文/ 任志祎 馮杰
講臺(tái)上,一位留著如同圣誕老人般銀色大胡子的人正在操縱著常見(jiàn)又奇妙的道具。這不是魔術(shù)表演,也不是雜技,而是來(lái)自美國(guó)圣馬丁大學(xué)物理系的斯蒂芬·帕克教授在上物理課。他可以通過(guò)如五角硬幣、晾衣架等道具,讓學(xué)生們一下子理解“加速度”“慣性”和“向心力”這些抽象的物理學(xué)概念。
問(wèn):您為什么會(huì)選擇物理學(xué)專業(yè)?最初是什么激發(fā)了您的興趣?
帕克:我最早對(duì)科學(xué)感興趣是在幼兒園的時(shí)候,老師給了我一本關(guān)于太陽(yáng)系的書(shū),這本圖畫(huà)書(shū)至今還擺放在我的書(shū)架上。我記得當(dāng)時(shí)在想,探索太空和太陽(yáng)系該有多酷啊!
當(dāng)然,像《星球大戰(zhàn)》和《星際迷航》這樣的電影,也在我的成長(zhǎng)中留下了深刻印象。小時(shí)候,科幻電影真的拓展了我的想象力。盡管很多技術(shù)可能聽(tīng)起來(lái)沒(méi)有科學(xué)意義,但是我發(fā)現(xiàn)這類電影令人著迷,引人思考。
高中時(shí),我喜歡數(shù)學(xué)和科學(xué),也因?yàn)槭菢?lè)隊(duì)成員(吹小號(hào)),所以選修課都是數(shù)學(xué)、科學(xué)和音樂(lè)相關(guān)課程,遠(yuǎn)超學(xué)校要求的課程標(biāo)準(zhǔn)。高中數(shù)學(xué)老師是我最喜歡的(也是最好的)老師之一,她對(duì)我的早期教育產(chǎn)生了極大的影響。
上大學(xué)時(shí),我想主修數(shù)學(xué)或自然科學(xué),如化學(xué)或物理。大一下半學(xué)期,我選了近代物理學(xué)這門(mén)課,學(xué)習(xí)了相對(duì)論、粒子物理學(xué)、高能物理學(xué)等。這些話題非常吸引我,而且與我之前所學(xué)的任何其他科學(xué)都截然不同。我認(rèn)為粒子物理學(xué)尤為神奇,能學(xué)習(xí)夸克、反物質(zhì)、中微子這些內(nèi)容。這一切都讓我想起了自己喜歡的科幻電影,得知其中的一些情節(jié)也小有真實(shí)之處,我非常吃驚!因此我便知道,物理學(xué)絕對(duì)是我想學(xué)的專業(yè)。
大學(xué)的物理學(xué)教授都非常優(yōu)秀。課上,是他們幫助我認(rèn)識(shí)物理材料并產(chǎn)生興趣。他們所做的課堂演示以及散發(fā)的活力讓我很喜歡去上課學(xué)習(xí)。事實(shí)上,我的物理學(xué)老師們對(duì)我決定成為一名教授起到了重要作用;我也想有機(jī)會(huì)激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣。
問(wèn):我們了解到您在日本、英國(guó)、巴西等多個(gè)國(guó)家從事物理學(xué)研究工作,對(duì)這些國(guó)際研究工作的經(jīng)歷,您有什么樣的感受和收獲?
