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费曼:科学是什么,如何教孩子科学

作者:LEAP教育西柚成长俱乐部 / 微信号:leapjy 发布日期:2019-05-30

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科学是什么? 这是常识!真的是这样吗?费曼先生在美国全国科学教师(NSTA)大会上发表的演讲,在演讲中,他指导同行们如何去教学:教会孩子像科学家那样去思考;教会他们用好奇的眼光、开放的心胸,最重要的是,用怀疑的态?#28909;?#35266;察世界。费曼先生说:这个演讲也要归功于他的父亲,一位制服销售员,是他教会了自己如何去看这个世界的。文章今天读来依然振聋发聩。
感谢德洛斯先生给我这个机会,让我加入科学教师大会。我也是一名科学教师。我的教学经验仅限于给研究生上物理课,而这种教学让我明白了一件事情?#20309;?#33258;己并不知道该如何去教学生。
你们是真正的教师,在基础教育领域从事一线教学工作。你们指导新教师,安排课程是你们的专长,但我相信,你们也不清楚如何当好一名科学教师,要不然你们就不用费那么大劲跑这儿来参加这个会议了。
科学是什么——这个题目不是我选的,是德洛斯先生给?#39029;?#30340;演讲题目。但是我想说的是,我认为“科学是什么”根本不能等同于“怎么教科学?#20445;?#25105;必须提醒你们注意这一点。理由有两个。首先,我站在这里准?#29238;?#22823;家?#37096;危?#22909;像要告诉你们怎么教科学——其实我根本就没有这个意思,因为我对小孩子不?#31169;狻?#25105;自己有一个孩子,所以我知道我自己不怎么懂小孩子。其次,我想你们大多数人都缺乏那么一点自信(因为?#24515;?#20040;多的演讲、那么多的论文和那么多的专家来?#25945;?#22914;何教学)。某种意义上好像总有人对你们讲?#20309;?#20160;么你们老师教不好学生,你们该学学怎样更好地去教学。?#20063;?#20250;对你们横加指责,也不会给你们什么所谓的锦囊妙计——照着做就一定能提高教学效果的方法。这不是我的本意。
?#23548;?#19978;每年?#21152;?#24456;优秀的学生考入我们加州理工学院。这些年来,我们发现考进来的学生越来越优秀了。这到底是怎么回事,?#20063;?#30693;道但我想你们可能知道原因。?#20063;?#24819;干预这种教学体系,它运行的很好。
就在?#25945;?#21069;,我们开了个会议,决定没有必要再在研究生院开初等量子力学这门课程了。我读书的时候,研究生院都没有量子力学这门课程,老师们认为这门课程太难了。我刚开始教课的时候,我们研究生院有了这门课程。而现在,本校的本科生就要上量子力学的课了。而且,我们也发现,对于从外校考进来的学生,也没有必要开设初等量子力学了。为什么这门课变成基础课了呢?那是因为我?#28508;?#31185;教学质量提高了,其中很大一个原因是,学生进大学之前接受的更好的教育。
科学是什么?当然,如果你们教的是科学课,你们肯定都知道。这是常识。我为什么这么?#30340;兀?#22240;为如果你不知?#26469;?#26696;,每本教科书的教学参考书里都会对这个问题有详尽的?#25945;幀?#20320;会读到培根在数百年前说的话被?#25105;?#26354;解,人们断章取义,然后把他们互拼乱凑在一起。在当时培根的这番话被认为是对科学深刻的哲学解读。但是,当时最伟大的实验科学家之一威廉哈维——当时真正在做科学研究的学者——说:“培根所谓的科学是大法官科学,培根提到了观察,但遗漏了判断力中最关键的因素,即要观察什么,什么值得注意。
所以说科学不是哲学家们嘴里的模样,当然更不是教学参考书里所说的那样。”科学是什么“这是我在接下这个讲座任务后给自己提的问题。
