叶企孙与中国现代科学教育

周 勇

（华东师范大学课程与教学研究所 上海 200062）

1987年2月26日，《人民日报》发表《深切怀念叶企孙教授》，叶企孙先生由此得以重新进入公众视野。进入20世纪90年代，则有王淦昌、钱伟长、李政道、杨振宁、戴念祖等弟子先后为叶先生举办诞辰纪念，撰写回忆录及传记，整理出版文集，为全面了解叶企孙对于中国现代科学及科学教育的辉煌贡献提供了众多珍贵的历史资料。2006年，上海文广集团纪实频道推出百集文化纪录片《大师》，所选人物虽多来自人文领域，但到2016年也曾专门刻画叶企孙的物理学及科学教育贡献。2018年，央视《朗读者》亦曾邀请北京大学物理学教授薛其坤朗读《礼记·大学》选段，借以纪念叶先生诞辰120周年。诸如此类的公共传播努力还有不少，长期淡出视线的叶先生因此能越出科学界，逐渐被更多的人知道。网络上近些年就不断有人发帖，表彰叶企孙的卓越贡献及伟岸人格，竞相将叶先生誉为“一代宗师”或“大师的大师”。

遗憾的是，虽然科学界及媒体已有不少传播努力，但在教育理论界，叶企孙仍不大为人所知。迄今仅见两位教育学者曾自觉开拓叶企孙研究：一位便是率先在《人民日报》发文纪念叶企孙的作者之一汪永诠教授[1]，另一位是近期主编叶企孙纪念文集的储朝晖教授。前者重在彰显叶企孙科学教育贡献及人格；后者继续认识叶企孙的科学教育贡献及人格之余，还建构了一大概念工具即“教育感”，用于揭示叶先生“既擅长了解学生的优势潜能所在，又能摸准世界科技发展各个方向的前沿，同时还能够把学生的优势潜能引向世界科技发展的前沿地带，培养出杰出人才”[2]。两大权威研究均能为了解叶企孙提供有益基础，但要改变叶企孙在教育理论界的冷遇状况，仍需更多的人重视叶企孙。本文便尝试在既有研究基础上，从新视角入手进一步考察叶企孙的科学教育努力，探讨其重要意义，以求使更多年轻教育学子和有志探寻科学教育正途的一线教师也能重视研究叶先生的科学教育初心及进路，从中寻找启示以优化当前中国科学教育。

一、中国现代科学教育的艰难生长

21世纪以来，叙及叶企孙之于中国现代科学教育的卓越贡献，最先想到的常常是“两弹一星”。如纪录片《大师》之《叶企孙》即是从1964年10月中国第一颗原子弹在罗布泊试验成功讲起，并援引邓小平的重要论述：“如果六十年代以来，中国没有原子弹、氢弹和卫星，中国就不能叫有重要影响力的大国，就没有现在的国际地位。”之后，场景切换为1999年人民大会堂，国家隆重授予23位科学家“两弹一星功勋奖章”。接着便是揭示一个长期不为人知的教育事实：“这些不同领域的学科开创者竟与同一位老师的教育有关”，[3]他便是叶企孙。此段开场大体不错，叶企孙晚期学生虞昊也曾指出，两弹爆炸试验成功，是靠王淦昌、钱三强、邓稼先、朱光亚、周光召等，“这些人中除了二人之外竟都是叶企孙的弟子，那二人中有一位却又是叶师大弟子王淦昌的学生”；“再看中国的卫星上天后被评为功臣的名单：他们依次是赵九章、钱骥、钱学森、王大珩、陈芳允……，其中除一人外，都是叶师的弟子”。[4]

考察23位科学家的教育背景及师承关系，足以证明叶企孙曾为国家作出举世无双的科学教育与人才培养贡献。倘若结合邓小平提到的重要事实，则还可以进一步认为，多亏有叶企孙，中国才培养出自己能造“两弹一星”的科学家，进而才能在实现民族独立之后，在短期内便具备可以和美、英、苏等大国抗衡的尖端科技实力。本文即从这一大国竞争事实入手，先对中国现代（或近代，即modern）科学教育的艰难生长展开考察，以更深入地理解叶企孙的科学教育努力及意义。所谓中国现代科学教育的艰难生长，可上溯至鸦片战争前后中国遭遇英法等西方大国经济军事入侵。其时，林则徐、魏源试图改革经学为主的传统科举教育，发展西方军工制造及操作必需的现代科技教育，但二人为驾驭西方列强提出的教育改革建议却被道光帝斥为一派胡言。最终魏源按林则徐嘱托编完《海国图志》便心灰意冷，未能创建任何科学教育机制。1860年代以后，曾国藩、李鸿章等封疆大吏为增强国家军事经济实力发起“洋务运动”，依靠徐寿、傅兰雅等创办江南制造局及福州船政局附设学堂、格致书院等新教育机制，先是围绕船炮制造及操作，后又拓展至采矿、电报等技术领域，开设天文、算学、格物、地理、化学等课程，才让中国正式诞生现代科学教育。

