物理科学泰斗的执教风范与教育观

恒宇

物理科学泰斗的执教风范与教育观
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20世纪的物理学可谓群星灿烂，人才辈出。大师们不仅各自以在物理学的某个领域中所取得的突破性重大成果而彪炳史册；还以其丰富而深邃的科学教育思想和执著教坛的风范而举世瞩目。他们既是著名的物理科学泰斗，又是伟大的教育家。现拟就后者作一简要的论述。. P5 H5 g" {. n# f! E# J/ ^
一、为师如父——闪光的红烛精神& r  w; ?. W) w% z2 R
不少诺贝尔奖得主将教学活动作为自己事业的重要组成部分，在他们看来，学富则师、行高则范，甚至将教育事业视为自己的天职。他们不仅以伟大而高尚的人格影响着学生，而且以渊博的知识、诲人不倦的治学精神和与学生亲密无间的关系，直接引导了自己的弟子走向成才之路。这在物理学史上有着许许多多可歌可泣的生动事例。
! W) @* o3 I& L, s# m* \6 {费因曼（R.P.Feynman）是一位热衷于教坛的物理学家。当年他任教期间的加州理工学院的副院长古德斯坦（D.LGoodstein）曾赞扬费因曼也许是他那一代和我们这一代中最伟大的教师。费因曼曾断言：“我不相信，如果不教书我还能过得下去。”并宣称他决不接受一个不再从事教学的职位，即使有人给他弄到了一个很舒适的位置，他也坚决不干。古德斯坦还提到，在费因曼眼里，课堂就是舞台，而教师则是演员，他不但要对情节和角色负责，而且也要对道具和效果负贵。因此，费因曼治学严谨，备课认真，一丝不苟。即使是他非常熟悉的课程也要花费很多心血反复备课。他擅长以深人浅出的才能，妙趣横生的教学用语，把一个枯燥无味的物理概念或假设“包装”得非常精美，让学生在轻松愉快中获取物理知识。他于20世纪60年代出版的三卷本《费因曼物理学讲义》充满着智慧和隽语、思路清新而别致，含意深刻，迥不犹人，文字完全口语化，娓娓而谈，引人人胜。它对于物理学工作者来说，堪称是一部永久性的不可多得的经典著作。有人甚至称《讲义》超过了费因曼对物理学所作的其他贡献，说他（它）是一位伟大的老师的老师。费因曼在加州理工学院工作的35年中，他正式开设的课程达到34门之多，此外，还讲授了许多非正式的课程。
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& B2 i* p3 k1 X5 Q- m　　在物理学史上，普朗克（M.Planck）也是一位无怨无悔地执着于教育事业的学界楷模。从1880年起到1926年退休，普朗克先后在慕尼黑大学、基尔大学和柏林大学执教，分别主讲了力学、流体力学、电动力学、光学、热力学和分子运动论等课程，深受学生的好评。如印度物理学家玻色曾经表示，听了普朗克的讲课之后，才知道物理学是那样一个理论体系，在该体系中，整个的课题可以从统一的立脚点并根据最少的假说来加以展开。普朗克还以他丰硕的教学科研成果而闻名于世。他的早期著作——《能量守恒定律》、《热力学讲义》、《热辐射理论》、《理论物理学讲义八篇》是不只一次地再版的教科书。特别是他那套享有世界盛名的成卷教科书《理论物理学概论》曾有过各种文字的译本，因此对当时世界各国所培养出的众多青年理论物理学家起了至关重要的作用。在40余年的教学生涯中，普朗克先后培养出来了20多名哲学博士，其中劳厄等人后来获得了诺贝尔物理学奖，石里克成了著名的哲学家，另外一些人成了很有成就的物理学家。
