叶企孙(1898年7月—1977年1月),物理学家、科学教育家,中国科学院学部委员。20世纪20年代与合作者对普朗克常数做了精确测定,其值被国际物理学界沿用16年之久。对液体静压强下铁、镍、钴的磁导率进行了系统的研究,是高压磁学的开创性工作。创办了清华大学物理系、北京大学磁学专门组,是我国当代物理学的先驱和奠基人。在培养科技人才、发展中国教育事业方面作出了重要贡献。
在我国早期物理学高等教育中,清华物理系不是最早建立的,然而,无论人才培养还是科研成果,绝大多数物理界人士都认为,清华大学物理系是 1952年以前中国最好的物理系。
叶企孙是清华大学物理系的首任系主任,对于培育清华大学和西南联合大学一大批杰出人才起了关键作用。
1929—1938年,清华大学物理系共毕业本科生 69 位,研究生 1 位,其中 22 位后来成为中国科学院院士或美国国家科学院院士,此外还有多位因种种原因没有当选院士、但实际贡献丝毫不亚于院士的中国某个领域的开创者和奠基人,如冯秉铨、王天眷等,成才比率极高。1938—1946年,清华大学、北京大学、南开大学三校物理系在昆明组成西南联大物理系。西南联大物理系的教授一多半来自清华大学,其教学和人才培养体系与“七七事变”前的清华物理系基本相同。在十分艰苦的战乱环境中培养了包括诺贝尔物理学奖获得者、国家最高科学技术奖获得者、“两弹一星”元勋等在内的一大批杰出人才,在中国教育史上开出一朵绚丽的奇葩。抗日战争胜利后,清华大学物理系复员从昆明回到北京,自强不息,继续为我国培养了众多科技英才。
清华大学物理系从 1926年建立至今,一共有 86 位中国科学院院士和中国工程院院士系友,其中 1952年以前清华物理系的中国两院院士系友 74 位,美国国家科学院院士 4 位(林家翘、杨振宁、李政道、周光召),美国国家工程院院士 1 位(戴振铎)。1999年我国授予的 23 位“两弹一星”元勋中,叶企孙亲自教授过 10位(包括王淦昌、彭桓武、钱三强、王大珩、邓稼先、朱光亚、周光召、赵九章、陈芳允 9 名清华大学物理系毕业生,1 名清华大学机械系毕业生王希季)。叶企孙不是简单地教授一门课,而是多门课,像王淦昌大学本科前 3年所有物理课都是叶企孙亲自教授的。此外,清华大学物理系还培育了一大批扎扎实实在教育第一线辛勤耕耘的“园丁”、在企业部门建功立业的工程技术人员。李政道先生曾在一篇文章中写道,“当时的清华大学物理系虽不能跟加州理工学院物理系相比,但当时中国的具体条件比美国差多了,在不到十年的时间里,能把一个新创办的物理系,办成全国第一流的系,现在看来,在发展的速度上,在办系的成功上,叶先生(叶企孙)的创业成就是可以跟 20 世纪初的加州理工学院相媲美的。”
叶企孙先生还是清华大学理学院首任院长,3 次临难受命主持清华大学校务,抗日战争期间为抗战主持过清华大学的 5 个特种技术研究所。他不仅对清华大学物理系、对清华大学理学院乃至清华大学杰出人才的培养,以及对清华大学的治校体制,都做出了不可磨灭的贡献。他曾任中央研究院总干事两年,长期主管清华庚款留学基金,精心安排钱学森、龚祖同、赵九章、王大珩、马大猷、冯德培等一批有潜质的优秀人才选择中国最需要的专业去留学。他的许多学生、学生的学生,都是中国现代科技各领域的开创者。叶企孙是一位培养大师的大师,对中国的科学技术发展,对中国各个领域科技领军人才的培养,居功甚伟。
