[学在交大·名师荟萃]周铭：现代物理实验大师[图]
[编者按] “所谓大学者，有大师之谓也”。上海交通大学在120年的发展历程中，培养了一大批莘莘学子，也涌现出一大批百年树人、奉献一生的名师先贤，正是他们无怨无悔地躬耕于三尺讲台，才奠定了今日上海交通大学的辉煌基业。新闻中心特推出“学在交大·名师荟萃”专栏，让名师先贤的道德风尚、人格魅力、敬业精神、治学态度、教学艺术薪火相传，成为弥足珍贵的精神财富和文化瑰宝，营造“学在交大”的浓郁氛围，庆祝交通大学120周年华诞。
周铭(1888～1968)，又名周明诚，江苏泰兴人。著名物理学家、实验物理学大师。1910年毕业于邮传部上海高等实业学堂（交大前身）附中，后赴美国麻省理工学院（MIT）学习,1919年获该校化学博士学位，同年回国。1921年任交通大学化学教授。1924年开始，协同裘维裕教授进行物理教学改革，同时改任物理学教授，主持物理实验教学及实验室建设，还专攻物理实验仪器的设计和制造，是交大物理实验教学和实验室建设的奠基者。
大胆改革化学实验教学
周铭的祖父和父亲都是学中医的，所以希望周铭继承他们的事业。1910年，周铭赴美国留学时，父亲要他学医，但是周铭喜欢化学，在赴美国的轮船上，周铭改变了父亲为他选的医学志向，决定学习化学，随后在美国专攻物理化学达9年之久。
1921年，周铭到交大担任化学教授。作为交大最早的留美教授之一，学生们久闻他的大名，自豪地宣称：“我们的化学教授是美国MIT的博士周铭！”
以往交大的化学课，多是外籍教师任教，课时比较少，只上一学年，有些教师的讲课效果不好，许多实验条件不具备。学校要改变这种状况，决定加强化学实验教学。周铭到校后，学校就把这个重任交给了他。周铭不负众望，把他在美国读化学博士学得的知识和技术，结合交大的教学需要，大胆进行改革。学生们对他的教学赞不绝口，称周铭教授对于化学学识真是渊博得很，不但说理精微透彻，头头是道，写起公式来又快又正确。他对各种化学物的溶度（Solubility）都记得其大概，他最注重的主要点（Essentail point）是用化学平衡律（Chemical Equilibrium）、质量作用定律（Mass Action Law）等名词“来振荡我们的耳膜，把其中的道理对我们脑袋灌进去，所以，我们实习起来格外起劲”。
周铭经常亲自授课，并指导学生做实验，学生说：“达克透（doctor）周性情和蔼，教习热心”。学生做实验的时候，他总是帮这个，带那个，或讲解或自己做给学生看。有时学生做了好久，竟得不到正确的结果，又找不出什么错，请周铭先生来指导，一下子就解决了。
实验用的溶液都是周铭教授和助教早已准备好的，用玻璃瓶盛着，用纸标明品种，放在门口的专用桌子上。要用的时候，拿一个试管倒一些出来，多少随着学生的意，教授从来不管。有时一次做不对，第二次去拿，“到了第三次，自己也觉得太浪费了，但是为了‘求真’起见，又不愿不做下去，也就不管了。”
学生们忘不了周铭教授的教诲，将其看作是自己非常宝贵的一段经历。暑假到了，学生们从抽屉和柜内将借用的各项仪器送还，实验报告也发来了，“一年的实验报告簿集起来就有两三本，总觉得是自己一年在化学所费心血的陈述，就珍藏起来。”可见，周铭教授的严谨教风在学生中的影响是多么深。
从1921年到1928年，周铭在化学系任教授，期间，他和徐名材等教授一起努力，使交大的化学教学面目一新，在当时全国的大学中独树一帜。从1924年8月开始，他还配合裘维裕教授进行物理教学改革，主持物理实验教学。1928年，交大第一次成立数、理、化3系，全面加强了理科教学，从此以后，交大的数、理、化基础课教学在全国大学中名列前茅。
现代物理实验教学的奠基者