3 }8 [" [) P; P卡皮察（Pyotr L.kapitsa）指出：“科学史告诉我们，一位杰出的科学家不一定是一位伟人，而一位伟大的导师则必须是伟人”。名垂青史的“科学上的鳄鱼”卢瑟福（E.Rutherford）（按：当年卡文迪许实验室给卢瑟福的雅号，意为一往无前、知难而进、穷追不舍）就是一位伟大的人和伟大的教师。他不仅具有清晰的科学思维，精巧的实验设计，超人的直觉，严密的科学组织能力和卓越的领导才能，而且胸怀坦荡诚恳、作风民主、发现和使用人才的技艺高超。对待成绩，卢瑟福从来不把任何一项重大的科学成就计在自己的账上，而且在他的论文、讲义和讲演中却每每提到研究和担任实验的工作人员的名字，即使有些人的贡献不大，他也认为他们的工作对于整个实验的成功和理论发展有帮助。在这一点上，卢瑟福的老师J.J.汤姆逊（J.J.Thomson）也是如此，他总是把他所知道的和所能够想到的全部告诉学生，甚至把他自己所设计的方案与方法无代价地给与学生，而在汤姆逊指导下的研究生论文，绝大多数都是用研究生的姓名发表的。    ; `0 y9 s; ]4 e0 V- U. r' E
卢瑟福的学风民主，他善于把一个研究集体组织得像一个和睦的大家庭。对不同国籍、不同信仰、不同性格和能力的研究生、助手以及学生，都能做到平等对待，负责到底，直到将他们引向成功之路。卢瑟福对待学生和助手的实验选题上，从不把自己的思想和观点强加于他们，完全尊重他们的特长和爱好。对于弟子自己制定的实验计划，卢瑟福的态度是：“我从不劝阻别人进行的实验，即使他们找不到正在期待的东西，也可以找到其他的东西呀！”如果他的学生一时定不下来实验选题，他就为其创造条件，并作耐心等待，他所有的学生都乘兴而来，载誉而归。卢瑟福同学生之间的友谊与合作，远远超出了“伯乐与千里马”的范围。如玻尔（N.Bohr）称卢瑟福为科学史上“最伟大的人物之一”和“我的第二个父亲”。而卡皮察却深有体会地说：“当你和他辩论时，他鼓励你尽量说出和坚持你自己的观点”，“卢瑟福的成功激发了我的热情、自信心和对目的不断执着的追求。他确实使我感到了自己的力量。不断的成功使我壮志凌云，振翅翱翔，科学工作更使我如痴如狂，兴趣盎然。”   
9 O) P9 H  W/ v& V& t3 B玻尔对于来到他身边的每一位年轻人在各个方面都十分关爱。例如当年21岁的克喇末，几乎身无分文地来到哥本哈根，在玻尔的帮助与教导下，使他由原先的对原子的一无所知，最后到对其做出了重大贡献。9 e8 T) Y7 R9 v
二、流芳百世——深邃的教育思想7 u; E' Y; }$ C1 y' X# C9 k
毫无疑问，上文提及的诺贝尔奖获得者之所以培养出大批的科学精英，除了与他们甘为人梯的园丁风范、严谨的治学精神密不可分以外，还与他们丰富而独特的教育思想息息相关。因此，努力挖掘和研究诺贝尔奖得主的科学教育观，对当前我国高校培养适应知识经济时代需要的新型人才，意义十分深远。    ' {! c( N* S% |# \0 R* Z
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1、“渗透法”和“通识教育”可使学生博采众长
- u$ U5 D& y* q; f+ r( F8 D3 d杨振宁在考察了中国与美国的教育方法以后指出，美国教育制度倡导的是自由式的教育方法，其特点是：“学生常常在乱七八糟之中把知识学了进去，……许多很优秀的学生，其知识体系中的漏洞是非常之多的，而且正确和谬误常常纠缠在一起。”虽然学生在学习的时候对所学的内容往往还不太清楚，然而就在这种不太清楚的过程中，已经一点一滴地学到了很多东西。这是一种体会式的学习方法，也叫”渗透法”。而中国传统教育强调的是按部就班的教育方式，即老师循循善诱、学生亦步亦趋的所谓“透彻法”。在杨振宁看来，“渗透法”与“透彻法”各有其优势和欠缺之处。“渗透法”培养出来的学生通常有较强的独立思考能力与创新意识，他们易于掌握多学科的知识，能在混乱的思维中孕育出真理，并且在从学习阶段转人研究阶段时，他们能很快达到科学的前沿。但是，这些学生的基础一般比较差，如果与中国学生相比较，他们就十分明显表现出后劲不足。而“透彻法”教育出来的学生奉行“知之为知之，不知为不知，是知也”这样的信念。