在这之后不久,我想起了一首小诗:一只蜈?#38469;?#20998;快乐,直到一只蟾蜍来开玩笑说:”嗨,你哪只脚先走,哪只脚后走。“蜈?#24049;?#22256;惑,但始终想不透,最终,它心神不定,掉进了阴沟,却不知道该先迈哪只腿逃走。
我这一辈子都在做科学工作,也知道科学是什么,但是要我来告诉你们科学是什么就像是要蜈蚣说出:哪只?#35748;?#36208;,哪只腿后走",这个我做不到,而且这首诗的类比修辞也让我发愁,我担心回去后不知道?#36855;?#26679;做研究了。
在这次演讲前,已经有各路记者千方百计打听这次演讲的内容,而?#20063;瘓们安?#30528;手准备,所以他们不可能打听到什么结果,但是我现在看到他们全都冲出去发稿子,估计题目会是这样:”费曼教授把NSTA主席比作蛤蟆。
要把科学是什么讲清楚?#24515;?#24230;,而我又不?#19981;?#21746;学化的表述,那么今天我要用一个很不寻常的方法来表达我的观点。我要告诉你们,我是怎么理解科学的。说起来?#24515;?#20040;一点点孩子气。在?#19968;?#24456;小的时候就是这么理解的,可以说从一开始就进入了我的血液。我要告诉你们,对科学的这种理解是怎么潜移默化的改变我的。这听起来像是我会告诉你们怎么去教学。但是这不是我的本意,我是想通过讲述“我是怎样理解科学的”来告诉你们“科学是什么”。
这都是我父亲教我的,他让我知道了“科学是什么”。据说——我没有亲耳听到——我母亲怀我的时候,我父亲说:“如果是个男孩,我会把他培养成科学家。”他是怎么做到的呢?他从来没有对我说过这样的话:你应该做个科学家。他自己也不是科学家,他是个商人,一个制服公司的销售经理,但他喜爱科学,经常阅读这方面的东西。
我很小的时候——这是我记得最早的一件事情,那时?#19968;?#38656;要坐在高脚儿童餐椅上吃饭,父亲晚饭后会和我玩一个游戏,他从长岛市不知道什么地方买回来大堆的旧的浴室地板砖,长方形的。我们把瓷砖一个接一个立起来,摆成很长的一条。接着父亲?#24066;?#25105;推倒最后一块瓷砖,然后我们看着整条瓷砖长龙倒下去,很好玩。
再后来,游戏升级了。那些瓷砖有不同的颜色,他要求我按顺序放一块白的,然后两块蓝的,接着再放一块白的和两块蓝的,就这样把所有的瓷砖摆好——我也许想先放一块蓝的,但按他的要求必须先摆一块?#21672;?#30340;。我想,你们已经领会了其中?#23707;?#30340;教学智慧,其实这并不深奥——?#28909;?#20182;?#19981;?#19978;一个游戏,然后慢慢往里面加教学内容!
相比之下,我的母亲要感性的多。她开?#23478;?#35782;到父亲的良苦用心,她对父亲说:?#22885;?#23572;,要是这可怜孩子想放一块蓝的瓷砖,你就让他放吧。”父亲回答:“不行,我要他注意上面的图案。这是我现在唯一能教给他的,这相当于最基础的数学。”如果我是在讲“什么是数学?#20445;?#25105;想我已经告诉你们答案了。数学就是寻找图案(?#23548;?#19978;,这种教育确实?#34892;?#25928;果,我上幼儿园的时候,要接受一个现场测?#28020;?#37027;时候我们有编织课。这种课对小孩子来说太难了,现在他们已经取消了这个课程。在课堂上,我们要用?#25163;?#31359;过垂直的带子来编织图案。幼儿园的老师很?#36291;?#20182;特地给我父?#24863;?#20449;,说这孩子不同寻常,因为他能提前知道接下来会编织出什么样的图案,而且能编织出令人叹为观止的复杂图案。看来,小时候的瓷砖游戏对我确实?#34892;?#24110;助)。