清华学堂是用美国庚子赔款退回的部分款项开办的,被师生称为“国耻纪念碑”。叶企孙属于清华学堂最早的一批学生,他深受“科学救国、教育救国”思想的熏陶,直至晚年,他依然记得他在学堂的一位老师徐志诚课上所言“庚子赔款虽为美国退还,实乃中国人之血汗”。在赴美留学两年多前他就立下誓愿: “牢记我辈留学耗祖国万金巨款,一言一行必当谋祖国之福。”他也以科学救国的使命教育学生。王淦昌曾回忆道,“叶师曾说过,‘一个国家,一个民族,为什么挨打? 为什么落后? 你们明白吗? 如果我们的国家有大唐帝国那般的强盛,这个世界上有谁敢欺侮我们? 一个国家与一个人一样,弱肉强食,是亘古不变的法则,要想我们的国家不遭到外国人的凌辱,就只有靠科学! 科学,只有科学才能拯救我们的民族……’说罢泪如雨下。叶师的爱国激情,他的科学救国这种远见卓识,他对青年学生所寄托的厚望深情,深深地感染了我。爱国与科学紧密相关,从此成为我生命中最最重要的东西,决定了我毕生的道路”。这也是 1961年当祖国需要王淦昌从事核武器研制时,他不惜中断自己当时正在国际上领先的粒子物理实验研究,甘愿隐姓埋名,发出“我愿以身许国”时代最强音的思想根源。
1929年清华大学理学院成立,叶企孙出任第一任院长。他提出成立理学院的目的,除造就科学人才外,“尚谋一研究科学之中心,以求中国学术独立”。同年11月22日,叶企孙在清华校刊上发表的《中国科学界之过去、现在及将来》一文中指出,“纯粹科学和应用科学须两者并重”“没有自然科学的民族,决不能在现代立得住脚!” 叶企孙在《情怀清华》一文中回忆,“龚祖同在毕业后留系研究核物理,1933年我主持招考清华大学留美公费生时设了应用光学这个名额,根据他的长处,我找他谈心,他一听我说这个领域是国防急需而又是空白时,立刻决定改变专业方向来报考这一名额,果然他以优异成绩考取,到德国深造,成绩非常好。1937年夏他做完博士论文正在答辩时,‘七七事变’发生,他顾不上答辩,舍弃即将到手的博士学位,匆忙赶回祖国,创办起中国第一个光学工厂,为抗日生产大批军用望远镜”。
今天,我们除了增强学生对基础科学的兴趣外,还要像叶企孙先生那样,增强学生的使命感,帮助他们树立为中华民族攀登世界科学技术高峰、做出杰出贡献的历史责任感和使命感,引导学生选择一个合适的研究领域,有利于他们的持续发展。
要培育一流的杰出创新人才,必须要有一支一流的师资队伍。清华大学物理系成立时只有梅贻琦和叶企孙两位教授。建系初始,叶企孙就不遗余力地加强师资队伍建设。他先后聘请了吴有训、萨本栋、周培源、任之恭、赵忠尧、霍秉权等一批当时中国最优秀的物理学家为教授,另外,他有针对性地挑选一批有潜质的年轻教师,如赵忠尧、陆学善、余瑞璜、龚祖同、赵九章、傅承义等,加以精心培养。
叶企孙具有开阔的胸怀和崇高的人格魅力。1928年,叶企孙招聘吴有训到清华大学物理系担任教授,他默默地把吴有训的工资定得比自己高; 他一手开创清华大学物理系,却在吴有训应聘到清华大学的第二年主动让吴有训担任系主任; 叶企孙亲自创立的理学院初具规模后,他又主动让吴有训做理学院院长,自己则去创建清华大学特种研究所,以适应抗日战争的需要。叶企孙回忆: “1930年6月物理系二级 3 位毕业生请我在工字厅吃饭,酒后曾对他们道出心情。事过 40 余载,他们却还记得,1974年12月 28 日冯秉铨来信说我酒后之言: ‘我教书不好对不住你们,可是有一点对得住你们的,就是我请来教你们的先生个个都比我强。’令我高兴的是这位任华南工学院副院长的学生‘青出于蓝而胜于蓝’。这位学生说: ‘这些话成了我自从清华毕业之后 40 多年来的工作指南。40 多年来,我可能犯过不少错误,但有一点可以告慰于您,那就是,我从来不搞文人相轻,从来不嫉妒比我强的人。此外,对年轻一代也比较关心和爱护。’”