帕克:如果說(shuō)是從事物理學(xué)研究工作的經(jīng)歷,那么主要是在英國(guó)、德國(guó)和丹麥。對(duì)于日本和巴西,我曾與圣馬丁大學(xué)的學(xué)生到這兩個(gè)國(guó)家進(jìn)行過(guò)文化交流。
本科期間,我培養(yǎng)了一種“全球化意識(shí)”。作為物理專業(yè)的學(xué)生,我有機(jī)會(huì)前往倫敦,參加學(xué)校出國(guó)留學(xué)項(xiàng)目的通識(shí)教育課程,為期一學(xué)期。這絕對(duì)是一次美好的經(jīng)歷!我讀了莎士比亞的戲劇,看了皇家莎士比亞劇團(tuán)的演出;了解了一些著名的繪畫(huà)作品,去倫敦的藝術(shù)畫(huà)廊親身體驗(yàn)。在不同的國(guó)家生活了三個(gè)月,讓我感受到旅行的樂(lè)趣。隨著成長(zhǎng),我想要去更多地方。
有了本科留學(xué)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)我在研究生期間得知能夠有機(jī)會(huì)同曼徹斯特大學(xué)前往英國(guó)達(dá)斯伯里同步加速器輻射源實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn),有機(jī)會(huì)前往德國(guó)柏林馬克斯-普朗克應(yīng)用技術(shù)研究院弗里茨·哈伯學(xué)院學(xué)習(xí)表面分析工具時(shí),我毫不猶豫地抓住了機(jī)會(huì)!
我的留學(xué)經(jīng)歷并未止步。獲得博士學(xué)位后,我搬到丹麥孔恩斯靈比,在丹麥技術(shù)大學(xué)工作三年,從事博士后研究。這對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次大冒險(xiǎn),在國(guó)外生活這么長(zhǎng)時(shí)間也是我生命中一次美好的經(jīng)歷。雖然那時(shí)我嘗試學(xué)習(xí)丹麥語(yǔ),但是在丹麥生活非常容易,因?yàn)閹缀趺總€(gè)人的英語(yǔ)都說(shuō)得非常好。我所在的院系文化多元,所以我們所有的工作、課程、研究和會(huì)議都是用英語(yǔ)進(jìn)行的。
回到美國(guó),在圣馬丁大學(xué)教學(xué)后,我有機(jī)會(huì)牽頭文化交流項(xiàng)目,通過(guò)國(guó)際項(xiàng)目和發(fā)展辦公室,與學(xué)生前往日本和巴西到友好學(xué)校進(jìn)行數(shù)周的參觀交流。這些都是非常棒的機(jī)會(huì),讓我繼續(xù)自己熱愛(ài)的事情,學(xué)習(xí)不同文化。讓學(xué)生接觸不同文化有助于他們加深全球理解。
斯蒂芬·帕克(Stephen Parker):美國(guó)圣馬丁大學(xué)物理系副教授。2001年,他在華盛頓大學(xué)取得了物理學(xué)博士學(xué)位,隨后在丹麥從事博士后研究。帕克博士曾在日本、英國(guó)、巴西等多個(gè)國(guó)家從事物理學(xué)的研究工作,并在過(guò)去15年里一直教授本科生物理課。他還在北華航天工業(yè)學(xué)院開(kāi)設(shè)了物理學(xué)導(dǎo)論課程。圖為帕克教授在北華航天工業(yè)學(xué)院授課
問(wèn):您為什么會(huì)選擇來(lái)中國(guó)并在北華航天工業(yè)學(xué)院開(kāi)設(shè)物理學(xué)導(dǎo)論課程?
帕克:圣馬丁大學(xué)和北華航天工業(yè)學(xué)院合作辦學(xué),因此我來(lái)到北華航天工業(yè)學(xué)院。學(xué)校推出一系列課程,由一位中國(guó)教授和一位美國(guó)教授共同完成,學(xué)生們有機(jī)會(huì)參加學(xué)習(xí),接受國(guó)際化教育。有過(guò)非母語(yǔ)學(xué)習(xí)經(jīng)歷的學(xué)生會(huì)有不同且更加全面的理解。這樣的教育有很多好處,能使學(xué)生更有準(zhǔn)備地參加各種工作。事實(shí)證明,他們有能力在各種環(huán)境下學(xué)習(xí),并在工作中迅速掌握新技能。
問(wèn):您希望這門(mén)課程能為學(xué)生們帶來(lái)什么?如今學(xué)生們是否達(dá)到了您的期望?