我再举一个例子来说明数学仅仅是图案。我在?#30340;?#23572;大学时,对那里的大学生群体相当感兴趣。在我看来,那个群体的主体是一大群愚钝的学生(里面有很多女生),他们上的是家政课之类的东西,只有一小部分学生有点头脑,是可造之才。?#39029;?#24120;坐在学校的咖啡店里,那里有很多学生,一边吃东西,一边听他们聊天,看看他们嘴里能不能蹦出个把有智慧的词语。有一天,我发现了一件很棒的事情——起码对我来说是这样的,你可以想象我是多么惊?#21462;?br>我听到两个女孩在闲?#27169;?#20854;中一个向另一个解释:“如果你想得到一条直线,你可以这么做:你起每一行时,你?#23478;?#21521;右边走一个固定的距离,也就是说,你每走一行时?#23478;?#36208;一个相同的量,那么你就能得到一条直线。”那可是解析几何里一条深奥的原理!她继续说下去,我简?#26412;?#21574;了,我以前真不知道女性的心?#36291;?#28982;能够理解解析几何。
她继续说:“假设你还有一条线从另一边过来,然后你想计算出这?#25945;?#32447;在哪里相交。假设这条线,你每向上移动一个量,它就向右移动两个量;而另一条直线,它每向上移动一个量,它就向右移动三个量,,而他们一开始相距20步......"我听得目瞪口呆,她竟然算出?#31169;?#28857;在什么地方。再听下去,?#20063;排?#26126;白他们在谈什么,竟然是一个女孩在教另一个女孩怎么织菱?#20301;?#32441;的短袜。
从这件事情上我学到了一点,女性?#24515;?#21147;理解解析几何。?#34892;?#20154;多年来坚持认为?#21495;?#24615;和?#34892;?#19968;样?#21152;?#29702;性思维能力,他们说的不无道理。问题也许就在于我们?#28216;凑?#21040;一种和女性沟通的方法。如果方法得当,也许你能有新的发现。
好,我继续讲我小时候学数学的?#21672;?#32463;历。
我父亲告诉我的另一件事情——我说不好,说是一件事情,其实更多的是情感因素——所有的圆,不管它尺寸多大,其周长与?#26412;?#30340;比都是一样的。对我来说,这并不是很难理解的,但是这个比率很奇妙,那是一个美妙的数字,一个很深奥的数字,它?#20449;傘?#37027;个时候?#19968;?#26159;小孩,不能完全理解数字的奥秘,但是这个了不得东西,从此我到处留心寻找这个派。
后来我上了小学,学会了怎么求小数,怎么计算,我计算的结果是3.125,并且想,我又知道了圆的周长和?#26412;?#20043;比派的另一?#20013;?#27861;,老师把它纠正为3.1416。
我说这些事情就是想说明早期教育的影响。”这还是一个未解的秘密?#20445;?#36825;个数字很神奇?#20445;?#36825;样的想法对我很重要,那个数字本身是什么并不重要。很久之后,我在实验室做实验——我说的是在自己家里弄的一个实验室,其实也就是?#39277;?#28857;小东西——不,对不起,我?#29992;?#26377;做实验,从来不做,我只是胡乱?#39277;?#28857;小东西,我组装了一台?#25214;?#26426;和一些小玩意,就是瞎鼓捣。渐渐地,通过书本和手册,我开始发现一些方程可以用在和电相关的东西上面,比如电流和电?#26586;?#31867;。有一天,我发现了一个震荡电路?#24503;?#30340;计算公式,2Π根号下LC,其中L是电感,C是电路的电容。这儿有个Π,但是圆在哪儿呢?你们在笑,但是我当时是很认真的思考这个问题。在我的印象中,Π是和圆相关的一个东西,现在电路里也出来一个Π,那么圆在哪儿?是用什么符号表示的呢?你们这些在笑的人,你们知道这个Π怎么来的吗?
?#30097;?#19981;由己的爱上了这个东西,不由自由的去寻找它,思考它。然后,我意识到线圈是圆的,一定跟这个有关系。大概半年后,我看到了另一本书,书上有圆形线圈产生电感,还有方形的线圈也能产生电感,而这些公式中也有?#21834;?#25105;又开始思考,我认识到Π不是从圆形线圈里来的,他们之间没有什么关系。现在我能更好的理解Π了,但是在我心中,我仍然不太清楚那个圆在哪儿,那个Π又是从哪儿来的......
