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一知而十解 游刃有余–郭弘教授的学习与教育观

guo  2008.06.24   名师名课   评论关闭 总浏览数:8,370

内容提要:本文是我们根据对信息科学学院郭弘教授的访谈整理而成。郭老师是一位非常年轻的教授,思维敏捷清晰,讲话干净利索,切中要害,善于用通俗的类比阐明复杂的问题,充分展现了一位优秀青年学者的风范。郭弘教授为我们讲述了他在学习、教学和科研工作过程中的经历和感受。从中,我们可以感受到郭老师治学的严谨,兴趣的广泛,学者的睿智以及生活的幽默与从容。郭老师的见解对于教育工作者和学生都会有很好的借鉴意义。

 

学习与研究的体会:伤其十指不如断其一指

记者:郭老师,您好!首先非常感谢您接受我们的采访。您是北大青年教师骨干力量,科研和教学工作的成果都非常突出,相信您的经验无论对老师还是学生都有非常好的学习与参考意义。
成绩不可能是一下子取得的,探索的过程与经验有时比成果本身更重要。您的成长过程可以对大部分理工科学生的学习起到激励作用。作为一个访谈的开始,是不是可以请您先谈一谈过去在学习、科研、以及教学工作方面遇到的印象比较深刻的人或事情?

郭老师:好。仔细回想起来,初二的时候有一位物理老师给我留下了很深刻的印象。那位老师没有上过大学,但是课讲得很好,字也写得非常漂亮。她讲课的特点是语言非常精炼,切中要害,概念清晰,思路明确。她跟我们说过一句话,我到现在都记得非常清楚。她说:学物理的人,最重要的是记住一句话,那就是“不仅要知其然,更要知其所以然”。这句话给了我很大启发,也是从此之后我对物理越来越感兴趣的重要原因之一。这句话还对我后来的课程学习和科学研究的态度产生了很大影响,我非常感谢初中这位物理老师。

还有一件我印象比较深刻的事情是初二时学习平面几何的感觉。从学习平面几何开始,我学习数学和其它科学的感觉完全不一样了。我突然发现学习是一件很有意思的事情,你不需要记太多的东西,或者说你只需要记最少的东西,关键的是要开发你的大脑,运用大脑的逻辑能力是最重要的。比如说,平面几何当中就那么几大条公理,只要你记住、理解了这几个公理,剩下的靠逻辑推理就能全部走下来了。这个观念影响到我后来整个学习和工作的态度。做任何事情,我最看重的是思路简洁清晰,绝对不能拖泥带水。拖泥带水往往是表象,实质是没有搞懂、搞透。如果已经懂得很透彻了,他一定会用最简单的方式把你引进去,而且还可以讲得非常深刻。也就是说,只有懂得透彻了,才能真正深入浅出。这是初中留给我的另外一件印象深刻的事情。

还有一件事是我读博士时,我的导师留给我的印象。我的导师邓锡铭院士是一位非常了不起的人,也是我一生的楷模。他是位大科学家,中国第一台激光器就是他领导发明的,那时他只有三十岁。另外,他三十四岁时参与发起创立了中国科学院光学精密机械研究所上海分所,即后来激光界很有名的上海光机所,是该所的缔造者之一。

邓老师最大的一个特点是言简意赅。比如他反复跟我们这些学生强调“伤其十指不如断其一指”。也就是说,一个人可能看似什么都懂,但其实他什么也不懂。要真正弄懂一样东西,就得干脆把那一个东西搞透搞扎实,这比你像万金油一样要好得多。这句话对我以后的工作态度也有很大影响。

还有一个人,是我去美国做高级访问学者时的合作导师–Joseph H. Eberly教授,他后来成为美国光学学会的主席。这位教授一辈子一直津津乐道的一件事情就是一个看似简单的模型–二能级原子和光相互作用的模型。这个模型是他读博士时候的导师Jaynes与另一个科学家Cummings共同提出的。凭着对这个模型超乎寻常的深刻理解以及在后来各种具体研究中的熟练运用,Eberly教授后来在量子光学领域做出了重大贡献,并成为该领域美国乃至世界的一位大家。八十年代以后量子光学里有一个非常有名的全量子效应,叫崩塌-复原 (collapse and revival),就是他首次提出的。他对二能级原子理解的是如此透彻,以至于后来我跟他讨论时发现,无论多少能级的原子他都能把它分解为若干个二能级原子构型的问题。而且,不用非常严格的计算,他就能估算出这样一个复杂构型会有什么结果。这就是对一个简单的、基本的东西理解得非常透彻之后的效果。

所以,无论在科研还是在教学中,我都特别重视对基本东西的深入理解,一定要对基础知识懂得非常透彻。很多同学觉得基本的东西很容易掌握,这种观念其实是不对的。现在的一些学生–可能由于课程比较多的缘故–对知识的理解常常只停留在表面,而非真正理解,这样就导致知识忘得很快。我跟学生讲,当你发现你什么东西都不需要记的时候,你可能就真正懂得比较透彻了。如果常常发现这个也要记那个也要记,即使在考试之前把要考的东西都搞熟了背下来了,考完之后却很快就忘记了。我常跟学生讲“你忘的速度通常比学的速度快得多”,所以你一定要对知识理解得很透彻才可能真正地掌握它。

我自己上课也有这样一个体会。比如说我现在在讲量子力学,每重新讲一次我都感觉跟过去不一样了。随着时间的推移,随着研究做得越来越多,随着教的学生越来越多,随着学生提的问题越来越多,对很多问题的理解都会加深。作为一名教师,你绝对不能永远照本宣科,过去怎么理解现在还是怎么理解。这其中可能也要讲个“与时俱进”。“与时俱进”不仅仅是说随着时间的推移你又多了一些花里胡哨的理解,多了一些花里胡哨的动画,加了一些多媒体等很多新花样,而是指随着你经历的事情和科研中具体问题的增多,你可能为自己对基本概念本身的理解又添加了更多的佐证,你可能又有更多的角度来重新评价你原来所考察过的某一个问题了。

还有一个人,就是我的父亲,我小时候受到来自父亲的影响也很大。

 

自由发展:广泛的兴趣与人文素养是科学工作的润滑剂

记者:您父亲是做什么的?

