周紋因 王笑君
(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 510006)
從身邊的手機、眼前的電腦,到天空的飛機、飛往外太空的火箭,都離不開半導體芯片,半導體芯片可以說是電子產(chǎn)品的基石.半導體技術(shù)的發(fā)展對科學技術(shù)的發(fā)展有著重要的作用,在中國半導體科學的發(fā)展中,有一位嘔心瀝血、功不可沒的科學工作者,她就是謝希德先生.
謝希德,是我國半導體物理學科和表面物理學科的開創(chuàng)者之一,是中國半導體之母,也是新中國成立后的第一位大學女校長[1].她的名字,始終與我國半導體科學的發(fā)展緊密相連.她的一生,坎坷而精彩,始終以一顆赤誠之心展開科學研究與人才培養(yǎng).通過回顧謝希德的人生經(jīng)歷,有助于學生感受我國科學工作者不畏艱苦、求真務實、甘于奉獻的科學精神.
1921年春,一位推動中國半導體科學事業(yè)及物理學科教育事業(yè)發(fā)展的偉大科學家——謝希德,在泉州市蚶江鎮(zhèn)赤湖鄉(xiāng)這座文化古城中悄然出生.年幼的謝希德勤奮好學,各科課程都在班上名列前茅,但是體質(zhì)較弱,常常因病請假.病假并未讓刻苦的謝希德落下學習,她以自己勤奮認真的態(tài)度,攻克了疾病帶來的困難.
隨著盧溝橋事件爆發(fā),當時就讀在高三年級的謝希德開始了她戰(zhàn)火紛飛、輾轉(zhuǎn)不定的學習生涯.伴隨著病魔的折磨與戰(zhàn)亂的紛擾,謝希德的求學生涯是曲折坎坷的.她在1938年考取湖南大學不久后,便患上了骨關(guān)節(jié)病變,不得不休學在家.但病魔的折磨并未打消謝希德的求學意志,她在病床上堅持閱讀學習,背單詞、學英語,奠定了自身的英語基礎(chǔ).這次病好后,她再次參加高考,考入浙大,但還沒來得及入學,便隨父親轉(zhuǎn)往廈門,后又在第三次高考中考入廈門大學.期間由于疾病的后患,行動不便,4年的疾病折磨與3次的高考考驗并沒有阻擋謝希德不斷學習的腳步,她終在1946年秋從廈門大學的數(shù)理系畢業(yè)[2].
此后,內(nèi)戰(zhàn)的紛爭籠罩華夏大地,當時的謝希德苦于報國無門,為了有所作為,她選擇了暫時出國學習國外的先進知識,為報國作好準備.謝希德憑借著自身的努力,攻讀下史密斯文理學院的碩士學位以及麻省理工學院的博士學位,為今后的科學研究打下了堅實的基礎(chǔ).
新中國成立之初,國內(nèi)的物質(zhì)生活條件與科學研究條件并不如國外優(yōu)越,但在異鄉(xiāng)的謝希德懷揣著一顆報國之心,渴望回歸到祖國的懷抱當中.當時,考慮到國內(nèi)條件艱苦,謝希德的父親希望她可以留在條件更為優(yōu)厚的國外,但謝希德報國之心堅定,她在自述中寫道:“在迎接祖國新生的歲月里,自己出國求學,沒有為革命做什么工作,現(xiàn)在祖國需要大批建設(shè)人才,我卻留在國外,實在說不過去,回國參加社會主義建設(shè),責無旁貸,不能再等了[3].” 目標意志堅定的謝希德渴望將國外所學回報于祖國母親,甚至因此與父親產(chǎn)生了終生的嫌隙.
但歸國的道路并不如想象中的輕松,恰逢朝鮮戰(zhàn)爭爆發(fā),杜魯門政府禁止美國理工科的中國留學生歸國.謝希德在李約瑟的幫助下,通過借道英國的方式,才艱難地回到中國.歷經(jīng)險阻,輾轉(zhuǎn)歸國的謝希德已不再是當年那個懷揣著迷茫與不安的留學青年,而是目標明確,眼神堅定,學富五車的科學工作者[4].
歸國后的謝希德眼看祖國大地,心中激情澎湃,她提到:“經(jīng)歷了不少曲折,耗費了許多精力,回國的目的總算達到,心中有說不出的高興[3].”此后,謝希德便開始在半導體技術(shù)以及表面物理領(lǐng)域白手起家,為我國這個領(lǐng)域的科學發(fā)展和人才培養(yǎng)作出了卓越的貢獻.
學成歸國的謝希德發(fā)現(xiàn)國家急需大批專業(yè)技術(shù)人才,深感為祖國培養(yǎng)人才的重要性,于是積極地投身到人才培養(yǎng)的工作中.進入復旦大學擔任講師,其先后開設(shè)了普通物理的光學、力學、理論力學、量子力學、固體力學等七八門課程,為復旦物理系的學科起到了奠基作用.在教學的過程中,她自編教材講義為學生授課,培養(yǎng)了一大批專業(yè)人才.在1958年,與黃昆教授合作,出版了一部在當時國際上可稱為權(quán)威的專著,亦是我國第一部全面論述半導體的科學論著——《半導體物理》[5].
在培育人才之余,謝希德不忘工作在科研一線,在1954年與方俊鑫等同志負責籌建了復旦大學物理系固體物理教研室,并帶領(lǐng)教研室的教師們積極開展教學和科研工作,成為了我國固體物理研究的拓荒者之一.在謝希德?lián)涡iL之后,為了兼顧校務工作和科研安排,常常工作到深夜12點,又在次日的清晨6點醒來.為了不讓自己睡過,她的房間總是放著多個鬧鐘.正是謝希德這種艱苦奮斗的精神,讓她在兼顧校務工作之余,始終站在科學研究的前哨[6].謝希德在固體能譜、表面物理的研究領(lǐng)域都獲得卓越的成果,獲得國家教委科技進步二等獎[7].圖1為謝希德作表面物理學術(shù)報告的照片.

