传统的物理教师教我们在水面上游泳,而不教我们在深处游泳。正如史蒂芬·温伯格(Steven Weinberg)所说:在深处,在那些不明确的、未知的科学领域,可能会产生创造性的成果
物理学是我能想象到的最激动人心的一门学科,这就是我想成为一名物理学家,并加入到理查德·费曼(Richard Feynman)所说的“人类思想诞生以来最伟大的冒险事业”中的原因。目前,在伦敦大学学院(UCL)天体物理学二年级学习之后,我想对我在接受物理学教育时所经历的一些变化进行评论。
前两年的基础课程是令我失望的,因为这些课程并没有让我真正有机会参与到最伟大的冒险事业中。大多数授课老师都遵循传统的教学方法,主要依靠解决标准问题和死记硬背,而没有任何自由的探究或讨论。老师们似乎相信我们会通过这种方式理解物理学,但我不太感兴趣。
传统教学
我和同学们花了很多时间和精力解决教科书式的问题,但是我们并没有真正理解物理学。实际上,我们所接受的训练在很大程度是如何使用解题的技巧。费曼谈到这种方法的失败时说:“我不知道人们出了什么问题,他们不通过理解学习,却通过死记硬背或其他方式学习,他们的知识是如此脆弱以至于经不起考验!”
我感觉到了这种无奈:沉重的课程负担使我感到时间紧迫,我不得不记住很多方程式和计算步骤,以便能够通过物理考试。
随着时间的流逝,我忘了许多学过的东西。2012年,诺姆·乔姆斯基(Noam Chomsky)代表无边界学习会议接受采访时说得极为贴切:“一个人可以在测试中理解得很少,但却能取得极好的成绩。我们都有‘在测试中得高分’的经历,然而两周后就忘记了一切……探究、搜寻与求索使我们感兴趣和感到激动的主题,是远非通过考试能够相比的。事实上,如果你追求这种学习,你会一生铭记自己所发现的东西。”
到目前为止,在物理学的诸多环节中,我理解得最透彻的是为了兴趣而学习的部分。当我以不同的形式导出洛伦兹变换时,我更好地理解了狭义相对论。与计算一根杆子的长度收缩量相比,这一任务要有趣得多。当我回顾亥姆霍兹定理时,我更好地理解了麦克斯韦方程组,这一任务远比计算带电球体的电场更加令人兴奋。
传统教学方法要求我们进行标准计算,却很少激发人的创造力。沉浸在这样的教学中,我觉得就像被困在一个迷宫里,却只能通过解决大量乏味无趣的教科书式问题才能找到出口。
显然解决这些问题并不是学习物理学的最佳方法,迪特尔·南提格尔(Dieter Nachtigall)曾明确地表达过这种观念:“学生通常能够解出课本编者所谓的‘问题’,但他们不理解其中所涉及的物理概念。这样的‘解决问题’往往只能表明学生可以找到一些适当的方程式,然后将其罗列在一起,用代数的方法进行推导,填上数字,最后得出‘正确答案’。学生可以把公式用的很好,但他们可能对背后的物理学原理一无所知。”
创造性学习
一种可能替代传统教学的高效方法是优先考虑创造性思维,这正是费曼强调的方法。他的学生劳里·布朗(Laurie Brown)评论道:“费曼强调创造性――他认为从一开始就要把问题搞清楚。他鼓励我们每个人都要创建自己的思维体系,如果这样的话,我们的成果哪怕只是课堂作业问题的答案,也将拥有自身的创造性特征。”
也许用5个字描述费曼的教学方法最为贴切:创造性学习。正如他所说:“这就是我的学习方式――通过尝试解决问题理解某种道理,换句话说,通过创建去理解某种道理。当然,这不是100%的创建,但是要向哪个方向发展,我会得到一些提示,然而并不记得细节的东西。”
在给向他寻求建议的学生写的一封信中,费曼指出:“你需要做的就是:不管怎样,你都要不断地努力,尽可能地用新颖的方法审视问题。如果你能够记住并不断地进行思考,就不会‘扼杀创造的过程’。你有没有时间思考呢?”
然而,问题在于:作为学生,我们通常得不到应有的思考时间!相反,解决成套的难题、撰写实验室报告、担心通不过考试等压得我们喘不过气来。值得一提的是,费曼总是强调物理学的创造性,直到生命终结。就在逝世之前,他在黑板上写道:“我都不明白我还有什么不能创造。”
《费曼物理学讲义》清晰地展示了主讲人的非传统教学方法。大卫·古德斯坦(David Goodstein)提到这些讲座时称:“在授课时,如果他的目的是让各班的青春期男生解出物理学考试中的难题,他可能算不上特别成功;但如果他的目的是用实例来说明应该如何对物理学进行思考和推理,那么所有迹象表明,他是非常成功的。”
费曼的讲座成功地回避了上述难题,效果很好。他在加州理工学院开设的“物理学中的未知数”课程展现了他的教学风格――不计学分、不留作业、不记考勤、不收学费,学生们每周上课一次,课程中包含了他们乐意讨论的任何话题,最关键的就是加强培养学生们自由探究这一科目的能力和乐趣。到目前为止,我在伦敦大学学院听过的所有讲座中,还不曾有人提出享受物理乐趣的想法。
费曼说:“只有在学生和老师之间存在直接个人关系的情况下,教学效果才能最好――由学生讨论概念、思考问题、谈论问题。”
但在我目前接受的物理学教育中,基本不存在这样的教学风格。
作为一名学生,我还没有能力将传统方法与我所认为的最佳物理教学法协调起来,但我坚信这种最佳教学法能够为创造性和自由探究提供可能,费曼已经证实了这种创造性教学是有可能的。
资料来源 Physics Today
责任编辑 松 石