郭老师:他是原电子部一个厂的副总工程师。我小的时候,父亲经常跟我一起讨论天文、地理、历史等,这些东西对我后来的兴趣爱好影响很大。

记者:您能具体说一说吗?

郭老师:嗯,说起小时候,我印象最深的还不是对自然科学的兴趣,而是对历史的兴趣。我对历史非常感兴趣,小学三年级的时候,我就可以把前后汉皇帝的名字都很顺畅地说下来了,而且每个皇帝是怎么回事,甚至皇后叫什么我都能如数家珍。我的父亲读过比较多的书,对历史也颇多了解,他常常跟我一起讨论历史上的人物、事件等等。

话说回来,我为什么要到北大而不去别的地方,并不是因为这地方做科研的条件一定比别的地方好。这个地方最吸引我的是它的人文色彩,而且这里是学术相对自由的地方,在这里你可以最大限度地发挥你的想象力,特别是与文史哲方面的优秀人物打交道的机会相对多一些。我最大的兴趣也就是在这些方面。可惜现在总在为稻梁谋,总要去搞项目,搞经费,没有太多时间去发展这种兴趣了。

记者:那您当年主要是通过什么途径了解历史的呢?

郭老师:嗯,这跟我的家庭有些关系。我父亲从小就很喜欢这些东西,我爷爷在成都开了一个古旧书店,一家人都喜欢读书,所以受家庭影响可能比较深,手头上的书多,读得也多。

记者:除了历史,您还有什么兴趣爱好吗?

郭老师:小学到初中,我常常练习柳公权的玄秘塔碑文等字帖。初二之前,我一直都在画山水写意,还获得过少儿书画比赛一等奖。还有篆刻我也比较感兴趣,我中学时候的印章就是自己刻的。另外,还有茶道什么的。

记者:那在您小的时候,您的父亲有没有着重培养您对自然科学的兴趣呢?

郭老师:这个父母并没有刻意去做什么,主要是我自己对自然科学感兴趣,而他们给我提供了自由发展的空间。小时候父母没有压制我各方面的兴趣,这一点让我非常感激。现在我对自己的孩子的教育也是尽可能让其自由地发展。因为说实话,如果一个孩子成长得比较自然的话,他对很多事情都会感兴趣,包括他在以后上学过程中所学到的东西。

我曾经遇到这样的学生,他一直在父母的压力和呵护下成长,一路也都非常顺利。但是,当他上完大学读完研究生之后,他再也不想搞科学了。本来在我看来他可以做得很好的,但是他一丁点儿兴趣都没有了,对科学已经产生了完全逆反的心理。这也是我现在教育自己的孩子时非常注意的事情。家长在教育孩子时,可以适当引导但绝对不应该强迫他做一些事情。否则,孩子到最后可能对自己本来可以做得很好的东西一点儿都不感兴趣了。所以,家长在培养孩子的兴趣时可能是要采取更加平和和宽容的态度。

记者:是的,自由的环境对孩子的兴趣发展的确非常重要,教育本质上是一个自我发现的过程。您小时候培养的这些广泛的兴趣和特长对您以后的自然科学研究工作有什么帮助吗?

郭老师:至少可以说,生活在比较丰富的文化色彩当中的人的思路可能是比较开阔的。而且,广泛的兴趣可能会使你更愿意欣赏美,更倾向于探究事物本质。很多时候这对于科研方向的判断与把握是有益的。广泛的兴趣可能会影响到你考虑问题的出发点,在挑选课题时我们尽量挑选更有趣、更有意义以及更有挑战性的课题。因此,我在挑选研究课题时通常会基于这些因素,不过我现在正在做的科研课题可能都是”不太难”的课题,但是都比较有趣,而且有些探索是一些涉及到比较本质性的问题。

记者:已经够难的了。

郭老师:不是谦虚,我做的课题有些真的不是太难。我选择课题时都挑一些自己有兴趣,同时不是太复杂的东西。研究生的时候我已经学习了量子场论、规范场论、广义相对论和引力论 (这门课更是学了足足三遍,历时差不多2年,而且还在不止一个系、一个学校听课) 以及微分几何等课程,我可以选择做粒子物理、高能物理之类的东西,但我没有做这些选择,而是选择了物理里面相对“简单”的专业–光学。为什么呢?因为我做科研的时候,总希望自己能把基础打得比较深,其深度和难度要超过于我将要做的问题可能的需求。这就好比是–拿着牛刀去宰鸡,感觉也许会更轻松一些。我告诉自己,千万不要本着很低的基础去做很难的事情,做科研一定要做得游刃有余,这样才不会把自己搞得很狼狈,才不会疲于应付。说到底,基础要打得更深一些才好。

记者:您的兴趣爱好影响到了您考虑问题的角度和您对科研工作的态度。那么,我们可不可以这样来理解,您把科研当成生活的一部分,而不是把生活当成科研的一部分?

郭老师:这个不好说。按理说,生活应该更重要一点,但是到现在为止,至少从表面的情况来看,我们还常常会把事业看得更重一点,为什么呢?因为我们现在还在谋生。也许到了一定的时候,你已经没有太多谋生的事情可做了,你已经不需要再为谋生的事发愁了,那时科研就真的可以单纯地成为你的一个兴趣了。

说到这个,我想起来尼尔斯·玻尔研究所的所徽。那是一个阴阳太极图。实际上,量子力学里有很多东西跟中国哲学有很大关系,说不定我以后会对这些事情更感兴趣,当然这种事情是肯定没有经费资助的了。(笑)

总的来说,当你还需要为生计发愁的时候,你生活的侧重点可能就不一样。当你不再需要考虑生计问题的时候,你又会是另外一种科学态度。这可能就是贵族式和职业式的两种不同的科研态度。

记者:你刚才说到了您选择课题的态度,如何判断一个科研方向的前景与“难易”程度?