徐寿、傅兰雅等均是李鸿章在当时中国所能物色到的科技造诣最高的教师。但李鸿章并无设想要专门发展天文、数学、物理、化学等现代基础或自然科学，而是将这些学科视为制造枪炮的工具。徐寿、傅兰雅等也非真正的现代科学家，不了解西方基础理论及实验科学的飞跃进步。要到20世纪20年代，一般科学启蒙教育家才大体知道，仅物理学自19世纪中期起便在“力学、声学、热学、光学、电磁学”等领域迎来重大实验及理论突破。[5]徐寿、傅兰雅等所能做的主要就是从应用出发翻译西方科学教科书，且质量难有保证。何况这点难得的应用科学启蒙教育努力之后还被19世纪末兴起的主流改革动向掩盖了。1895年，康有为、梁启超等登台发起新一轮变法，以为魏源、李鸿章等都没抓到大国竞争根本，中国之所以落后于西方列强，根本原因不是不懂科技或没有船炮、火车、电报等重器，而是国家政治制度及国民政治素质不如西方。改革重心因此由增强国家军事经济实力，转向改良国家政治体制或革命，加上清廷体制因腐败无法统整人心，最优秀的学子在政治改良或革命潮流影响下纷纷改学西方法政，原本统一的中国政治遂在清末最后十年变得日益分裂。

清末改革精英中，也有少数坚持认为中国最要紧的不是政治改良或革命，而是发展工业及科技教育。杜亚泉1900年就曾专门针对“吾国之士皆热心于政治之为”，疾呼“二十世纪者，工业时代”，“政治学中所谓进步，均籍艺术以成之”。为扭转精英学子热衷于政治，发展工业竞争急需的科技教育，杜亚泉还在上海自创学馆，编辑“亚泉杂志，揭载格致算化农商工艺诸科学”。[6]此外便是编译教科书。遗憾的是，因为也非真正的科学家，杜亚泉同样主要是在传播其所见各类西方科技工艺常识，未能从发展中国基础科学、追赶西方基础科学的角度，努力先做好数学、物理、化学等基础科学教育。当然，在权力、资源、人力均很有限的情况下，杜亚泉所为已属难能可贵。更不能否认在知识精英热衷于法政学、政治分裂的清末历史进程中，中国现代科学教育之所以还能继续生长，就因有杜亚泉式的人在基层埋头普及科技教育。叶企孙儿时能形成强烈科学兴趣与志向，也要感谢有杜亚泉式的开拓者在上海从事科技启蒙教育。

1912年，国内政治分裂及斗争初告停歇，中华民国成立，蔡元培、范源濂、钟观光登台主持教育部。蔡、钟曾留学德国，范曾留学日本。尽管蔡元培最看重哲学及美学教育，但也支持发展基础理科教育。范、钟更是成为生物学开拓先锋。1914年，又有任鸿隽、胡明复等留美学子组建中国科学社，创办《科学》杂志，向国内“介绍整个的科学思想”，“成所谓思想革新之大业”。[7]留学精英成为教育领袖与科学开拓先锋有利于再造长期以来近乎舍本逐末的中国科学教育。1913年，北京大学理科算学门、物理学门、化学门开始招生，中国由此开始形成以发展基础科学为本的现代科学教育。理科学长夏元瑮1909—1912年更曾在德国柏林大学留学，且其导师还是顶级物理学家普朗克。夏元瑮很希望北大能成为理论物理学研究及人才培养中心，然而后续进展依旧艰难，到1917年，北大理科本科毕业生总计仅有19人，文科则有116人。[8]至于夏元瑮更期望的，即创办研究所，使北大及中国拿出可以和普朗克较劲的一流理论物理学新成果，更是遥不可及。

夏元瑮甚至自责：“回国做教习数年，日所为者，不过温习学过之物而已，新知识增加甚少，新理之研究，更可云绝世。吾辈如此，中国学问之前途，尚有希望乎？”[9]置身优秀学子偏爱文科、经费设备奇缺、政局动荡等不利境遇，夏元瑮所能做的就是一面竭力派遣教师出洋学习基础科学前沿进展，一面做好科学名词审定、科学书籍报刊购买编译、翻译普及爱因斯坦的相对论，以此为发展物理及基础科学教育创造条件。两年后即1919年，北大开始成为全国学生向往的“新文化”中心，但北大被外界认可的“新文化”仍非数学、物理或化学等现代基础科学，而是政治运动和胡适领衔发起的新文学及白话文运动，皆系政治或文科方面的种种运动。1920年，蔡元培作为校长也注意到“外边颇有谓北京大学学生专为政治运动，能动不能静”，并在开学典礼上辩护，说投身运动乃“爱国热诚，为特别活动，一到有研究学问的机会，仍是非常镇静”。[10]