我想就语?#38498;投?#20041;的问题?#23548;?#21477;,先中断一下我的小故事。因为我?#28508;?#39035;学习语?#28020;?#23427;不是科学,但这并不意味着:仅仅他不是科学,我们就可以不教语?#28020;?#25105;们不是在谈怎么教学,我们是在谈科学是什么。知道怎么把摄氏度转换成华氏度温度,这不是科学。这种知识很重要,但它不是严格意义上的科学。同样的你在讨论什么是美术,你不会说,美术等同于3B铅?#26102;?B铅笔柔软这样的知识。两者完全不是一码事,这并不是说,美术老师不该教这些铅笔知识,也不是说画家不懂得这个也会画的很好(其实,你只要试一下,一?#31181;?#20043;内就能发现3B铅笔确?#24403;?B铅笔柔软,但这是个科学方法,而美术老师可能不会想到要去解释它)。
为了与别?#31169;?#35848;,我?#28508;?#39035;使用语言,就是这样。你想知道这两者有什么不同,这很好,你要弄清楚我们什么时候在教科学的工具——比如语言,什么时候在教科学本身,这也很好。
为了把这点?#30331;?#26970;,我要挑一本科学课本,指出一些问题,可能不怎么留情面。这可能?#34892;?#19981;公平,因为我相信,不用费什么力气,我同样能在其他书里?#39029;隼嗨?#30340;问题来批评一番。
这是一本一年级的科学课本,很遗憾,一年级的第一堂课,它就以一种错误的理念来教小学生学习科学——对于科学是什么,教科书本身的理念就是错误的。书上有几幅图:一只可以上发条的玩具狗,一只?#32844;?#19979;发条的按钮,然后这狗就能动。最后一幅画的下面写着一个问题:“是什么让它动起来?”紧接着是一张真狗的?#35745;?#36824;是这个问题:?#21834;?#26159;什么让它动起来?”在这后面,是一张摩托车的?#35745;?#21644;同样的问题:?#21834;?#26159;什么让它动起来?”就这样一路问下去。
一开始,我以为他们准备向学生介绍科学?#24515;?#20123;学科门类,比如物理、生物、化学。可事实不是我想的那样的。这本书的教学参考给出了这样的答案:“能量让它动起来的。”
能量是的很难?#32842;?#30340;概念,人们很难正确把握它。我的意思是,能量这个概念,人们如果想要能够正确运用它,想要用能量的概念正确的推导出一些东西,是很难的。这超出了一年级学生的接受能力。这样来回答那个问题,还不如说:“上帝让它动起来的”“意念让它动起来的?#34987;頡?#21487;移动性让它动起来的?#21834;?#23601;?#23548;?#25928;果来说,这样的回答和”能量让它动起来的“是一样的。
我们应该这样来看:那只是能量的定义。我们应该反过来解释。我们应该说:”如果某个东西能运动,它里面就?#24515;?#37327;“,而不是?#31508;?#23427;运动的是能量?#21834;?#36825;个差别很微妙。惯性也一样。我们来把这个差别说的更清楚一点。
你问一个孩子”是什么让玩具狗动起来的?#21834;?#20551;如你问一个正常人这个问题,那你就应该先思?#23478;?#19979;。答案是:你拧紧发条,而发条要?#19978;?#26469;,于是这个力推动齿轮转动。这个多好的科学启蒙啊。我们把玩具拆开,看看里面是怎么运转的。你要观察齿轮的巧妙设计,你要观察棘轮。学一些关于这个玩具的知识,安装玩具的方法,人们能设计出棘?#21482;?#26377;其他东西,由此可见人类的智慧等等。这样会很好。?#28508;?#25945;科书上的问题提的很好,答案未免有点缺憾,因为他们想要教给学生的是能量的定义,但学生什么也没学到。
设想一下,假如一个学生说:”?#20063;?#35748;为是能量让他运动的。“你?#36855;?#20040;把问题讨论下去呢?
我最终想出了一个办法,可以?#32654;?#26816;测你究竟是传授了一个思想还是教了一个概念。我们这么来检测:不要用你刚刚学到的新词,用你自己的语言重复一下你刚学到的内容。”不要用“能量”这个词,请你告诉我,关于那个玩具狗的运动,你现在学会了那些知识?“如果你说?#24576;?#26469;,那么,你除了概念什么也没有学会。相关的科学知识你什么也没有学会。这也许还不大要紧。关键是你可能立马不想学习科学了,因为你不得不学习很多定义。?#32654;?#21551;蒙的第一堂科学课就这是这个个样子,这难道没有可能给科学教育带来毁灭性的灾难吗?