郭老师:实际上,在你没做的时候根本就不知道哪个课题难度大、哪个课题难度小。刚开始你可能就只是觉得这个概念很新,或者通过阅读别人的一篇文章对它有了一个初步的了解;然后,你可能会去研究有关的分析和报告,看看这个研究是不是真的有那么大的意义;接着你可能要考虑做这些东西所需要的预备知识和条件。如果说做这件事情所需要的预备知识太多,与你的知识背景差别太大,那你可能最好就不要做。你当然也可以选择去做,那就是你有比较大的胆量。但是这种情况下我通常不会选择去做,我只在自己的能力范围之内研究比较有意思的事情。我现在选择的量子光学和量子信息就是这样的,它是在我的知识和能力范围之内的,同时又比较前沿。

 

教与学:抓住重点,强调逻辑

记者:您的课很受学生欢迎,通常您采用什么样的授课方式呢?

郭老师:我每次去上课的时候就带一根激光笔和一个U盘,不带别的东西。但是这并不意味着我就给学生放PPT,实际上PPT可能完全不动,我要用一半的黑板来进行推导,把问题的来龙去脉讲明白、讲清楚。在此过程中我发现教学是一个再学习的过程,是很有意思的。

如果你一直都还有兴趣把你脑子里那些以前没解决、不太清楚的事情搞得更清楚的话,你会发现这种感觉也是一种很享受的事情。可以说,没有任何东西,包括基础课,在你第一遍学习的时候就已经懂得很透了。在你后续的学习和研究过程中,你总会发现有把这个问题搞得更清楚的可能性和空间。如果你把这种感觉带到教学中去,你可能会永远享受教学的乐趣。同时,学生也会享受你这种教授方式,他们会提出更多的问题,你会有更多的思考。下次你可以把这些问题带到课堂讲解中,把这门课讲得更好,这样就可以形成一种正反馈的状况。

记者:前面您提到您的合作导师–Eberly教授时说,要把一个问题理解得很透,而且对知识的理解是一个不断加深的过程。那么,对于学生而言,怎么才能做到这一点呢?就拿量子力学这门课来说,很多概念超出人们的日常经验,搞懂搞透对很多学生来说都是非常困难的。您怎么看这个问题呢?

郭老师:我常常跟学生说一句话,我说:你以为你们真正懂力学吗?经典力学?其实你们不懂,你们只是习惯了而已。我们从小就被灌输一些观念,包括空间的概念,比如长短、远近;还有时间的概念,比如过去、将来等等。但实际上我们从来没认真理解过这些概念,我们只是听得多了,用多了,于是就习惯了。

量子力学之所以不容易理解,是因为它离我们的现实生活太远。我跟学生讲,我不相信你学完这个课之后就能理解量子力学,我甚至不相信我们这些已经做了很多年科研的人能够完全理解量子力学中的重要问题,因为完全理解几乎是不可能的。但是,恰恰因为这是不可能的,我们才有了今天的量子信息。量子信息这门学科是在上个世纪七八十年代才开始出现的,其中的很多概念就是在有关量子力学的争论中产生的。人们不断就量子力学中的基本概念发生争论,在这一过程中就产生了一个重要的概念–量子纠缠;量子纠缠的概念产生以后,又有人开始思考这个东西有什么用,结果发现这个东西可以和信息科学挂上钩,于是就产生了量子信息这门学科。量子信息产生以后,又有很多人开始进行更深入的思考,这样,这门学科才慢慢发展起来。

所以,我需要学生达到的目标并不是要把所有的概念一次都搞清楚–而且这也是不可能的–而是把其中最重要的概念理解到目前学术界都基本认可的程度,然后再给自己“留点后门”。“留点后门”是指很多概念还有值得商榷的地方,而正因为它们还值得商榷,你才会有兴趣去做这方面的科研。

上课的时候,我会把自己做的量子光学、量子信息科研当中学生能够理解的一部分东西拿出来,与他们分享。这样他们可能就会觉得量子力学不是那么烦人和枯燥,同时也可以借此让他们更多地熟悉量子光学、量子信息的概念和思维方法。

另外还有一点非常重要,就是我会在有限的授课时间内把一些重要的、必须要掌握的数学技巧重新教给他们。学生在学习物理课程中,有必要重视一些重要数学技巧的掌握和强化。没有必要的数学基础,你的物理概念也理解不下去。

我现在要花很多的时间给他们补矢量、张量分析以及代数学里面的一些东西。按道理讲,这些东西应该在前期的一些课程里都已经学过,但是我发现学生并没有掌握这方面的技巧。我想,这可能不是学生学得不好,而是用得实在太少,因此强化不够,学过之后很快忘记。我会花些时间从量子力学里找到相关的例子告诉他们如何运用某些数学工具去解决问题。这样,学生可以掌握基本运算方面的问题,常见的题目他会做,概念理解到什么程度他也知道了。这样的训练持续时间长了之后,学生也不见得是真的懂得很透了,但是他一定是已经比较习惯了,这样他就已经可以基本上有能力在某些课题中学以致用了。

当然,有时习惯也是一个很可怕的东西,我们也需要注意。比如我们常说“力的大小”,而实际上“力”是什么我们并不见得真的很清楚。相当多的人从小就习惯的一个常识是“力是物体产生运动的原因”,但这是不对的。在学习牛顿第二定律的时候反复强调“力是改变,而非产生物体运动状态的原因”。随着学习与研究的深入,对“力”还会有更进一步的认识。所以,有些东西你原来觉得它容易理解,但其实你的理解是错误的,或不够透彻。不懂不可怕,可怕的是你不懂但已经习惯了,习惯了你就会觉得自己是对的,这是一种很可怕的状态。所以,习惯也必须是对于正确的东西的习惯。对于“力”来说,我们现在至少应该“习惯”到牛顿第二定律的认识水平吧。

