如何做好普物实验——对张新夷教授的一次采访

汤潇雨 (采访记者, 以下简称记) :张教授好, 谢谢您百忙中接受采访, 我们现在正在做普物实验, 普遍都有这样一种感受——实验与理论的结合并不是很密切。您是怎么看待这个问题的呢?

张新夷 (以下简称张) :为什么会有这样的感觉呢?

记:因为我们理论课要学一学年, 而实验只做一个学期, 要做实验的时候, 理论课还没学到, 往往就会有脱节的感觉。

张:是的, 这个问题恐怕也是课程改革当中要遇到的比较重要的问题。一个较好的状态是学到哪里实验做到哪里, 对吧?

记:这个, 很难协调吧?

张:也不一定, 据我了解美国一些学校就在尝试把理论课和实验课完全结合在一起, 有这种做法, 或者说有这种趋势。清华大学物理实验教学中心也在做这方面的尝试。我想实验课主要有两方面内容, 一方面是要和理论知识结合, 物理原本就是一门实验科学, 通过实验去验证或者发展一个理论, 所以这种结合是有必要的。实验课还有另外一个方面, 那就是实验方法的学习, 这就更加宽泛一些, 比如, 如何把一个数据测准、如何描述一个现象等等, 当然也包括如何正确使用一些实验仪器。

记:也就是说是一种实验素养的培养?

张:对, 像实验中如何思考问题, 这也是一个方面。这方面如果理论课上学习过会更易理解一些, 但若没有学过也不会有太大障碍。理论与实验结合有其好处, 我也赞成结合起来。不过涉及到基本技能的训练的话, 关系又不是很大, 实验相关的一些基础原理, 不是说相当高深难以理解的, 学生通过自学能够基本掌握。从做实验的角度来说, 实验时应该把书丢在一边, 比如测R L C谐振曲线, 书上说怎么取点、取多少不是不可改变的, 关键是要把曲线测出来, 如何取点可以自己决定。

记:自主能动性要强一些。

张:对, 自己判断怎么取实验点, 这就是我所说的实验技能的训练。基础知识呢?要。一点不懂, 在测什么都不清楚显然不可取, 看一些书上的理论, 再不懂可以去查资料、找老师, 就能够基本弄清楚了。很多规律都是通过实验慢慢得出的, 而我们现在呢, 有的实验实际是模仿, 是要当作不知道, 靠自己来把规律通过实验做出来。

记:嗯, 把验证性实验当作探索性的来做。

张:没错。总的来说, 我们的实验是由三个“三分之一”组成的。第一个就是前面提到的理论知识, 而我们实验用到的知识, 自己尽量通过各种途径把它掌握好;第二个是训练实验的技能;第三个, 我觉得, 有的时候这种“脱节”可能也有好处, 提前预习, 锻炼自学能力, 人的一生当中不可能所有东西都是课堂上老师教的。要做科研, 就不知道会出现什么问题, 碰到以后要自己找方法解决问题。解决问题时要掌握一个“度”, 当然这里面的“度”很难掌握。但最重要的就是同学们不要完全跟着老师走, 不要老师说到哪里就跟到哪里, 老师说怎么做就怎么做。因为绝大部分知识是自学的, 我们现在给大家一个基本的训练, 这也是为将来做准备。比如如何整洁书写一份报告, 实验其实是一种很全面的训练。就拿写报告来说, 曾有同学制作电子版报告, 动了很多脑筋, 非常工整;但又有一个同学的电子版预习报告, 完全跟我们实验平台网站上的一样, 完全是拷贝下来的, 我认为他是没有预习的, 不能进实验室做实验。

记:说到预习, 您怎么看待预习呢?完全抄书显然没什么意义, 自己总结又与书上相差无甚, 似乎也没有太大意义。

张:用心的实验报告是看得出来的, 是否认真预习, 报告里是会反映的。现在的主要问题呢, 是有的学生觉得实验报告烦, 比如上面提到的那位直接从网站上拷贝内容的同学。我与同学们交流都是比较坦率的, 有些同学对我说, 本来对物理实验是很有兴趣的, 可那么长的报告一写, 什么兴趣也没了, 就在抄书, 没用。我对他们说, 在我们所有普物实验老师中, 也许我最有资格说——预习很重要。我是做同步辐射实验的, 一年做实验的时间可能只有那1个月, 其余剩下的1 1个月, 都是在预习。我和我的研究生要到北京和合肥的同步辐射装置去做实验, 还要到日本或美国做实验, 事先要把几天的实验全设计好, 还要弄清楚那边的装置, 我们的样品能不能放进去, 要通过资料去查样品能测不能测, 选择什么样的测试条件等等。这不是在做预习吗?

