百年清华

董达生:清华大学将“方法论”溶于课堂教学之中

2011-03-03 |

——大师的“会通之学”有所体现

董达生(1952电机)

欣逢母校百年华诞,我已至耄耋之年,清华笈影,抚今忆昔溯当年,感慨良多,正如卢梭在《漫步遐想录》中所言:“所有老人都比孩子更眷恋生活”。这是因为生命的夕阳焕发着更迷人、更富魅力的光彩,还有年青时的遐想与追忆的衬托。

1949年,清华园内的紫荆花在绽放。当时,清华是一所拥有文、法、理、工、农的声誉卓著的综合性大学,不仅拥有第一流的理工科,同时还拥有很强的文科,如曹禺、吴晗、钱钟书等都毕业于清华大学文学院。当时,由于充分发挥了多学科的群体优势,实施文理渗透,学校营造出一种浓郁的人文氛围,使学生受到熏陶,从而使清华成为群星璀璨、人才辈出的重要基地。我是“老清华”的最后一批毕业生,在1952年之前,就生活在这种令人神往的环境之中,往事又重现在眼前,恍如昨日。清华一代名师云集,他们在课堂上各抒自己学术见解,站在世界科技的前沿,将“方法论”溶于日常的课堂教学之中,使我们终生受用无穷。“方法”一词来源于希腊文metos,在哲学上定义为:“根据所研究对象的运行规律,从实践和理论上掌握现实的一种形式”。即“授人之渔”的教学方法。兹仅举三例,以示一二。

(一)本科的“普通物理”(sears著,1948年英文原版)是理工科学生一门重要的入门课。当时,由清华大师钱三强、彭桓武、葛庭隧、孟昭英等院士按系同时开课,这是多么令人称羡的教授群体!在讲到“熵”(Entropy)时指出:在19世纪,关于自然界发展方向有两种对立的观点,即克劳修斯(Clausius)所提出的:自然界的发展是从有序到无序,最后到达宇宙“热寂”的退化过程;而达尔文却认为“生命从单细胞到人类的发展是从无序到有序的进化过程。这正反映了19世纪中叶产生的热力学与进化论的思想交锋。为填平这一鸿沟,德国著名物理学家薛定锷于1944年提出了“负熵”(Neg-Entropy)的概念,这是多么崭新的观点!就在1949年课堂上进行讲授。

大师教导我们:治学,要力争站在本学科的最前沿,用新的理念来研究、诠释自然、社会与思维现象。“负熵”理论的应用,早已扩展到化学、经济、环保、思维等诸多领域。在这个基础上,比利时著名物理学家、化学家普列高津(prigogine)创立了“耗散结构理论”(Theory of  Dissipatire structure ),为此,他获得了1977年诺贝尔奖。

由此可见,物理大师之所以为大师,就是因为它们既根植于中国的传统文化,又了解当时世界学术发展前沿的动向与崭新课题。

(二)本科的“应用力学”、“材料力学”由钱伟长、张维两位院士为工学院开课。在使用 公式时,指出左方的 m 为惯性质量,右方的 m 为引力质量,只有利用了著名的“扭平”实验,才证明惯性质量等于引力质量,这样才能把微分方程两边的 m 消去。并且在课堂上还讲授了“变质量动力学方程”与火箭设计的基本原理。钱教授还为研究生讲“摄动方法”与“应用数学”,张维教授讲“Plate and Shell”等。

大师教导我们:只有真正掌握了科学概念,才能把握住自然界本质与规律,才能更深刻、更正确、更完全地反映客观事物的规律与动态过程。特别要掌握“量纲”(Dimension)的概念。一个正确的方程,其每一项量纲都要相同,否则这公式将毫无意义。“量纲理论”确实是一个探求物理现象中各种“参与量”之间关系的重要方法。这样一个基本概念,一生受用无穷!

