国科大导师赵亚溥：为培养杰出科学家而来

上午，在中国科学院大学(以下简称“国家科技大学”)玉泉路校区2班，为一年级本科生举办的“拉普拉斯-朗格-冷茨矢量守恒”讲座结束。回答完最后一个学生的问题后，赵亚普匆匆收拾好书本和讲义，大步走出教室，匆匆回到位于中关村的中国科学院力学研究所实验室。

在到达学院之前，赵亚普收到了一封来自参加讲座的学生的电子邮件:

根据诺特定理，每个守恒量对应一个对称性。LRL矢量守恒对应什么对称性？”

当看到这位同学的问题时，赵亚普既惊讶又高兴。在前面的课上，他只是顺便提到了一个“诺特定理”，并计划在后面的拉格朗日力学课上给出详细的推导和解释。

“在国立科技大学教本科生是不寻常的。有时学生会推动我们前进。”赵亚普欣赏学生思维的深度和发散性。这项富有挑战性的教学工作让他觉得“非常有意义”。

优秀的科学家甚至应该给本科生讲课。

赵亚普，中国科学院力学研究所研究员、博士生导师。作为一名在研究领域工作了很长时间的研究员，他为什么给本科生讲课？你能说得好吗？

费曼是理论物理学的硕士，在加州理工学院教了35年34门课程。优秀的科学家不仅从事研究，也不教书。”在赵亚普看来，正是因为他是一个优秀的科学家，所以他需要讲课，也需要给大三学生讲课。

“在哈佛大学和麻省理工学院，教一年级本科生的老师可能是诺贝尔奖获得者，他站在莫斯科大学和巴黎高等师范大学的数学讲台上，很可能是世界上最著名的数学家之一。”赵亚普说，一大批国家科技大学的一流科学家在大学一年级和二年级给本科生讲课是“非常好的事情”。

赵亚普认为，向大学生解释一个复杂而困难的科学问题本身就是一种非常重要的能力。“如果你真的能让一年级本科生理解它，你已经很好地浓缩了这个问题。”

如“力量的互动”，学生的问题和意见也能激发教师的灵感。“学生们经常问一些我想过但暂时放弃的深奥问题。重新考虑这些问题，看看是否有任何突破，也很有趣。”赵亚普用费曼的话表达了自己的心声。

为了上课不上课。对赵亚普来说，他不仅是本科《力学》和《材料力学》的教学老师，也是“培养杰出科学家”的教育家。为了更好地实现这一目标，他专程到莫斯科大学考察其教学模式和课堂形式，并与剑桥大学的著名科学家和教授讨论“如何给本科生上课”。利用在法国参加学术会议的机会，他专程前往巴黎高等师范大学，与数学和物理教授交流“教育和教学理念”。

“培养一百年人才不是空话”。说到人才培养，赵亚普突然收起笑容，变得非常严肃。

“批判性思维”是名牌大学的本质

对于2014级材料专业本科生董怡楠来说，赵亚普的课程让她难以忘怀。她记得赵亚普在“材料力学”课的期中考试中，从国际最著名的物理杂志之一《物理评论快报》上选了一篇文章作为材料，让学生判断文章中所列的公式是对还是错。

“这似乎很难，但事实上，经过仔细的推导，可以发现这个公式是完全错误的。”董怡楠回忆说，这件事让她明白了批判精神和独立思考的重要性。之后，她养成了以批判的方式看待书籍和文件内容的习惯——不仅仅是肯定它们，而是问为什么。

哈佛大学前校长德雷克·博克在他的著作《重返大学:美国大学本科教育的反思与展望:无知的确定性、知识混乱和批判性思维》中将哈佛本科生分为三个阶段。

"质疑精神和批判性思维是精英学校的精髓."赵亚普说，高中毕业后进入大学一、二年级，在高中解决问题时将继续“只有唯一正确的标准答案”的思维模式。这是“盲目服从”的第一阶段。在学习了很多知识之后，我似乎明白了很多。然而，当我实际运用一些知识时，我会犹豫。这是“与知识混淆”的第二阶段。

“批判性思维是学习的最高阶段。有些人不能达到这个阶段，即使他们度过了一生。”对于什么是批判性思维，赵亚普解释说，批判性思维不仅仅是否定、批判和挑战，而是一种全面、深刻、积极和消极的思维方式。

"你甚至可以质疑*期刊的内容。"赵亚普的课堂是研究型和讨论型的，特别强调批判性思维和质疑精神。

在他看来，巧妙的教学不是直接灌输知识，而是创造情境:吸引人而不是牵着学生的鼻子走，启发和提高学生对问题根源的理解，而不是直接给出答案；即使是顶尖的教授也不能压制学生的意见。