20世纪20年代，中国的高等教育处于初创时期，全国只有几所工科大学，其中南洋大学（即交通大学）历史最为悠久，但是总的说来，学校都还很年轻。当时，学校对数、理、化等基础课对培养工程技术人员的重要性认识不足，即使像南洋大学沿用欧美教育学制，数学、物理、化学都只是安排一年的课程，北洋和稍后成立的清华大学都是如此。另一方面，教授的水平和教学质量也不都能令人满意，这就必然影响培养学生的质量。因此，从20年代开始，南洋大学决定加强基础课的教学。正好，学校派往欧美国家留学的一批学生先后学成回国，如周铭、裘维裕、徐名材、胡明复等，他们先后回国到交大任教，在交大成为取代外国教授的第一代教师和加强基础课教学的中坚力量。
1924年8月的一次教务会议上，研究下一学期的课程设置。会上，关于培养目标和理科课程设置问题发生了一场争论。一方面，是一些老教授主张“学校应设法增设一些专科，对学生进行职业训练，教给学生一种吃饭的本领，使他们毕业后能够在社会上找到工作，解决出路问题”，这也是当时在大学流行的一种观点。另一方面，是刚从美国回交大任教一年的裘维裕（次丰）教授为代表的回国教授，他们不同意这种观点。在会上，裘维裕慷慨陈词，阐明“大学的使命，并不是教学生一种吃饭的本领，而是要学生养成一种健全的人格，训练一种相当的科学思想。”
周铭在会上完全支持裘维裕先生的意见，他说：“我完全赞同次丰先生的意见。这不仅联系着学生的前途，也关系着我国的未来。如果我国没有一大批受过科学思想训练的人才，很难谈得上民族振兴，国家富强。次丰先生的意见校方如能采纳，我愿主持实验教学。”并向教务长表示自己编写教材。
此次会议后，学校采纳了裘和周的建议。周铭从教化学转到了教物理学实验课。
交大经过几年的准备，1928年成立了数学、物理和化学3个理科系。面向全校一、二年级学生，这样加强基础理论的教学，在全国大学中还是第一家。从此，周铭教授主持物理实验教学，一干就是20多年，成为我国著名的现代物理实验教学大师。
20年代，对“三民主义”的宣传很盛行，正好教物理的周铭、教数学的胡明复、教化学的徐名材都是学生们交口称赞的老师，三人名字中都有一个Ming音，所以在学生中流传着“三民主义”教授的美称。
1930年，交大在数、理、化3个系的基础上成立了科学学院（1938年改为理学院），裘维裕任院长，周铭教授仍然主持物理实验教学。他们两人志同道合，根据当时国内高等工程教育的实际情况，借鉴美国麻省理工学院等校的教学经验，进行教学改革，对基础课程作了重大调整。把原一学年的物理课程改为两年，并且把理论讲授和实验分开设课，加强了实验课程。理论讲授共4个学期，每周3节（后改为4节），实验也是4个学期，每周2节（后改为每两周一次，每次3节），各系科都相同。这在当时的大学中是仅有的，为形成交大“基础厚，要求严”的教学传统奠定了基础。后来，交大学生戏称物理课为“霸王课”。
物理系成立后，周铭教授致力于实验室建设，到1936年，已经建成了普通物理实验室、高等力学实验室、高等热学实验室、高等电磁学实验室、高等光学实验室，仪器设备尚称完备，并筹建了近代物理实验室。这些实验室为面向全校学生的物理学教学提供了良好的条件。如普通物理实验室设在上院底层东部（1954年翻修之前）及第二层东部，分三大间，每间约有150平方米，可以同时安排4组实验，每组实验的性质不同，每组实验有两套教具（最基本的仪器，如游标卡、螺旋测微计、球径计等则每人一套），每组有两人操作，整个实验计划以单循环为主。每小班约30人，分两次实验，每周实验人数（一年级力学，二年级电学）约300人。他还制订了实验室管理的各项规章制度，使实验室工作井井有条。
周铭主持的普通物理实验课，是理论联系实际的一门重要课程，也是锻炼学生动手能力的基本训练手段之一。它紧密配合物理教学，即在讲“力学”时做力学实验，讲“电磁学”时做电磁学实验。每次实验用3学时，课内只完成操作过程，课后做实验报告，藉此可以回顾实验内容，以加深实验的印象。理工科各系学生每学期做14～15个实验，在两年内计划至少要做55只实验。通过实验，学生不但可以加深对物理概念的理解，而且可以不断加强动手能力。缺课的实验要补做，实验课的成绩要放在物理课成绩中作为参考。做实验时每组两人协同操作，但实验报告须每人独自完成，实验中有错误（包括语法错误或计算错误），不合格者，退回纠正，限期交回。