在物理学中,有很多人称自己已经理解了某一概念,但实际上这是不可能的,你只能说你对某一概念理解到了某个层面。任何一个概念都是有深化的空间的。刚开始学习某个概念时,对概念的理解就像盲人摸象。这次你摸到了大象耳朵,下次你摸到了大象鼻子,这些理解都是片面的。但是,当你摸的次数多了,积累的时间长了之后,你的理解角度就多了,你对这个东西的理解就比以前深了。我们在解释量子力学中的概念时有很多不同的诠释,其中一种叫“many world interpretation”,即“多世界诠释”,讲的就跟盲人摸象的道理很像。

记者:嗯,的确是这样。

郭老师:当然,人处在不同的阶段也会站到不同的角度。当你经历的阶段多了,能够从更多不同的视角来看待这个问题时,你可能就会看得更全面一些。如果你学完之后再也不搞这个了,你可能永远都没法深入理解这门课是为什么了。特别是对于现在的学生而言,这个问题更加突出。我问过许多高年级的学生,说你们学了三年了,还记得学会了什么吗?很多学生就是考完试就忘了。我提到很多概念,很多学生都说“好像听说过”,他们当时的考试成绩可是非常好的。但是,到了实际需要用到的时候,学生对一些基本概念都只是“好像听说过”。

当然,这也不完全是学生的问题,现在的外部条件也有很大变化。现在一周只工作五天,但是课程比我们当年却增加了很多,学生本身还有各种各样的其它事情。另外,就是现在媒体也多了,这是好事但也有弊端。比如说,你现在上网的话,可以查到很多课程方面的知识,但是这些网上的东西的可信度有很大问题。我上课时也给学生指定了一些百科全书类的网站,就是在我看来比较有把握的,我认为稍微可信一点的网站。网上也有很多人在谈科学,但是鱼龙混杂,学生的辨别能力有限,脑子里可能就装了一大堆没用的甚至是错误的东西。还有就是有些学生把太多的时间用于打游戏,那东西很容易上瘾,因此白白浪费了很多宝贵的时间。

记者:您在学习量子力学这样的课程的时候,有没有在老师的启发下豁然开朗的时候呢?老师在启发学生思考方面应该怎么做?

郭老师:有几门课我后来的确是越来越感兴趣,有些课是跟老师学的,有些课就纯粹是自学。量子力学就是这样,这门课我是跟着上一届学生自学的。

我并不是一个要求学生每节课都必须来听课的老师。老实说,我自己就是一个上课就容易犯困的人。所以,现在我的课堂上如果有学生犯困甚至不来,我也能够理解。但是不来并不等于不学,我鼓励学生自学,我自己在整个大学和研究生期间,就有许多课是自学的,因为有的时候自己学,目标性很强,针对性很强,效果会更好。

其实,要遇到一个真正讲课讲得好、能够抓住学生的心和兴趣、并且实实在在让学生学到东西的老师并不容易。有些课老师讲得很好,但学生学得并不是太好,这是为什么呢?一种原因可能就是因为学生听得完全入迷了,完全被老师的思路所左右,而最后真正变成自己的知识的东西就比较少。有些老师真的讲得很精彩,学生被他的个人魅力所吸引,但是这样的课的结果是老师的成功,而不是学生的成功。

我现在注重的是怎样讲得比较精彩,而又不过分精彩,因为讲课是否成功最重要的是学生的成功,即学生能否对这门课有更大的兴趣,是否很好地掌握了知识,具备了知识合理运用的能力。所以,我觉得老师讲课不能过分追求精彩,而忽视或转移了对专业知识和逻辑的注意力。讲课毕竟不同于表演,不能让听众完全处于放松状态。讲课除了要引起听众兴趣和注意力,还要启发学生思考,掌握必要的知识,学生学得很成功,这是最重要的。对于理科专业的基础课,尤其如此。

人在年龄比较小的时候判断力不足,很容易受到他人的影响,这也部分解释了学生时期我们容易对老师产生崇拜的原因。如果老师口若悬河,学生就很容易被打动,但最后如果学生的收获仅仅是被精彩的演讲所打动,实际学到的东西很少。我现在不喜欢演讲比赛式的演讲,因为我觉得那样的事更多的是炫耀自己,而并非真正给予听众足够多的信息。演讲者更多的是要考虑到听众能够从你这儿得到什么。教师也是一样,你讲得是否精彩这不是最重要的,最重要的是学生能得到什么。所以我觉得课还是应该讲得平淡一些,平平淡淡才是真。

记者:学生没有吸收到太多真正的知识性内容,是不是由于老师尽管讲的很精彩,但是没有讲清楚真正的知识性内容?

郭老师:这倒不是。重要的是老师要搞清楚自己的定位。你讲课的目的是什么,你是想让自己的讲课显得很成功,还是想让学生听得很成功,这两者之间有很大差别。

记者:有什么具体例子吗?

郭老师:嗯,就说说我自己的做法吧。我做的比较平淡,今天要讲哪几条我会先列出来,然后交代清楚这个东西跟前后的课程内容有什么关系。接下来,对于重要的东西我会一五一十的推导,推完之后再分析。

我也可以换另一种讲法,为了佐证某一个问题到处去找很多资料,使得课程不仅有骨头还有血有肉,显得很丰满。教师这样讲课,会让学生很佩服你,他们可以从你的课堂上得到一大堆的信息,但是,这样一大堆的信息对学习这门课程本身可能并没有特别实质性的帮助。课程学习中最重要的是掌握其中的基本概念、基本原理和基本思想方法。教师讲课时应该添加一些调料,让学生对这门课程感兴趣,但重要的是菜不是调料,你花了一大堆的时间去准备调料,学生吃到了这些调料,但是重要的菜和肉的味道有可能被掩盖了。

我也常常在反思。对于有些上过的课,我印象很深,至今也觉得讲得特别精彩,但是具体讲什么呢,我忘记了。所以,我现在反而是让自己讲课变得冷一点儿,让学生也不过分狂热,能够有兴趣与教师匹配。讲课以获取最重要的基本知识为目标,更中庸一些,效果可能更好一点。

