陈德智:享受物理的美

来源:电气学院浏览次数:15发布时间:2018-04-08编辑:郭雨辰

通讯员 宋菲 李佳杰


  在物理世界中,麦克斯韦方程组以简洁与对称的优美引得无数学者为之折腰,被誉为最优美的公式之一。但是,作为它的优雅“化身”,同时也是最能展现其多彩“舞姿”的电磁场课程,却成了令许多学生望而生畏的高难度课程。不过,在我校电气学院,有这样一位被电磁场吸引并醉心于此的教师,在他的课堂上,抽象复杂的理论也变得形象直观。他就是不久前获得我校首届“课堂教学卓越奖”的陈德智教授。



  关于如何上好既让人望而生畏而又极端重要的电磁场理论课,陈德智有着自己的见解:“要上好这门课,就要调动起学生的积极性,首先教师自己要热爱电磁场,这样教师的激情就会在不知不觉中感染课堂、感染学生。”结合课程具体情况,陈德智表示,电磁力无处不在,如果能够从生活中司空见惯的现象出发,帮助同学们拨开层层迷雾,发现隐含在现象背后的支配力量,就可以让同学们感悟到电磁场的奇妙和物理学的优美,从而激发学习的兴趣。



  关于授课心得,陈德智表示需要讲究方法,教学内容应做到循序渐进。他以电气专业学生电磁场学习过程举例:“本科学习时接触的是对称、无限长等能够列出方程求得解析解的理想情况,但在工程实践中,能够求得解析解的情况非常少。因此,在研究生阶段,主要引导大家面对工程问题,要根据对物理概念的深刻理解和分析,为实际问题建立物理模型和数学模型,然后再去寻找合适的解决途径。通过这样一番逐渐深入的学习过程,能够很好帮助同学们加深对电磁场问题的理解,增强对实际问题的分析和解决能力。” 


  “我给自己确定的教学目标是让大部分同学都学会这门课基本的分析方法。那些难度大的、深层次的内容,能有少部分同学掌握就可以了;而即使那些志向完全不在电磁场甚至电气专业的同学,也要能够从这门课中建立最基本的认识,收获思维上的启发。”在教学理念上,陈德智认为课程是为学生服务的,因此必须尊重学生的选择、正视他们多元化的需求,体现在教学内容的设计上,就是通过设计立体的教学内容和有层次的授课,让不同水平的同学都能受益。



  “陈老师的高等工程电磁场课是我选修过的最精彩最充实的课程,这门课的有趣之处在于不仅局限于课本上的知识,更多的是对于电磁知识的系统化梳理和工程上的应用。陈老师会把平时自己和学生们的问题举出来和大家一起分析探讨,比如电容板设计、高压电缆问题等等,通过分析生活中的问题来加深学生对电磁场知识的理解。”应用电磁工程研究所17级硕士生强亚君这样评价导师的课堂。强亚君说,由于陈老师注重鼓励学生独立思考,因此在他的课堂上更多的是思想的交流和碰撞。



  在研究生课堂上,作为授课的补充,陈德智每周都照例会留一道作业。这些看似寻常的作业其实都是经过精心选择的,要么紧密联系生活或者科研的实际,要么涉及对一些物理概念的深化。微波炉、电磁灶或许就成为顺手拈来的分析对象甚至考试题目;电压、电流、电阻、电感等这些耳熟能详的概念,可能通过这些作业得到颠覆和重建。在这里,那些看似复杂的突然变得如此简单,而那些看似简单的原来竟如此复杂。在简单与复杂的转换中,享受自由的乐趣,这就是物理的美。


  即使本科生的作业,也不都是靠简单抄答案能蒙混过关的。不仅需要弄懂方程原理,还要多方查阅资料,许多时候还要运用仿真软件或者动手编程才能得到答案。例如,要完成一道用Matlab写有限差分法程序的题目,就需要先花时间熟悉Matlab的语法和基本函数,再通过对边值问题的理解实现对方程迭代的求解,再把程序调出来。“当历尽辛苦,终于得到完美的结果,我感受到一种特别愉悦的收获感。”一位同学如是说。这种成就感会成为推动学术追求的内在动力。


  “研究生阶段,最重要的还是扎扎实实地学习,打好基本功。”陈德智说。许多学生把读研究生作为找更好工作的跳板,因此只对那些他认为将来对工作直接有用的东西感兴趣,而不愿在科研上深钻。针对这种情况,陈德智说,期待以后从事什么现在就学什么是不现实的,那是培训而不是教育,尤其不是高层次的研究生教育。“研究生教育是对一个人运用知识解决实际问题的能力的综合培养。除了对知识本身的学习和运用,还包括了个人思维方式和做事态度的提升,例如规范意识、沟通能力和表达能力的提高、思考问题的多角度多层次等。通过这些系统的训练,获得一种综合素质的养成,并终身伴随。”


  陈德智经常向学生强调视野的重要性,鼓励他们多参加高水平的讲座。“有的同学认为,讲座的内容和自己研究的方向没关系,所以没必要去听,这个观点是不正确的。简单地说一件事情有用或没用是不恰当的,多方面的涉猎总归有好处。一些‘无用之学’虽不能够立刻体现出价值,但可以开阔人的视野。涉猎多了,视野就会开阔,看问题的深度与广度也会随之改变。”

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