教育是科学与艺术的融合.docx

教育是科学与艺术的融合古罗马诗人、文艺理论家贺拉斯在《诗艺》一书中对诗的作用进行了如下阐述：诗应该带给人乐趣和益处也应该对读者有所劝谕、有所帮助。这就是“寓教于乐”最初的含义。随着时间的推移人们逐渐意识到教育也应该具有这样的作用。“知之者不如好之者好之者不如乐之者。”古往今来每一位师者在传道授业解惑之中都渴望让学生成为“乐之者”。北大力学系教授王敏中在其50余年的执教生涯中一直在追寻这样的教育之道。他常说科学不是公式、数据的堆积而是令人神往、使人心醉的艺术。而教育也应该像艺术作品一样拥有形式与内容的完美的融合与统一。对于王敏中讲授的晦涩难懂的弹性力学课程来说要想做到“寓教于乐”实现科学性与艺术性的统一是一件考验心智的技术活儿。但从登上讲台的那一刻起王敏中就一直在追求科学内在的逻辑和内在的美努力使自己讲授的弹性力学成为一门优美、和谐、严谨、实用且富有艺术美的学科。弹性力学是研究弹性体在外界因素影响下其内部所生成的位移和应力分布的学科也是固体力学学科中最主要的基础课程之一。由于本科后续的弹性稳定性、弹性振动、弹性动力学、非线性弹性力学以及有限元计算方法等重要课程都建立在弹性力学基础上所以对于力学系学生而言这是一门至关重要的课程。但这门课的教与学两方面都很不轻松其原因是弹性力学的理论性与应用性都非常强：一方面它的研究方法非常严密基本概念和理论内容很抽象公式也很复杂即使对一些经过简化的问题求解通常也需要大量的运用数学知识比如微积分、常微分方程和偏微分方程的知识；另一方面弹性力学主要被用以分析各种工程结构在施加外载之后的变形和应力需要学生对工程实践有一定的感性认识能够将理论分析与工程实际很好地联系起来。毫不夸张地说弹性力学是一门难度系数非常大的学科不少学生将其定义为一门抽象、枯燥又难懂的课程学起来很吃力。倘若老师照本宣科课堂“上座率”必定屈指可数这门课也会被贴上无趣的标签教学质量肯定大打折扣。但要把这门课讲得丰富有趣、学生爱听对教师的讲课水平也是极大的考验。1979年王敏中和他的老师武际可教授为力学系的研究生和进修生讲授了一次弹性力学课。在讲课中他们对现有的弹性力学课的叙述方法与内容安排做了改进在总结当时讲义的基础上于1981年出版了一本给研究生和进修生使用的教材《弹性力学引论》。该书是国内第一本以张量形式书写的弹性力学教材。1980年王敏中开始为力学系本科学生讲授弹性力学也是从那时起他便一直琢磨和思考怎样让学生更有效率、更轻松快乐地学好这门课。他为此专门做过调查很多学生向他反映在学习弹性力学的过程中阅读教材很吃力希望能有更适合本科生的教材。王敏中认为由于弹性力学涉及的内容具有很强的理论性、抽象性和概括性而且许多公式的求解过程对数学运算依赖性很大学生在学习中没办法充分理解弹性力学的基本概念对相关数学知识也比较容易遗忘这就加大了学生学习和理解的难度。要改变这样的局面必须对弹性力学的教学方法进行改革以与内容相适应的、为学生们所欢迎的形式吸引学生的兴趣消除学生对弹性力学的恐惧感从而提高教学效果。教学方法改革的第一步王敏中决定从教材改革入手。为此他成立了专门的教学小组在完成正常的教学任务之余他们收集了30多种风格的弹性力学教材进行比较研究对教学中表现出来的问题以及国内外弹性力学教材的新动向进行分析和讨论。从1998年起王敏中和教学小组成员放弃了部分科研任务集中力量历时3年在总结和吸取国内外教材精华以及他们近20余年教学经验和科学研究的基础上首先修订并出版了原有的弹性力学教材《弹性力学引论》其后又根据目前弹性力学研究的新发展总结多年教学经验新编写并出版了《弹性力学教程》。除了着重理论系统、问题提法和数学物理基础以外新教材花了不少篇幅来讨论弹性力学的解题方法和叙述弹性力学的工程应用使其更适合本科学生学习。这本教材得到了诸多同行的好评北京交通大学力学研究中心主任高玉臣院士评价说：“着重理论系统的完整性和问题提法的正确性这是作者们写这本书的宗旨也是他们教学的特色之处。该书引用了不少关于弹性力学的现代研究……将弹性力学近半个世纪的研究纳入大学教材国内教科书中大概只此一本国外的教科书中也颇为少见。”此外中国农业大学、兰州大学、北京理工大学等院校的教授也表示《弹性力学教程》深入浅出、叙述严谨且富有启发性是一本值得推荐的优秀教材。改革第二步针对的是教学内容。据王敏中介绍弹性力学教材有两种体系结构：一种先讲平面问题再讲空间问题；另一种则先讲一般的三维理论再讲二维理论。其中所使用的记号一般为坐标记号和张量记号前者复杂后者简明。考虑到理科生有着较好的数理基础也考虑到科学技术发展的需要教学小组最终决定采用先一般后特殊的Love体系和张量整体