一堂物理實(shí)驗(yàn)課的收獲與啟示

李芷辛，吳穎華，何 彪，李新梅

（中南大學(xué)a.湘雅醫(yī)學(xué)院，b.物理與電子學(xué)院，湖南長沙 410083）

0 引言

2019 年下學(xué)期，我們班有一門必修基礎(chǔ)課程——大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)。上課之前，大家對(duì)該門課程并沒有太多的了解，對(duì)課程目標(biāo)、教學(xué)要求之類的問題更缺乏深入的思考。但是，在學(xué)習(xí)的過程中，有一堂實(shí)驗(yàn)給我們留下了深刻的印象，讓我們獲益匪淺，該實(shí)驗(yàn)就是“弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是原子激發(fā)電位的測(cè)量方法、測(cè)定氬原子的第一激發(fā)電位，并證明原子能級(jí)的存在。然而，讓我們印象深刻、最受啟發(fā)的并不是實(shí)驗(yàn)本身，而是實(shí)驗(yàn)之外幾個(gè)插曲深深地引發(fā)了我們的思考。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通常情況下老師都會(huì)直入主題，介紹實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、數(shù)據(jù)處理方法等相關(guān)的內(nèi)容，但此堂課老師卻一反常態(tài)，在大致介紹了該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想之后，花了相當(dāng)?shù)臅r(shí)間介紹實(shí)驗(yàn)的歷史背景，還在教學(xué)過程中穿插介紹了紀(jì)伯倫先生的一首小詩——“我的心曾經(jīng)悲傷過七次”［1］。最后，考慮到我們是醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，還提及到了醫(yī)學(xué)倫理方面的問題，讓我們?nèi)ゲ殚喗?jīng)典的“希波克拉提斯誓言”［2］。對(duì)于這些實(shí)驗(yàn)之外的內(nèi)容，我們?cè)瓉矶颊J(rèn)為是無關(guān)緊要的，最初還覺得有些茫然和反感，然而，正如那句古詩所說的——“功夫在詩外”，在對(duì)這些內(nèi)容做了深入的了解之后發(fā)覺，正是這些“無關(guān)緊要”的內(nèi)容引發(fā)了我們更深入的思考，對(duì)我們的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)驗(yàn)本身。

1 聽一個(gè)故事，了解一段歷史

在實(shí)驗(yàn)課開始之前，我們照例進(jìn)行了預(yù)習(xí)，通過閱讀教材［3］和文獻(xiàn)［4-5］，了解到玻爾在1913 年提出了關(guān)于氫原子理論的幾個(gè)假設(shè)［6］，弗蘭克和赫茲是1914 年完成他們的實(shí)驗(yàn)［7］，并且弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)是第一個(gè)證實(shí)玻爾假設(shè)中關(guān)于原子存在能級(jí)的實(shí)驗(yàn)，所以我們就自然地認(rèn)為弗蘭克和赫茲是為了證明玻爾的假設(shè)而設(shè)計(jì)了該實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了玻爾的假設(shè)是正確。初一看去，玻爾提出其假設(shè)是那樣的輕而易舉，好像是天才的靈光一現(xiàn)，弗蘭克和赫茲的實(shí)驗(yàn)又是那么的順理成章，仿佛是探囊取物般的信手拈來。事實(shí)果真如此嗎？答案是否定的，在上課之時(shí)，老師特意問了“弗蘭克和赫茲是不是為了證明玻爾的假設(shè)而設(shè)計(jì)了該實(shí)驗(yàn)?zāi)兀俊比嗤瑢W(xué)沒有一個(gè)可以給出確切的答案，只有部分同學(xué)一臉茫然的回答“是”。接下來老師花了相當(dāng)?shù)臅r(shí)間講了一個(gè)故事，介紹了玻爾提出氫原子理論假設(shè)的過程［6-9］以及弗蘭克和赫茲設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的初衷，并且要我們?nèi)ゲ殚喯嚓P(guān)的物理學(xué)史文獻(xiàn)［10］，還特意推薦了戈革先生的文章“偉大的三部曲”［11］。通過老師的介紹，我們了解到玻爾提出假設(shè)時(shí)所做出的艱苦卓絕的努力以及他大海般寬闊的胸襟、獨(dú)特的人格魅力、高尚的家國情懷，并且進(jìn)一步了解到一代物理學(xué)宗師是如何帶領(lǐng)一幫年輕人在物理學(xué)的荒原披荊斬棘，開拓出了一片沃土，創(chuàng)建了著名的哥本哈根學(xué)派；同時(shí)我們也了解到弗蘭克和赫茲并非為了證明玻爾的假設(shè)而設(shè)計(jì)了該實(shí)驗(yàn)，他們的目的很單純，只是為了測(cè)量汞原子的電離電勢(shì)。對(duì)于弗蘭克和赫茲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻爾慧眼識(shí)珠，重新詮釋了其實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有趣的是，弗蘭克和赫茲并不認(rèn)可玻爾的解釋，他們之間就此展開了一場(chǎng)長達(dá)5 年的爭(zhēng)論［12］，直到1919 年，改進(jìn)的弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持了玻爾的解釋，弗蘭克和赫茲才重新審查自己當(dāng)年的論文。

