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物含妙理总堪寻——记“芙蓉学者”彭向阳教授

作者 : 编辑 : 来源: 发布时间 : 2011-04-27 00:00:00 点击量:

西山物理楼办公室的窗外,满眼都是绿。嫩绿的小草,浅绿的杉树,碧绿的樟叶,苍翠的松柏……积蓄了一个冬的力量,孕育萌芽,茁壮生长,蓬勃出欣欣向荣的春。

窗内,一位中年老师,身着黑色夹克和微微泛白的牛仔裤,坐在桌前,双眼紧盯着电脑,透过一副金边眼镜,炯炯有神的眼睛里闪烁着睿智的光芒。他是彭向阳,作为优秀海外归国人才,2010年初受聘为我校材料与光电物理学院凝聚态物理学科的学术带头人和特聘教授。多年的工作经验和海外研究经历,彭向阳即物穷理,积累了出众的科研和教学能力。2010年12月,彭向阳通过了湖南省“芙蓉学者”特聘教授的专家评审。

    潜心科研 思考凝结动力

童年的彭向阳虽然擅长于伙伴们爱好的叠纸板、玻璃球等游戏,但他更喜欢一个人安静地做些不同的事情。

从小学到中学,他经常代表班级和学校参加数学、物理和英语等各类比赛,取得了优异的成绩。渐渐地,他沉醉在一纸一笔的世界里,享受着思考的美。高中时代,他不满足于课堂的内容。当其他同学在接受“是什么”的时候,他常常思考“为什么”。

“对自己感兴趣的东西,我会用心思考。”思考,成了彭向阳在科研道路上前行的不竭动力。

1987年,彭向阳考入国防科大应用物理系,并顺利保研。开放的氛围更激发了彭向阳钻研的热情,他养成了一种特殊的读书习惯——“笔读”。“笔读不是机械式地记录提纲,而是边写边思考,尝试从其他的角度理解”。一有灵感,彭向阳便撕下一张纸,写下自己的体会,并夹在书中。他的书从内容上越读越薄,而读过的书里由于夹了不少大大小小的纸片,却变得更厚了,密密麻麻的墨迹散发着灵感与思考的芬芳。

 彭向阳在复旦大学读博士期间,多次获得研究生奖学金。他的博士课题是研究半导体表面的再构及其电子结构,同时他对凝聚态物理的其他方向也很关注。当时,导师王迅院士大力倡导研究生英文教学的理念。基于扎实的理论基础和英语功底,彭向阳参与了全英文研究生教材《凝聚态物理专题》的编写,成为复旦大学物理系第一个在读博期间出版书籍的学生。

“我当时可以说是足不出户”,彭向阳回想起写书的经历,颇有感慨地说。他在编写教材时宅在寝室,天天泡电子图书馆,往往会花上一个星期甚至十多天来研究一个关键问题。“所写的内容毕竟与自己博士课题研究的方向不同,要写好得花更多的功夫”。

 起草教材时,彭向阳结合科研和教学经历,根据读研的切身体会,注重将所写内容阐述得深入浅出。他考虑到研究生的接受水平和课程性质,在选材上努力做到深浅得当,常常对前面所写的内容进行修改和完善。 一本书五章内容,他独立负责其中两章内容。彭向阳为此“宅”了近一年时间,所写内容经过了反复来回修改。

功夫不负有心人。彭向阳独立负责的两章被学生评为最受欢迎的章节。该书2003年出版后,至今一直作为复旦大学研究生教材。“他负责的部分所涉及的内容和他博士生阶段研究课题有很大不同,但是他写出了很好的章节,显示出他对不同研究方向的把握能力。”王迅院士如是评价。