我认为,在第一堂课上只是为了回答问题去学习一个什么的词语,这简直太糟糕了。?#28508;?#20070;上还有其它的例子——”重力使它下落?#21834;?#20320;的鞋底磨损了,是因为摩檫力的作用?#21834;?#38795;子磨损了是因为它和人行道?#25443;?#25509;触,人行道上坑坑洼洼,很容易磨损鞋子,仅仅扔出?#36454;?#25830;力“这个专用名?#19990;?#35299;释,实在提不起兴趣,因为这不科学。
我父亲也讲过一点跟”能量“有关的事情,在我有点理解它之后,它就开?#38469;?#29992;”能量“这个词。假如他要给我讲解能?#35838;?#39064;,我想他会这么做——他确实做过?#21992;?#30340;事情,虽然他举得的例子不是玩具狗。如果他真的拿玩具狗做例子,他会说:”它动了,是因为阳光的照射。“我会说:”不是的。这和阳光照射有什么关?#30340;兀?#23427;动了,是因为我给它上了发条。
“那么,我的朋友,你怎么有力气上这个发条呢?”
“?#39029;?#19996;西了。”
“你吃什么了,我的朋友?”
“?#39029;?#31918;食了。”
“粮食是怎么生长起来的呢?”
“因为阳光照射。”
狗也是这样。汽油呢?也是太阳能的积累:植物吸收太阳能,然后把他储存在地下。其他事务也一样,最终?#24049;?#22826;阳有关。你看,同样的是自然界的一件事情,我们的教科书描述的那么死板,这里讲的这么生动。我们看到的所有运动着的东西,它们之所以能够运动都是因为阳光的照射。这确实解释了一种能量可以转变成另一种能量。但孩子?#37096;?#20197;不接受这样的解释,他会说:“我认为这不是因为阳光的照射。”然后你可以和他展开讨论。这就是区别所在,?#38498;?#25105;可以向他提更?#24515;?#24230;的问题,比如潮汐,比如什么力量让地球转动,这样我就又要用哪个神秘的字眼了。
这只是个例子,说明抛出那些物理学名词和真正的科学的区别。那些物理学名词是必不可少的,我反对的只是在第一堂课上就讲这些。学到后面肯定要引入这个名词的定义,告诉你什么是能量,而不是针对“什么让狗动起来的”这样简单的问题。面对孩子,我们应该给出符合他们兴趣的答案:拆开它,我们来看看里面有什么。“
和父亲在树林里散步时,我学到了许多东西,比如看到鸟,他不会忙着告诉我鸟的名字,而是说:”看,那鸟总是在啄自己的羽毛。它老是啄羽毛。你想想它为什么啄羽毛呢?
?#20063;?#24819;:“是羽毛乱了,它想把羽毛理?#22330;!?#29238;亲会问:“那鸟的羽毛是什么时候弄乱的呢?还有,他的羽毛为什么会弄乱呢?”