名师出高徒,在一批良师的指导下,清华大学物理系很快就在人才培养和科学研究上成为国内最好的物理系。在研究方面,20 世纪 30年代吴有训 X 射线研究、赵忠尧关于硬 γ 射线与原子核相互作用的研究、40年代余瑞璜关于从Ｘ光衍射相对强度测定绝对强度的研究,都已达到当时的国际先进水平,引起了国际学术界的高度重视。王竹溪与汤佩松首次提出水分化学势(如今植物生理学界称为水势)的基本概念,“已远远超越其时代”。据统计,1949年以前,中国物理学家在国内完成、发表在英国 Nature 上的论文,共 19 篇,全部是实验论文,其中 10 篇第一完成单位署名为清华大学物理系或清华大学金属研究所(金属研究所是叶企孙主持下创办的 5 个特种研究所之一,所长吴有训、教授余瑞璜皆为清华大学物理系教授),其他 7 篇分别由王淦昌、施士元、陆学善、何增禄这些清华大学物理系的系友完成,只有两篇与清华大学无关。这在当时的国内大环境下是独树一帜的,十分难能可贵。
在叶企孙的带领下,清华大学物理系重视学生人格和品德的培养,视之甚至重于传授知识。他提倡宽松的追求知识和真理的学风,实施“通才教育”与学生自由转系。在他的带动下,清华大学物理系里荡漾着正气。留美公派考试,竞争十分激烈。有一年,任之恭是主考,他的学生戴传曾比外校的吕保维低 0.5 分而未能入选。这种“亲者严,疏者宽”的作风令今人何等羡慕！学风是培育世界一流人才的基石,要培育出世界一流的杰出人才,务必要让他们一开始就要走正道,教师的身教是最为重要的。
叶企孙主持下的清华大学物理系,最主要的教学理念反映在两处: 一是 1927年,叶企孙在《清华物理学系发展之计划》一文中提出: “我们的课程方针及训练方针,是要学生想得透; 是要学生对于工具方面预备的根底很好; 是要学生逐渐地同我们一同想、一同做; 是要学生个个有自动研究的能力; 个个在物理学里边有一种专门的范围; 在他们专业范围内,他应该比先生还懂得多,想得透。倘若不如此,科学如何能进步?” 二是叶企孙先后于 1931年9月、1934年6月、1936年6月三次在《清华周刊》撰文介绍物理系: “在教课方面,本系只授学生以基本知识,使能于毕业后,或从事于研究,或从事于应用,或从事于中等教育,各得门径,以求上进。科目之分配,则理论与实验并重,重质而不重量。每班专修物理学者,其人数务求限制之,使不超过约十四人,其用意在不使青年徒废光阴于彼所不能学者。”
“只授学生以基本知识”。在课程设置和教学内容方面,教授学生比较基本的知识,有利于学习一般的学生,不致负担过重,还有利于保护他们的自信心。然而,“只授学生以基本知识”还有更深刻和更重要的一层含义。除了传授知识,一流大学教育重要的还要培养学生的能力和价值观。就培养能力而言,最重要的是培养学生自主学习和独立研究的能力,特别是创造力。我国历来重视因材施教,习惯上对学习好的学生,“多教一些,教深一些,教早一些”,然而这只是从传授学生知识的角度出发; 而叶企孙提倡的“只授学生以基本知识”,实质上是为学生提供更宽松的空间,这不仅有利于学生个性化培养,使各类学生各得其所,而且使优秀学生有更多的时间和精力主动去“多学一些,学深一些,学早一些”,在这个过程中培养自己的思考力和创造力。这里变“教”为“学”是关键,使学生在教学过程中从被动接受知识转变为主动学习知识。清华大学和西南联大的许多教师在课堂上讲授的内容不算深也不算多,但他们特别鼓励一些优秀学生课余自学。