帕克:這些課程很重要的一方面是用不同的語(yǔ)言來(lái)學(xué)習(xí)。就美國(guó)教育體系來(lái)看,我認(rèn)為有一點(diǎn)我們做得很好,就是進(jìn)行各種實(shí)踐活動(dòng)和課堂演示,讓學(xué)生們能夠以不同的方式與材料進(jìn)行互動(dòng),而不僅僅是聽(tīng)老師推導(dǎo)或閱讀相關(guān)材料。
舉例來(lái)說(shuō),我在每堂課上都會(huì)運(yùn)用個(gè)人反饋(或者更常見(jiàn)的說(shuō)法是“clicker”)。這樣,我可以就剛剛講過(guò)的材料提出一個(gè)多項(xiàng)選擇題。每個(gè)人作出選擇后,匯總結(jié)果以柱狀圖顯示,我和學(xué)生們就能夠立即看到全班對(duì)材料的理解程度。這很像家庭作業(yè),但相比之下,有更即時(shí)的反饋。通過(guò)把這些clicker融入教學(xué)中,我的課堂教學(xué)很成功。如果學(xué)生們表現(xiàn)出不理解時(shí),我可以回顧材料;那些大多數(shù)人回答正確,少數(shù)回答錯(cuò)誤的學(xué)生就知道要尋求幫助,掌握概念。即時(shí)反饋對(duì)他們的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。
我認(rèn)為教師的工作絕不僅僅是給學(xué)生提供材料,讓他們理解理論,也需要激發(fā)學(xué)生對(duì)材料的興趣。有時(shí)候,當(dāng)教授感覺(jué)就像表演者,需要先讓學(xué)生對(duì)材料感興趣,這樣他們才會(huì)想花時(shí)間與材料互動(dòng),掌握知識(shí)。如今的教育,教師不能只坐在教室前面講述;而是要吸引學(xué)生,并營(yíng)造出互相吸引的氛圍。正是這一點(diǎn),讓教學(xué)充滿樂(lè)趣。也正是這一點(diǎn),讓我熱愛(ài)在大學(xué)任教。
問(wèn):您在中國(guó)與同事以及學(xué)生相處過(guò)程中,有哪些有趣的故事或難忘的經(jīng)歷?
帕克:在中國(guó)期間,有很多難忘的時(shí)刻。
1)我最喜歡的時(shí)刻就是與班上的學(xué)生在一起。他們看到我下課后走回辦公室,便會(huì)來(lái)詢問(wèn)是否愿意和他們一起去學(xué)生食堂吃飯。我很喜歡和學(xué)生們一起吃飯。
2)其中一個(gè)比較困難的事情是,對(duì)于我這樣一位在華的美國(guó)人來(lái)說(shuō),在校園附近逛街購(gòu)物時(shí),會(huì)看到很多奇怪的表情。人們看到我總是感到非常驚訝,結(jié)果只是以某種懷疑的眼光盯著我看。一天晚上,我在校園附近的一家餐館吃飯,一對(duì)中國(guó)夫婦和他們的兒子就是這樣看著我。過(guò)了一會(huì)兒,父親和兒子過(guò)來(lái)了,我們進(jìn)行了非常愉快的交談。父親英語(yǔ)很好,兒子也興奮地用他知道的單詞進(jìn)行交談。那一天,兒子剛剛通過(guò)了英語(yǔ)課一級(jí)考試,夫婦很高興他們的兒子能來(lái)和我交流,并同我慶祝他們兒子的成功。吃完飯后,我發(fā)現(xiàn)這對(duì)夫婦實(shí)際上也付了我的飯錢(qián)。我走過(guò)去,和他們一起結(jié)束用餐,非常感謝他們的熱情。我的母校最珍貴的一項(xiàng)傳統(tǒng)就是熱情好客,能夠在世界各地看到這樣的傳統(tǒng),我為之深深感動(dòng)。
3)所有班級(jí)都有對(duì)材料感興趣和不感興趣的學(xué)生。北華航天工業(yè)學(xué)院班上的學(xué)生(尤其是前排的學(xué)生)總是積極地回答我提出的問(wèn)題。很高興看到整個(gè)教室的學(xué)生都能積極互動(dòng)。告別晚宴時(shí),我們都會(huì)邀請(qǐng)班上的幾位學(xué)生來(lái)參加,自己包餃子,這一點(diǎn)非常棒!
