現(xiàn)的下列獨(dú)特風(fēng)格：

（1）嚴(yán)謹(jǐn)、清晰地闡述物理概念和物理模型．

物理概念和物理模型是物理教學(xué)中的關(guān)鍵性科學(xué)語言，是物理學(xué)家進(jìn)行科學(xué)思維、表達(dá)其物理思想和表述客觀規(guī)律的工具，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維與獨(dú)立工作的基礎(chǔ)．衡量課程教學(xué)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一就是能否嚴(yán)謹(jǐn)、清晰地闡述物理概念和物理模型．黃昆教授具有最善于駕馭這方面的能力．例如以講授布喇菲^①（Bravis）點(diǎn)陣學(xué)說為例，當(dāng)年黃昆教授不采用從講授初學(xué)者難于理解的、抽象的布喇菲點(diǎn)陣學(xué)說入手介紹晶格幾何的系列概念，而是選用容易理解的實(shí)體圖像（多個(gè)等徑圓圈緊密堆積成的“基元”在二維空間規(guī)則排列成的周期性結(jié)構(gòu)圖）定性表示晶體的周期性結(jié)構(gòu)．選擇基元中任意一點(diǎn)A作為參考點(diǎn)，則在二維空間圖像中的每個(gè)基元上都可以找到一系列與A點(diǎn)環(huán)境完全等同的點(diǎn)子．這組無限多的等同點(diǎn)系就構(gòu)成一個(gè)二維點(diǎn)陣，改變參考點(diǎn)的選取，所得到的點(diǎn)陣都是相同的．從點(diǎn)陣出發(fā)就可以引申出布喇菲點(diǎn)陣、陣點(diǎn)、基矢、格矢、原胞、晶列、晶面等概念，然后由二維點(diǎn)陣擴(kuò)展到三維點(diǎn)陣．黃昆教授的這種教材組織方法所遵循的教學(xué)過程是從實(shí)體圖像到抽象（等同點(diǎn)系），最后提煉出抽象的科學(xué)概念（晶體幾何的系列概念）．這種選取教材的方法既保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性，又能清晰闡述物理概念、化解教材難點(diǎn)的講授，教學(xué)效果好．

黃昆教授還擅長(zhǎng)借助物理概念和模型，盡可能不用復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具（避免用繁長(zhǎng)的數(shù)學(xué)推演而掩蓋對(duì)物理本質(zhì)的闡述）闡述課程中某些重要內(nèi)容．例如，不用復(fù)雜的化學(xué)鏈理論介紹晶體結(jié)合的基本結(jié)合形式．當(dāng)時(shí)黃昆教授用元素的“電負(fù)性”（化合物分子中的組成原子把電子吸引向自己的本領(lǐng)）概念闡述元素和化合物晶體結(jié)合的規(guī)律．

（2）教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生提煉科學(xué)模型的思維能力．

擅長(zhǎng)科學(xué)模型的構(gòu)思，培養(yǎng)學(xué)生提煉科學(xué)模型的思維能力，是黃昆教授治學(xué)從教風(fēng)格的突出體現(xiàn)，在教學(xué)中，黃昆教授經(jīng)常借用啟迪形象思維的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的思維能力．例如在講授晶格振動(dòng)這一難點(diǎn)時(shí)，黃昆教授先抽象出可不必考慮邊界上原子與內(nèi)部原子差異的無限長(zhǎng)的一維原子鏈（這是為研究對(duì)象規(guī)定的概念），陣列上的原子以電磁作用相互聯(lián)系，其耦合方式導(dǎo)致陣列上原子具有特定的集體運(yùn)動(dòng)形式．對(duì)這種復(fù)雜的集體運(yùn)動(dòng)，又抽象出只考慮原子間近鄰相互作用，略去次近鄰作用；而原子間的近鄰相互作用力，又只考慮類似彈簧振子的簡(jiǎn)諧作用力，略去非簡(jiǎn)諧作用力（這是已知的形象化模型）．根據(jù)以上假設(shè)提煉出一維陣列上的原子在簡(jiǎn)諧作用力下繞其平衡位置做微振動(dòng)的科學(xué)模型，這種振動(dòng)形成各種模式的格波．在此基礎(chǔ)上再討論雙原子鏈的振動(dòng)，然后推到三維晶格振動(dòng)，并簡(jiǎn)述與非簡(jiǎn)諧作用有關(guān)的若干問題．這種組織教材的方法使初學(xué)者可以在原有知識(shí)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容．更為重要的是教會(huì)學(xué)生提煉科學(xué)模型的方法．

