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“爱国创新”的教育思想和“严格推理”的教学方法——对徐志伦院士教学方法的认识-

发布时间:2020-09-25  分类:教育新闻  作者:dadiao  浏览:14

原标题:“爱国、创新”教育思想与“严格推理”教学法——。对徐志伦院士教学方法的认识


来源:河海大学


1960年我从上海考入华东水利学院力学系,可谓“黄埔一期”。当时我为什么填华东水利学院的志愿?原因有二:第一,列宁的名言“共产主义是苏维埃政权加电气化”启发了我。水力发电最有前途,最环保,中国水资源世界第一。其次,当时国内开发的几个大型水电项目,比如新安江水电站,这是新中国成立后中国设计建造的第一个大型水电站,深深吸引了我。


那么,你为什么报考力学专业呢?还有两个原因:一是时任外交部长的陈毅元帅1958年在北京给大学生做了一个激动人心的“进军科学”的报告,力学是进军科学的“前沿专业”。其次,当时中国科学界最著名的科学家是“三钱”:“钱学森、钱伟长、钱三强从事冶金工作,这个“三钱”从事“力学”。就这样,我被来上海招生的谢杰青老师招进了华东水利学院。一踏进校门,就被美丽的校园深深吸引。后来发现学校里有三位一流的教授:徐志伦、刘,其中两位是中科院院士,徐志伦院士也是从美国教力学的力学权威。当时我就下定决心要好好学习!学好力学!在接下来的五年本科学习中,十个学期几乎所有的考试科目和毕业论文都取得了“优秀”的成绩。


大学高三时,徐院士担任我们班“弹性力学”和“板壳力学”两门专业课的教学工作。


在学校历年的校庆活动中,凡是谈到徐院士的都受到了表扬:“教学认真,教学质量高,板书清晰等。“。徐院士本人写过两篇有影响的论文:《怎样提高课堂讲授的质量》和《50年教学的回顾与体会》。在这里,我不想赘述。读者可以搜索文献进行阅读。然而,我认为这些对徐老师的赞扬主要体现在老师的教学态度和方法上。那么,徐老师的教学思想是什么呢?


1。徐志伦院士的“爱国创新”教学思想


徐院士1934年毕业于清华大学。1935年,他和钱学森、张光斗等同学去美国读研究生。1937年中国抗日战争爆发时,徐院士毅然从美国回国,不爱外国优越的物质生活条件,开始了长达50多年的力学教学和研究。他以实际行动体现了一个爱国科学家的高尚品质。


徐老师从50年代开始出书,包括:《理论力学》 《材料力学》 《结构力学》 《弹性力学》 《板壳力学》 《应用弹性力学》 《话说河海》等等。翻译出版了4种教材7卷,并应高等教育出版社的邀请撰写了英文版《坚守三尺讲台的力学宗师》,是我国第一部对外推荐的英语工程教材。他的人生本身就是活生生的爱国教材。


我认识一个女校友,在中国改革开放后期和老公离婚了。我问她为什么。她告诉我,她老公是她中学的同学,家境贫寒。他们高中毕业后,男同学考上了清华,女校友考上了另一所大学。粉碎“四人帮”后,考入上海交通大学研究生,毕业后留校任教。他们结婚后,他被学校送去美国深造。这个女校友当时要上班,一个人带个女儿在上海,很辛苦。我知道她老公其实是“黄鹤不故土!”不但不肯回国,还毅然与妻子离婚。后来他们的女儿在美国长大上了大学。女儿几次去找生父要求见面,都“被拒绝了!”最后真的失败了。这位“父亲”和他自己的女儿简短地谈了几分钟。他当着她的面说:“以后不要再来看我了。因为我在美国从事军品,如果和你接触多了,我会被公司开除的!”从那以后,他的妻子和女儿再也不能联系他了。就这样,这位来自清华交大的天才学生,在中国受训,为了个人的“事业”和“幸福生活”,不仅抛弃了祖国,也抛弃了妻子和亲生女儿。从这样的事情中,我们可以看出爱国主义教育思想是多么的重要!1952年,徐院士接受邀请赴南京华东水利学院学习。40年来,他不仅承担了大量的教学工作、编写教材、培养研究生、从事科研工作,还为“南水北调”、“江都水利枢纽”的科研设计做出了巨大贡献。这些成就充分体现了一个“力学大师”对祖国的热爱!


徐院士虽然从来没有在讲台上对学生讲过爱国主义的道理,但他做得比言传身教更好。有一次在老师休息室,徐老师回答问题的时候,我问老师:“如果出国读研究生,是留在国外好还是回国好?”他说:“科学本身是没有国界的,但是它所服务的对象是不同的。如果只考虑自己的家庭,不回国,那么祖国哪一天会强大?”因此,徐院士的教育思想处处体现着强烈的爱国情怀。


徐院士晚年“拒绝”带研究生。为什么?徐院士说:“年轻人想出国深造,想挣点钱,这是可以理解的,但他们必须在完成学业后回国。如果我带的研究生出国后不回国,我不想带!”详见《《弹性力学》》一书中徐老师侄儿张写的《板壳力学》篇。这句话发自一位爱国学者的内心。