博士毕业后,彭向阳怀揣着对科研的执着追求登上了飞往欧洲的航班,开始为期近6年的海外研究生活。

作为全职研究人员,彭向阳在德国明斯特大学潜心钻研氢原子和氢分子在半导体表面吸附的课题。环境和研究方向的改变,加上计算机系统和国内有很大不同,彭向阳感到压力重重。为了成为这个方向的专家,彭向阳常常抓住吃午饭或下班的时间“堵”教授。他总会提前准备好问题,和教授一起休息或吃饭时进行交流。“他们很乐意和我讨论,我的很多问题都是在闲聊时解决的。”通过大量的反应路径的计算,彭向阳出色完成了这个课题。

“彭向阳是一个非常杰出的研究员,具有合作精神和很大的潜力。”德国Johannes Pollmann 教授同样肯定了彭向阳的科研能力。

“境自远尘借入咏,物含妙理总堪寻。”万事万物都蕴含着值得我们去追寻索求的奇妙道理,关键就在于我们用什么方法、怎样去思考发现。

石墨烯是新型的十分有应用前景的纳米材料因而被广泛研究。由于没有带隙,其应用受到限制。彭向阳提出了引入缺陷来破坏体系对称性从而打开带隙的新思路。氢原子和分子在半导体表面的吸附一直是半导体技术中的一个关键课题和难题。彭向阳通过研究发现氢原子在SiC上吸附可以造成表面金属化,并提出了新的模型,深入全面地解决了氢原子和分子在半导体表面的吸附的难题。稀磁半导体是未来信息技术的关键核心材料,一般是由过渡金属掺杂得到,彭向阳研究发现非过渡金属掺杂可以得到性能更好的稀磁半导体。这些研究成果发表在Nano Lett、Applied Physics Lett、Surface Science Reports等国际知名期刊。

 彭向阳还主持了德国科学基金、省教育厅重点项目、湘潭大学特聘教授学术带头人项目等课题,是Phys.Rev.Lett.、Advanced Materials和Small等国际知名期刊的评审专家,在国际凝聚态理论与计算材料会议等国际会议上做邀请报告。

2010年初,彭向阳受聘于我校材料与物理光电学院。

思考凝集着科研动力。彭向阳凭借着出众的科研能力,即物穷理,敢于走没有走过的路。

“彭老师做事认真、负责,是个擅于思考的人。” 彭向阳指导博士生刘文亮研究拓扑绝缘体的课题。拓扑绝缘体是最近发现的新材料,其成功应用将会带来新的技术革命。

有时,在研究中碰到了困难,让人难食难寐。“他总能在关键的时候想到解决方案”。刘文亮说,有几次已是深夜了,彭老师来电话说明天按这个方案试一试,应该可以解决问题……第二天按彭老师的设想去做,问题往往就迎刃而解了。

拓扑绝缘体的理论研究是比较艰深的,目前国内研究的开展主要集中在中科院物理所、清华和北大,特别是对绝缘体的拓扑分类的第一性原理计算,国内和国际上只有少数几个研究小组能够实现。现在,彭向阳带领博士生通过独立攻关在计算上实现了对拓扑不变量的判定。

 窗外已是夜色深深,但智慧与灵感仍旧不停地在他的脑海中碰撞交汇,绽放出一朵朵绚丽缤纷的火花。

           双语教学 创新聚合引力

 201093,材料与光电物理学院2008级物理学班,量子力学课。

 踏着上课铃声,彭向阳面带微笑走进教室。插U盘,点鼠标,白色墙壁上,一张写满了英文的课件跳了出来。  

“哇——全是英语!”安静的课堂立刻议论纷纷。

“同学们,从这节课起,我们实行双语教学。”

这是2008级物理班的第一节量子力学课。几个月过去了,彭琼同学依然记忆犹新,“听说老师要采用双语教学,我们都感觉新鲜、好奇。” 

双语教学在专业课程上的应用,可谓是一种创新。双语教学可以很好地锻炼学生阅读英文文献的能力,为今后的工作和科研打下良好的基础。但双语教学是一个新的探索,需要付出更多的努力,中间也会碰到一些困难。对此,彭向阳坦言,这还是一个开始,还需要付出更多努力来改进和完善。