记者:您对理科专业基础课中使用PPT之类的电子教案有何看法?很多老师对其教学效果持保留态度。

郭老师:我觉得单纯PPT的方式更适合讲课程前言或学科前沿进展之类的内容。上课不能一味求新,要根据课程特点适当使用PPT。我见过有人在讲高等数学的时候用PPT,并且翻页很快,像做学术报告一样,学生吸收起来就会比较吃力。

我认为对于数学、物理这种逻辑性、分析性和步骤性都非常强的基础课程,采取PPT和黑板推导相结合的方式会达到比较好的效果。教师可以把PPT 一直放在那儿不动,跟大家说这节课就是要讲这几个事。除此之外还一定要留出一半或者三分之二的黑板,一步步地展示你分析的出发点和基本思路,让学生看明白,否则他们就会跟什么都没学一样。我现在给学生讲课的思路,就是让学生能学会的就一定要学会,来不及讲的宁可不讲,也就是“伤其十指不如断其一指”那句话。掌握一点儿总比什么都知道但什么都没掌握强。现在网络这么发达,如果想一般性地了解什么东西只要到网上去查查就都知道了。

记者:也就是说,您讲课的风格是无论专业课还是基础课,都更重视自然科学的逻辑性和重要的知识点,不是发挥和联系很多东西。

郭老师:也会联系一些,总得开点玩笑讲点故事,包括量子力学里面的名人轶事等等。但是这不是最重要的,学生不能上完课知识点没记住,把故事给记住了,这是没法接受的。讲故事只是为了加深对知识点的印象。最重要的是知其然还要知其所以然。

记者:很多学生可能也都知道要知其然还要知其所以然的道理,但是具体怎么做他们常常感到很困惑。在您看来,怎样才能做到知其所以然呢?

郭老师:要想做到这一点你在学习过程中就得奔着这个目标去。在学的时候要多想想为什么。除了成熟的理论之外,我常常在课堂上给学生讲,有一些事情我也不知道为什么会这样,现在还没人知道,但是有人提出了什么样的观点。我这样讲,学生就可以知道这个学科中人类已经了解和还不了解的东西。

记者:也就是说您在讲课的时候会特别注意给学生讲一些科学前沿性和未解决的问题。

郭老师:对,要给学生这样一种印象,就是我们之所以现在还在学这门科学,第一是因为它有用,第二是因为这门学科中还有很多未发掘的空间等待人们去开垦,而这就是你们这些学生的事,你们今后可以干得比前人更漂亮。

记者:您的课都讲了好几遍了,但是每次上课之前都要重新准备,是吗?

郭老师:那当然。我的讲义是提前放在网上的,学生可以下载,我自己并不拿讲稿。每次去上课时我会把U盘插在电脑里,而讲课时我不会完全受我讲义的限制,而是按照自己的思路和学生听讲的效果来讲授课程,所以,无论是学生还是我都必须提前准备。学生除了要看讲义外,还要认真记录我在黑板上写的东西。我上课时的步骤很简单:我先跟学生说好今天我们要讲哪些内容,然后就开始了。这样做可能也是想给学生树立一种我的自信,从而让他们也对自己更加自信一些。这样看来,按照一个思路,又不拿讲稿,讲起来效果比较好。

记者:确实是这样,老拿着讲稿,越怕出错就越容易出错。

郭老师:对。还有一点,就是我上课中间一定要休息,除了学生需要休息一下外,我自己也需要利用下课时间去调整一下自己的状态和下面授课的思路。

记者:您的课堂上一般有多少学生?

郭老师:我的课学生不是太多,因为在我们学院现在《量子力学》课还是选修课,因此学生人数不会太多。

记者:如果是专业课或基础课,人太多了确实很难保证效果。

郭老师:是这样。因为基础课很重要,我觉得最好每节课都留有几分钟的互动讨论时间。你需要问问学生他们到底听懂了没有,懂到什么程度。因为我们的大部分学生更多的时候还是有些胆怯,他们不愿意把自己不懂的东西在那么多人面前表现出来,他们还没形成一种开放的心态,还不愿意在许多人面前丢丑。学生经常的想法是:老师既然这么说那就这么着吧。甚至有些很明显的错误他们也懒得指出来。对于专业基础课有条件还是应当尽量小班教学。

记者:高中和大学的教学思想与要求差别很大,学生刚刚从高中进入大学的时候,实际上面临着一个学习思路与观念的转变。您有没有教过大一或大二的学生?在这方面有什么体会?

郭老师:大一的学生我只给他们讲过一堂课,就是《信息科学概论》,这门课的教授方式是信息科学学院每个专业的老师都给学生上一节课。由于概论是介绍性质的,我当时是用PPT讲的,以图片和好玩的东西为主,主要想调动他们对学科的兴趣。我感觉,高中生和大学生不一样,高中生刚进大学时真的很认真,稍微有一丁点儿不懂的地方他们就会觉得很不得了,所以给他们上课一定要特别地认真仔细。

 

科研与指导:早做准备,进入研究的角色

记者:那您在研究生指导或学生的科研工作方面是怎么做的?

郭老师:我这儿的研究生几乎都是本科二三年级时就来和我一起做研究的。他们在正式读研究生之前就已经以基金项目等各种各样的方式跟着我一起干了,到了研究生阶段也只是本科工作的延续。在他们二三年级时,我们就已经研究了本科阶段做什么,研究生阶段做什么,所以基本上都是连贯性的。我的学生中很少有半路插进来的,半路插进来的学生毕竟要有一个适应的过程。

我特别看重二年级开始就因为做基金项目到我这儿来的学生。我这儿有一个学生四年下来都是电子系第一名,他就是二年级来我这儿做基金的。他现在出国也不出了,在我这儿直博了,他就是觉得这个领域还挺有意思的。

现在学校里有各种基金,比如校长基金啊,君政基金啊之类的。这些基金对人才培养还是很有帮助。来我这儿的学生涉及到三个学院,不仅是我们信息科学学院,还有物理学院和地空学院。我经常收到学生的邮件,说他们想到我这儿看一看,了解一下,问我愿不愿意接收他们到我的组里面做研究。我一般是来者不拒。每当收到这样的邮件,我就叫他们周六上午九点钟到我这儿来。因为周六这一天我们研究小组中各个方向的老师和学生会开一整天的会,这是我每周与我的学生见面的固定时间。所以,我就跟那些发邮件的学生说你要有兴趣就可以来听听,了解我们在做什么,有哪些问题;你也可以和师兄聊聊,因为我可能没有特别充分的时间与每一个本科生仔细长谈。

我带研究生就是这样,每个星期我会和我的学生以及我们小组的老师全面地见一次面。平时大家各自忙各自的,如果有特别重要的事我们马上就见面。

记者:那在一周一次的会议上是您讲还是学生讲?