“飞的时候,他在地上走的时候,羽毛不会乱。但是飞的时候羽毛就乱了。”
然后他会说:“照你这么想,鸟刚?#31456;?#22320;时,就会去啄羽毛,而他理顺羽毛之后,在地上走来走去时,就不怎么啄羽毛。好,我们来看看。”
于是我们就过去看,仔细的观察。我观察到的结果时:鸟不论在地面上走了多久,它都会去啄羽毛,就跟它刚刚从空中?#19978;?#26469;时一样。
?#20063;?#38169;了,可是我真的猜?#24576;?#30495;正的原因。这时候,我父亲就会告诉我答案。
那是因为鸟身上有虱子。鸟的羽毛里会掉下来一些小皮屑,那东西时可以吃的,虱子就吃这东西。虱子身上有一点点蜡那是因为虱子腿部的关节能分泌出这东西。在那里有一只非常小的虫子,他靠吃蜡生活。小虫子能有这么多东西吃,最后导致它消化不良,因此它排泄出的液状物里就有很多糖分,还有一种微小的生物就靠这糖分生存,等等。
父亲所说的这些,虽然不完全正确,但是这种方法是对的。首先,我学到了“寄生”这个概念,一个生物靠另一个生物生存,这个生物再依靠另一种生物,一直?#24515;?#20381;靠的对?#34758;?br>其次,它接着说,在自然界,只要有可以吃的东西,能维持生命,不管它是什么东西,都会?#24515;持中问?#30340;生物找到利用这种资源的方法,而且一点点吃剩的东西都会有别的生物来吃。
我要说的是,即便观察后,?#19968;?#19981;能得到最终的结论,可是,观察得到的结果就是一块金子,这是很有价值,非常神奇的结果。这确实很神奇。
你们设想一下,如果当初它要求我去观察,要求?#20381;?#19968;个单子,要求我把观察的结果记下来,去做这做那,还要去观察。而如果我真的列张单子那么这单子会和其他130张单子被归?#25285;?#25918;在一个?#22987;潜?#30340;后面。如果是这样,我就会觉得那些观察结果没有什么意思,而且从中我也不会学到多少东西。
我认为有一点很重要——至少对我来说很重要:如果你想教导别人去观察,你的让他知道,通过观察他会发现美妙的东西。我就是在观察时懂得了科学是什么。科学需要耐心。如果你看了,你仔细观察了,你确实用心了,你会得到巨大的回报,虽然不是?#30475;?#37117;会有这样的回报。所以,当我更大一些的时候,我会不辞?#37327;?#30340;研究问题,一个小时接着一个小时的工作,坚持数年如一日——有时一干就是很多年,有时候时间会短一些。其中很多工作都失败了,很多东西都进了?#29616;?#31699;但时不时的灵光一现,问题有了新的突破,那是我童年?#26412;投?#24471;期待的东西——观察得到的结果。因为我知道观察是值?#27809;?#36153;精力的。
顺便说说,我们在森林里还学到了其他一些东西。我们会出去散步,看到各种寻常的东西,还会谈论很多事情?#20309;?#20204;谈论正在生长的植物,树木如何努力的获取阳光的照射,它们如何努力生长的尽可能高,长到35英尺或40英尺以上时,它们如何解决吸收水的问题;我们还讨论地上的小植物找树荫间漏下来的一点点阳光,所有在地上生长的东西,等等。
在我们看了所有这些以后,有一天,父?#23376;?#24102;我去森林,并说:“这段时间我们都在观察森林,但是这里发生的事情,我们只看到了?#35805;耄?#27491;好时?#35805;搿?br>我说:”你这话时什么意思?“
他说:”我们已经看到所有这些东西如何生长,但是每一点生长,一定有等量的枯竭,否则资源会被耗尽。如果枯死的树在耗尽了空气和土?#20048;?#30340;物质之后,仍然立在那儿,它们没有腐朽败?#25285;?#23601;不能回归自然,树木里的成分就不能回到土壤和空气中去。这样的话,其他的植物就不可能生长了,因为土壤和空气中已经没有可以吸收的物质了。“所以,每一点生长必然对应着等量的腐坏。
之后,我们又经常进树林散步。我们会刨开枯死的树桩,看见里面有趣的小昆虫和菌类正在生长——他当然不可能把细菌给我看,但我们看到了物?#26102;?#32454;菌腐化变软的样子。因此,在我眼里,森林就是一个物?#20160;?#26029;转化的地方。
父亲继续用自己奇特的方式给我讲了许多事情。他经常以这样的方式开头:”你想象一下,一个火星人要来地球看看。“这是观察世界一个很多好的方法。比如在我玩电动火车的时候,他告诉我:”有一个大轮子,它被水冲着转啊转;它上面连着许多细铜线,这些细铜线伸向各个方向,一直向外伸啊伸;铜线上连着小轮子,大轮子转动的时候,所有的小轮子也跟着转动起来。大轮子和小轮子只是靠着铜线连接着,没有其他东西,没?#24515;?#20123;转动装置。你转动一下这里的大轮子,这儿所?#34892;?#36718;子也跟着转动起来,你的电动火车就好比一个小轮子。“父亲给?#39029;?#29616;的就是这么一个奇妙的世界。
......
