曾庆存:谈谈教学和科研
作者:曾庆存,中国科学院院士,国际著名大气科学家,国际气象组织奖与国家最高科学技术奖获得者
出处:《攀上珠峰踏北边——曾庆存院士谈做学问和搞科研》2005年10月第1版,第160--165页
一、怎样上好一门课
一个老师,怎样才算好老师,不能单看他给学生们灌输了多少知识,关键是要看学生学到的方法有几手,能力提高了多少。一个老师,应该懂得:
1.只有方法,才是解决问题的金钥匙。老师上课,不仅是传授知识,还要传授研究问题的方向和方法,要让学生多学到几手“武艺”。古时候,有一个乞者向剑仙吕洞宾乞讨,吕洞宾用手点石成金,递与乞者,乞者不受。吕洞宾奇而问之,橙橙黄金,你不收受,你却要什么?乞者说,我要你的指头。这也就是说,方法胜过现有的财富,只有让学生学到几手真正强有力的“武艺”,遇到的问题才能解决,科学才会向前发展。
2.讲课应讲基本的、成熟的理论。我们的老师应特别注意帮助学生打下牢固的知识基础,使之形成一个比较完整的知识结构,并且明确研究的方向和方法。如果在你上完你所讲的课程之后,学生没有上述感受,那么你是失败的。我们的老师要有为后辈着想的思想和严肃的精神,不要卖弄自己的学问,不要把不成熟的东西放在课堂上讲,只可以作为问题提请学生考虑。否则,就会有可能使学生形成错误的观点,以致在他以后的工作中或在担负讲课或编写教材中,在基层台站的实际工作中出现错误。事实证明:只要你把基本概念、基本原理、基本方法讲清楚了,学生是一定能有所收获的,并且会在今后的研究和工作中起作用的。
二、怎样做科研工作
作为一个老师应该在教学的同时进行一些科研活动,使两者有机地结合起来,互相促进、互相提高。我们是气象工作者,对于大气中的问题,我们不仅要能很好地定性解释,而且还要确切地用理论加以证明和描述,使天气和动力学紧密结合起来。如何在实际中去研究气象课题呢?这里大致可以分为四个阶段:
1.选题。选题的好坏是你科研成败的一半。我们应该从两个方面去选题。其一,从实际问题中找课题。搞数值预报的要从数值预报中找课题,搞天气的要从天气系统中找课题。总之,一定要从实际出发,不要跟着外国人跑,也不要跟着前辈跑。比如拉普拉斯潮汐方程分别有三种波动,但没有人注意“罗斯贝(rossby)波”。罗斯贝却抓住了它,前人丢掉的东西他捡到了;苏联的朗道在研究等离子体问题时,抓住了前人忽略了的黏性,结果得到了等离子体的朗道效应。因此在选题时尽管是很小的问题(实际上有时可能是很重要的问题)也不要放过。要有自信心,要坚持下去,不要怕别人笑话,但是千万不可钻牛角尖。其二,从理论系统中找课题。事实上,实际当中长时间没有解决的难题不少。但要注意到你所要研究的理论问题有没有运用价值,适应不适应实际问题的需要。只要注意到它们,你的研究成果才富有生命力,否则只能自生自灭。这里要引起注意,千万不要硬套别人的方法,千万不要把问题搞得包罗万象,千万不要搞成脱离实际。
2.抽象。在进行研究的这一阶段,就是要把问题抽象成为动力学问题或数学问题。重要的是去粗取精。去掉不必要的,抓住影响大方向的因素,抽出问题的主要物理过程。首先要有一个大轮廓,切不可随意和急忙拿书本上现成的模型去套对象,但是可以作某些猜测。形成这个过程不是一两天的事情,可能一年、二年还摸不到边。但只要问题提得正确,总能找到问题的主要物理过程。
3.命题。有了一个大致的思路后,就应当列出问题的物理假定和物理内容,列出可用的数学简化方法,从而形成一个数理问题,亦即动力学的命题。
4.解题。这个阶段也就是具体的研究阶段,可以分成四步走:
(1)进行理性检验。看看列出的动力学问题有无矛盾、合不合理?如有,应加以改进。并且在检验当中,注意找出问题的一些基本性质。
(2)用逻辑与推理的方法,从已知的推断未知的。这里,物理直观起着先导的作用,如果物理上钻得透,则问题的处理方法十得七八。当然最后解决问题还要靠数学。这个过程具体说来就是:
①问题看看是否有现成的数学方法求解;
②问题看看是否可以作出某些修正后用现成的数学方法(大部分问题就是这样),但不要为了凑解答而乱改物理问题;
③如果没有上述的方法去解答问题,那就要硬着头皮去解,去创造。说穿了,你解决不了问题,说明你的手段不高明,没有能耐。实际中存在的事物总有它存在的道理。或许为了解决某一问题,使得你青春耽误,这也没有什么可苦恼的。遇到难关,可以先把它放下,去“磨刀擦枪”。苏联气象学家基别尔曾说过:不要害怕数学。如果你把问题提出来,提得正确,肯定有数学方法来解决。一时解决不了,可以十年、二十年,总可以解决,贵在坚持。
(3)要对结果进行认真讨论,越多越好。这可以使你看得更远、更深,并且可以预言将来。理论分析可以看到你眼睛能理够看到的,还可以看到你眼睛所看不到的。麦克斯威尔就是这样得到电磁波的。但是切不可牵强附会,推不到的东西不要打马虎眼。
(4)本着实践是检验真理的唯一标准的态度,实实在在地把研究结果拿到实际工作中去。一方面检验它是否正确,另一方面看看它实际运用的价值如何。这个过程是必不可少的。
在讲完上述问题后,我想向同志们诚恳地作点临别赠言:
在工作中,在学术上,我们要迎着困难上。我们很落后,我国的气象、海洋、环境科学也很落后,不承认这点不行。我们不光是仪器设备落后,更主要的是知识老化。希望大家下决心把我国的天气、动力气象搞上去,我寄希望于大家。
同志们要认真学习,不要做假学问,要做真学问。要有一个崇高的理想:为人民服务。我还是要谈这个问题。古今中外成大事业者无一例外,都是为人民服务的。没有这种精神搞不了科学事业。你们当研究生的要比待业青年强得多。目前社会上有很多人上不了大学,难道他们个个都笨吗?要知道,考试是有机遇的。你们是幸运的,要珍惜学习的机会。要把名利看得像浮云一样,做一个真正的科学工作者。
希望同志们打牢基础,根深叶茂,果实累累。但人也有幸运与不幸运之分,也可能根深叶茂而长不出果子。但你不要哀叹,努力地去干!虽然你没有果子,但为后人铺平了一条道路。事实上,很多人都做了铺路石子,这同样也是很可贵的。当然,我并不是希望大家碰到恶劣气候而长不出果子来。
最后,我奉送给大家六个字——勇敢、严谨、坚韧。
诵读人:大气物理所 助理研究员 曹美春