基础知识很扎实，无法容忍“令人不快的一知半解状态”。但是其不足之处是其知识面很窄，容易使人变得谨小慎微。在比较了这两种教育法的优劣后杨振宁强调：“一个研究生最重要的是训练独立思考的能力，而不是一个只会专门做一件事的人”，“如果使每一个人学得都有自己的想法，怎么办呢？譬如物理学，美国有一本杂志，头五页是报道各方面的最新动态，我建议留学生每期都去看看，即使看不懂，也要看看。这种学习方法我叫它‘渗透法’。中国传统的学习方法是一种‘透彻法’。懂得透彻很重要。但是若对不能理解的东西，就抗拒，这不好。渗透法学习的好处，一是可以吸收更多的知识，二是对整个的动态，有所掌握，不是在小缝里，一点一点地学习。”    8 I0 a# `( C5 c( p9 T
从众多诺贝尔物理学奖金获得者所取得的事业成就，尤其是创新的成果来衡量，我们可以得出一个结论:即“通才取胜”。相反，文化单一，知识狭窄，没有比较选择的余地，就无法发挥人的潜能素质的“知识综合效应一诱导功能。”势必导致思路单一、固定、僵化。在这方面，爱因斯坦（A.Einstein）曾有过深刻的教训。1905年，他成功地创立了狭义相对论以后，接着准备向着纵深发展。当他考虑引力问题时，却遇到了数学知识的严重缺乏给他带来的不可逾越的障碍，而不得不中止研究工作。直到数学家格罗斯曼（M.Grossmann）帮助他系统学习了黎曼几何和张量分析之后，才使他重新踏上了通往广义相对论的伟大征途。爱因斯坦后来在《自述》中回忆这件事时深有感触地说：“数学在我求学时代并不太使我感兴趣，因为我天真地认为对于一个物理学家来说，掌握好基本的数学概念就够了。我认为数学里其余的部分对于认识自然是并不重要的奢侈品。这个错误后来我只好痛心地承认了。”   
5 z/ Y; u  }+ o" @- v$ h  H爱因斯坦是一个不满足甚至无法容忍单一文化的人，他声称：“我学物理，爱好哲学”，“在科学思维中，永远存在着诗歌的因素。真正的科学和真正的音乐要求同样的思维过程”，“陀思妥耶夫斯基比任何科学家给我的都多，胜过高斯！”早在青少年时期，他就广泛接触了各种不同的文化：自然科学的通俗著作，牛顿、安培、亥姆霍兹、彭加勒等科学家的著作；贝克莱、休漠、斯宾诺莎、莱布尼兹、康德、阿芬那留斯、马赫等各派哲学家的著作；以及一些文学名著和东方文化。他还拉得一手好提琴，酷爱德国古典音乐，尤其是莫扎特的作品。他从这些不同的文化中，努力汲取自己所需要的营养，博采众长，但从不定于一尊。正因为爱因斯坦在综合度量自身所具备的各种素质，各种条件的战略高度上，做到“博学多才，通而后专”。所以他就能够在物理学发展的不同时期，抓住最佳的机遇，运用最佳条件和最佳环境，准确地选择最佳课题，在诸多领域中作出了杰出的贡献。   
( ~5 K( i2 O' O9 t爱因斯坦的成功告诉我们，科学创造是一种复杂的精神劳动，它需要多方面的知识和正确的方法。只有对学生进行“通识教育”，循序渐进，博采众长，才能使他们视野开阔，只有知识广博，思想活跃，才能使学生见人之未见，言人之未言。一般来说，脑海中的文化因子越多，文化品种越多，越有可能通过随机碰撞产生新的组合，激发创新的概念。相反单一的文化，狭窄的知识，没有比较选择的余地，就无法形成发散式的思维。而这种单一、团定、僵化的思维方式就不可能取得重大的科研成果。因此，爱因斯坦告诫每个学生对人类共同创造的科学文化遗产，都应当积极地去“领受它，尊重它，增进它。”即倡导一种博采众长的“通识教育”。杨振宁在给学习物理的学生的多次谈话中都强调不要把自己禁锢在狭窄的知识范围内，教导他们“培养博览群书的习惯是很有益的（尽管也许不是绝对必要）。”并指出“要扩大知识面，……一个人兴趣比较广，可以应付整个学术界前沿方面的千变万化的新情况，从亚洲地区训练出来的年轻人应该特别注意把兴趣放得广一些。”/ S4 U# h8 N, i" }' X8 ?