尽情做“思想实验”

注重以“思维实验”为主线的教学，是赵亚普在教学过程中最深刻的体验，也是他的另一个主要教学理念。

上过赵亚普“力学”课的学生们记忆犹新。在谈到“狭义相对论的拉格朗日量”时，赵亚普并没有直接解释这个概念和推导公式。相反，他给学生们讲了一个故事:1895年，16岁的爱因斯坦在阅读一本科普读物《太空和行星的描述》时，突然想到如果他进行“太空旅行”，他应该乘坐什么样的交通工具？一天晚上，他想到了一个“追光实验”。正是这个思想实验孕育了狭义相对论的萌芽。

通过一个5分钟的短篇故事，赵亚普很自然地将狭义相对论引入了课堂。“当他们着迷时，我很快推导出明科夫斯基公式和其他公式。这种启发式教学方法比从一开始就直接推导公式更容易被学生接受。”他意味深长地说，5分钟很短，但它发挥了很大的作用。

除了“追光实验”，还有“箭头病”、“萨尔维亚蒂的大船”、“牛顿的水桶思想实验”...科学的暗示性“思维实验”生动有趣，几乎贯穿了赵亚普的每一堂课。

经过近30年的机械研究，赵亚普回来教本科生。赵亚普反映，传统的循序渐进的科研模式已经不适应当前科技发展的形势。他必须学习“新的科学研究方法”，即从现有的科学理论体系出发，进行意识形态实验，预测一个科学理论将被发现，然后设计相关实验来证实这一意识形态实验。

“20世纪以来科学理论的重大进展表明，“实验验证”之前的“思维实验”的特征确实非常明显！”赵亚普坚定地说。

激情四射的“赵爸爸”

“一口气”了两个小时，最后一分钟的势头仍然和上课的第一分钟一样。公式的推导密密麻麻地布满了整整10块黑板，擦了又擦。每次课后，头发和衣服都被粉笔灰覆盖。为了避免灵感稍纵即逝，通宵为本科生编写教材...

用清华大学一位教授的话来说，“赵先生平时说话时并不觉得有激情，但当他站在国家科技大学本科生的讲台上时，他充满了激情！”

赵亚普仍然清楚地记得他第一次教本科生时的压力和紧张。另一位教授这门课程的老师来自北京大学物理系，是全国物理奥林匹克运动会的金牌教练。北京大学的老师非常擅长讲课。赵亚普最初认为学生们会“一个比另一个更喜欢”然而，上完第五节课后，参加我们班的学生人数不但没有减少，反而增加了。在推导枯燥的定理公式时引入思想和文化，使得赵亚普的课堂“非常不同”。他也逐渐增强了信心，赢得了很多小粉丝，成为同学口中的“赵爸爸”。

对赵亚普来说，在国立科技大学教本科生是非常具有挑战性的。尽管《力学》去年被选为国立科技大学的一门高质量的本科课程，并将被放入MOOC供全世界的老师和学生学习和观看，但到目前为止，他仍处于压力之下。“我不能一直说同样的话。我必须不断创新。他们非常优秀，他们提出的问题非常具有挑战性。”给国立科技大学的本科生上课是赵亚普最重要的事情。“重要会议与上课时间冲突。会议时间是否调整，班级不能调整！”

他对学生要求很高，经常在第一堂本科生课上告诉他们:“当你来到国立科技大学时，你不仅是你自己，而且还肩负着与中华民族共命运的责任和义务。你必须有一个大的模式，做伟大的事情。”

今年五月，三年后，为本科“力学”课程量身定制的教材《力学讲义》终于印刷出版了。赵亚普看到“中国科学院大学本科教材系列(BJC0801001)”这几个字，激动得想哭，又感慨:“这本书很有价值，很值得骄傲。”

“正是在那个教室，”回忆起写作过程，赵亚普指着阶梯教室一楼的2号教室。这往往是一堂课，在回答完学生的提问后，他马上赶回中关村写教材，“刚推导完，很兴奋，要趁热打铁。”

赵亚普调侃道:“在写书之前，还是有很多头发的。”熟悉赵亚普的人在谈到这本书时也说，“这385页真的是一夜之间‘煮’出来的”

在赵看来，十几二十年后，哈佛大学、斯坦福大学、麻省理工学院、牛津大学、剑桥大学等世界顶尖学府的教授，都有他教过的学生，都是“顶尖科学家”。菲尔兹奖章，数学的最高奖项，以及诺贝尔物理学、化学、生理学或医学奖都可以被国家科技大学的学生看到。

(作者是国家科技大学记者团的成员)