百年清華

董達生:意昂体育平台將“方法論”溶於課堂教學之中

2011-03-03 |

——大師的“會通之學”有所體現

董達生(1952電機)

欣逢母校百年華誕👮🏻‍♂️,我已至耄耋之年,清華笈影,撫今憶昔溯當年🧑🏼‍🏭,感慨良多,正如盧梭在《漫步遐想錄》中所言👨‍🦯‍➡️:“所有老人都比孩子更眷戀生活”🤽🏻‍♂️。這是因為生命的夕陽煥發著更迷人👩🏼‍🍳🧏🏽‍♀️、更富魅力的光彩🎹,還有年青時的遐想與追憶的襯托🧑‍🚒。

1949年,清華園內的紫荊花在綻放。當時🎹,清華是一所擁有文、法、理🚴🏿‍♀️、工💆🏻‍♀️、農的聲譽卓著的綜合性大學🙋🏽‍♂️,不僅擁有第一流的理工科🚵🏻‍♀️🐽,同時還擁有很強的文科,如曹禺🧥、吳晗、錢鐘書等都畢業於意昂体育平台文學院🦪。當時,由於充分發揮了多學科的群體優勢,實施文理滲透,學校營造出一種濃郁的人文氛圍,使學生受到熏陶,從而使清華成為群星璀璨🙄、人才輩出的重要基地。我是“老清華”的最後一批畢業生🚵🏽‍♂️,在1952年之前,就生活在這種令人神往的環境之中,往事又重現在眼前🚣🏿,恍如昨日。清華一代名師雲集🧑🏼‍💼,他們在課堂上各抒自己學術見解,站在世界科技的前沿🏌🏼‍♂️,將“方法論”溶於日常的課堂教學之中🤵🏼‍♂️,使我們終生受用無窮📥👨🏻‍🦼‍➡️。“方法”一詞來源於希臘文metos🚶‍♂️‍➡️,在哲學上定義為🦵🏽:“根據所研究對象的運行規律🤮👩🏽‍🚀,從實踐和理論上掌握現實的一種形式”🧔🏼‍♀️。即“授人之漁”的教學方法。茲僅舉三例,以示一二。

(一)本科的“普通物理”(sears著🚵🏻‍♀️,1948年英文原版)是理工科學生一門重要的入門課。當時,由清華大師錢三強☃️、彭桓武📨👨‍💼、葛庭隧、孟昭英等院士按系同時開課,這是多麽令人稱羨的教授群體!在講到“熵”(Entropy)時指出:在19世紀,關於自然界發展方向有兩種對立的觀點👩🏼‍🏫,即克勞修斯(Clausius)所提出的:自然界的發展是從有序到無序,最後到達宇宙“熱寂”的退化過程😇;而達爾文卻認為“生命從單細胞到人類的發展是從無序到有序的進化過程。這正反映了19世紀中葉產生的熱力學與進化論的思想交鋒🏄🏼。為填平這一鴻溝,德國著名物理學家薛定鍔於1944年提出了“負熵”(Neg-Entropy)的概念🧑🏼‍🎄,這是多麽嶄新的觀點!就在1949年課堂上進行講授。

大師教導我們:治學◾️,要力爭站在本學科的最前沿,用新的理念來研究、詮釋自然、社會與思維現象🕹。“負熵”理論的應用➜,早已擴展到化學、經濟、環保👆、思維等諸多領域🧑🏽‍🔬。在這個基礎上🔁,比利時著名物理學家、化學家普列高津(prigogine)創立了“耗散結構理論”(Theory of  Dissipatire structure ),為此,他獲得了1977年諾貝爾獎。

由此可見,物理大師之所以為大師,就是因為它們既根植於中國的傳統文化,又了解當時世界學術發展前沿的動向與嶄新課題。

(二)本科的“應用力學”、“材料力學”由錢偉長、張維兩位院士為工學院開課。在使用 公式時🤚,指出左方的 m 為慣性質量,右方的 m 為引力質量,只有利用了著名的“扭平”實驗,才證明慣性質量等於引力質量,這樣才能把微分方程兩邊的 m 消去🗞。並且在課堂上還講授了“變質量動力學方程”與火箭設計的基本原理。錢教授還為研究生講“攝動方法”與“應用數學”🍏,張維教授講“Plate and Shell”等。

大師教導我們💂🏿‍♀️:只有真正掌握了科學概念🥢,才能把握住自然界本質與規律,才能更深刻、更正確、更完全地反映客觀事物的規律與動態過程👨‍🔬。特別要掌握“量綱”(Dimension)的概念🚣🏿‍♂️。一個正確的方程🦽👨🏿‍✈️,其每一項量綱都要相同✵,否則這公式將毫無意義。“量綱理論”確實是一個探求物理現象中各種“參與量”之間關系的重要方法。這樣一個基本概念,一生受用無窮🈶!