周铭教授在物理实验教学中，还亲自指导实验，对学生既热情又严格要求。学生做实验，必须按照他提出的一系列严格要求做。学生每做一次实验，一般都要经过3个步骤：预习、实做、写实验报告。在实验前按照实验讲义内指定的参考书及问题，做一个预习报告,将实验中所包含的理论问题作详细研究，在专用的数据纸上画好数据表格，预习报告在做实验前写好交给老师审阅，实验必须在教师指导下，按照程序要求进行。一般实验在3小时内完成，做完实验后，必须整理好仪器，将实验结果呈老师审阅，不合要求的必须重做，老师签名后才算通过。实验后要写详细的实验报告，内容一般包括实验进行情况、计算结果、各种图表曲线以及讨论与结论。报告要求完整、准确、精工绘图，字迹要求工整，不符合上述要求的即退回重做，实验报告一律用英文书写。因此，当时交大学生撰写的实验报告洋洋洒洒长达10来页或数十页，犹如一篇小论文，这些实验报告还可为出国留学作参考成绩。通过这样的“魔鬼式”实验训练,不仅使学生学到了实际知识，培养了优良的作风,使学生终生受益，同时也在教学中形成了“要求严”的老交大传统。
周铭教授编写了《大学物理实验教程》，一、二年级理工科学生人手一本，其内容包括基本测量、力学、热学、电磁学、光学和声学，共60个实验，全用英文撰写，系统完整，独具特色。从1930年使用到1949年，从未间断，不少实验内容保留至今，使一代一代交大学子在物理基础教学方面受到良好的培养。他写这些实验教材耗费了大量的心血，除了用这本教材外，每一次上课，他都要讲一些新的内容，经常在家里备课到深更半夜。
周铭教授还对物理系学生开设了“精密量度与图解法”(Precision of Measurements and Graphical Methods)课程。这在当时国内大学中是仅有的。该课程主要目的是使学生对实验结果、数据处理、图解法、精密度、近似性等科学方法有一个全面的了解。他认为，作为一个科学工作者，必须具备这些知识方能有所总结、有所创造、有所发现。对实验结果必须深入研究，精密度量与图解法是一门提高实验结果和处理实验方法的学问，世界上著名实验室都重视这个问题，在还没有计算机的年代，这门课程的工作量是很大的。据周铭教授的学生、后来当过他助教的西安交大屠善洁教授回忆，周铭教授精心组织教学，热忱指导学生学习，“并不厌其烦地帮助我们在普通的方格纸上靠几块曲线板绘制出实验曲线，指导我们掌握绘制曲线的技巧”。“通过这门课，我们不仅学到了处理实验结果的一般方法，更重要的是，周铭老师的身教言教，使我们思想上受教育，懂得对待科学，就是要认真，要一丝不苟。这些都对我的成长和以后的工作，长期受益，终生难忘。”
交大电子工程系王端骧教授回忆说：“1926年我到交大读书，还是一个17岁的孩子。三MING教授是我的数理化教授。他们无论在治学、工作、为人方面，都给我很深的印象。周铭先生并不教大学物理课，依我在中学的经验，讲课的老师总是水平高一些，而教实验的老师总是水平低一些、年轻一些。但是我们上第一堂物理实验课时，便给我一种特别严肃的感觉。一位较老的留着平顶头发、穿着整齐西装的老师Dr.Zhou出现了，用带着一点泰兴土音的英语上课，讲得慢条斯理。他讲课的态度是那么严肃，讲得那么认真，对我仿佛是一种沉重的压力，不敢大声喘气，事实上我也有点怕。”
周铭教授在物理系学生的教学过程中，不但要求学生具有丰富的物理知识，而且要培养他们成为多面手，不仅重视理论学习，对实践经验也尽量充实。整个课程表中的实验课共有42学分，约占全课程的1/5，分布在4年之中。在毕业前，针对学生的毕业论文，还安排了“实验研究”一门课，让学生独立操作、专题研究，在教授指导下，培养独立工作能力，每周一次（约3小时），收集资料，安排实验过程，在理论和实践上逐步完善，最后写出论文，提出自己的创见，总共需费六七十学时。因此，凡是经过这样严格训练的学生，都得益较多，学业基础深厚。