2、培养“兴趣”、重“个性”发展、不以分数论英雄   
' ^& ?( Y& \* k& e& k兴趣是一个人对客体的选择性态度，是在需要的基础上形成的。需要有生理方面和心理方面的，当需要得到满足时，就产生情绪的快感，这种选择性的态度，称作兴趣。学生学习动机中最现实、最活跃的成份是认识兴趣，也叫求知欲。发展积极兴趣，对提高学习效率十分重要。相反，“没有兴趣的强制性学习，将会扼杀学生探求真理的欲望”（教育家乌申斯基语）。爱因斯坦在对传统的教育进行了反思，并结合自己的亲身经历，提出了“兴趣和爱好是最好的教师”这一精辟的论断。无疑，这是十分深刻而又具有极其重大的现实意义的。; C& ?& e$ f* @- ?! r
　　学校的教学，要激发学生的兴趣，使之努力学习，这应当是各级教育的一个重要原则。辩证唯物主义认为，外因要通过内因才能起作用。学生兴趣爱好的广度和深度，将直接影响着学生学习动机的稳定性和深刻性。广泛而稳定的兴趣，可以使学生对各方面学习表现出积极性，能开阔他们的眼界，使其知识丰富;而专门化的稳定兴趣，可以使学生深人某方面的学习，勇于探索，从而爆发出创造性的智慧。因此，教师应注意适时地培养学生这两个方面的学习兴趣。一般而言，先有普遍的学习兴趣，然后在此基础上培养专门的兴趣。所以爱因斯坦主张:“教育应当使所提供的东西让学生成为一种宝贵的礼物来领受，而不是作为一种艰苦的任务要他去负担。”在爱因斯坦看来，当一个人对某种学习产生兴趣时，总是积极主动而且心情愉快地去进行学习，不觉得学习是一种艰苦的负担。有兴趣的学习不仅能使人全神贯注，积极思考，甚至会达到废寝忘食的地步。人在充满兴趣的状态下所学习的一切，常常掌握得迅速而牢固。相反，“缺乏兴趣的死啃书”，将使学习变得枯燥无味，乃至最终将导致学习欲望的丧失殆尽。所以爱因斯坦指出:“对于学校来说，最坏的事是，主要靠恐吓、暴力和人为的权威这些方法来进行工作。”丁肇中也曾深有感触地说:“最重要的是要看对自己所从事的工作有没有兴趣，……这不能有任何强迫……比如搞物理实验，因为我有兴趣，我可以两天两夜、甚至三天三夜在实验室里，守在仪器旁，我急切地希望发现我所要探索的东西。”故而，兴趣和爱好是鼓舞学生踏人学习大门的第一步，也是关键的一步。学校教育的最基本职责，就是要在知识和学生之间架起兴趣的桥梁。
# }) H6 T$ Y9 }$ J( @& `卢瑟福指出：“教育的方向应当能使一个人找到并追求他为自己制定的目标。他在自己的工作中十分愉快，除去一个人自己之外，没有哪一个人能做出使他得到满足的工作选择。”即卢瑟福认为，每一个人身上都蕴藏着一份特殊的才能和立即可以支取的能力。那份才能和能力犹如一个熟睡的巨人，等待着我们去唤醒他，发现他，“开发”他。因此，“我们只能用蝎力保证使真正有才能的科学者们继续他们工作路线的方法，在进行这种将来的发现中，起我们的作用。这种工作路线应当显出有对现有知识作出重要增长的希望。”在这种思想的支配下，卢瑟福在科学教育活动中，特别注意观察每个学生在研究中所表现出来的创造性研究能力，并鼓励个性发展，他宁愿一个人按他自己的想法去工作，而不愿把他们的思想置于自己的指导之下，当他一旦发现了学生的那一种创造性研究能力，他就会做各种事情来将它极大地发挥出来。在具体指导学生选择研究方向时，卢瑟福总是在尊重学生个性发展的基础上，利用自己宽广的知识面来启发和帮助学生选好课题。并且宣布：“每一个人都可以通过一定的方式来表现自己”，“不仅允许学生们研究自己的课题，而且鼓励他们作各种尝试，想方设法深人研究那些一时看来好像徒劳无益的课题。”（卡皮察语）而当学生一旦自己认定了研究的课题，卢瑟福就给他们创造条件，鼎力扶助。他的学生因此而评论说:“卢瑟福是那样的关心帮助学生，尊重个性发展，即使是一个平凡的人，在这里学习研究几年后，也会找到自己的科研目标，并成长为一流的科学家。”因为在卢瑟福看来，学生的个性发展是培养他们的创造性的重要因素。只有个性得到充分的发展，学生的潜能才能得到充分的挖掘和发挥，探索求知的欲望才能最大限度的得到调动和满足，才有可能在今后的科研活动中发现新问题，并孕育出真正的科学创造。为此，他要求科学教育应树立多样性的思想，创造良好的氛围，为学生个性的发展和创造性的发挥提供适宜的土壤和环境。而作为教师，在科教指导中，首先应尊重学生的个人意愿和志趣，并在这个前提下，用自己的知识和能力为学生创造条件，帮助他们尽快地达到目的。    " s6 }. X% Y# G3 K
卢瑟福注重学生个性发展的观点是十分正确的。