對(duì)我來(lái)說(shuō),重要的是能夠與學(xué)生互動(dòng),不僅是以老師的角色在課堂上互動(dòng),還要在課外對(duì)學(xué)生有更深入的了解。例如,在圣馬丁大學(xué),我和學(xué)生們一起參加了校內(nèi)排球隊(duì),我們每周和其他學(xué)生隊(duì)打比賽。在課堂外與學(xué)生接觸,有助于展示出你和他們有共同的興趣,能夠在另一個(gè)層次上去了解學(xué)生,他們也喜歡接觸課堂外的你。這些課堂外的聯(lián)系促使學(xué)生真正想要來(lái)上課,不僅僅因?yàn)樗麄兿矚g這些材料,更因?yàn)樗麄兿肴ド夏愕恼n。在北華航天工業(yè)學(xué)院,我也很喜歡能夠在課堂外與學(xué)生互動(dòng)。
帕克教授(右二)一行到西交利物浦大學(xué)交流訪問(wèn)
問(wèn):您如何看待中外合作辦學(xué)?
帕克:中外合作辦學(xué)項(xiàng)目是國(guó)際合作的結(jié)果,超越傳統(tǒng)留學(xué)項(xiàng)目。傳統(tǒng)留學(xué)項(xiàng)目中,學(xué)生在回國(guó)之前,會(huì)花一個(gè)學(xué)期或一年的時(shí)間在合作機(jī)構(gòu)或分校學(xué)習(xí)。雖然有些學(xué)生在外國(guó)學(xué)習(xí)時(shí)可能適應(yīng)得很好,但有些學(xué)生可能會(huì)經(jīng)歷文化沖擊、會(huì)想家,或者在學(xué)業(yè)上沒(méi)有做好準(zhǔn)備。而中外合作辦學(xué)項(xiàng)目中,學(xué)生們還在自己的學(xué)校里接受國(guó)際教育。他們從進(jìn)入大學(xué)時(shí)起,就接受來(lái)自本國(guó)和外國(guó)機(jī)構(gòu)的教師授課,有更多的時(shí)間來(lái)處理國(guó)際經(jīng)歷,提高英語(yǔ)和跨文化能力。
另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是,參與合作辦學(xué)項(xiàng)目的學(xué)生可以選擇轉(zhuǎn)到外國(guó)合作大學(xué)完成學(xué)業(yè),并在畢業(yè)時(shí)獲得兩份文憑。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),這是很好的機(jī)會(huì),能在教育中有更多收獲。
問(wèn):您對(duì)中外合作辦學(xué)的發(fā)展和推進(jìn)有哪些建議?
帕克:中外合作辦學(xué)需要中外機(jī)構(gòu)的堅(jiān)定承諾和共同奉獻(xiàn)。當(dāng)然,總會(huì)有挑戰(zhàn)和不可預(yù)見(jiàn)的障礙,但在這一過(guò)程中,雙方需要共同努力,營(yíng)造氛圍,解決一切問(wèn)題。
我認(rèn)為明確的合作辦學(xué)任務(wù)或目標(biāo)至關(guān)重要。例如:合作辦學(xué)的目的是什么?對(duì)學(xué)生有什么好處?如何建立一個(gè)包含不同教育理念、教學(xué)方法和學(xué)科的學(xué)術(shù)機(jī)制?如何獲得教職員工、學(xué)生和家長(zhǎng)的支持和信任?