郭老师:我是带着耳朵听的,现在我更多的是听,当然我会提一些问题。

记者:会不会因为各种原因有做得不好的学生?

郭老师:经常有,但是时间长了就会好一些。一开始这些学生可能不知道我们的要求和研究的深浅,他会觉得自己还可以。但是过一段时间以后,跟大家一比,他就能知道自己的轻重了。一个学期所有的学生都会轮到一次或两次,所以你这次不行,总不能下次还不行吧。

记者:也就是说学生自己会感觉到压力?

郭老师:对。我们每周开组会都是要签到的,还要总结上周的工作,这样我们就可以知道学生上个星期有没有浪费时间,或者做事的方法上有没有问题,是否需要改进。如果问题比较多的话,只要时间允许,我会在周一上午单独叫他们出来,专门再跟他们谈一次;如果没有太大的问题的话,就放到下一周。当然,这还要取决于我在外面有多少会,比如说前几周因为863计划的事,我作为863专家组成员要到全国各地各单位去检查项目进展情况,通常中午一吃完饭就立即飞往另一个城市了。连续几周都是这样,我就不可能有时间跟我的学生太过经常地见面和讨论了。

记者:学生二三年级时就可以到您的实验室来,有什么限制和要求吗?

郭老师:没什么限制。现在本科生科研、大学生创新计划,还有君政基金、校长基金等很多。还有一种情况是,学生什么基金或计划都没参与,他就自己感兴趣,于是在各个实验室跑来跑去,打听各种情况,后来就来了。

来找我们的学生中有一些是为了出国,因为如果他很早就进实验室的话,就可以出一篇半篇文章之类的,或者他至少可以了解科研都在做什么东西,这个对于他联系出国也是一种经历。

每年到了一定时候,我都会收到很多这样的邮件,对于这样的学生我一律欢迎,让他们自己来听,然后自己做出选择。每年到最后总有一些学生愿意留下来,在我们这里读研究生。这些都很自然,没有老师刻意地去做这件事情。我们老师也不可能有时间去找学生,都是学生来找我们。地空学院的一个学生就什么基金都没有参加,就是单纯地想到我们组来做科研,于是本科的时候就来了。他表现得很优秀,今年他本科毕业,所以我就给他写了很多推荐信,不久他就要去Texas大学去了。也有推荐到Harvard, Stanford, MIT, Princeton这样的学校的学生,这些学生都是本科期间开始就跟着我做或者学了我的课的。

不过,我们对这样的学生还是有一个要求,就是不能因为参与本科科研而影响学习,甚至挂课。做科研本身也要学习很多东西,有些实际上超出了学生当时的课程学习要求的程度。你要在实验室里花很多时间,并且你花了很多时间也不一定做成了什么。不要说科研,就是我们这儿的模拟和数字电路实验,从下午2点开始一直做到夜晚9点,你也许就只能把实验课要求的那些东西做完,科研方面的东西根本还没开始呢。科研方面的实验麻烦更大,要花的时间更多,而且可能缺这个少那个,还需要你自己去准备。

学生可能要花很多的时间做那些和科研完全不沾边的事情。但是,我告诉学生,没有人帮你把一切东西和条件都张罗好,让你来搭积木,直接把实验数据测出来就行了。那并不是搞科学的全部。搞科学的人恐怕百分之八九十的时间都要放在科研准备工作上。而正是因为有这百分之八九十的准备,才会有后面那百分之十的成果。

记者:这样说来,其实来这儿的学生还是有一定知识、能力、时间方面的要求的,并且在后续工作过程中要克服很多困难。

郭老师:是这样的,不过先从简单的开始吧。除了一些特殊情况,头一两年我基本上都是让他们跟着师兄学习知识。我们这个研究方向是比较前沿的基础研究,需要很多的知识储备。比如量子力学就是必须学的,而量子力学通常是本科三年级才开始学,所以到我这儿做科研的学生就不能像别人那样按部就班地学,他们必须要提前学,或者一边学习这些课一边了解我们在做什么事情。我不指望他们做出研究成果,我只是希望他们在这个过程中能够学到更多的东西,学得更快一些,这样他才可能有兴趣留下来继续做研究生。当然,我们的本科生中也有还没毕业就在完成了文章投到国外的。

记者:前面您提到您可能要经常开会,面临很多的社会活动,那么这些活动会不会在一定程度上影响到您的科研工作?