例如，1945年，年轻的杨振宁来到芝加哥大学，拜1938年诺贝尔物理学奖获得者费米（E.Fermi）为师，攻读博士研究生。起初，由于受费米的影响，杨振宁想从事实验物理学的研究。但杨振宁并不擅长做实验，经常手忙脚乱地闯漏子。当时他所在的实验室有一句笑话：“哪里有爆炸声，哪里就有杨振宁。”这时，美国著名的理论物理学家、“氢弹之父”泰勒（Taylor）了解杨振宁的情况，他发现杨振宁的特长是进行理论研究，于是劝杨振宁改变研究方向。杨振宁经过了两天的深思熟虑，接受了泰勒的建议。此后，杨振宁的研究生学业主要是师从泰勒完成的。在杨振宁看来，泰勒是一个“明师”。因为他从泰勒那里了解到了一个科学家的创新性思维是怎样产生的又是如何论证的。3 X' e: A) b  |9 e
杨振宁还根据自己在美国求学时的亲身经历，认为在不同的遗传素质和不同文化背景下成长起来的人，能力和专长有很大的差异。如美国培养出来的大学生动手能力很强，实验的本领特别大，而理论物理念得不太好，而中国以及中国台湾、香港等地区培养出来的学生由于重视理论，考试考得非常厉害，而培养实验、动手能力和大胆创新精神等观念建立得很晚。又如“有些人很有设计计算机程序的天赋，……他们编写非常复杂的程序的能力是惊人的”，“有许多年轻人喜欢收集、分类和整理各种东西’，“有人天生就是组织者”。因此，我们应该建立起这样一种观念：不能以分数论英雄，对于有特殊才能的学生应该尽可能地给他们各种机会，让他们展示天赋，并不断地加以培养和发展。    , U( [( t- D( g# t
有许多荣获诺贝尔奖的科学家在学生时代并不是成绩突出的优秀学生。如出生于涌现出许多著名学者家庭的朱棣文，他的父亲是台湾中央研究院的院士，他的母亲、姨妈、叔叔等也是留美的博士，他的六个兄弟和堂兄弟都是毕业于美国名牌大学的博士，甚至有的还是双博士。惟独朱棣文由于学习成绩差，只能就读于一个不知名的大学。在朱棣文写给中国青少年的来信中说:“年轻时的我，在这个家族中只能算是一只‘黑羊’（意为‘败家子’、‘害群之马’）。我在学校里相当努力，但与我的哥哥相比，却显得十分平庸。因为他曾创造了我们所在学校的最高累积分的纪录，而我虽然花了不少气力，但从提高成绩的角度来看，我的学习方法不是很有效。有时，我的兴趣会聚焦于学校的某一门课程上，并且特别投人。在我的母亲看来，我的努力只是花在了一些不重要的细节上，这不是分配学习时间的好办法。但是，从后来发展的情况来看，吃透细节和聚焦某一课程的能力，使我受益匪浅”。结果表明，就是这只学习成绩不佳的“黑羊”，后来却比他的那些获得名牌大学博士头衔的哥哥们更有“出息”，于1997年荣膺了诺贝尔物理学奖。因此，作为学生自己，不必过分看重一时的学习成绩，作为老师与家长，千万不能以分数论英雄。因为这样做的结果，不仅造成了学生为了追求高分而长期囿于书本。使培养出来的人才普遍缺少知识创新意识和精神，压抑了一些特殊人才的出现，而且容易造成对那些特别搜长动手的人持歧视的态度。   
* ~1 z/ a- _! ^3、鼓励学生独立思考、独立判断、发挥想象
1 R$ m& M3 W( u% W. V9 h& o: C2 q传统教育完全是依靠学校把最大量的知识传授给成长中的一代。教师只要能将知识授与学生，便是尽了教学之能事;学生能将知识记住，就算是学习的成功。现在的学生提不出问题，一些权威、老师不允许提出问题。在这样的背景下怎么能培养出有思想的人才呢？对此，爱因斯坦提出批评说：“知识是死的，学校却要为活人服务。”他在《自述》中写道：“人们为了考试，不论愿意与否，都得把所有这些废物统统塞进自己的脑袋，这种强制的结果使我如此畏缩不前，以致我在通过最后的考试以后整整一年对科学间题的任何思考都感到扫兴。“他由衷地希望教师在他的本职工作上成为一种艺术家，启发学生进行创造性的思维，让学生真真切切地感受到“观察和理解的乐趣，是大自然的最优美的礼物。”因为“有了精确的实验和观测作为研究的依据，想象力便成为自然科学理论的设计师”（英国物理学家廷德尔语）。因此，爱因斯坦强调指出:“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”$ K( \# E1 T1 S4 q# G0 n& J- \