至于“创新”的教育思想,更是数不胜数。


首先,徐院士主编的每一本教材,无论其内容、特点、编排等。充分体现了“创新与冶金”的理念。特别是在《弹性力学的有限单元法》 《弹性力学》 《在弹性力学问题中的有限单元法》等教材和书籍中,写了许院士的许多科研成果。因此,《等参数有限单元法》教材获得了1977-1981年国家优秀科技图书奖,该书第二版也获得了1987年“优秀教材特别奖”。在大学五年的学习中,我总是坐在教室第一排的中间。第一,我有200度近视。第二,我有最多的“疑问”。几乎每节课听完,总会有“看不懂的问题”需要向老师“解决”,以免“不知道怎么带帐”。坐在第一排的“中间座位”可以“先得月先得月”。


我听完徐老师的讲座后经常会有一些“疑问”,我会在课后及时向徐老师提问,而徐老师每次都耐心地听我的提问,给我详细全面的解答。我永远不会忘记,这样一位德高望重的院士教授,竟然可以这样对待一个学生的问题。现在,给出两个55年前问徐老师的问题。


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当徐老师讲授“弹性力学”课程中“应力函数”的内容时,我向老师提出了这样一个“问题”:


平面问题


一般来说,在解数学问题时,是从“左”到“右”,即先通过解题,得到“方程组的通解”,再用“约束条件”来确定最终的“解”。但是,在弹性力学的平面问题中,为什么是反向进行:从右向左?即先想出一个“应力函数”的函数表达式,然后把这个表达式分别代入“平衡方程组”和“相容方程”。验证表达式是否满足?如果是这样,利用“边界积分方程”就可以得到最终的“解”。我问老师的问题集中在两点:①弹性,平面问题的“通解”能不能先找到?②在国内外的弹性力学教材中,平面问题的应力函数表达式是怎么出来的?


55年前徐老师给我的答案:①到现在为止,偏微分方程的很多“通解”都没有算出来,其中最著名的“世界问题”就是“空气动力学”中的“N-S方程”。不过你可以深究一下,解决前辈们不成功的“问题”!②弹性力学“平面问题”中的“应力函数”是“前人”通过“无数次试算”得到的。你也可以想出几个应力函数表达式,检查一下你想出的表达式是否满足平衡方程、相容方程和边界条件。老师也鼓励我:“你要相信这个:别人能做的我也能做!”许老师的话几十年来一直在鼓励我前进!后来还去了华水图书馆,借了几本国内外出版的“函数集”,试图“铸一个重音函数”。但是,我的“功夫不在家”,我的“运气还没到”到目前为止,我还没有找到一个。


再比如:徐老师教“复变函数弹性”的内容时,我问老师:现在复变函数可以用来解弹性力学的平面问题,尤其是“应力集中问题”,解的很好。那么,能否用“复变函数”来解决“弹性三维问题”?当时老师的回答是:“到目前为止,复变函数只是二维的,还没有发展成三维空间。不过,你可以探索一下这个问题,在生活中尝试解决这个数学问题!”在过去的55年里,徐老师的这段话经常出现在我的脑海里。我也读过一些数学专著,尝试过“有所突破”。可惜,到目前为止,“一事无成”。


我也可以举出许老师的“创新思维”,推动我在科学创新的道路上前进!


接下来我想说一下我是如何在徐老师“创新思维”的指导和鼓励下,写出高三那篇《四时刻方程》的。


我们班的“结构力学”课程是卓嘉寿教授举办的。在我的学习中,我被“弯矩分配法”迷住了,我想:为什么我们要通过“分配——转移——重新分配”来反复计算每个节点上的“弯矩”?我们不能马上得到这个值吗?徐老师的教导:“别人能做的我也能做!”鼓励我。众所周知,对于一个平面钢框架,一个节点周围最多有四个节点。能否推导出这个节点的“力矩”与周围节点的“力矩”之间的“偏移关系”,然后一下子求出这些节点上的所有“力矩”?经过日日夜夜的沉思和推演,终于写出了《四个时刻方程》这篇文章。通过同时求解“四力矩方程”,可以得到所有节点上的“力矩”,从而放弃了“分配——转移——重新分配”的重复操作。这篇文章写出来后,受到了力学系主任赵广恒教授的诚恳鼓励:“顾志坚:持之以恒,艰苦奋斗,踏上红色的道路;好好学习,好好学习,攀登力学高峰!————赵广恒1963年10月29日的讲话。1965年夏天,我从华东水利学院力学系毕业后,被分配到水利部北京勘测设计院担任该工程的结构设计和计算工作。如甘肃省刘家峡水电站、四川省汶川县榆次溪一级水电站、四川省涪陵市西施镇816工程自备电厂项目。


在设计中,不可避免地要用“弯矩分配法”来计算刚架结构。此时发现,在实际工作中,并不需要得到各截面上弯矩、剪力、轴力的“精确值”,因为从工程安全的角度来看,存在一个“安全系数”。所以如果用“四弯矩方程”来计算,必然会遇到多元线性联立方程的求解,相当麻烦。因此,从工程角度来看,“力矩分配法”是相当有效的。