通過聽一個(gè)故事，我們了解了一段科學(xué)歷史，而這是我們常常在學(xué)習(xí)時(shí)容易忽視的。通過對(duì)科學(xué)發(fā)展歷史的了解［10，13］，我們認(rèn)識(shí)到科學(xué)的進(jìn)展并不總是一帆風(fēng)順的，而是充滿了艱辛和曲折，這為我們加深知識(shí)的理解，培養(yǎng)思維能力是不無裨益的。

2 讀一首小詩，點(diǎn)亮一盞心燈

在本次實(shí)驗(yàn)課上，老師給我們每個(gè)同學(xué)布置了一個(gè)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的課外探索任務(wù)。一開始，大家都表現(xiàn)出畏難的情緒，甚至還有部分同學(xué)發(fā)出了“噓聲”。但老師好像是有備而來，立即在屏幕上打開一個(gè)文檔，同時(shí)說道：“我這里有一首小詩，把她推薦給大家，讀完之后，你們?cè)贈(zèng)Q定是否接受該任務(wù)。”隨后我們看到屏幕上出現(xiàn)了黎巴嫩詩人卡里·紀(jì)伯倫的詩歌——“我的心曾經(jīng)悲傷過七次”。“第1 次，當(dāng)它本可進(jìn)取時(shí)，卻故作謙卑；第2 次，當(dāng)它在空虛時(shí)，用愛欲來填充；第3次，在困難和容易之間，它選擇了容易；……”。我們?cè)瓉韺?duì)紀(jì)伯倫了解甚少，更沒有讀過這首詩，當(dāng)我們第一次讀完該詩歌時(shí)，盡管還沒有完全領(lǐng)悟其深刻的內(nèi)涵，但心靈似乎有所觸動(dòng)，原本喧嘩的教室一下安靜了下來，大家都不再討價(jià)還價(jià)，愉快地接受了任務(wù)。