周铭在物理实验教学中，要求学生自己动手做实验，以培养学生严谨的科学精神和素养。1935年十月十日《交大三日刊》记载：当年10月的一天，科学院师生举行一年一度的师生联欢会，周铭在会上说：“科学家有三种：一种是天才，一种是批评家，一种是奴隶。所谓奴隶，即日夜不懈，努力研究的科学家，因为有此不懈的研究，乃有大量之结果。因为有大量的结果，乃能批评之，整理之，使之成为有系统之学问。因为已成有系统之学问，天才者出，乃能藉此发扬光大之。常人只知牛顿、法锐惟，不知牛顿、法锐惟之立足于无数之奴隶之血汗之上也。天才者不常见，百分之一二耳，批评家不多见，百分之七八耳。其余之百之九十之上皆奴隶也。科学之结果，其最可贵者，乃其严密之方法，与勤勤恳恳之奴隶精神耳。愿全体师生本此精神，奉以为宗教式的信仰，化为社会之风气，然后科学乃有希望也。”在周铭先生的一生中，这些不是处处得到了体现吗！
开创实验室仪器设备的研究与制作
周铭还在实验室中建立了科研基地，自制仪器设备，有过不少创造发明。这些工作对实验室建设，起到了很大的推动作用。
为了配合物理实验的需要，周铭、任有恒、顾元壮3人常以实验室为家，共同商讨如何改进仪器设备或设计制造新的实验仪器，以提高实验质量。他们发扬各自的特长，配合默契，人们称他们为物理实验室的“祖孙三代”。1955年，周铭已经68岁了，他看到实验室项目中缺少光学实验，因为添置相关实验设备比较困难，他就自己设法刻制一种光学仪器——光栅，用来测量光源的光谱，以测出发光元素。当时这是一种很精密的仪器，国内市场上买不到，从国外又很难进口。周铭从磨刀开始，在1厘米宽的玻璃上艰难地刻制几百线的光栅，要求线条笔直，间隔宽度和深浅均匀，稍一不慎就要从头刻起。周铭亲自刻制，一丝不苟，即使是在炎热的夏天，他还是耐心地磨刀，仔细地刻制。开始时遇到不少困难，刻出的光栅不均匀，但他不灰心，多次改进刀具，进行反复实验，终于刻制成功，解决了本校物理实验的需要，还满足了同济大学、上海第一医学院的教学需要。后来，周铭完成了刻制光栅的自动化设计并装制成功，他还把刻制光栅的经验传授给年轻的教师。
此后，周铭又看到实验室需要测时间精度的仪器，当时的测时仪器仅是秒表和停钟，它们的精度很低，只能测到1/10秒，而不少精密实验需要高精度的计时装置。于是，周铭进行长期研究，设计出一种电控计时器——厘秒计。实验室的“祖宗三代”凑在一起，共同研究制造这种“厘秒计”，他们设想制造怎样结构的仪器，如何驱使动作，机电结合，画出结构草图。当时实验室里有两位技艺高超的技工周锦明和徐祥，他们根据周铭等人提出的要求，在没有图纸的情况下，能理解它的功能、工作原理，并能加工出零件。往往一次不成，再次改进，再次加工，如此边设计边加工，直至得到符合要求的零件。“厘秒计”中所用的电器，如继电器等，为了节省开支，顾元壮还到旧货摊去掏旧货。经过无数次的试验， 1955年终于研究成功一种用电控制的“厘秒计”，实际可测量到1/1000秒。现在，这个“厘秒计”原件留存在上海博物馆，并拍成电影记录为档案。
因为周铭的突出贡献，1956年五一节前夕，他被邀请出席全国先进生产者代表会议。
1959年，周铭教授已经72岁了，本来已经可以退休坐享晚年了，然而他没有休息，还和年轻人一样干劲十足。他每天都到学校来，兴致勃勃地指导同学，解决科研或学习中的问题。如船舶制造系学生研究利用超声波防止船体被海生物吸附问题，就得到了周铭老先生的指导。为了提高物理教研组的学术水平，他呕心沥血，提出很多打算，如计划建立一套低温系统，该系统需要一套很复杂的设备，为了节省外汇，他不向国外订货，而在国内收集线索。听说杭州某厂能制造很好的压缩机，他不顾自己年老体弱，亲自到杭州出差。建立该系统困难重重，但他想尽一切办法来完成，因为他知道，该设备的建立对物理教研组的科学研究大有好处，也可以为其他专业服务。