圖1 謝希德正在作表面物理學術(shù)報告
謝希德先生的人生經(jīng)歷展現(xiàn)著我國科學工作者熠熠生輝的優(yōu)秀品質(zhì),我國半導體科學的發(fā)展繞不開謝希德這位偉大科學家的名字.教師在課堂教學的過程中,讓學生了解科學家的生平,可以更好地培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、情感態(tài)度與價值觀.
謝希德的一生宛如一名戰(zhàn)士,始終在與病魔斗爭.從年幼時虛弱的體質(zhì),到患上骨關(guān)節(jié)結(jié)核,再到后來患上癌癥,謝希德始終沒有向病痛折服,每一次都在病痛中堅持學習或工作,用自己強大的意志擊倒病痛.即便在文革后,謝希德飽受癌癥的折磨,養(yǎng)病中的她依舊從早晨伏案工作至深夜——夜以繼日地閱讀文獻資料,循循善誘地指導研究生學習,一絲不茍地解答來訪者的疑難問題.有一次,謝希德不顧自身疲憊,在病痛中為承擔軍工科研任務的陳仁溪先生翻譯所需的論文,協(xié)助國家的科研任務得以順利完成[6].謝希德即便身患病疾,仍努力留下了豐厚的科學及教育成果.
物理學習及科學研究中不可避免的就是各種挫折和困難,需要依靠意志力克服這些困難,教師在分享的過程中可以強調(diào)謝希德身上不畏困難,攻克難關(guān)的品質(zhì).
“鐘,總是每秒每分,那么嚴密,那么準確,激勵著我們養(yǎng)成良好的學風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度.”謝希德以鐘喻人生,而在謝希德的工作中也展現(xiàn)著這種“鐘的精神”——對待實驗的結(jié)果,對多次重復及規(guī)律尋找提出近似嚴苛的要求;對論文逐字逐句修改,找出其中文獻引用的錯漏甚至小筆誤;審閱文章時,細心而嚴謹,當原作者提出混淆“硅片”與“芯片”時,她甚至作出示意圖幫助作者辨別,將“指甲大小”這些帶有模糊歧義的地方修改為“一平方厘米見方”這樣的嚴謹表述[6].謝希德先生始終以這種嚴謹、認真、細心的精神感染自己的學生,將這一嚴謹?shù)目茖W家作風傳承下去.
對日抗戰(zhàn)開始后,國民黨教育部提出了新的教育目標,當時的時局強調(diào)國家更需要大量“實用科學”的人才,以致許多畢業(yè)生為畢業(yè)之后的出路而爭相學習工科與經(jīng)濟學科.當時的謝希德并沒有受到時局風氣的影響,始終保持著對物理學科的熱愛與堅守.此后幾十年間,始終堅守在物理科研與物理教育的工作中,不忘初心,為祖國奉獻出自己的一生.
細致、認真、嚴謹、求真務實這些在謝希德身上展現(xiàn)的品質(zhì)是物理學習及科學研究過程中必不可少的重要品質(zhì),教師在分享的過程中可以有意地向?qū)W生滲透這些重要的科學品質(zhì).
謝希德歸國的時期正是祖國需要發(fā)展壯大而國家的科教事業(yè)又相對貧瘠的時期.謝希德本可留在國外,選擇一條工作輕松而生活富足的路,但她卻在學成后不顧家人反對和時局混亂,歷經(jīng)艱險,毅然歸國,為祖國發(fā)展科學,培育人才.后來,“文革”爆發(fā),謝希德受到政治運動的沖擊而不得不中止了手頭的科學研究.直到1972年,她才可以重新投入到科研工作中.期間她飽受艱苦,卻始終不忘周恩來總理視察北京大學半導體工廠時提到的:“不重視基礎(chǔ)科學的理論研究,我們要吃大虧,犯大錯誤.”這段往事激勵著謝希德,讓她度過那段如同浩劫般的時光,也激勵著她努力追回逝去的十年時光,夜以繼日地為我國發(fā)展科學研究以及培育科學人才.她的一生,為祖國的科教事業(yè)作出了卓越的貢獻.她矢志不渝、報效祖國的優(yōu)秀品質(zhì)永遠值得我們學習和懷念,并將激勵當代青年為中華民族的偉大復興而努力奮斗.
通過分享謝希德在國家危難時毅然歸國、國家困難時積極報國的事跡,可以在物理教學的過程中滲透思想教育,培養(yǎng)學生的家國情懷.
《普通高中物理課程標準(2017年版)》中提出要讓學生了解材料科學的有關(guān)知識及應用,其中一個例子便是半導體,《課標》還要求學生認識常用傳感器的基本原理和簡單的控制電路,半導體是可以制成傳感器的材料之一[8].在人教版和粵教版選擇性必修二的教材中“傳感器”部分以及選擇性必修三“固體”部分的教學都涉及有相關(guān)的內(nèi)容[9,10].此外,粵教版選擇性必修三第二章第6節(jié)中,其中一部分便詳細地介紹了半導體材料的相關(guān)知識及應用[11].在教師教授以上這些內(nèi)容的時候,可以將其作為課堂的素材之一,為學生分享中國科學家的精神品質(zhì)和科學貢獻,亦可以將謝希德的人生經(jīng)歷作為課后閱讀材料給予學生,還可以讓學生在課后進行檢索,了解中國科學家的相關(guān)事跡.