課后，我們反復(fù)朗讀該詩，品味其中意蘊(yùn)，并進(jìn)一步去了解詩人的人生經(jīng)歷［14］。漸漸地，我們覺得這不僅是一首詩，而是一盞可以點(diǎn)亮心靈的明燈，是漫漫人生路上的燈塔，指引著人們前進(jìn)的方向。人生沒有回頭路，有些人一生追求卓越，歷經(jīng)艱險(xiǎn)，生命之花開得如此絢麗；有些人不停地回避與退縮，留下太多的遺憾。生命盡頭，驀然回首，成功也好，失敗也罷，往往都只取決于我們心靈一剎那間的抉擇。“悲傷”一詞包涵了太多的失望與遺憾、追悔與痛惜，單看每一次悲傷都只是外界對(duì)內(nèi)心的一次撼動(dòng)，引發(fā)的不過是短暫的波瀾，而當(dāng)7 次悲傷陳列于一起，彼此之間藏有太多的放棄和無奈，悲傷愈演愈烈，像是一把刺入心靈的刀。于是，中年人或老年人讀這首詩，會(huì)覺著這是一面鏡子，勾連起人生的種種經(jīng)歷，串聯(lián)起曾經(jīng)的希望與夢(mèng)想、努力與放棄。而青年學(xué)子品讀該詩，似是一種指引與激勵(lì)，在宇宙之間生命如此渺小，但因?yàn)橛幸活w堅(jiān)韌的心，人類才變得偉大。生命旅途中，追求真、善、美的道路總是蒼茫而迢迢，老師希冀我們永懷進(jìn)取之心；希冀我們耐得住寒窗苦讀，懂得自律；希冀我們迎難而上，在困難面前不當(dāng)逃兵；希冀我們敢于承認(rèn)錯(cuò)誤、磨礪堅(jiān)毅內(nèi)心、保持純潔善良，不因浮名浮利而忘卻初心。

作為剛?cè)氪髮W(xué)不久的學(xué)生，有幸能在一次實(shí)驗(yàn)課上讀上這首小詩，這不僅是老師的期待與希望，更是今后人生之路的一盞心燈，讓我們始終砥礪自身，學(xué)會(huì)從容平靜，心藏溫柔卻不失堅(jiān)毅，不會(huì)在陷入生活的泥沼時(shí)再畏首畏尾，彷徨無計(jì)。

3 宣讀一個(gè)誓言，彰顯人間大愛

在實(shí)驗(yàn)即將結(jié)束時(shí)，老師提到：“作為醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，未來的白衣天使，在未來的職業(yè)生涯中，有一個(gè)問題是你們必須時(shí)刻考慮的，那就是醫(yī)學(xué)倫理。對(duì)于此問題，也許有專門的課程來探討，在這里，我給你們介紹一則宣言——《希波克拉提斯誓言》，希望你們課后仔細(xì)去讀一下該誓言，并且去了解一下其發(fā)展的歷史。”我們當(dāng)時(shí)覺得既新奇又詫異，新奇的是我們第一次聽說此誓言，詫異的是在一次物理實(shí)驗(yàn)課上居然會(huì)提及醫(yī)學(xué)倫理問題。課后，我們了解到《希波克拉提斯誓言》已經(jīng)有兩千多年的歷史，作為醫(yī)學(xué)倫理的鼻祖，盡管歷經(jīng)多次修改，但其精華至今未變。作為一個(gè)醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，第一次讀到該誓言時(shí)，心中頓感熱血沸騰，深切地感受到該宣言不僅僅是停留在紙上的口號(hào)，更是飽含著醫(yī)生對(duì)解除病人痛苦、造福全人類的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，彰顯了醫(yī)生無私奉獻(xiàn)的人間大愛之情。

在寫作此文之際，正值新冠病毒肆虐之時(shí)，大量的醫(yī)護(hù)人員從全國各地緊急馳援湖北。他們是勇敢的逆行者，面對(duì)病人，他們是天使；面對(duì)疫情，他們是戰(zhàn)士。此時(shí)，作為醫(yī)學(xué)院的學(xué)生，再一次重溫《希波克拉提斯誓言》，除了心潮澎湃、熱血沸騰，更多了一份感動(dòng)和感恩。大災(zāi)大難面前，人的生命如此脆弱，面對(duì)危險(xiǎn)，沒有人生而無畏，但我們可愛的白衣天使們是那樣的勇敢和堅(jiān)毅，“不計(jì)報(bào)酬，無論生死”是他們臨行前的誓言。是什么力量讓他們的逆行如此堅(jiān)定？想必肯定是醫(yī)神“阿波羅·埃斯克雷彼斯”給了他們勇氣和力量，是他們?cè)诳缛脶t(yī)學(xué)職業(yè)生涯時(shí)曾經(jīng)宣誓過的《希波克拉提斯誓言》。