何为科学,我想,他可能是这样一回事:在这个星球上,生命进化到了一个阶段,智慧生物出现了——不仅仅是指人类,也包括那些能戏耍的动物,它们能从这些活动里学到一些东西(比如猫)。但在这个阶段,每个动物只能从自身的经历学到东西。它们有渐渐进化,直到某些动物学习能力变得更强,不仅仅能更快的从自己的经历中学到东西,还能从别的途径学习,比如观察其他动物的经历,或是有别的动物给它?#21672;?#31034;范,或是它能够模仿另外一个动物。于是就有了这样的可能性:所有的动物都可能学到这些经验,但是这种经验的传承没?#34892;?#29575;,而且掌握这些经验的动物可能会死掉,甚至学到这些经验的动物,也许在它能?#35805;?#32463;验传授给其他动物之前就死掉了。
问题是,有没有可能学的更快些——学习的速度能超越遗忘的脚步?那些碰巧学到的东西,可能因为学习者?#19988;?#21147;不好,?#37096;?#33021;因为学习者或发明者的死亡而被遗忘。
也许就出现了这样一个阶段,某种动物的学习效率提高到了这样一个程度,突然之间整件事情有了一个崭新面目:某个动物学会了一些事情,紧接着就传授给另一个动物,它在接着传授给下一个动物,它们传授知识的速度如此之快,足以使这些知识不会在这个种群内消失。于是整个物种的知识就有可能累积起来。
这种现象叫时代累积(time-binding)。?#20063;?#30693;道是谁发明的这个词,不管怎么说,刚才说的那一种群的动物,它们中的一些现在就坐这儿,想把这个经验结合起来,每一个都努力向另一个学习。
一个种群拥有自己种群的?#19988;洌?#25317;有代代相传积累起来的知识,这是自然界的一个新现?#34758;?#20294;是,这也是一个弊?#32781;?#22240;为可能传递错误的东西——对这个种?#22909;?#26377;?#20040;?#30340;思想。这个种群有思想,但?#34892;?#24605;想不一定有益。
于是我们又到了这么一个时期,思想非常缓慢的积累起来,不仅包括实用和有用的东西,还混杂着大量形形色色的偏见和千奇百怪的信仰。
后来人们发现了另一个避免这种弊病的方法。那就是存疑。人们不确定流传下来的东西是否真的正确,想重新亲自验证事情的真相,不想盲目相信学到的东西。这就是科学:经过重新检验的知识才是可信的,而不是一味的相信前人留下来的知识。我就是这么看待科学的,这是我能给出的最好定义。
为了提高大家的兴致,我想说说大家都熟悉的事情。宗教人?#30475;?#25945;的时候,他们不是对人们说教一次就完事的——他们要反复说教。我想,向人们传授科学知识也有必要这么做,运用不同的方法,孜孜不倦的的激励人们学习科学,?#20040;?#23478;?#20146;?#31185;学的意义所在,不仅教孩子们,还要教成人,教每一个人。我们这样做,不仅仅是为了让自己成为更好的公民,或者?#24515;?#21147;去控制大自然?#20309;?#20204;这么做还有别的意义。
那就是学习科学造就我们的世界观。我们重新验证知识,从中可以发现自然的美和神奇?#20309;?#20307;之所以运动,是因为阳光的照耀。这个说法很深刻,很奇异,也很美妙,当然,并不是世间万物的运动都是因为阳光的照耀。地球的自转和阳光照耀无关,还有近来的核?#20174;?#20063;能产生能量,这是我们这个星球的新能?#30784;?#21478;外,也许,导致火山爆发的能量也与太阳无关。
学了科学之后,我们看到的世界变得很不一样了。举个例子,我们知道树木生长的原?#29616;?#35201;是空气中的二氧化碳,树木燃烧的时候,他们又被释放到空气中。而燃烧释放的热能,正是原来的太阳的热量,他们曾经在光合作用中起作用,利用空气中的二氧化碳形成树木的?#35874;?#20859;份。最后剩下一小堆灰烬,他们不是来自空气的,而是来自土壤的。
这些都是很美妙的事情,科学的世界里到处是这些美妙的东西。它们很有启发性,?#37096;?#20197;?#32654;?#21551;发他人。