郭老师:影响当然是有的,但是仔细想来这样的活动也是有好处的。第一,这是你的职责;第二,你可以从别的单位的工作中学习到很多东西,了解他们的优点,这对你自己的小组今后的研究有好处。

有些科研你的确可以一门心思地去做,但是像我们这样与实验和应用有关的科研,如果你关着门一门心思地做就可能做不下去了。因为你连别人的需求都不清楚,对于别人和别的单位做到什么程度也不知道,对于你的科研成果到底处于什么档次也不了解,这就会有很大的问题了。所以,总的说来,我觉得有一得必有一失吧,很难说是得的多还是失的多。综合起来看,视野更宽了,朋友更多了,潜在的合作者也多了,而且你可以更客观的评价自己了。

我们最大的一个问题可能是总觉得自己是最好的。当你不去了解外边的世界时你可能会这样认为,但是当你了解的信息多到一定程度时你会发现你不仅不是最好的,而且可能已经很靠后了。所以,多参加一点社会活动,对于更客观地把握自己是有好处的,你会知道自己怎么做才可以继续提升自己。

各家都有自己的做法,都有自己的优势。你是北大的,别人会尊重你,因此可以说北大这个壳已经给我们挣来了太多的面子。在这样的情况下,我们自己更要努力,以使我们能够名副其实。我们最需要看重的是自己的事业,我们必须通过各种各样的方式去了解别人的长处,取长补短才能进步。

 

教学中的一些问题与建议

记者:您在邮件里说,您讲课比较重视英文教学。关于这方面您是怎么做的?
郭老师:首先我的讲义都是用英文写的。讲课时讲用中文,板书用英文。不过,对于不考试的内容,经学生同意也可以用英文讲解 (笑)。作业和考试也都是中文。

记者:关于英语教学其实也是存在一定争议的,您怎么看这个问题呢?

郭老师:我觉得这个问题不是太大,因为如果只是讲义用英文而不是英文教材的话,实际上文字还是很少的,讲义上大多是公式嘛。我讲课时用到英文也只是为了反复强化一些英文的关键词和关键字,这些学生看多了就习惯了,等到他们阅读国外的文献时就会容易一些。

现在很多学生的英语成绩都很不错,但是一到我们科研小组让他们看英文文献时就都很费劲。因为他们学到的英文和科研里所用的英文差别太大了。科技论文用的都是很简单的英文,简单的句型和语法加上专业领域内的词汇,这样就够了。如果你的英文水平太高,反而不是太好。因为你写出来的那些话不像科技论文,像小说,而科技论文是很忌讳这些东西的。我曾经有一个博士生,一个星期英文课要学十几个学时,结果我觉得他越学英文,那文章就写得越怪。他写出来的英文看起来很别扭,我就跟他说:你用那么多之乎者也干什么,这完全不像我们搞科研的人写的东西嘛。所以说,我们国家现在英文教学和学习方面还是存在很大的问题,有的人在英语上花了很多时间,他们的英文还是不怎么样,这种学习方法是有问题的。

记者:那您觉得问题究竟出在哪儿呢?

郭老师:“学以致用”,问题出在学以致用上,我觉得用是最好的检验方法。不管怎么说,英语也只是一种语言,说到它的掌握程度,我觉得重要的不是掌握它的语法,而是学会用简单的语法与他人交流,包括正式的和非正式的交流。正式的交流包括写文章和读文章,非正式的交流包括与他人聊天或通过电子邮件的交流等。英语学到能够做这些事情的程度就可以了,不要把它的作用和地位弄得太过分,这是没有必要的。我们现在从小学一年级开始一直到博士都在学英语,但是真正学的效果如何却令人堪忧。我们院也经常有一些外籍学者来访问,学生面对面一交流就知道到底好不好了。很多学生考试可以考得很好,但实际的应用方面有很大问题。

记者:的确,有很多东西像一窝蜂一样,到后来只注重形式而忘了目的。

郭老师:嗯,其实没必要学的那么高深。我给他们上课的时候黑板上用英文写的东西也就十几个词,其它的东西不多。

记者:也就是说,肯定不会因为英文的使用而影响到学生对知识的理解。

郭老师:不会影响的,完全没问题,有的时候用中文反而容易出问题,有时中文不如英文简单易懂。比如说,“对于薛定谔方程里面的波函数的诠释”这句话,有的同学可能不太明白“诠释”这个词,不知道“诠释”和“解释”有什么区别,如果用英文,那就是interpretation,大家都会理解的。

记者:的确,有些学术领域内的东西中英文的互译可能存在很多问题。

郭老师:是的,有很多中文翻译是很有意思的。比如说我们学Dirac符号那部分,提到“左矢”和“右矢”。“左矢”是指左括号,“右矢”是指右括号。“左矢”和“右矢”这两个中文名字我还是可以接受的。但是,我隐约记得最早的书上好像叫什么“刁矢”、“刃矢”,这个我就觉得难以理解了。我讲课的时候对于这个名词我都用英文,左矢叫bra,右矢叫ket,bracket合起来就是括号,这样讲学生就明白了,而且更容易理解和记住。还有一个早已广泛使用的原理–”不确定原理” (uncertainty principle),中文很多地方叫”测不准原理”,翻译也不是太准确,但是用得太多,没办法了,大家也就接受了。还有就是”表象”这个词,与之类似的词叫”图像”,现在的很多中文教科书上完全把这两个东西混为一谈了,而英文分的是很清楚的,一个是representation,一个叫picture,这样用英文反而会简单一些。

记者:您会觉得教学工作占用了科研时间吗?

郭老师:本身我对讲课就很感兴趣。每当我把课重新讲一遍的时候,就会逼着自己加深对某一样东西的理解。人总是要存在于某种约束之下才能有所作为,完全无约束的自由状态下可能什么都做不了。我觉得有教学压迫着我,对我而言是一件好事。我想我们可能都会有这样一种感觉,就是有时你放松之后你的时间可能反而更少了,因为你从总体上把自己放松了。实际而言,如果你从整体上把自己管得紧一点,你可以做的事情可能反而更多一些。我回顾自己的大学时代就发现,在我最忙的时候我的学习反而丝毫没有受到影响,倒是那些我没什么事的时候学业抓得不是特别紧。一个人如果处于抓紧的状态,他会把什么事都安排得很紧,然后逼着自己把时间协调得很好,包括与别人的交往,比如预约啊什么的都会提前准备好,这样节省自己的时间也节省别人的时间,形成良好的习惯。完全没有任何约束的状态反而让自己做事情做得特别拖沓。

记者:是的,的确是这种状况。有些学生参加的社会活动很多学习也很好,而有些学生一门心思在学也学得很一般。

郭老师:一门心思只学习而对别的都没有兴趣的学生最后可能会比较呆板,思路也可能不太开阔,容易钻牛角尖。一个人老处于这种状态就会形成一种惯性,不容易从这种惯性中拔出来。

记者:您在邮件里说,发达国家的教育集中优势兵力,几个学校合起来请一位名教授。您能不能具体说说这件事呢?