胡适作为全国教育界影响最大的“新文化”领袖，其实极推崇科学，但他只能从一般方法层面琢磨科学，泛谈科学就是“以科学的方法、科学的态度、科学的精神应对问题”，[11]其实际能做的“科学”则是以“大胆假设、小心求证”这一其概括的科学方法来重新整理国故，发明所谓系统科学的“新国故学”，并认为以往从道德、美学等角度解读《红楼梦》都错了，方法不科学。“整理国故”运动由此在全国教育界兴起，却惹来曾经学医的鲁迅看不下去，批判整理国故的人“不问什么是道德、怎样是科学，只是信口开河，造谣生事，使国人格外惑乱”。鲁迅甚至说“其实中国自所谓维新以来，何尝真有科学”。[12]1931年，陈寅恪也在清华二十周年校庆会上盘点“全国学术现状”，第一块便是“自然科学”，指出在自然科学领域，“凡近年之发明之学理，新出版之图籍，吾国学人能知其概要，举其名目，已复不易”。只有“地质生物气象等学，可称尚有相当贡献”。[13]

相比大学的科学教育，到1931年仍无法取得一流科学研究及人才培养成就，中小学科学教育同样谈不上能比清末有显著进步，多数连杜亚泉的科学常识启蒙水平都达不到。以基础教育最好的江苏省为例，1933年有人做过调查，结果小学“一千零八十校中，查其能自制标本，并注意自然科学者，为数仅十校”，“由此可推知一般的小学校，多忽略科学教育”。为数不多的科学教育在教学质量上其实也拿不出手，因为“多数小学教师竟完全凭口解释，自然教学等于国语教学”。调查者只能悲叹：“在此科学昌明之世纪与科学救国之时期，如此建筑儿童科学基础，前途危险实甚。”[14]至于中学界，则连像样的数理化基础科学教科书都编不出来。吴大猷就记得，其1921年读中学时，基础科学方面“根本就没有中文的教材”，其所入南开中学“数学课程如代数、几何、化学和物理，一切都是英文书”。南开中学因招生要求高，“学生还勉强适应得过去。但是对于全国大多数的学生来讲，在中学里面，你若没有中文教科书，就根本不能教”。[15]

也许因记忆有误，吴大猷忽视了当时中学数理化其实有中文教材。杜亚泉1923年就曾编过中学有机化学课本。只是中学中文基础科学教材编者大都和杜亚泉一样皆非科学家，即使编出来，质量上也被任鸿隽、孙学悟概括为“不三不四的本子”，造成“咱们国里科学没能下一个根基”。[16]何况杜亚泉本人也曾交代其编化学课本时，各科科学名词如何翻译都还没有统一确定下来，[17]只能靠非科班编者自行翻译所见良莠不一的中学科学教材。在此情况下，想让全国中学生都能通过可靠中文教材获得高质量的基础科学教育便无从谈起。大学数学、物理等系只能指望少数中学为其提供生源，甚至很难招到学生。总之，几代开拓先锋艰难探索至1920年代，虽然总算有不少人知道数理化等基础科学最重要，也建起了大中小学基础科学教育体系，但该体系的质量却令人堪忧，谈不上能为改变中国现代基础科学落后状况奠定可靠教育基础，更无可能为国培养一流科学人才。质量堪忧的原因有许多，最根本的正是吴大猷所说的“要有人，没有人就根本无从谈起”。[18]现在要轮到叶企孙登场了，就看他将如何提升中国现代科学教育质量。

二、为国培养品行一流的基础科学人才

叶企孙正式登场是在1925年。两年后任鸿隽曾在《现代评论》发起一场讨论，其中又提到中国基础科学研究及教育之所以总是上不去，系因缺乏“领袖人才”，其学术领导能力具体包括：“他不但自己能有特殊的问题，提出研究，并且对于和他相近的学科，也能指出发展的路径。他能利用他的学识经验，在短时间内，把研究事业理出一个头绪，造成一个间架，而让他人慢慢去做底细的工作。”任鸿隽认为“这样的一个领袖人才，若能找到，不要说三年五年，就是一年半载，也是很有益的”。然而任鸿隽又觉得当时中国找不到这样的科学领袖，只能请外国科学家，只是“不易请到”，“物理学化学一类的先生”更是难请，因为“到中国来，绝对没有自己工作的希望，纯粹是一种牺牲”。[19]其他发言人也说“现在中国没有像外国那样第一流的研究领袖，想来谁都不敢否认”。[20]本文关注的还不是中国能否找到人，而是任鸿隽的领袖人才言论很适合用来理解叶企孙登场对于中国科学教育及科学发展的重要意义。进而言之，叶企孙正是任鸿隽所期盼的领袖人才，无论学术领导力，还是牺牲精神，叶企孙都堪称不二人选。

