周武和他的学生们
编者按：37岁可以做什么，时值青年的学者周武选择了在我校350vip浦京集团担任长聘教授。在2018、2019年分别入选卓青计划与万人计划之后，周武教授又获得了我校领雁银奖（振翅奖）和领雁金奖（引航奖）。
周武和他的学生们
——新冠时期的授课故事
文/刘孜铭 摄影/彭潇珂
2020年的上半年如同小说情节一般魔幻，疫情摧毁了以往的教学构架，使得学生被困家中无法前往校园就读，各大高校只好相继开放了线上授课以维持教学工作。而我校350vip浦京集团《热力学与统计物理（简称：热统）》课程主讲教师、我校研究员周武也在这样的背景下开始了自己第二年的本科授课生活。2020年的上半年如同小说情节一般魔幻，疫情摧毁了以往的教学构架，使得学生被困家中无法前往校园就读，各大高校只好相继开放了线上授课以维持教学工作。而我校350vip浦京集团《热力学与统计物理（简称：热统）》课程主讲教师、我校研究员周武也在这样的背景下开始了自己第二年的本科授课生活。
从助教到主讲教师
周武教授同本科生打交道，实际上打2017年就已经开始了，正式担任主讲教师之前，他曾为田光善教授担任了两年的力学课助教，来积累授课经验，同时准备接下来的教学工作。从2019年春季学期开始，周武和来自英国的客座教授一同担任《热力学与统计物理》这门课程的讲师。学期开始，周武和来自英国的客座教授一同担任《热力学与统计物理》这门课程的讲师。
虽然有了一定的心理准备，然而自己正式成为主讲教师之后，周武还是感受到了一定程度的压力。“第一次教热统的时候，实际上一整个学期都在忙于备课，科研工作还是受到了一些影响。”周武回忆起2019年第一次给本科生正式授课时的情景，不禁笑了笑。周武教授本身的研究方向在凝聚态物理和电子显微学上，他所教授的热统却并非完全属于自己领域内的内容，因此一些平常使用不到的知识，周武也要回头重新复习过之后才能教给学生。“一方面我也需要迎合国科大的开课需求，另一方面重新回头看这些内容也可以让我加深一些印象，很多东西都同之前学习时有了不一样的理解。”
热力学与统计物理这门课是国科大本科物理系的必修课之一，开设在大学二年级的下半学年，不仅物理系的学生可以进修，周武教授的这门课程也会有许多其他专业的学生选修，正因如此，周武在进行授课时，必须要考虑诸多的变量。“热统实在是一门抽象的科学，我在美国的时候，同事就经常说，‘不管是热力学还是统计物理，都很难在平时的学习和研究中看到直接的应用’，但是统计物理的知识和思维方式可能是每一位科研工作者所必需的。”
在第一年的课程结束之后，周武收到来自学生们对课程的评价和反馈，这些信息成为他次年对课程进行调整的依据。“这些学生的反馈很有参考价值，比如他们会告诉我课程哪里可能讲得不够清楚，或者考试的时候是不是哪部分过于偏重了，然后第二年开课的时候我就可以改正这些问题。”
有了第一年的基础，周武实际上只需要在现有的课程文件中进行改动，备课压力小了许多，原本应该能够更加成熟地迎接第二年的学生，却没想到因为一场新冠肺炎疫情，授课进程再度受到挑战。
“大家都是第一次上网课，因此发现了很多问题，网络啦，交流啦……”周武在疫情期间只能在家中给学生开设线上教学，在维持内容不减少的情况下又要保证授课质量，着实是一次挑战，“有一次我断网了，于是大家都以为是下课了，我讲了十几分钟发现没人回应，最后只好在下一节课把这部分再补回来。”
学生里出来的助教
周武所教授的热统是纯英文授课，因此也吸引了许多感兴趣或者想要挑战自己的学生，这其中就有物理系2017级的肖洪钦，“我在上课的时候了解到周武老师做二维材料相关方向的研究，由于对此很感兴趣，就在接下来的一年里面跟着他一起做了些这一方向的研究。”
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说实话，热统是一门很有用的课程，做理论的、量子信息的、凝聚态的、生物物理的，都会或多或少用到热统里面的知识，所以我们在这个大作业方面，给予了同学们充分的自由。 |
第一年的授课让周武发现，自己的课程还有很多可以改进的地方，而肖洪钦也刚好觉得可以从听课者的角度给出一些调整的建议，因此当肖洪钦询问周武是否需要一个学生助教的时候，两人立即不谋而合。
“另一方面也是觉得，这刚好是一个自我锻炼的机会，可以从另一个角度重新审视这门课的内容，对自己也会有一定的提升。”肖洪钦说，“助教需要全程协助主讲老师的工作。为什么有些概念要提前引入，对我们后面知识框架的构建有什么帮助，我觉得这些方面的思考让我对热统这门课，有了一个全局上的把握。”
2020年年初疫情开始之后，世界范围内交通都受到了一定程度的阻碍，课程主讲之一的客座教授也不得不滞留奥地利为同学线上授课。然而由于时差的缘故，这门课程整体的排课都遭遇了一些困难。肖洪钦协助周武同客座教授联系之后，将课程时间进行了比较妥善的安排。