爱因斯坦还从科学研究的高度来阐述这一观点。他认为科学家在探索自然界的奥秘时，多少有一点像一个人猜一个设计得很巧妙的字谜时的那种自由。把科学概念的形成看作是“思维的自由创造”，即概念（或原理、定律）不能从直接经验通过逻辑过程（“归纳”、“推导”……等）产生，而只有通过非逻辑过程（“直觉，、“猜测”、“想象”等）创造出来。如爱因斯坦在分析粒子之间的相互作用和电磁场的一系列行为时说：“要整理和理解现象，重要的不是物体的行为，而是位于物体之间的某种行为，即场的行为。这种行为必须用大胆的科学想象力，才能完全领会。”正是从这个意义上，爱因斯坦在《物理学的进化》一书中写下了这样一段至理名言：“提出一个间题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”爱因斯坦的许多重大理论成果，就是凭着他“奇特的想象力”，对旧理论体系大胆地提出了挑战，创立而成的。从某种意义上而言，科学的想象力本来就是一种创新，而“出色的科学家是善于想象的”（卢瑟福语）。所以，爱因斯坦指出：“学校的目标应当是培养有独立行为和独立思考的人”，“发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位”。他一再强调高等教育必须重视培养学生具备会思考、探索问题的本领。反复告诫青年人学习要善于思考、思考再思考。
( c9 w. s7 l; S! x) A( c善于独立思考，这是爱因斯坦从小就养成的良好习惯，他在《我是怎样创立相对论的》一文中写道：“还是在孩童时代，我就在想这个问题了，当时我知道迈克尔逊实验的奇怪的结果，我很快得出结论，如果我们承认迈克尔逊的实验结果是事实，那么地球相对于以太运动的想法就是错的，这是引导我走向狭义相对论的最早想法。”“经过十年沉思以后，我从一个悖论中得到了这样一个原理，这个悖论我在16岁时就已经无意中想到了;如果我们以速度C（真空中的光速）追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好像一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁场，可是，无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。”正是对这一从牛顿力学到麦克斯韦电磁场理论的基本概念中提取出来的悖论的独立思考中，使爱因斯坦在了解到“目的在揭示以假想的以太为参照的特许运动状态的物理实验”失败之后，以卓越的见识和非凡的勇气对旧的概念和理论进行了抉择，导致了自洽的新理论的创立，这就是我们今天所熟悉的狭义相对论。同样爱因斯坦也是通过对”如果有人凑巧在一自由下落的升降机里，那么会发生什么变化呢？”这一间题的长期沉思和准确判断，导致了广义相对论的创立。   
! j) Y/ a% T$ ^2 u+ V* Z, _4、科学方法的训练重于知识的传授
* Z! t; L- {6 {% ^' O7 J4 B) j! c卢瑟福指出：“研究的机会不应该只局限于教师，而应该在任何时候都尽可能扩大到表现出具有一个起源性研究者能力前景的先进学生。说得好一些，一个实验室采用这个方法，会使一个沉闷的高等学校，变成一个生气勃勃的机构。”因此，他一贯主张将实验与教学有机地结合，并以科研促进教育质量的提高。这种机制的创立才是大学发展的主要途径。卢瑟福之所以以持这样的见解，一方面是他认为实验是理论的依据，另一方面通过实验可以培养学生敏锐的洞察力和构想物理图象的能力。一个研究人员和学生的优劣关键取决于他们求实精神和构思新思想和图象的能力，所以他试图通过实验去达到训练学生的目的。玻尔则十分重视理论与实验的有机结合，在这一点上他与他的老师卢瑟福不同。卢瑟福的观点主要是根据实验来了解自然界，利用理论解释实验事实，而不太注重理论探索，甚至对此抱有偏见。玻尔是同时具有理论探索与实验研究两个方面的目的。诚如玻尔在建立研究所的申请报告中所陈述的那样:“为了使理论物理体现出科学研究中主观因素的重要性，有必要让学生们在老师的指导下有机会作独立运算，并通过示范和对实际模型的独立研究，熟悉那些在基础物理现象中往往是抽象、数学上又是复杂的理论，且能在头脑里形成一个清晰的图象。”正是因为玻尔深刻地认识到了理论研究与实验探索相辅相承的关系，并在教学科研中注重二者的结合，才使得研究所的青年人尽快地掌握了物理学研究的方法，并在物理学发生重大变革时期，作出了一系列的重大突破，奠定了量子力学的基础。( f, z% [& i* o6 A1 ^, F