由此必须提及洋务运动以来未曾中断的留学政策带来的一线生机，虽然多数留学生都选择工科、法政及文科，很少选择数理化等基础科学，但20世纪第一个十年，在任鸿隽看重的物理学领域，中国终于开始实现零的突破，有1人在波恩大学拿到物理学博士学位，他便是李复几。只是李复几1907年归国后“未继续从事物理学研究，而是在汉冶萍公司、汉口工巡处、四川盐务管理局等部门任工程师”。[21]1910—1920年间，有2人获得物理学博士学位，“这时中国的物理（仍）可以说是一片空白”。但从1921年到1925年，一下子有9人在国外一流大学物理系获得博士学位，[22]包括叶企孙。和众多留学生一样，来自上海敬业中学的叶企孙也是先考上清华学校，得以出国留学。叶企孙考入清华是在1911年，当年10月，辛亥革命爆发，清华停课，叶企孙只得返回上海。1913年，叶企孙重新报考清华，再次顺利脱颖而出。五年后，叶企孙进入芝加哥大学物理系直接读本科三年级。1920年，叶企孙升入哈佛大学攻读物理学博士，时年22岁。

第二年，叶企孙“用X射线方法重新测定了普朗克常数h值”，比西方科学家“1917年用光电效应方法测得的被当时公认为最准确的h值，更为精确，因而被国际物理学界沿用十六年之久”。1923年，在导师布里奇曼指导下，叶企孙又改进实验方法，重新研究“液体静压力对于磁体磁导率的影响”，“将压强从200多大气压提高到前人未曾用过的12000大气压，对典型的铁磁性金属铁、镍、钴和两种碳钢的磁导率进行了精确测量，观测到前人不曾观测到的复杂现象”，“为这一领域的实验研究工作开辟了新的途径，在当时的磁学和高压物理学中都具有创新意义；同时，他又对实验进行了理论分析，其实验结果与理论分析结果能定性符合。……获得当时欧美科学界的好评”。[23]叶企孙即靠这一创新研究于1923年获得哈佛大学物理学博士学位。这是中国人首次在实验及理论物理学前沿领域做出欧美科学界公认的一流成果，由此在物理学这一20世纪最重要的基础科学领域，中国终于有了自己的世界一流的科学博士。

假使叶企孙留在哈佛继续做研究，或许不难像其导师布里奇曼1946年那样靠高压电磁物理学贡献获得诺贝尔奖，但叶先生即使明知回国后无法继续推进其在哈佛开拓的研究，也依然选择回国。原因很简单，就是祖国需要和回报祖国。求学清华时，叶企孙就对诸多留学生虚度光阴以致既误己又不能回报国家感到心痛，乃至在日记里写下“祖国以巨万金供给留学生，当知何艰难困苦。谋祖国之福，而乃敷衍从事，不亦悲乎”。[24]叶企孙选择赴美攻读物理学，正是为了有朝一日能为国谋福。1924年叶企孙抵达上海，在第二所国立大学即东南大学担任物理学副教授，同时编辑中国科学社主办的《科学》杂志。第二年，清华学校决定办大学，叶企孙于当年9月被母校召回，负责创办物理学系。中国现代科学教育由此迎来崭新起点，长期连赛道都找不到的中国，也随之可以从零开始追赶自牛顿力学起已有两百年现代基础科学的积累，并在20世纪初又有新一轮科学突破的西方大国了。

然而清华物理系开办之初，教授及世界一流的科学博士就只有叶企孙一人，赵忠尧、施汝为等助教虽是叶企孙看中的人才，但都刚从东南大学物理本科毕业。叶企孙很想能请到水平和他一样或比他高的教授，却无法请到。苦于无人可用的叶企孙只得将重心放在培养科学苗子上。头三年，清华物理系只招了7个学生。第一届4个，包括王淦昌、施士元等，第二届2个，第三届1个。因中学物理教育质量差，学生很少愿意选读物理学，叶企孙身为系主任唯有亲自逐年开课，期望能吸引到资质好的学生，为他们打下扎实基础，将他们引上物理学前沿赛道。原本学化学的王淦昌即因在叶企孙的普通物理学课堂上听得入迷，并能准确理解回答问题而被叶先生看中，后又在叶先生“循循善诱下”改选了物理。1926年3月日寇入侵引发“大沽口事件”，王淦昌和其他清华学子一起“游行到段祺瑞政府门前示威”，“军警竟向手无寸铁的学生开枪”。王淦昌向叶企孙报告情况，叶先生悲痛之余对弟子说“谁叫你们去的？你们明白自己的使命吗？一个国家，一个民族，为什么挨打？……只有科学才能拯救我们的民族。说罢泪如雨下”。深受感染的王淦昌更因此决定攻读核物理学，并像老师那样将“爱国与科学紧密相关”视作“生命中最最重要的东西”。[25]

上课之余，叶企孙还尽可能为全校学生开讲座。任之恭就记得自己1926年前往麻省理工深造前，曾听过叶企孙作演讲，“预言‘波动力学’（该词当时从未听到过）将是未来理论物理的主要动力”。后来果然有薛定谔因波动力学贡献于1933年获得诺贝尔奖，任之恭也因此“时常感到奇怪，叶企孙怎么能那么早就预见到事态的发展”。[26]事实上，叶企孙在哈佛改进高压物理及电磁物理实验研究时，就很清楚照其创新发现继续下去，将开拓哪些新的科学前沿领域，像“叶企孙关于原子微观结构对铁磁性影响的理论预言，迄20世纪60年代才在铁磁性材料科学（诸如收录机、电脑、光盘等）有了突飞猛进的发展与变化”。再如叶企孙到任清华后，发现大礼堂“音质极差，既有回音又有混响”，为此叶企孙带领赵忠尧等助教“开创了国内建筑声学之先河”。1927年叶企孙发表论文，“从理论上解决了大礼堂听音困难之症结，从实践上提出了改正大礼堂音质的好办法”。在美国，类似声学难题是1918年提出，到1924年才被伊利诺伊大学物理学教授沃森解决。叶企孙不到两年便解决这一声学难题，“也可谓是站在该学科前沿上”。[27]