记:现在的问题是, 大家都知道预习很重要, 可是不知道怎么预习, 于是, 抄。

张:这个没有关系, 大家刚刚开始做实验, 慢慢体会, 但要用心, 不动脑子, 过来只是简单地测测数据有什么用呢?

记:嗯, 实验课学的不光是知识, 更是能力。

张:对, 是这样。我在合肥同步辐射做实验, 无论有人没人, 实验室每天都要花费一、二万元, 那你说我们去做实验不做好预习行么?你们现在做实验有三堂课时间, 我到日本做实验给4 8小时, 一到点就有别的研究人员要把他们的样品放上去, 实验装置要让给他们用。所以我们4 8小时轮流, 机器不停, 为了这4 8小时, 不充分准备好, 行吗?那你们现在也一样, 只有三堂课, 要是充分利用好了, 就会有收获。预习就是要你把原理都弄清楚了, 思路整理好, 做实验的时候把书丢开, 自己完成, 那才叫做实验, 有个同学在实验报告中说, “老师让我把书丢开, 我感到了无穷乐趣”。

记:嗯, 那么刚才提及的您正在做的同步辐射实验, 让我联想到了我们身边的探索性实验, 比如“望道学者”。您是怎么看待这类实验的呢?

张:这要看各人的兴趣, 不一定对每个同学都同样地要求。有些学生对实验很感兴趣, 想早些进入实验室参加一些研究工作, 就像旧社会的学徒, 给东家打工、当下手, 自己看他们如何工作。我1978年去法国学习了三年, 王大珩先生那时候对我说, “我们出去, 不是给外国人打工, 你做得越多, 学到的就越多。”王先生的教诲意义深长。

记:嗯, 有些类似“师夷之长技以制夷”。

张:是, 所以, 我们早期参加一些研究工作, 是很有好处的。不过关键是人的兴趣和擅长的方面。也许早年把杨振宁和丁肇中两个人互换一下, 他们在各自领域的成就不会像现在这么大。但实验是很重要的, 不能说专攻理论就把实验扔一边, 就像杨振宁先生, 他是搞理论的, 但他本人是十分重视实验的。而且物理实验做好后虽然很累, 但你会发现非常有乐趣。实验做得不好的, 以后也会慢慢好起来。

记:嗯, 时间也差不多了, 老师最后给我们一些寄语吧。

张:这个很难说呀, 我觉得我们的校训就很好嘛, “博学而笃志, 切问而近思”, 我自己也没有更好的话, 希望大家多实践、多问、多学。总之, 人要成长总是要学习的, 工作也是学习, 预习、做实验、写实验报告也是学习。我们做任何事情, 都要把自己的潜力发挥出来, 尽力做到最好, 这样的训练是很重要的。再给你举个小例子, 我在中科大的时候, 有人在玻璃门上面贴线条, 我正好路过, 觉得线条贴得不平, 就说:“不对, 你贴的纸条, 这边高。”他说:“没有啊”, 我说:“不对, 这边高一毫米”, 后来他们量, 果然。像这些测量的事情, 是实验基本训练的成果, 学多了、经验多了, 做实验的时候就会踏实, 我们是在为自己学, 是在练本事、练功夫, 实验要怎么分析, 自己遇到的问题要好好分析, 这就是如何写好实验报告。

记:嗯, 学到了很多, 谢谢教授接受采访。

摘要：本文是根据对张新夷教授的一次采访, 使我们来了解怎样做好晋物实验。

关键词：实验,培养,预习