此外,在采取行動(dòng)前,必須周密思考合作辦學(xué)項(xiàng)目,教師引進(jìn)是重中之重。教師參與和支持的程度將是決定合作辦學(xué)項(xiàng)目成功與否的一項(xiàng)重要因素。在國(guó)際團(tuán)隊(duì)教學(xué)環(huán)境中,有些教師比其他教師能更好地適應(yīng)。此外,教師還必須設(shè)法讓學(xué)生參與跨文化的教學(xué)環(huán)境,開(kāi)發(fā)課程,培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)。
圣馬丁大學(xué)(SMU)和北華航天工業(yè)學(xué)院(NCIAE)花了幾年的時(shí)間研究討論上述問(wèn)題,然后推出了我們的合作辦學(xué)模式。該項(xiàng)目得益于北華航天工業(yè)學(xué)院韓文仲校長(zhǎng)和該校機(jī)電工程學(xué)院王懷明院長(zhǎng)以及圣馬丁大學(xué)羅伊·亨德里克斯校長(zhǎng)和凱薩琳·博伊爾副校長(zhǎng)的支持。我們很幸運(yùn)與北華航天工業(yè)學(xué)院成為合作伙伴!
北華航天工業(yè)學(xué)院的索菲亞(陳?。┖图罚ㄈ沃镜t),以及圣馬丁大學(xué)的翁雪梅女士,對(duì)中外合作辦學(xué)項(xiàng)目取得成功也發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。如果沒(méi)有像上述三人努力的工作,讓此次經(jīng)歷如此完美且充滿價(jià)值,就不可能建立合作辦學(xué)項(xiàng)目。他們的努力對(duì)該項(xiàng)目的成功起到了重要作用,正如我們?cè)诿绹?guó)說(shuō)的,他們?cè)谔幚砑?xì)節(jié)方面做得非常完美。
問(wèn):物理其實(shí)滲透在我們生活的方方面面,目前您對(duì)哪些物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題比較關(guān)注、比較感興趣?
帕克:最近,我對(duì)計(jì)算力學(xué)很感興趣。實(shí)際上,我今年利用公休假,研究如何將實(shí)驗(yàn)納入一個(gè)典型的理論課程。博士期間,我主要從事實(shí)驗(yàn)工作,但我接受的教育最有趣的一點(diǎn)是能夠同時(shí)探索實(shí)驗(yàn)與理論。
過(guò)去幾年,我喜歡研究的物理知識(shí)涉及物理與音樂(lè)的交叉。實(shí)際上,我和音樂(lè)系的一位教授一起進(jìn)行了一堂音樂(lè)物理學(xué)課的教學(xué)。高中時(shí),我在樂(lè)隊(duì)吹小號(hào),但我從未真正研究或思考過(guò)音樂(lè)和物理之間有多少交叉。
隨著成長(zhǎng),把兩種愛(ài)好結(jié)合在一起真是太美好了!對(duì)班上的學(xué)生來(lái)說(shuō),看音樂(lè)家和科學(xué)家用不同的方式談?wù)撏瑯拥氖虑?,是非常有趣的。例如,我們最喜歡的一個(gè)課程是身為科學(xué)家的我給音樂(lè)教授上一堂唱歌課。他試著唱一個(gè)音符,升起八度音階(音樂(lè)術(shù)語(yǔ))或變換雙倍頻率(物理術(shù)語(yǔ)),但聲道形狀要保持不變。(他不會(huì)直接這樣做,于是就很困難了,為了課程考慮,他不得不做錯(cuò)誤的示范。)聲道(音樂(lè)術(shù)語(yǔ))或共振器(物理術(shù)語(yǔ))需要變換不同的形狀才能唱出更高的音符,所以我們從物理學(xué)的角度研究如何做到上述情況。
課程中,我們做過(guò)很多這樣有趣的示范。這使我深入研究了音樂(lè)很酷的方面,比如大音階和小音階,我們對(duì)它們的感知,以及耳朵是如何聽(tīng)到不同聲音的。有很多問(wèn)題值得探討:為什么小號(hào)聽(tīng)起來(lái)像小號(hào),鋼琴聽(tīng)起來(lái)像鋼琴?如果我們錄制這些聲音,然后倒著播放,它們的聲音是否仍然相同?如果我們切斷音符的加強(qiáng)和削弱部分會(huì)發(fā)生什么?我們能不能騙過(guò)耳朵去聽(tīng)實(shí)際上不存在的東西?