除了为校内工作，周铭教授还积极为生产单位解决生产实际问题。例如，“英雄”笔厂过去检验笔尖光滑程度，是由有经验的老工人用钢笔在纸上写，完全凭经验和感觉来检验，既费时间又不精确。周铭教授就为他们研究设计出一种新的检验方法，即用一只特别的笔套，里面装一块晶体，钢笔在书写时，就会在晶体中产生微弱电流，经过放大后，可以在扬声器中发出响声，从而知道笔尖光滑流利的程度如何，不但缩短了检验时间，而且更加精确。这样的例子还有很多，可见他不但希望自己培养的学生为民族振兴、国家富强出力，他还身体力行。有人问他为什么这样积极地、孜孜不倦地工作呢？他说：“现在在党的领导下，各方面的工作都做得很好，如果我不做一些事是会感到难过的。有机会我总想动手，为人民做更多的事情。”这就是交大名师周铭教授的人格魅力。
心系教育桃李芬芳
周铭把自己的一生献给了教育事业，不为官名所动。1936年夏季，蒋介石电召他上庐山约见，委以国民党政府要职。以周铭的学术才干，也可以在政界闯荡一番，但他心系交大，不为官利引诱，当面婉辞无效，即以不愿离开教学为由，毅然回学校执教，其高风亮节，令人敬佩不已。
1941年12月，太平洋战争爆发,汪伪南京政府教育部强行接管交大，周铭和裘维裕等教授愤而辞职,当时被人称为“反伪六教授”，表现了一个中国知识分子不屈的民族气节。直到1945年9月抗战胜利后回到交大，继续主持物理实验教学。1947年至1948年出任教务长，他对学生的学习十分关心，有一次，化学系学生史霄雯(1949年上海解放前夕，被国民党反动派杀害，革命烈士)和几个同学到周铭家里，说他们没有老师上课，要求周教授帮助安排老师上课。周铭热情地接待了史霄雯等学生，并且一口答应给他们解决。在担任教务长期间，周铭狠抓学生考场纪律，在1948年3月11日、17日两次召开临时教务会议，讨论对考试作弊学生的处分事宜，会后分别予以公布，“因此事关系学校风纪，课业至深且巨，务请贵组以最速件公布，并分函通知各该生家长及保证人为荷。”4月20日又专门召开教务会议，讨论对学生严格要求事，会上对3名犯有错误学生分别做出议决：①考试时携夹带入场，涉有舞弊嫌疑，记大过两次，该科成绩零分，重读。②学期考请假理由不足，手续欠妥，已暂准参加补考，补考成绩可予照登。③不上课，期末又擅不参加大考，现申请补考，不准补考，应重读。
当时国民党反动派疯狂镇压学生运动，周铭教务长和程孝刚校长、王之卓校长等出于爱国心和正义感,挺身而出,保护进步学生。他们还和其他教授一起支持爱国学生运动，联名反对美帝扶持日本。因此周铭被国民政府所迫，不得不辞去教务长职务。
周铭教授桃李遍天下,其中有不少著名学者,如钱学森、曹鹤荪、钱钟韩、吴大榕、张煦、张钟俊以及在国外的自动控制专家朱兰成、电脑专家王安等，都听过他的物理实验课。他们不仅具有“基础厚”、实验动手能力强的特点，而且在各自的事业中成绩卓著，他们的成就深受裘维裕、周铭等教授的影响。
到1952年前，交大物理系培养了近百名物理专业的学生，对提高我国大学物理教学水平产生了深远的影响，其中周铭教授做出了很大的贡献。2006年，中国工程院院士、中国核工业集团公司科技委主任、中国核学会理事长钱皋韵院士在上海交大报上发表《我的往事》一文，文中写道：“我是1946年考入上海交通大学理学院物理系的。记得当时最爱上周铭、郑昌时老师的实验课，特别对周铭老师讲解的实验数据的处理法部分，其逻辑性严密性至今印象深刻，甚至影响到我工作上的方法和态度，真是终生受用。由于我物理实验成绩好，动手能力强，老师拟介绍我毕业后去南京紫金山天文台参加筹建天文钟。后因全国统一分配而被留校当助教，3年后又被保送到莫斯科大学物理系当研究生……半个世纪以来，我转到了核工业部门工作，先后在中子核物理、核聚变领域工作过，最后在核燃料的铀同位素分离领域工作至今。回头想想，这一辈子工作上稍有成就，都与大学和中学时期老师们的言传身教，学校提供的学习环境有关。”
我国真空技术的开拓者之一、电真空物理研究专家、交大1951年物理系毕业生、原复旦大学校长华中一教授这样说：“实验教育这个过程教导我如何创新。母校非常重视实验课，对每项实验的要求很严格，另一方面又把一个创新思路灌输给我。”
周铭先生倾一生之精力于物理实验教育中，所建立起来的业绩，对交大的影响深远，在今天上海交大物理实验课教学中，仍然可以感受到他的思想和经验。
（摘自《老交大名师》，王宗光主编，上海交通大学出版社2008年出版）