(三)本科的“电机学”课由电机系主任章名涛院士、钟士模教授(MIT博士)讲授。在讲授“单相异步机”的基本原理时,使用了广义Lentz定律,即 式中为磁链,为时间,为广义坐标。右式第一式为感应电势,第二式为“动态电势”。以此式为基础,用“正交磁场理论”,讲授“单相异步机”设计原理,进一步阐明了“统一电机理论”。还用“张量分析”(Tensor Analysis)讲授“电机的瞬态分析”。在《电工原理》课程中,使用了四本英文参考书,其作者为PageHarnwellJeansBush。而且每个月对学生“Quiz”一次,试题也难,我们必须艰苦学习,以求Pass

大师教导我们“广义楞次定律是各种特殊电机与电工仪表设计的最基本理论。一切数学表达式既是一种语言工具,也是一种研究方法。从形式逻辑思维和辩证逻辑思维对学生进行培养。前者偏重于数学作为科学语言方面,后者偏重于数学作为科研研究方法方面。通过研究概念、判断、推理及其相互联系的规律,来训练我们这一代人掌握一定的思维方法。

掌握了方法的人,就是掌握了规律的人,掌握了命运的人。有了科学的方法,才有能力创造。“创造力”是来自于拉丁语“Create”。创造力就是创造前所未有的新事物。创新是创造力最根本的特征之一。因此,正确的治学方法很重要。清华的一代宗师在教学的全过程中,注意培养学生的三种方法,即;掌握知识的方法,科学研究的方法,创造知识的方法。特别是在今后清华博士生的培养中,在“创造知识”方面,多作探索和累积,认真向清华一代宗师学习,而且还会“青出于蓝而胜于蓝”。

这些位清华知名教授堪称为一代宗师,他们有及其深厚的文化底蕴,而且中西兼容,古今贯通,文理渗透。正如十七世纪初期明代宰相、科学家徐光启所言:“欲求超胜,必先会通”。这些大师在学术上处于“会通”的地位,一生辛勤耕耘在学术前沿,做出了杰出的贡献。我们聆听一代宗师的讲课,大家共同认为“这是人生的最大的享受”。

我在大学教学60年,也注意讲授“方法论”。如果在“方法论”上有一定的素养,就能举一反三,触类旁通,实现知识的增值,才有可能开拓新的学科领域。1981年,我第一次为研究生讲授“现代控制理论”时,对于“Robust调节器”所用的“线性空间理论”,感到陌生和深奥。可是,“方法论”使我能在一大堆繁冗而严谨的数学公式中,把握其物理实质。这就是清华大师的“会通之学”在指引我们“老清华”一代学生能毫不畏难,勤于切磋,勇于探索。在十余年中,我出版了两本研究生教材《网络分析与综合——一种现代系统理论研究法》(高教出版社,1984年)、《多变量线性控制系统》(中国煤炭出版社,1989年)等。从1992年,我享受国务院政府特殊津贴。

欣逢清华百年华诞,我已83岁高龄,我在杨晋萍等两位年青教授的协助下,编著《线性系统理论及电网络应用》(55万字),由中国电力出版社以“普通高校十二五规划教材”于2011年校庆日出版,以答谢母校的培育之恩。近几年来,“线性系统理论”与“网络理论”正在交叉与渗透,正是由于这两种理论在研究问题的思想上交汇融合,在研究问题的方法上又趋于彼此协调,因此,这本教材拟另辟蹊径,将“线性系统理论”与电网络(主要是电力拖动系统、R-C有源网络)结合起来,在概念和方法上进行沟通,这可能是一种新的尝试,具有独立风格,将来可能逐步形成一种新的、带有创新性的、具有推动力的基础理论教材。

我们这一批“老清华”的皓首学子毕业60年,始终以积极乐观、奋发向上的心志去面对人生中的风风雨雨。今后,仍然要象英国大文学家萧伯纳所言:“人生并不是一支短短的蜡烛,而是一支由我们暂时拿着的火炬,我们一定要把它燃烧得十分光明灿烂,然后交给下一代人们!”

相关新闻