美國(guó)聲學(xué)協(xié)會(huì)推出了一張非常棒的光盤(pán),探索“聽(tīng)覺(jué)幻象”,這些聽(tīng)覺(jué)幻象是非常好的課堂素材。這也正是一種方式,讓那些熱衷藝術(shù)卻并不熱愛(ài)科學(xué)的人在談話中涉及科學(xué)。許多光盤(pán)上的例子都讓班上的學(xué)生大吃一驚。
問(wèn):5月22日,您在“外國(guó)專家科學(xué)講堂”上現(xiàn)場(chǎng)教授演示,對(duì)于這次活動(dòng)及效果,您有怎樣的感受?
帕克:被邀請(qǐng)去北京參加“外國(guó)專家科學(xué)講堂”,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教授,我需要選一個(gè)自己感興趣的主題。我選擇了相對(duì)論,因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域,一些悖論非常奇怪,但就像拼圖一樣,只要仔細(xì)、深入地思考,就能慢慢拼湊出正確答案。這可能讓人感覺(jué)像是科幻小說(shuō),然而這些理論已經(jīng)一次次地得到證明,成為我們?nèi)粘I畹囊徊糠郑词刮覀兛赡軟](méi)有意識(shí)到)。
活動(dòng)中,我有點(diǎn)兒擔(dān)心學(xué)生們不會(huì)對(duì)這個(gè)話題很感興趣,也擔(dān)心沒(méi)有學(xué)生自愿參加我的演示活動(dòng),但我驚喜地發(fā)現(xiàn)教室里所有的學(xué)生都很投入??吹剿麄兌紶?zhēng)先恐后地想要上臺(tái)演示,我感到非常欣慰。這正是我希望通過(guò)這次演示達(dá)到的目的。他們不需要完全理解狹義相對(duì)論,但需要對(duì)我所講述的奇怪科學(xué)感興趣。開(kāi)始快速移動(dòng)時(shí),學(xué)生們可以直觀地看到奇怪且有趣的東西。通過(guò)這種方式來(lái)呈現(xiàn),他們能夠投入到與材料的互動(dòng)之中。克萊爾(孫夢(mèng)格)用中文做翻譯,很好地向?qū)W生們傳達(dá)了其中的樂(lè)趣。來(lái)自北華航天工業(yè)學(xué)院的張博洋老師在整個(gè)演示過(guò)程中也提供了非常寶貴的幫助。
問(wèn):廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的矛盾很有趣,那么您如何看待未來(lái)物理學(xué)發(fā)展的方向呢?
帕克:科學(xué)的一大樂(lè)趣是努力發(fā)現(xiàn)所有事物是如何“融合”的。我們努力探索這樣的矛盾時(shí),可以學(xué)到最有趣的東西,學(xué)會(huì)使其兼容。正因如此,我們發(fā)現(xiàn)了生活中的物理學(xué)。
話雖如此,但我堅(jiān)信,物理學(xué)的未來(lái)最重要的一點(diǎn)是讓人們學(xué)到超越物理學(xué)之外更多的東西。學(xué)生在受教育期間必須選擇的其他課程有利于擴(kuò)展其思維,對(duì)培養(yǎng)一位優(yōu)秀科學(xué)家也至關(guān)重要。有時(shí),恰恰從完全不同的參照系來(lái)解謎題才會(huì)給我們帶來(lái)最好的新思維。
物理學(xué)最重要的基礎(chǔ)必須是進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證理論(反之亦然)。這兩者都需要相互推進(jìn),否則我們永遠(yuǎn)不可能對(duì)任何結(jié)果真正有信心。大世界(一般相對(duì)論)與小世界(量子力學(xué))使之具有挑戰(zhàn)性。沒(méi)有人能確切地說(shuō)出我們?cè)谖磥?lái)一年、十年甚至一個(gè)世紀(jì)可能學(xué)到什么。然而,重要的是要繼續(xù)探索,并激勵(lì)學(xué)生繼續(xù)探索。