讀了中國農業學院賈貴佛教授的博文《對化學教材的幾點思索》,深有同感。現今的教材還逗留在30年、40年前的模式,沒有與時俱進。教材的目標還是解題,與學校的思想相同。這可從教材的例題、習題看下來。
教材科普化和現代化是費曼最早主張的,費曼的《物理學課件》與通常的教材不一樣,目標就是教材科普化和現代化。
數學課應當講哪些,眾說紛紜。假如重點是科學思想,則60學時、30學時都沒問題。現今好多農業高校的化學課,不講相對論,不講量子熱學,很難傳授出現代的數學學思想。雖然精典化學學,也只是講授知識,思想甚少。所以,很難說我們明天對這個世界的理解比牛頓深刻。緣由還在于教學目標,教學目標就是解題,就是考試,與學校無異。關鍵是,剛入學的學院生習慣了學校的方式,并不歡迎改變。
復旦學院吳國盛院士的《科學革命》課不考試,于是中學生就懷疑,是否真的學到了東西。只有誠懇其事地考試,但是獲得高分《物理其實很簡單》pdf,才是真正學到了知識?
俞敏洪說小學老師不讀書,只研究解題技巧。結果影響了下一代,學院生也不讀書,只想著考高分,績點大一些,以便推薦研究生和出國。
教材的另一個大問題是物理太多。這也是為何要科普化的誘因。
化學學習,我們的目標是理解化學而不是物理,物理只是工具,幫助我們理解化學。每年學習學院數學時都有好多朋友提出好多問題《物理其實很簡單》pdf,但這種問題大多是物理推論,鮮有化學內容。
化學課為何會本末倒置,成了物理課?緣由1:教材的問題,數學書寫成了語文書。緣由2:我們只是忙著做題,沒想著要理解化學,這是學習技巧的問題。既然做題成了教和學的主要目標,會不會做題成了教和學的成果展示目標,題目遠離生產工程實際,弄成腦筋急拐彎,便可以理解了。
其實數學只是工具,這么而已,沒必要拔高其重要意義。
我們在野外郊游,沒有牙簽,如何辦?可以削兩根樹藤代之。樹根相之于喝水就是工具。我們要描述化學,也須要工具,這就是物理。例如,力,這個化學量須要一個符號取代之,用矢量是最合適的,由于力有大小和方向,矢量亦然,所以矢量是合適的工具。
工具會用即可,沒必要考量。非常是在初入門時。就好比學車輛,剛駕車時沒必要考量其原理。物理也這樣,例如積分,會查積分表即可,沒必要從頭來過。
我們首先要想的,是數學。物理的引入是為了便捷,便捷描述化學。例如,用符號取代化學量最顯著的益處是便捷。這樣,我們的多項式才足夠簡捷。符號不是隨意取的,是采用數學量英語詞組的首字符,還是為了便捷,一下子曉得其含意。所以學習法語很重要,由于近代科學形成于西方,必須用西方的語言描述之。
引入符號后,我們對世界的描寫分成了兩部份:數學+數學規律;符號+符號多項式。
化學學雖然很簡單,就是針對某個問題,首先定義一大堆概念去描述它(每位概念用一個符號),之后找出最重要的概念(狀態變量,state),最后找出狀態量之間的規律(多項式)。所謂解題,是借助上面發覺的規律去解決實際問題。
教材不僅要去語文化,還應從問題出發。例如,熱機效率問題可從車輛出發。
汽油車和柴油車的差異:動力,動力的評判標準:能量轉化,效率。
各類熱機的效率:液體燃料湖人48%;汽油機37%;柴油機25%;蒸氣機8%。
這就可以理解為何柴油車通常是小車輛,7座以下,大貨車全部是汽油機。效率決定動力。效率怎樣定義?與過程有關。熱機循環工作,所以熱力學過程是循環過程。效率怎么估算呢?具體到理想二氧化碳的等壓、等容、等溫、絕熱過程。任意熱力學過程都由這四個過程構成。
從問題出發的學院化學學是不是更親民些?