无奈叶企孙即使知道必然诞生诸多重要新领域，也没法立即着手展开研究以争取领先一步，他只能全力做好清华物理教育，为助教及学生将来深造奠定扎实理论及实验基础。1927年，赵忠尧前往加州理工攻读博士，第一届毕业生王淦昌、施士元等被送往柏林大学、巴黎大学攻读博士，专业都是最前沿的领域，如射线、原子结构、核变。1928年，叶企孙终于请到两位世界一流的科学博士吴有训和萨本栋来清华任教。1929年起，又有周培源、熊庆来、张子高、任之恭等一流物理学、数学及化学博士陆续学成归来加入清华，叶企孙因此可以在1929年创办理学院及各科研究所。这些“在当时国内尚属首创”。[28]叶企孙认为本科不能专业化，学物理必须同时有机会学化学及数学；反之亦然，所以必须办理学院，否则学生很难有大的发展空间或成为一流物理及其他科学人才。办研究所、建实验室则是为了让教师回国后能继续通过实验，推进其在国外开拓的前沿研究，并为优秀本科毕业生提供研究及深造机会。

得益于叶企孙全力创造条件，一批世界一流的科学博士来到清华任教后才得以继续推进其在国外开拓的前沿研究。吴有训更是“首得在国内从事研究并获有成绩”。1930年，吴有训完成“关于X线散射研究论文一篇，寄往英国自然周刊发表”，被严济慈誉为“实开我国物理学研究之先河”，[29]堪称中国人首次在本土做出一流科学成果。叶企孙请吴有训时，就破例把后者薪金定得比他还高，因为他觉得就对近代物理尤其20世纪物理学前沿进展的了解及研究能力而言，吴有训比他还高。为了能让请来的一流科学人才安心继续研究，使中国也拥有能追赶西方基础科学前沿的科学研究与教育中心，叶企孙作为系主任兼院长，“总是乞求为下属创造一个好环境，好待遇”。其对吴有训如此，对萨本栋亦如此，“为使萨本栋专心研究并矢电路及其数学问题，专心写好《普通物理学》教本等书，叶企孙自己代萨本栋讲课，以减轻萨本栋的教学负担”。[30]清华物理系之所以能迅速成为一流基础科学研究与教育中心，固然受益于清华经费相对稳定，但更要靠叶企孙作为系主任尊重爱惜一流人才，体制建构及资源配置均是为他们安居乐业创造条件。

1929年，清华物理系的教授们竟致信校长罗家伦，集体声明“本校物理系教授，因鉴于发展本系之重要，乃一致议定，自下学年起，概不在外兼课，专力于教授及研究”。[31]这更能说明，清华物理系其实已变成志同道合的科学研究及教育共同体，其使命就是以一流基础科学研究为国培养一流基础科学人才。且清华物理系教授们不光能以研究行动向学生示范西方基础科学前沿，还能向学生展现一心为国发展科学、不计个人名利得失等一流品德。就此而言，又得提起叶企孙的示范作用。吴有训、萨本栋等教授都清楚叶企孙有何学术能力及品德。学生同样容易从叶企孙言行举止中获得一流品德熏陶。比如叶企孙虽口吃，但因总想让学生迷上物理，所以其实很会教学。然而他却常对学生说自己教得不好，勉励学生努力从其他老师那学到更好的物理学。1930年，第二届学生冯秉铨、龚祖同毕业时，叶企孙就曾说：“你们毕业了，这几年我教你们的课不少，教学效果不理想，我感到惭愧。……为了补偿我的不足，我请了一些比我高明的学者来任教，像萨本栋先生、吴有训先生，还有我们近年请的周培源先生，他是爱因斯坦的学生，他们都比我强。我只是有这样一个心愿：希望我们培养的学生，将来都比我们有更深的造诣，对国家的贡献更大。”[32]