培養(yǎng)科學(xué)思維能力時(shí)處理好物理模型與數(shù)學(xué)模型的融洽關(guān)系，是黃昆教學(xué)風(fēng)格的另一特色．理論教學(xué)中，黃昆教授不但擅長(zhǎng)為研究對(duì)象構(gòu)思物理模型和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型（參照物理模型引入描述系統(tǒng)屬性的參數(shù)，建立諸參數(shù)間的關(guān)系，推算結(jié)果，預(yù)測(cè)和評(píng)述結(jié)果），還重視將數(shù)學(xué)模型回歸到物理模型，對(duì)概念和模型做必要的復(fù)述．這一復(fù)述深化了對(duì)物理實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)，也體現(xiàn)了教師的素質(zhì)．

我舉聽課中印象深刻的一個(gè)例子：在講授熱激發(fā)（如施主、受主的熱激發(fā)，基于晶體中熱漲落現(xiàn)象產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷的熱激發(fā)）時(shí)含有一個(gè)獲得大于u的能量漲落幾率的表達(dá)式exp（－u/k_BT）（對(duì)不同的問題u代表諸如施主、受主激活能，點(diǎn)缺陷的激活能等）．在討論與點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)（跨越勢(shì)壘過程）有關(guān)的自擴(kuò)散問題時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)D的表達(dá)式含有一個(gè)exp［－（u＋E）/k_BT］的指數(shù)因子．指數(shù)表達(dá)式中的k_BT體現(xiàn)出過程的熱激發(fā)本質(zhì)；u較小時(shí)點(diǎn)缺陷濃度大，擴(kuò)散原子附近出現(xiàn)點(diǎn)缺陷的幾率大，有利于擴(kuò)散的進(jìn)行；E是擴(kuò)散原子與其鄰近的缺陷交換位置時(shí)所必須跨越的勢(shì)壘高度，E較小時(shí)點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)快，它容易移近擴(kuò)散原子并與其交換位置，完成一次布朗行程，因此當(dāng)u＋E小時(shí)D數(shù)值較大．這種將數(shù)學(xué)模型復(fù)歸到物理模型進(jìn)行必要的復(fù)述，是黃昆教授經(jīng)常傳授的分析方法．

（3）臻于至善的教學(xué)效果．

我想舉兩個(gè)例子記述黃昆教授爐火純青的教學(xué)效果：

其一，黃昆授課非常嫻熟，從不按稿平鋪直敘，而是隨著課程內(nèi)容層次的深入不斷提出問題，介紹描述對(duì)象的物理概念、參數(shù)，提煉物理模型，再對(duì)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析．如此不斷提出問題、解決問題，使課程講解逐層深入．聽課師生則聚精會(huì)神地跟隨教師講授的思路領(lǐng)悟、思索，在理解的基礎(chǔ)上記憶、消化．聽黃昆教授這樣的講課其實(shí)是一種探索知識(shí)的享受．當(dāng)年聽黃昆教授講授“半導(dǎo)體物理”和“固體物理”在全國是首次，聽課的師生中除“五校聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”的師生外，還有清華大學(xué)進(jìn)修生，更有乘早班火車從天津趕往北大聽課的南開大學(xué)部分師生，可謂盛況空前，無與倫比．

其二，聽課師生課堂上基本理解、記住教學(xué)內(nèi)容，是黃昆教授教學(xué)效果的另一例證．當(dāng)年在沒有任何現(xiàn)成教材可供預(yù)習(xí)、參考的“空白”背景下，僅依靠聽課和筆記就能記住、理解授課內(nèi)容，特別是領(lǐng)悟其教學(xué)風(fēng)格，足以顯示黃昆教授卓越的教學(xué)效果．

3．著書過程中的治學(xué)精神，教材建設(shè)的豐功偉績(jī)

黃昆教授將編書過程作為獲取科研成果來對(duì)待，潛心研究，臻于完美．當(dāng)年他與謝希德教授合著的《半導(dǎo)體物理學(xué)》一書于1958年正式出版，書中大部分章節(jié)由黃昆教授親自執(zhí)筆撰寫，最后由他統(tǒng)一定稿．這本著作是國內(nèi)半導(dǎo)體學(xué)科第一本專著，在國際上也是一本優(yōu)秀著作．黃昆教授編著的《固體物理學(xué)》一書在出版后的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)同樣是一本標(biāo)準(zhǔn)用書，無需改版．1977年黃昆教授調(diào)中國科學(xué)院出任半導(dǎo)體研究所所長(zhǎng)，自教學(xué)崗位轉(zhuǎn)至科研崗位，肩負(fù)領(lǐng)導(dǎo)科研并組織全所半導(dǎo)體物理研究的重任．在當(dāng)時(shí)形勢(shì)下，黃昆教授無暇為《固體物理學(xué)》撰寫增訂版，這一任務(wù)后來由黃昆教授的學(xué)生韓汝琦教授完成．我在《教材通訊》上發(fā)表的《教材內(nèi)容更新的又一途徑》一文，向國內(nèi)外固體物理領(lǐng)域內(nèi)的讀者推薦韓汝琦教授在黃昆教授指導(dǎo)下改寫黃昆教授原著的《固體物理學(xué)》這部著作的情況，有興趣的讀者可參閱．