郭老师:比如说在法国,巴黎高师等四所学校联合起来,让某一门课只在某一个学校上。也就是说,这门课在这个学校上,那门课在那个学校上,而教授就只需要专心致志地把一门课讲好。比如法兰西科学院有一位院士 (1997年的诺贝尔物理学奖得主),他在法国的一所大学上课,一讲就是十几年,十几年间他就只讲一门课。最后的结果是出了一本很好的书。他的一个学生,也是法兰西科学院院士,也是讲《量子力学》这门课,讲了很多年,最后出了一本书、一本习题集和一张光盘。他出的那本习题集很特别,因为那些习题都是从各个不同前沿方向的科研问题中抽出来的。他们把这些科研问题加以模型化和简化之后出成可以用初等量子力学来解决的问题,然后让学生来做。这样,学生就可以从一开始就了解到量子力学是有用的,可以用在哪些地方,以及怎么用。

在法国就是这样开展教学的。几个学校的学生的某一门课就只有这一个老师来上,他们可能需要到别的学校去听某一门课,这样学生也可以了解各个学校的科研状况。

记者:北大好像很少会请外边的人来上一门专业课。

郭老师:不仅如此,我们现在的一门课都有很多人在讲。当然,这也跟我们国家的一些现实情况有关。在国外许多地方,一个教授的位置是很珍贵的,要获得一个教授的职位 (包括教授、副教授和助理教授),不能很好、很称职地上课,是不可能当上教授的。所以,一个人一旦成为了教授,他肩负的职责就很多。他不仅是一个优秀的科学家,而且首先必须是一个优秀的教育工作者。

据我所知,在美国,教授只要能上课就可以不退休。我在美国Rochester大学遇到的美国光学鼻祖–Emil Wolf,他现在应该已经有九十岁了,他在给学生上什么课呢?“数学物理方法”,一门非常基础性的课。还有我在美国的导师,Eberly教授,他在给学生讲力学,不是比较高深的力学,而是普通物理中的力学。在美国,教授一定要去干这些事,不能因为你有了什么头衔就可以不讲课了。你是一个教授,而不仅仅是一个研究员,所以你一定要给学生,特别是要给本科生上课,这是美国大学里的一个理念。

而反观我们这里的情况,现在,正在逐渐出现的一个可怕的现象是,一些关键的基础课是由一些经验并不是很丰富的教师来上,而讲课经验更为丰富的老师却没有站在讲台上。当然,教师除了教课以之外去做一些跟课题有关的事情是需要的,但是仔细想想,北大是靠什么出名的呢?我想北大之所有有名,其中非常重要的一条就是靠这所学校所生产出来的优秀学生。学校的档次在相当大的程度上是靠学生来衡量的,要想培养出基础扎实的一流学生,就必须有一批优秀的基础课教师作后盾。只有这样,才能在基础课的讲授中做到“教的精,学的明”,教学相长

记者:好的,今天的采访就到这里,耽误了您很多时间,我们的收获很大,非常感谢您!

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采访记者:郭九苓,冯倩倩

采访时间:2008年4月7日,下午2:00-4:00

录音整理:冯倩倩

文字编辑:冯倩倩,郭九苓,郭弘

定稿时间:2008年6月9日,经郭弘老师审阅同意。


 

附:郭弘教授简介

基本情况:

郭弘:男,1969 年3 月28 日出生,博士,现任北京大学教授,博士生导师。1991 年毕业于中国人民解放军国防科学技术大学应用物理系,获工学·激光与光电子学学士学位;1995 年,在中国科学院上海光学精密机械研究获理学·光学博士学位,1999 年2 月~1999 年8 月,美国Rochester 大学光科学与工程理论中心高级访问学者。曾承担国家自然科学基金重点项目 (1997 年,28 岁时承担该项目,是当时全国最年轻的重点项目负责人)、国家高技术863 计划项目等。目前主要从事:量子相干、干涉及慢光与光脉冲存储和量子存储,光纤与自由空间中的量子保密通信,量子中继器及其物理基础-量子纠缠,以及空间相干光通信中的原子滤光器、大气光传输等关键技术研究。在《物理学评论A, E》(《Physical Review A, E》)、《美国光学会志A, B》(《Journal of the Optical Society of America A, B》)等国际、国内核心刊物上发表论文120 多篇。曾荣获国家教育部科技进步奖、茅以升北京青年科技奖、新世纪百千万人才工程国家级人选、全国优秀博士后等多项奖励和荣誉,2000 年作为全国100 多位科技界的代表之一被选为全国青联委员,多次在国际学术会议作特邀报告和国际会议分会主席,并受聘为国内外多家高校和研究所的客座教授、客座研究员等职务。

获奖和荣誉情况:

1. 国家高技术研究发展计划 (863 计划) “十一五”专题专家组成员 (2006) (xxxx);

2. 全国优秀博士后奖 (2005) (国家人事部、全国博士后管委会);

3. 茅以升北京青年科技奖 (2005) (北京市科协、茅以升科技教育基金委员会);

4. 首批新世纪”百千万人才工程国家级人选”  (2004) (国家人事部等七部委);

5. 第九届中华全国青年联合会委员 (2000) (中华全国青年联合会);

6. 国务院特殊津贴 (2000) (国务院);

7. 霍英东基金 (2000) (霍英东教育基金会);

8. 国家教育部科技进步三等奖 (1999) (国家教育部)。

联系方式:

电话及传真:010-6275-7035 (办公室),-3653 (实验室), -3208 (传真)

E-mail: hongguo@pku.edu.cn

个人博客网址:http://www.sciencenet.cn/blog/郭弘.htm

通信地址:北京市海淀区颐和园路5 号北京大学信息科学技术学院100871

 

 

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