同样是由于疫情原因，今年的热统课取消了期中考试的流程，而转变为更加灵活的课题研究的大作业，而大作业的课题选取就成为重中之重。“说实话，热统是一门很有用的课程，做理论的、量子信息的、凝聚态的、生物物理的，都会或多或少用到热统里面的知识，所以我们在这个大作业方面，给予了同学们充分的自由。”周武和肖洪钦对大作业进行了一番探索之后，确定了七类不同的课题内容，从论文调研到数据模拟，让学生自由选取。
除此之外，作为助教肖洪钦要给学生们上习题课，处理作业中遇到的问题并梳理知识。“习题课上我也会征求老师意见，补充一些课程上面没有讲但是我觉得比较有用的东西。比如系综的一些拓展知识、费米积分的计算，等等。这其实是我效仿UCB（加利佛尼亚大学伯克利分校）访学过程中看到那里的学生助教做的一些工作，我觉得还是挺有帮助的。”
课题研究百家争鸣
取消期中考试而改为课题研究对于周武来说也是一次颇为大胆的尝试，但这也是疫情之下的不得已而为之，毕竟线上授课过程中，考试秩序几乎只能依靠学生自觉自控。但这些各式各样的大作业，倒也给周武带来了许多惊喜。
由于周武的课程得分由数个模块构成——课堂作业、课题研究和报告、期末考试等，因此如果想要拿到好成绩的学生必须重视这一份大作业。周武让他们自愿分成小组或者单人独立完成一份课题研究，再根据研究成果给出一个合理的分数。
李嘉琪、张恒佳、张丹熠三人拿到课题列表的时候，一时也有些茫然，“当时看到大作业的要求里面，除了做数据模拟，大多是写综述或者某个课题方向的汇报，不是很提得起兴趣。然后看见题目里有一句话说，如果写科幻小说也可以，一下子就兴奋了起来！”李嘉琪的小组其实在写科普文章还是小说之间徘徊了许久，“她俩最开始也觉得写小说不容易，但我是从一开始就极力想促成小说的！”
3人很快完成了一篇科幻小说，在外太空的背景中，描写了3名科学家一同前往外星球考察，但却遭遇危险，在利用热力学知识自救的同时，还揭开了一个埋藏在这颗星球上的黑暗秘密的故事。为了体现“硬核”的热统知识，3人在文章中插入了论文配图以及参考文献，“一来我们确实参考和引用了他人的成果，二来我们也想表明其中的一些情节是有其物理基础的。”
对于独立进行的课题研究报告，考虑到工作量的缘故，其实周武的课程要求并不是十分严格，只是要求提交4页2000字左右的报告文章即可。但听完教授关于黑洞热力学的第一堂课之后，柯王雨沁便一头扎进了黑洞物理相关的研究当中，“我其实从小就比较喜欢宇宙学方面的内容，可能是被科普影响的。”她笑着说，“听完课后，我发现从黑洞出发可以直接联系到很多非常前沿的物理课题，比如全息理论、弦理论这些，有种打开了新世界大门的感觉，我就打算借写期中大作业的机会梳理一下这些内容。”
一梳理不要紧，柯王雨沁发现内容没办法在原本篇幅内完述，只好向周武提出需要延长篇幅多整理一些内容。周武和助教们经过讨论，本着对其他学生公平的原则，决定成绩不以篇幅分高下，但柯王雨沁提交的内容详实的黑洞熵理论综述还是让周武十分满意。
在疫情期间，网课的讲授很大程度上受到了网络状况的限制，也正是因此，学生们在做汇报的时候就可能因为网络不稳定而效果大打折扣。考虑到这一情况，王睿思决定索性将自己的汇报成果制作成视频，并上传到了哔哩哔哩（一个视频网站）上，在进行汇报的时候直接将视频播放出来，让所有人都能不受影响地听完整个汇报内容。
各式各样的大作业给周武带来了诸多惊喜，“我们发现国科大的本科生水平是远超预期的，他们的外语能力和学术规范水平甚至超过了一些研究生。”周武说。
5年的教学经历，让周武投入了许多精力，却也得到了更多接触本科生的机会，同时也有了更多让本科生了解自己研究方向和内容的机会。但是对于这些初出茅庐的科研新兵，周武还是发现了一些他们现存的问题，“许多本科生刚开始接触科研项目的时候，他们的思维方式还是跟科研人员有一定差别的。”周武表示，“他会觉得我们交给他的题目是不是有一个固定的结果，像在寻找一个已知的答案一样。”他耸了耸肩笑着说，“但我也不知道呀，要是有答案就不需要进行研究了。”除此之外，他也认为学生的主动性还有些欠缺，“就以读论文为例，有时候，我只会给两三篇，剩下的要靠学生自己沿着这个方向去寻找，这一点我的热统课班上部分学生做得还不错，但也并不是所有人都能很主动地完成调研。”
“我希望学生们首先能认识到，科研本身并不一定有结果或者答案。”周武在办公桌前坐下，将手指交叉起来，“不过在这两年的授课当中，我还是发现国科大的学生水平的确比我预期的要好得多。”
“国科大”电子刊原文链接：https://news.ucas.edu.cn/up/202102.pdf