例如,叶企孙讲授的电磁学这门课程所采用的教材是 Page 和 Adam 编写的《电磁学》,比较简明,他又推荐另外两本参考书,供有余力的学生课外自学。一本是 Abraham 写的教科书偏长于物理概念阐述,另一本 Jeans 写的长于数学推导。叶企孙讲授“物性论”课程,涉及范围很广,如物质的弹性、物质的磁性、气体分子运动论、引力常数的测量等。每个部分叶企孙都只介绍一两个典型实验,借此引进一些关键的物理学常数,然后推荐有关名著供学生阅读。例如,他在讲分子运动论时,只根据 Kennard 的书讲授了分子速度的麦克斯韦尔分布、分子平均自由程、平均热速率等基本概念,然后就介绍了两本介绍气体分子运动论的经典著作。据黄祖洽回忆,他在课余扎扎实实地读了玻尔兹曼的德语经典著作,对其输运研究受益终生。
“理论与实验并重”。中国传统教育比较重书本知识而轻实践,更缺乏奠定近代科学的基石之一——科学实验的基本概念。叶企孙反其道而行之,追求教学和育人全过程中理论与实验并重。在课程设置上,叶企孙和其他几位物理学前辈要求除力学外,其他各门物理课程(包括大一普通物理,大二、大三的分子物理及热学、电磁学、光学,大四应用物理、近代物理)均同时设有实验课程; 基于当时许多中学没有开设学生自做的物理实验课,叶企孙在清华大学还专门为这批学生开设高中物理班,补其不足,为此还编写了《初等物理实验》教材; 叶企孙特别强调学生动手能力和实验本领的培养,对低年级学生增加木工及金工训练,对高年级学生通过课外科学研究和毕业论文培养学生的实践能力。
“重质不重量”。叶企孙的“重质不重量”有三重含义: 一是所开设的课程质量重于数量,鉴于当时许多高校的物理教育不达标,叶企孙和饶毓泰、吴有训、王守竞等曾“拟定大学物理课程最低标准草案提请公决案”,规范大学物理专业所须开设的基本课程,明确课程必须满足的最低标准; 二是教与学上的高标准严要求,虽然只授以学生基本知识,但叶企孙等人追求教师讲授基本知识的准确性、学生掌握基本知识的扎实程度,以及要求学生以实验为基础,从理论与实践结合角度来学习物理; 三是人才培养上不重数量,限定培养学生人数,培养人才的优秀程度远比数量重要。
在叶企孙育人思想的指引下,1998年清华大学物理系设立了基础科学班,2009年又在教育部拔尖计划下成立了清华学堂物理班,并始终秉持如下理念: ① 一流的基础研究人才,最重要的是其创造性。创造性不是在课堂上教出来的,关键要为这些人提供一个良好的环境,营造良好的氛围,使得一流创新人才容易“冒出来”。② 一个有益于基础科学人才脱颖而出的学校环境主要包含: 优秀学生荟萃; 追求真理和献身科学的学术氛围,师生对所研究的学术问题有强烈兴趣; 良师指导下的个性化教学以至于一对一的培养模式; 学生拥有自主学习知识和创造知识的空间; 国际化的视野; 学生安心学习研究和教师安心教学科研的软硬件条件。③ 对一流拔尖学生不要‘圈养’,应该‘放养’。区别于优秀学生“多学一点,早学一点,学深一点”这种传统的因材施教,清华学堂物理班的因材施教表现为: 越优秀的学生,给予越多的自主空间,让他们充分发挥自己的主动性,主动学习、主动研究,培养自动研究的能力。
基础学科世界一流杰出人才的成长需要兴趣、使命感和适当的领域选择。培养基础学科世界一流杰出人才是历史赋予我们这代教师的使命,也是叶企孙先生给予我们的神圣和艰巨的任务,任重而道远。为了中华民族的伟大复兴,我们必须以叶企孙先生为榜样,尽我们之力,培育世界一流的科技人才。
转载自科学技术文献出版社《科学家精神·育人篇》