由于英语水平总有参差,并不是所有的学生都能很快适应这种教学方法。彭文亮在课堂和课间经常与同学交流,非常注意大家的反馈,及时作出调整。

“同学们上课时边听讲解边看英文课件还跟得上,但是有个别同学反映在课后看英文课件有困难。”彭向阳认为,“双语教学的方向应该是正确的,应该坚持。但是也要从学生的实际情况出发,考虑到课程本身的特点,在英语和课程内容之间寻找一个平衡点,不应该为双语教学之名而脱离实际地过分强调英语,结果却牺牲了学生对课程内容的掌握。”

围绕着学生能否很好地接受课程,彭向阳根据教学内容作出适当调整,在课程比较困难的地方,增加中文的注释,并且根据需要反复讲解,在比较容易的地方,就增加英语的比例。为及时掌握学生情况,他经常做随堂测验,上课时注意和学生互动,鼓励学生在听课时随时问问题。

 白天工作忙,彭向阳备课一般只有在晚上进行。因为是双语教学,在备课所花的精力比中文教学多很多,他常常备课到凌晨一、二点,“没备好课就不睡觉”。

 彭向阳搜集了不少高质量的国外原版《量子力学》教材作参考,对同一个问题的讲解,往往要参照几本书,从中找出最合适的讲解方法。他还根据学生反馈情况及时改进课件,白底黑字中突然会蹦出几个红色的tips,作为教学的补充。

“彭老师备课很花功夫,课件的推导过程比书上都详细。课后,我们经常跑到老师那拷课件,请教题目。”2008级物理学班许望平说。

从陌生到熟悉,由好奇到领会,一段时间下来,双语教学渐渐有了效果。“双语教学让我有更多机会接触英文中的物理学术语。在阅读文献时,对于课堂上出现过的单词,我总能很快反应出它的意思。”方跃文爽朗地一笑,脸上写满了收获。

“教学不仅要授之以‘鱼’,更重要的是授之以‘渔’”,在教学中,彭向阳善于用独特的理念,启发学生的思维。

量子力学是一门很抽象的学科,是物理系课程中难学难教的课程。它难以理解,不仅在于有很多抽象的概念和数学,更在于它所描述的微观世界的现象与日常经验不同或相反。这门课程与经典物理非常不同,彭向阳指导学生以“空杯子”的理念来学习。“将自己看作是一个杯子,把以前学的东西倒空,慢慢地注入新的观点。”彭向阳形象地解释道。

 双语教学是一个新的教学理念,但是彭向阳有时却鼓励同学们用最传统的方法来学习。对书中一些难点,彭向阳拿出自己的读书“秘籍”——笔读,建议同学们抄写教材,“不是用笔抄,而要用心抄”。

“怎么还像学文科的呢?”雷冰华很是不解,但还是耐下心来,按老师的提议,用心照着书本一页一页地写下去。“抄的时候,心也慢慢静下来,对知识点的印象更加深刻。哪里不明白就会标注,听课时也更有针对性了。”雷冰华点点头,若有所思,“这也激发了我的思考能力和领悟能力。”看似简单的方法,确有实效。

 谈起彭向阳的课堂,他的学生滔滔不绝:

“彭老师介绍的的学习方法,让我们少走了很多弯路。”  

“彭老师很敬业,很负责,是个好老师!”

“他的教学方法很给力。我从不翘他的课,因为害怕错过精华。”

彭向阳还负责本科生《现代物理专题》和研究生《纳米材料与结构》的教学,指导了多名博士生和硕士生。

 彭向阳以独特的教学方法聚合成一股强大的引力,深深吸引着他的学生。他指导雷冰华等5位本科生荣获2010年国家级大学生研究性学习和创新性试验计划项目。

 致知格物,探索无止境。彭向阳以思考作桨,创新为帆,在物理学领域,见物寻理,一路前行。

          (《湘潭大学报》学生记者 尹柳娜  张灿强 刘 芳/文   记者 刘建湘/图)

(来源:湘潭大学报)

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