20世纪70年代,我在上海南京东路的“书城”买了河海大学徐志伦院士出版的《样条函数有限单元法》这本书。通过自学,掌握了有限元法的理论和计算方法。后来,1978年,“文革”结束后,我考上了哈工大第一批工程力学专业的研究生。通过在大学图书馆的研究生学习和文献检索,对有限元法有了更深入的了解。当时国内各大学的力学老师都去河海大学学习有限元方法,并在国内相关学术期刊上提出了很多关于有限元方法的论文,如《有限元分配法的一般形式及其收敛性》 《复合材料力学》等。可以说,上世纪七八十年代,中国工程界掀起了一场研究有限元方法的“风暴”,河海大学是这场风暴的“中心”!徐志伦院士成为有限元法的“大师”。


1981年,硕士毕业后,分配到成都理工大学力学系当力学老师。在我的教学和科研工作中,我对有限元法有过深入的思考:如果用有限元法计算一个结构的应力,就必须解一个有几十个、甚至几百个、几千个未知数的“线性联立方程组”。虽然当时国内广泛使用台式电脑,但这类线性联立方程组的求解非常困难。这时我又想:我可以把“弯矩分配法”的概念应用到“有限元法”中吗?通过“逐步逼近”的方法,可以求解一组超大型线性联立方程,并且只能得到工程上满足安全需要的解。


最后我成功的提出了一个新方法:有限元分布法。后来我做了进一步的研究,用“泛函分析”的理论研究了这种方法的收敛性,写了一篇《有限经济单元分析法与经济强度理论》的论文。


20世纪90年代,我还与i交通大学两位博士生导师合作,以三个人的名义出版了专著0103010。


总之,徐老师的“创新思维”永远指引着我,在科技进步的道路上不断前进!今年2020年,我在《老年》写了0103010的论文。


自2020年初“SARS-CoV-2爆发”在全球爆发以来,不到半年的时间过去了,但世界格局却发生了“翻天覆地”的变化。中美之间,从过去的“互惠贸易关系”,突然演变成战略对抗的对象。2020年7月22日,美国国务院宣布,华为被美国列入“实体名单”后,新增中国企事业单位33家。这些大学包括中国的13所大学:北京航空航天大学、西北工业大学、国防科技大学、湖南大学、同济大学、i交通大学、电子科技大学、中国人民大学、四川大学、广东工业大学、南昌大学、哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学。在这些大学中,一些优势学科处于世界前列,涉及航天技术、材料、仪器、计算机、工程、人工智能等诸多方面。比如我所在的研究生哈尔滨工业大学,2019年向世界公布了8项科研成果,均为世界第一:“星箭一体化飞行器”、“人机协同在轨修复试验”、“球面反射系统”、“霍尔电推力系统”。美国“打压”了这些中国科技成果突出的大学,充分说明了这一点:徐院士的“爱国创新教育思想”有多重要!


二、徐志伦院士的“严格推理”教学法


那里


“弹性理论”和“板壳力学”是理论性很强的专业课,涉及的知识面很广。高等数学、微分方程、复变函数、材料力学、结构力学等知识。是比较深刻的。如何教好这两门课,让学生理解、理解、掌握解题方法。这就涉及到“教学方法”的问题。每次讲课,徐院士不仅用嘴讲解“来龙去脉”,还在黑板上写下了详细的“严格推演”过程。对此,我最深的感受是:徐老师在“用复变函数解决应力集中问题”的几堂课上表现得最好。在一节课上,为了“严密推理”,徐院士经常在3米长的大黑板上写一个版本,然后停一会儿,让大家把推理过程抄在黑板上。然后,徐院士把它擦掉,重新在黑板上写一个推演过程。两堂课的教学,最多就写5-6版的推演过程!当我看到徐老师时,我会用左手拿出手帕,轻轻地擦去额头上的汗水!


当然今天的讲师也不会那么辛苦的在黑板上写几个版本。记得上世纪80年代,我在四川大学力学系教书的时候,用一台“投影仪”教力学学生“解决复杂函数的应力集中问题”。我提前用塑料薄膜写下讲课内容,然后上课只需要“动动嘴”,老师就轻松多了。随着科技的发展,现在的老师更先进了:只要在课堂上使用“PPT”,带上“u盘”,就可以利用讲台上的电脑投影设备,完成各种“复杂、繁琐、冗长”的讲课。而且学生上课只需要认真听讲,下课后可以用自己的“u盘”把老师说的话“抄”下来。


近六十年前,我力学老师写下的讲义,虽然纸张已经发黄,但我还是像“宝贝”一样保存着。总有一天,我会给我的孙子们看:看!我爷爷是怎么努力学习的!亲爱的徐志伦院士已经离开我们很多年了,但他“爱国创新”的教育思想和“严谨推理”的教育方法却一直活在人间!留在河海大学的历史里,留在他学生的心里,留在他同事朋友的心里!


写这篇回忆文章,是为了表达对老师——-徐志伦院士深深的怀念和敬意!


来源:力学与材料学院


编辑:肖海螺出版社集团赵薇;白蓉