说自己学问不如诸位同事高明，其实是从大局考虑的谦辞。物理系第七届毕业生钱伟长后来知道叶企孙读博士时就测定了更精确的普朗克常数值，惊讶之余曾感慨：“叶老师这一贡献，鲜为人知，而叶老师自己则几乎从来没有提起过，这种虚怀若谷的崇高品德，怎能不使人崇敬仰止？”[33]叶企孙本人所看重的也正是身教，而非依靠行政力量或制度来规训教师与学生。叶先生相信只要能让吴有训、萨本栋、周培源等安心为国从事科学研究，便能为学生树立榜样，使学生跟着成为品行一流的基础科学人才。然而1928年9月上任的校长罗家伦却竭力按蒋介石及教育部意思，以行政权力改造清华。叶企孙作为清华学术领袖随即起身反对，认为罗家伦虽有功于清华，“但在学问上根底不切实，又好大言，以致为教师们和学生们所轻视”。[34]加上毕业校友抵制、北方并未被蒋介石掌控等因素，罗家伦只得于1930年春辞职离去。之后，又发生阎锡山想派幕僚乔万选执掌清华，蒋介石任命亲信吴南轩继任校长，同样均遭到清华师生抵制。1931年，梅贻琦结束留美学生监督归来出任校长，清华体制震荡终于结束，叶企孙得以安心继续全力支持教授赶超世界科学前沿。

进入1930年代，叶企孙开始迎来可以满足其心愿的收获。1932年初，学生赵忠尧从加州理工学成归来被叶企孙请来在清华“进行核物理实验研究”，“并于1933年完成了有关电子对的产生与湮灭的实验，……论文发表在Nature”。[35]1933年，施士元也从巴黎大学学成归国，不仅完成最新的核物理成果，还按叶企孙嘱托从其导师居里夫人那买来镭放射源，为清华发展核物理研究提供必不可少的放射源。1934年则有王淦昌从柏林大学学成归国，其理论及实验水平在放射物理学前沿领域堪称顶级。1930年，博特和学生“用放射性钋放射的a粒子轰击铍核，发现了很强的贯穿辐射，他们把这种辐射解释为Y辐射”。王淦昌了解后，“总觉得Y辐射能否具有那么强的贯穿能力值得怀疑”。他认为“博特在实验中用的探测器是计数器，如果改用云雾室做探测器，重复博特的实验，会弄清这种贯穿辐射的性质”。他两次向导师迈特纳申请启用云雾室，1922年便开始研究Y辐射的迈特纳竟然没有理会，导致错失良机。1932年英国物理学家查德威克启用云雾室，“证实这种辐射是中性粒子流，并且计算了这种粒子的质量，这就是中子的发现。查德威克因此获得了1935年诺贝尔物理学奖”。[36]

回国后，王淦昌对通过实验探测中微子充满信心，即使因实验条件不具备，也可以依靠追踪文献把握这一领域前沿进展，同时提出进一步研究的理论假设。可以说，1931年起叶企孙的第一批学生都已成长为国家急缺的一流基础科学人才。与此同时，叶企孙又在物色新学生，开拓更多国家急需的前沿科学。“九一八事变”爆发，日寇飞机轰炸东北，叶企孙随即率先筹办航空系，请航空动力学名家冯·卡门来华，并改革清华庚款留美政策，将非清华学子钱学森选拔出来，送往麻省理工跟随冯·卡门求学。1933年“热河事变”以来，叶企孙又安排龚祖同、赵九章前往柏林大学学习应用光学、动力气象学。1937年以来最艰苦的八年抗战时期，叶企孙又为国家自觉分担了更多责任，如通过研制炸弹及电报机、募捐等方式支持抗战。即使责任更多，叶企孙仍在战火中努力维系其与清华师生开拓的水平堪称世界一流的基础科学研究与教育事业。尽管许多实验无法进行，但至少能在理论探索方面紧追乃至超越西方前沿进展。杨振宁、李政道等诺贝尔奖获得者便是在这一时期打下攀登前沿科学高峰必需的理论基础。

办好清华物理系及理学院之余，叶企孙还曾支援北大理科发展，如与北大理学院院长饶毓泰携手优化中国现代基础科学教育，派吴有训到北大讲授普通物理学，让北大学生也有机会接受当时国内水平最高的科学教育。钱三强听课后，便因“认识到清华名师的水平，被其所吸引，就转到清华物理系”。[37]当时没有今日的大学排行榜或学科排名体系，但北大清华之间也存在竞争。不过叶企孙、吴有训、萨本栋所想都是提升整个国家的基础科学教育及研究水平，所以会去支援北大。叶企孙替萨本栋上课，使后者安心编好普通物理学教材，也是为了让全国大学生有机会接受最好的基础教育。大学外，更让叶企孙揪心的乃是当时中学物理及科学教育质量低劣，如没有像样的教材，教师因不懂科学很容易将教学扯到远离科学的方向上去，学生即使努力也学不到科学。甚至清华物理系及理学院选拔上来的堪称全国最优秀的中学生，连必须做好哪些最基本的物理实验都未掌握，导致叶企孙1926年起“每年仍需开高中物理一班，以补不足”，[38]并为全国中学编写物理实验教材。