在学习方式上，卢瑟福和爱因斯坦都十分推祟讨论式。如同卢瑟福所说：“科学研究必须广泛交流，那种只见树木不见森林的狭隘态度，是发展科学的严重障碍。再也没有比那些只顾自己鼻子底下一点事情的更可悲的了。”在这两位科学巨匠看来，科学的创新，创新人才的培养，都必须走出狭窄的学科领域，开展大跨度的学术交叉，冲破传统的学术壁垒，进行广泛民主的学术交流，在卢瑟福一生中，他经常与数学家、理论物理学家、化学家等进行真诚的交流，以活跃思想、补尝自己的不足，而爱因斯坦年轻时，喜欢约一些志同道合的同事在一起，讨论间题。
1 y7 r- L5 ^5 X9 R为了给学生创设开展学术交流、学科交叉的良好环境，卢瑟福组织开展了不拘形式的各种独具风格的学术交流活动。如每天下午五点的茶时漫谈会，各学科领域的教授、研究人员、学生都以平等的地位参加。卢瑟福更是每天照例出席，大家都以活跃的情绪畅所欲言，讨论各学科的新旧问题，互相帮助解决研究中的困难，并无私地交流各自的最新研究成果和新发现。卢瑟福甚至邀请人们去他的实验室演示他的当天第一次发现的东西。这些不同年龄、不同学科、不同层次的科学工作者在相聚交谈之中，在悠闲的思想交流之中，常常会进发出智慧的火花，为取得突破性的科研成果莫定了坚实的基础。这种活动形式被认为是卡文迪许实验室一天中“最好的时刻”。它对活跃学术思想、交流科研情况起了很大的作用，尤其是青年学生更是受益匪浅。有许多外国学者专门为了参加茶时漫谈会而来到卡文迪许实验室，学习活跃学术思想的方法。
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其它的诸如爱因斯坦领导的“奥林匹亚”聚会，以玻尔为首的哥本哈根讨论文，都能使学生开阔视野、启迪思维，突破传统学科领域的界限，博采众长，兼收并蓄其他学科领域的观点和方法，并在比较交叉、融合过程中找到新的突破点，从而导致对传统知识体系或学科分类提出新的挑战。所以，为科学教育创造一个良好的学术交流和学科交叉的育人环境，对科学人才的创新能力培养是极有好处的。如我国已故的著名物理学家周培源等当年曾有幸参加过爱因斯坦主持的相对论讨论班（1936-1937年），周先生回忆当时情景时说：“在讨论班中，爱因斯坦热情地鼓励青年人的工作，真诚地提出意见，同时也能虚心听取青年人对他的工作的意见，做到教学相长.集思广益。”   
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7 l& A( O4 G/ ]7 n) L0 ?; l诺贝尔科学奖得主之所以能够取得突破性的重大成果，并非偶然，虽然与他所处的时代背景、机遇、个人的天赋和拼博进取的不懈努力息息相关，但同他所采取的科学方法的正确与否也紧密关联。对于科学方法的重要性，卢瑟福曾多次评论说：“在关注物理潮流的迅速发展过程中，我已经变得越来越对扩大我们自然知识的科学方法的力量留下了深刻的印象……在过去的几年中，我们的知识增长得这样快，这种发展在很大程度上是由于研究这个普遍性间题的新而有力的方法的发展所引起的。”卢瑟福是一个掌握了教育真谛的老师，正因为他深知“授人以鱼，不如教人以渔”的道理，致使他在科研组织和科学教育的过程中，一直把科学方法的训练摆在了首要位置上。他不仅要求实验室上上下下要高度重视科学方法的开发和运用，而且他本人一旦认识到某种科学方法的优势，就身体力行，并以此影响（或要求）他的助手和学生。如他传授给学生的实验方法、深邃的洞察力、敏锐的直觉力和追求科学简单性等方法，都给学生后来的科学创造活动带来了很大的影响，并以此造就了卡文迪许实验室大批具有创新素质的高科技人才。卢瑟福曾宣称:“科学的进步在很大的程度上，取决于对科学研究的激励并指导他们用科学的方法沿着成果的路线前进的卓越能力的人的出现。这种类型的人是很少的，但是对于研究组织和导师来说，却是本质的。”
, g- v# j! b: _- S杨振宁就把握好科研方向与方法是取得重大成果的关键，也提出了很多精辟的见解。首先，他认为要选好方向，“应该多对新的东西，活的东西，与现象直接有关的东西感兴趣”，“在老的领域中有无数聪明人做了大量的工作，有什么理由你会比他们做得更好呢？这好比淘金矿，当然以淘新金矿为好。这不是说在老金矿中一定淘不出东西，不过淘出东西的可能性比较小。所以我赞成淘新金矿不赞成淘老金矿。”“比较容易研究的间题是新的东西。因为它是新的，还没有很多文章搞得眼花缭乱，这时进去，和实验比较接近，就容易做出新的有意思的结果。”其次，在杨振宁看来，研究问题要从头做起。“1959年我和李政道要讨论W介子，讨论矢量介子的电磁相互作用。我们从头去做，做了一段时间，别人的文章虽然很多，可是很多是不对的。做了一年我们成了这方面最大的专家。