實(shí)踐、弘揚(yáng)黃昆教授的教學(xué)風(fēng)格

北大“五校聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”結(jié)束后，我返回廈門大學(xué)，參與籌建廈大物理系半導(dǎo)體專門化，擔(dān)任“半導(dǎo)體物理”和“固體物理”課程講授，在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步領(lǐng)悟黃昆教授教學(xué)風(fēng)格．歷經(jīng)坎坷后，1976年時(shí)年48歲的我返回專業(yè)繼續(xù)從事上述兩門課程的講授．自此至退休前夕在長(zhǎng)達(dá)17年的教學(xué)生涯中，我努力全面深入地實(shí)踐、弘揚(yáng)黃昆教授的教學(xué)風(fēng)格，全身心投入教學(xué)，致力于通過教學(xué)實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值，開展教學(xué)研究，包括編寫配套教材，對(duì)多年的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行理論總結(jié)，開展固體物理教材教法研究，如固體物理教材難點(diǎn)內(nèi)容的研究、固體物理教學(xué)法資料研究、教學(xué)研究的拓展，撰寫教學(xué)研究論文等．其中《固體物理學(xué)學(xué)習(xí)參考書》于1986年8月由高等教育出版社出版，這本書是高等學(xué)校理科物理學(xué)教材編審委員會(huì)固體物理編審小組和高等教育出版社組織編寫的一套固體物理學(xué)科的教學(xué)參考書之一．應(yīng)該著重提及的是，我編寫這本教材的準(zhǔn)備階段就得到黃昆教授的支持．1985年5月8日我寫信給黃昆教授，告訴他我根據(jù)多年從事固體物理、固體理論的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，參考國外某些富有啟發(fā)性的圖表、資料，針對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)上的難點(diǎn)編寫了一本《固體物理學(xué)學(xué)習(xí)參考書》，經(jīng)教育部固體物理編審小組的認(rèn)可列入了人民教育出版社的出版規(guī)劃．書中采用人教社規(guī)定的以《英漢物理學(xué)詞匯》為主要參考；我采用現(xiàn)有中文教材中使用的名詞，例如晶格、格子、正格子、倒格子、正格子基矢、倒格子基矢、原胞、晶胞、倒格子原胞、倒格矢等稱呼，而不擬采用倒易矢、倒易空間等稱呼．出版社考慮到這些名詞尚有爭(zhēng)議，建議我寫信向幾位老前輩請(qǐng)教．為此我請(qǐng)老前輩在繁忙中抽暇對(duì)隨信附表所列名詞提出指導(dǎo)性建議（只需打“√”以節(jié)省時(shí)間）．我寫信給多位老教授請(qǐng)教．黃昆教授收到信后第一個(gè)給我復(fù)函，用打“√”形式發(fā)表他的建議．他的建議和我原先的想法完全一致，他的復(fù)信和建議對(duì)我寫好書稿是極大的支持與鼓勵(lì)．事隔二十余年，我只找到當(dāng)年用復(fù)寫紙寫的信稿，信稿的附頁（附頁詳列有爭(zhēng)議的名詞一覽表以及國內(nèi)已出版的讀物中對(duì)這些名詞的稱呼）已遺失．

黃昆教授雖然離我們而去了，但他的精神仍然在指導(dǎo)著我們的教學(xué)工作，我們會(huì)永遠(yuǎn)懷念他．

作者簡(jiǎn)介

陳金富，廈門大學(xué)物理系教授．1952年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)物理系，分配到廈門大學(xué)物理系任教．1956年8月至1958年參加“五校聯(lián)合半導(dǎo)體專門化”工作．隨后同年8月返回廈門大學(xué)參加籌建廈大半導(dǎo)體專業(yè)，并長(zhǎng)期講授“半導(dǎo)體物理學(xué)”和“固體物理學(xué)”課程．曾任高等學(xué)校理科物理教材編審委員會(huì)固體物理編審組固體物理教材研究小組副組長(zhǎng)．曾參編《固體物理學(xué)大辭典》，撰寫《固體物理學(xué)學(xué)習(xí)參考書》，發(fā)表論文30余篇．

--------------------

注釋

①　根據(jù)全國自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)公布的《物理學(xué)名詞》（1996），現(xiàn)譯為“布拉維”．