吴有训也在《科学》上特地撰文介绍叶企孙所编中学物理实验教材，“深佩编者规划之精细”。[39]但相比胡适一系宣传的教育生活化或活动化可以主导中小学教学改革走向，叶企孙及吴有训的努力在中小学领域则很难看到有多大反响。好在中小学的科学教育质量无论多差，终究还有叶企孙及其同事在清华发展世界一流的科学教育。他们奋战到1940年代便已为国家培养出日后制造“两弹一星”必需的基础科学人才，其领衔者正是叶企孙的清华大弟子王淦昌。王淦昌记得“浩瀚的戈壁滩上空升起光彩夺目的大蘑菇云的时候”，陈毅元帅曾对他说“那个东西响了，我这个外交部长就好当了”，聂荣臻元帅也说“靠人家靠不住，也靠不起”，“只能把希望寄托在本国科学家身上”。王淦昌自己则感慨道：“在这个时候我不能不想起我的师长叶企孙教授，只要细看看投身于两弹事业的科技骨干名单，就会看出这些人大都是叶师创建的物理系培养出来的学生，或者是叶师学生的学生。”[40]这些学生还曾“受到过批斗监禁”，“可是他们在受了冤屈、凌辱之后，不改爱国和忠于科学事业的初衷，忍辱负重依旧全身心投入事业中去，艰苦拼搏，默默无闻地工作”。[41]名师出高徒，他们都是叶企孙由创办清华物理系入手为国培养的品行一流的基础科学人才。

三、对于当前中国科学教育的启示

如之前所述，本文先是从大国竞争角度梳理中国现代科学教育的艰难成长，从中可以看出，为对抗西方大国军事经济入侵，中国自1860年代起开始发展现代科学教育。尽管曾遭遇传统科举教育束缚，以及改革精英热衷于政体重建、国内政局动荡等一系列不利因素，但不同时期总会有人在不利处境中努力推进现代科学教育。到清末民初，中国现代科学教育终于由最初少数机构的教育实验发展成大中小学科学教育体系。然而这些不过是规模扩张，论及质量提升，却长期未能进步，而且数十年来甚至都没有人能知道中国现代科学教育质量不足在哪。到蔡元培、夏元瑮、任鸿隽等留学精英登台，总算明白此前科学教育过于关注应用科学，相比西方大国，中国真正缺少的乃是数理化等基础自然科学，所以必须提高基础科学教育质量。然而即使知道质量不足在哪，也只能徒呼奈何，因为直到1920年，中国也找不出能把基础科学教育做好的人，尤其是能把学生引入西方基础科学前沿领域的一流科学家，整个教育界更连一个都难找到。

了解上述背景及中国现代科学教育质量提升难题之后，显然有利于在既有研究基础上进一步认识叶企孙的重要意义。叶企孙确如汪永诠教授所言：“是我国科学界、物理学界的老前辈，对我国物理学以及整个自然科学教育的教育、人才培养和科学研究的发展都曾作出卓越的不可磨灭的贡献。”[42]同时，叶先生也如储朝晖教授所说具有非凡“教育感”，善于“把学生的优势潜能引向世界科技发展的前沿地带，培养出杰出人才”。但从本文的历史考察来看，还可以进一步认为，就中国现代科学教育而言，长期以来悬而未决的质量提升难题到叶企孙登场才开始予以解决，或者说直到叶企孙1925年在清华大学创办物理系，中国才谈得上开始切实发展质量一流的现代基础科学教育，即最终能把学生引入西方物理学突破引发的众多基础科学前沿领域的现代科学教育。这当中最关键的不是别的，就是叶企孙本人首先是世界一流的科学家，知道当时西方物理学实验及理论研究前沿领域，能跻身其中做出领先的研究成果，同时愿意牺牲个人科学进步，埋头从事教育，全力为中国学生也能成为一流科学人才奠定必需的实验及理论物理学基础。

清华大学也因叶企孙而能后来居上超越夏元瑮所在的北京大学，成为中国现代基础科学研究及教育中心。至于叶企孙在清华大学如何从创建物理系入手努力提升中国现代科学教育质量，本文也已做过重点考察，从对当前中国科学教育发展有何启示的角度看，以下几点值得特别归纳或再做些强调。首先是叶企孙对于大国竞争的认识以及由此形成的坚定的科学救国理想与爱国情感，进而愿意牺牲个人科学成就投身教育，甚至终生未娶，一生都奉献给了为国培养品行一流的基础科学人才。其次是叶企孙深知中国军事经济之所以落后，是因没有真正的基础科学，即使曾有许多科学教育发展努力，也是舍本逐末只注重应用科学，此乃科学教育质量难有提升的关键所在。1919年，29岁的陈寅恪留学哈佛时也曾对吴宓说：“今则凡留学生，皆学工程、实业，其希慕富贵、不肯用力学问之意则一。而不知实业以科学为根本”，一旦“境遇学理，略有变迁，则其技不复能用。”[43]所言也能抓到中国科学教育的结构缺陷，只可惜陈寅恪并未去主攻学理意义的基础科学。叶企孙则在1915年（17岁）便遗憾“国人皆颂爱迪生而不知牛顿，不理解西方的科学理论”，呼吁“同学诸君莫忽视理想科学（纯科学）”。[44]陈寅恪能发现问题已属不易，但更难得的还是叶企孙以实际行动解决中国现代科学教育质量提升难题。