温度场是一个很好的方向，如果有人去做，我建议他从头去做，不一定看别人的文章。做了一段时间后再看。如果一开始就跟着别人跑，可能有些最大的问题你不去问了。这好比新到一个城市，如果一开始就跟着别人跑，几次以后，可能还不认识整个城市。如果你自己探索着走，情形可能就不同了。”再次，杨振宁强调要做出好的科研成果，不但要掌握物理学的真精神，而且要有自己的品味：“学一个学科，不只是物理学，不但要掌握它们里面的知识、定理和公理，更要掌握住这些知识、定理和公理的意义及其重要性，等到你觉得这些东西的重要性到一定程度时，你才是真正把这些东西吸收进去了。我想一个思考比较成熟的、念得很好的学生，如果能够在一个早的时候接触到一些风格比较适合或者比较重要的文章，并吸收它们的精神，这对他将来选择正确的问题和正确地解决问题的方法会是有很大的帮助的。”“我想学好别人己经消化好了的知识，这当然是很重要的因素，但要研究工作真正成功，最主要的还是在于把大家当时已有的知识和自己的见解，跟自己的品位结合起来，从而冒出新的方向来，这才是研究工作最重要的一点。”    % [) I8 ^, F% {0 A
5、倡导“有教无类”让学生参与起源性科研+ w# m! w7 X. M$ s
卢瑟福科学研究和科研组织的立足点，就是密切注视着科学发展的情况和动向，始终站在科学发展的前沿阵地，不断开展起源性的创新研究。然而，他更极力主张科学研究要不断吸收相当数量的优秀学生，让他们熟悉科学研究的方法和动向，这样不仅有利于科学研究中新思想和新鲜血液的不断注人，而且有利于青年人创新能力的极大提高和充分发挥。因为“每一个学科里，最生气蓬勃、能够决定学科前途方向的，是年轻人”。（杨振宁语）
% J! m$ ~4 I8 Y* q; {1 d7 j卢瑟福指出:“任何科学部门对于大学和国家的责任，不应以给学生例行的教育为终点。并且，没有一个大学实验室会满足于抱住过去的知识不放，而应当是一个用起源性的研究获得新知识的中心，一个活跃的中心。”并极力主张让一些具有发展前景的优秀学生参与起源性的科学研究。这一精辟的见解就是卢瑟福一个极有见地的科学教育主张。因为这样做的结果，能让学生身临其境地真实感受到科学的创造，了解到科学发展的动态和科学创造的过程，籍以唤醒他们的创造潜能，激励他们的思想，从而达到强化他们的科学创造意识及创新能力。否则，只重视传授传统知识而忽视科学创造能力的培养，那么科学教育就会缺乏生气，也难以培养出优秀的科学创造人才。物理学史早已表明，一个在科研和科教上富有生气的大学要比只用传统知识培养学生的大学更胜一筹。
; _: C4 P/ i1 @9 I8 f- U卢瑟福努力实践了这一科学教育主张，为了确保科研人员和学生及时了解新的科学思想，始终保持创新意识，凡是他培养的研究生都不留在自己的实验室工作。必要时，在外面工作几年后再回来。在卡文迪许实验室时期，卢瑟福的实验室基本保持16个左右的研究人员，并通过对外学术交流的方法定期进行交流。而学生也是不断地更新。尤为重要的是，卢瑟福极力提倡的让学生参与科学起源性研究的主张，不仅使学生了解到新的科学动态和科学思想，而且培养了学生科学创造能力，为日后的科学创造活动奠定了坚实的基础。/ E9 m) X# g9 @

6 b) |, [( v- N3 l玻尔和卢瑟福都认为，科学是国际性的、没有国界的，人才的培养是为了科学的进步、人类的发展为最终目的的。因此，他们一贯追求“有教无类”的教育思想。凡是与他们保持着广泛联系和密切合作的科学家.以及他们所招收和培养的青年科技人才，均不受国家、种族、性别和信仰的限制。如统计表明，在哥本哈根大学理论物理研究所初创的10年内，来所学习或研究的共有来自17个国家的63位物理学工作者。又如虽然卡皮察和卢瑟福是处在两种不同的社会制度（按：卢瑟福对前苏联和社会主义不甚了解，也不甚赞同），不同年龄，不同风格的人，但卢瑟福却对卡皮察的才华十分欣赏，很快被相互吸引，超越了其他的人，成为莫逆之交。并始终如一地支持、鼓励卡皮察的工作。为卡皮察日后因在低温物理方面的基本发明和发现而荣获1978年的诺贝尔物理学奖奠定了精神和物质两个方面的基础。
3 j3 W! T6 q' W' M9 k/ s. M更新教育观念，树立素质教育意识是时代对我国高等学校教育工作者的召唤。这就要求我们必须从时代的现实出发，按照素质教育的思路改革和推进教育工作。毋庸置疑，上述数位诺贝尔科学奖得主的教育观，则是我们深化改革、加快发展的指路明灯；而他们闪光的红烛精神将永远激励着我们去完成这一光荣而艰巨的历史重任。