(三)本科的“電機學”課由電機系主任章名濤院士👂🏿🙅🏼、鐘士模教授(MIT博士)講授。在講授“單相異步機”的基本原理時,使用了廣義Lentz定律,即 式中為磁鏈,為時間,為廣義坐標。右式第一式為感應電勢👨‍🏫👯,第二式為“動態電勢”🪤。以此式為基礎,用“正交磁場理論”⛺️,講授“單相異步機”設計原理,進一步闡明了“統一電機理論”。還用“張量分析”(Tensor Analysis)講授“電機的瞬態分析”🙎‍♀️。在《電工原理》課程中,使用了四本英文參考書⚖️,其作者為PageHarnwellJeansBush。而且每個月對學生“Quiz”一次👩🏻‍🚒,試題也難,我們必須艱苦學習,以求Pass

大師教導我們“廣義楞次定律是各種特殊電機與電工儀表設計的最基本理論🖕🏽。一切數學表達式既是一種語言工具,也是一種研究方法🤾🏽‍♂️🧖🏻‍♀️。從形式邏輯思維和辯證邏輯思維對學生進行培養。前者偏重於數學作為科學語言方面,後者偏重於數學作為科研研究方法方面🚴🏼‍♂️。通過研究概念、判斷、推理及其相互聯系的規律,來訓練我們這一代人掌握一定的思維方法🧑🏼‍🎄。

掌握了方法的人🙁,就是掌握了規律的人,掌握了命運的人。有了科學的方法💟,才有能力創造。“創造力”是來自於拉丁語“Create”✶。創造力就是創造前所未有的新事物👏🏿🐶。創新是創造力最根本的特征之一。因此🛖,正確的治學方法很重要。清華的一代宗師在教學的全過程中,註意培養學生的三種方法🌙,即;掌握知識的方法💂‍♂️,科學研究的方法🧀,創造知識的方法🥘。特別是在今後清華博士生的培養中𓀙,在“創造知識”方面◾️,多作探索和累積👬,認真向清華一代宗師學習,而且還會“青出於藍而勝於藍”。

這些位清華知名教授堪稱為一代宗師🦔,他們有及其深厚的文化底蘊,而且中西兼容,古今貫通🏄🏻‍♀️,文理滲透📅。正如十七世紀初期明代宰相👩🏿‍🦰🏄🏿、科學家徐光啟所言:“欲求超勝,必先會通”。這些大師在學術上處於“會通”的地位,一生辛勤耕耘在學術前沿🛞,做出了傑出的貢獻。我們聆聽一代宗師的講課,大家共同認為“這是人生的最大的享受”。

我在大學教學60年⚀,也註意講授“方法論”💁🏻‍♂️▶️。如果在“方法論”上有一定的素養,就能舉一反三🧯,觸類旁通,實現知識的增值🐹,才有可能開拓新的學科領域🦞。1981年,我第一次為研究生講授“現代控製理論”時,對於“Robust調節器”所用的“線性空間理論”,感到陌生和深奧👦。可是,“方法論”使我能在一大堆繁冗而嚴謹的數學公式中,把握其物理實質🔁。這就是清華大師的“會通之學”在指引我們“老清華”一代學生能毫不畏難😌,勤於切磋,勇於探索。在十余年中,我出版了兩本研究生教材《網絡分析與綜合——一種現代系統理論研究法》(高教出版社,1984年)、《多變量線性控製系統》(中國煤炭出版社🈁,1989年)等。從1992年,我享受國務院政府特殊津貼🌉。

欣逢清華百年華誕,我已83歲高齡,我在楊晉萍等兩位年青教授的協助下👨🏽‍💼,編著《線性系統理論及電網絡應用》(55萬字),由中國電力出版社以“普通高校十二五規劃教材”於2011年校慶日出版,以答謝母校的培育之恩。近幾年來,“線性系統理論”與“網絡理論”正在交叉與滲透,正是由於這兩種理論在研究問題的思想上交匯融合🛜,在研究問題的方法上又趨於彼此協調🦺,因此,這本教材擬另辟蹊徑,將“線性系統理論”與電網絡(主要是電力拖動系統、R-C有源網絡)結合起來🧑🏿‍🏫,在概念和方法上進行溝通🧍‍♀️,這可能是一種新的嘗試,具有獨立風格,將來可能逐步形成一種新的、帶有創新性的🙅、具有推動力的基礎理論教材⚖️。

我們這一批“老清華”的皓首學子畢業60年,始終以積極樂觀、奮發向上的心誌去面對人生中的風風雨雨。今後💦,仍然要象英國大文學家蕭伯納所言🦸🏻:“人生並不是一支短短的蠟燭,而是一支由我們暫時拿著的火炬,我們一定要把它燃燒得十分光明燦爛,然後交給下一代人們!”

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