尤其重要的是难题解决进路，有的固然知道真正或最基础的科学乃是理论科学，但却是在哲学或形而上学层面展开探索，将科学哲学视为真正的科学；叶企孙则是在芝加哥大学及哈佛大学的物理实验室里依靠优化实验，赶超西方物理学理论前沿。这里无法判断两种进路孰是孰非，只能感叹幸亏还有叶企孙式的进路，否则不知道中国何时才可以找到20世纪因西方物理学突破形成的基础科学赛道，以及该如何培养能将最前沿的物理学成果应用于原子弹制造的科学人才。由此将引出需要强调的第三点启示，即叶企孙创建清华物理系以来，一直渴望能请到能在西方物理学前沿领域取得突破，甚至水平比他高的科学博士担任教授，然后不计个人名利得失，为他们在清华继续从事前沿研究创造条件。1927年，叶企孙规划物理系时甚至提出“教学生不过是一部分的事”，“大学校的灵魂在研究学术”，“物理系的目的就重在研究方面”。[45]叶企孙不把教学视为本科核心工作，并不表示他轻视培养学生，相反恰恰为了能让学生成为一流基础科学人才，所以他才把聘请一流科学博士、让他们安居乐业视为本科核心工作。

请到一流科学博士，自然知道本科必须开哪些课，才能让学生具备追赶西方物理学及科学前沿必需的基础理论知识及实验能力，像吴有训、萨本栋，便为学生开设了近代物理、普通物理学等必需课程。总之，教学方面叶企孙最看重的也是先要有能做出一流基础科学研究的教师。为确保教师、学生有时间研究，叶企孙还控制班级人数，“使不超过约十四人”，同时尽量精简课程，“重质而不重量”。[46]物理系本科需兼修数学、化学乃至社会科学和教育学，但四年下来总共也仅有26门课程。[47]之后学生通过严格毕业考核且有志继续深造，便到研究所直接跟老师合作，在前沿领域展开实验及理论研究，或到国外留学做前沿研究。这些都表明叶企孙不会把开课及教学从研究中独立出来考虑，更不会舍本逐末，追求教学指标增长。叶企孙甚至会主动替教师上课，其所言所行都是为了先夯实教学之本。这个本便是让教师有条件和时间在各自熟知的前沿领域从事研究取得一流成果，尤其不计个人名利而一心为国赶超西方科学前沿，更需要有教师身教示范在先，学生才能跟在老师后面成为品行一流的基础科学人才。

最后一点启示与优化中小学科学教育质量有关。叶企孙最看重的是让中小学生尤其高中生掌握物理基础知识，能做物理基本实验。然而小学最常见的却是把自然课上成国文课，中学则连中文数理化教科书都编不好。1917年以来，胡适领衔的杜威中国弟子及国内师范学校毕业的众多新教育家都曾大力改革中小学科学教育。然而这些改革领袖均非科学家，常常只能将科学笼统地界定为就是以科学方法解决包括人生问题在内的各种问题，科学教育也随之表现为引入美国道尔顿制、设计教学法等教学新方式，为学生设计五花八门的问题探究活动，以为这样就可以让学生学到科学。这是当时最流行的中小学科学教育改革努力，它把数理化等基础科学的基本知识掌握及实验能力培养，替换为设计各种活动使学生自主养成所谓科学的方法、科学的思想或科学的精神。至于何谓科学的方法、思想或精神，理解又莫衷一是，导致活动越多，学生及教师越不清楚科学教育究竟要学什么、教什么，犹如盲人摸象。叶企孙也不得不分出精力，为全国中学生编写物理实验教材。

大学领域同样会出现类似空泛的科学教育走势，诸多科学课程及教学只知道高喊独立研究、科学方法、大胆假设、小心求证等大道理，弄得吴有训也忍不住出来批评：“这种高调的课程对具有玄谈传统习尚的中国人，非常适合口味，结果学生对于实验常识，一无训练，惟日谈自由研究不知研究为何事，以科学工作空谈便算了事。”[48]1929年，叶企孙也曾提请大学教育界注意，中国“在物理学方面，现在至少有四所大学，仪器和实验室都尚完备，但是没有人去利用”，“所以实在的困难，是在科学家太少”。说完，叶先生又谈起师范教育和中学教育，直言：“师范教育办了几十年，不过成绩非常坏。出来的学生，连极根本的、极浅近的科学原理，还弄不清楚。因为师范不好，中学亦办不好。”[49]叶企孙只有将去中学任教定为清华物理系学生毕业出路之一，希望清华学子不仅可以赶超西方基础科学前沿，而且能为优化中学科学教育贡献力量。今天叶先生早已不在人世，但大中小学科学教育在质量提升方面依然面临许多问题，如广为人知的“钱学森之问”，中小学数理化被刷题及各种远离科学基础知识及实验能力的活动主导，甚至高考方案变动不居都会减少学生选择物理，所以教育理论界及一线教师仍需重温叶先生为提升中国科学教育质量付出的系列努力，光大其为国培养品行一流的基础科学人才的教育初心与进路。