4 掩卷沉思，收獲與感悟

課后，我們還在思索，一堂物理實(shí)驗(yàn)課，老師既講歷史故事，又讀詩歌，還講醫(yī)學(xué)倫理問題，到底是老師一時(shí)興起還是早有“預(yù)謀”呢？這些看似與課程不相關(guān)的內(nèi)容有何深意呢？對(duì)此，思緒再三，略有啟發(fā)。入學(xué)之初，我們以為在大學(xué)就是為了學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)與技能，為今后的職業(yè)生涯做準(zhǔn)備。現(xiàn)在看來，知識(shí)之外，還有一些無形之物比知識(shí)本身更重要，她將永遠(yuǎn)流淌在我們的血液中，使我們終生受益。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“當(dāng)你把學(xué)過的知識(shí)都忘掉了，剩下的就是教育。［15］”是的，若干年后，我們會(huì)忘記大學(xué)階段學(xué)過的許多知識(shí)，但大學(xué)的經(jīng)歷將鐫刻于心。就如這次實(shí)驗(yàn)課，我們遲早會(huì)忘記具體的內(nèi)容，但是，有一種精神與情懷已融入我們生活中，終生不忘。我們不會(huì)忘記玻爾的睿智、謙遜與偉大的愛國情懷，不會(huì)忘記弗蘭克和赫茲追求真理的科學(xué)精神，不會(huì)忘記詩人平淡的文字間流露出的人生哲理與智慧之光，不會(huì)忘記希波克拉提斯懸壺濟(jì)世、致力于解除人間痛苦的錚錚誓言。這些鮮活的歷史人物，他們的精神，宛如一股股涓涓細(xì)流，沁人心脾，讓人心曠神怡。

對(duì)于大學(xué)本科教育，德雷克·博克先生在《回歸大學(xué)之道》［16］一書中列舉了8 個(gè)目標(biāo)，包括表達(dá)能力、思維能力、道德推理能力、公民意識(shí)、適應(yīng)多元文化的素養(yǎng)、全球化素養(yǎng)、廣泛的興趣、為就業(yè)做準(zhǔn)備。培根曾經(jīng)說過：“讀史使人明智，讀詩使人靈秀，數(shù)學(xué)使人周密，物理使人深刻，倫理學(xué)使人莊重，邏輯修辭使人善辯。［17］”在一次物理實(shí)驗(yàn)課上，老師將歷史、詩歌、物理、倫理通過講故事的方式呈現(xiàn)在我們面前，讓我們?cè)谝环N輕松愉悅的氛圍中探索自然奧妙、品味人生哲理、感悟人間大愛，更讓我們思索大學(xué)教育的目標(biāo)與真諦，這對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)與生活都是不無裨益的。

5 結(jié)語

曾經(jīng)聽湖南師范大學(xué)前校長張楚廷先生說過，在大學(xué)，一切皆為課程，校園的花草樹木、人文景觀、名家講座等都可以說是課程或課程的一部分。一次實(shí)驗(yàn)課上的幾個(gè)花絮，毫無疑問成為了這堂實(shí)驗(yàn)課讓人最受啟發(fā)的部分，不僅讓課堂氣氛輕松活躍，還能引導(dǎo)我們思考一些更深層次的問題。作為在校的大學(xué)生將一堂實(shí)驗(yàn)課的體會(huì)與感悟在此與大家分享，以便與老師和同學(xué)們交流，同時(shí)，我們也希望這樣的集知識(shí)傳授、人文教育、能力培養(yǎng)于一體的課堂越來越多。