科学的另一个价值就是倡导理性思考,它同样也倡导自由思考的重要性;怀疑前?#31169;?#32473;我们的东西是否正确,其成果就是理性思考。你一定要把科学与科学研究的?#38382;交?#27969;程(后者有时能促进科学发展)区别开来,尤其在教学中,你们老师一定区分二者的不同。说出科学研究的流程,比如我们写报告,做实验、观察等等,这个很容易,你完全可以照葫芦画?#21834;?#25343;宗教来说,过分注重?#38382;?#21364;记不住宗教领袖最重要的教诲,原本伟大的宗教最?#31456;?#24471;支离破碎、分崩离析的下场。同样的,我们可能只注重科学研究的?#38382;劍?#32780;把他当作科学,?#23548;?#19978;充其量也就是伪科学。如此一来,我们都尝到到了苦头,现如今很多研究所得研究氛围很是沉闷,没有研究自由——这些机构都受到了伪科学顾问的影响。
我们对教学做过许多研究,比如说,人们进行观察、记?#24049;?#32479;计,但是这?#20013;?#20026;并不是真正的科学研究,得到结果也不是普遍获承认的知识。它们只是模仿科学研究的?#38382;健?#23601;好像南太平洋岛屿上的?#29992;?#29992;?#23601;方?#36896;飞机场和无线电发射塔,期望有朝一日一架大飞机?#24503;?#22312;那里。它们甚至还造出了?#23601;?#39134;机,外形跟他们周围国家的飞机场看到的飞机一模一样的,但是奇怪的是,这些飞机就是飞不起来。这种伪科学的结果就是造就了很多专家,你们当中很多人就是专家。你们这些教师,真正从事基础教育的教师,时不时你们?#37096;?#20197;怀疑一下专家。但是学习了科学精神后,你?#28508;?#39035;怀疑专家。?#23548;?#19978;,?#19968;?#21487;以从另外一个角度定义科学:科学就是坚信专家也有无知的时候。
当一个人说”科学指导我们这个指导我们哪个“,他说的不大准确。科学并不会教我们这些那些,那是经验在教导我们。如果他们对你说”科学已经表明......如此这般的“,你应该?#27425;剩骸?#31185;学是怎么证明这个的?科学家是怎么发现这个的——怎么发现,发现了什么,在哪儿发现的?“能说明问题的不是科学,而是实验,实验结果才可以说明这个问题。你和其他人有同等的权利,在获取实验结果的基础上,自己去判断:通过这个实验,我们是否已经获得了一个可以再次被运用的结论。
在一个真正的科学而还没有发展到一定地步的复杂领域,我们不得不依靠一种古老的智慧——绝对的坦率。我想鼓励从事科学基础教育的教师们,你们要乐观一点,对待常识要?#34892;?#33258;信,要有自己的头?#28020;?#20320;们要知道,指导你们的专家也许是错误的。
?#19968;?#35768;已经破坏了教育秩序,将来考入加州理工学院的学生也许不会再这么优秀了。我认为我们现在生活在一个没有科学的时代,几乎人们所有的交流、电视上的言论和书本,所有这些都充斥着不科学的东西。不是?#30340;?#20123;内容不好,我是说他们是不科学的。于是,就出现了打着科学旗号的智力专制。
说到底,人不可能有来生。每一代人都会从自己的经历中发现一些东西,他?#28508;?#39035;把这些发现传给下一代,但是这种知识的传递必须在继承和扬弃之间保持微妙的平衡,以免我们人类(现在人类已经知道自己容易犯以讹传讹的错误)把错误的知识强塞给下一代。但是我们人类确实把自己积累的智慧传递了下去,还?#24515;?#20123;也许称不上智慧的”智慧?#21834;?br>在传承先辈知识这个问题上,我们很有必要教学生一种技能:如何在”取其精华“和”去其糟粕“两者之间保持一?#21046;?#34913;,这需要相当高超的?#35760;傘?#31185;学的各个学科门类在其发展过程中?#21152;?#36807;这样的教?#25285;?#35748;为先辈大师字字珠玑,说的都是绝对真理,这样的信念是很危险的。
各位继续努力,谢谢大家!
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