培訓(xùn)學(xué)時(shí)
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《科學(xué)課中的科學(xué)思維啟蒙——以物質(zhì)科學(xué)為例》
陳征博士上海交通學(xué)院國家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心
本次會(huì)議采用了遠(yuǎn)程直播培訓(xùn)的新方式，可以分享一下您的體會(huì)嗎？
我認(rèn)為經(jīng)過此次疫情的洗禮，你們對(duì)在線網(wǎng)路直播的形式都比較熟悉了。這個(gè)直播的方式帶來的益處你們也都能感遭到。往年我們?cè)谝粋€(gè)大會(huì)室上面，不管這個(gè)大會(huì)室有多大，最多也就容納幾千人，而且一旦才能網(wǎng)路直播，那就可以同時(shí)成千上萬的人同時(shí)來參與，所以它的覆蓋面和影響力會(huì)遠(yuǎn)小于原先的線下的方式，所以整體上講，經(jīng)過此次疫情的洗禮，我們?cè)趬氖轮幸材馨l(fā)覺他好的一些事情，網(wǎng)路在線直播就是我們你們互相交流信息很有效的方法。由于他節(jié)約了好多成本，你們不須要花好多時(shí)間在路上。
另一方面，就是同時(shí)面對(duì)特別多的人，每一個(gè)人雖然都能感遭到那個(gè)環(huán)境，就是人比較少的時(shí)侯那個(gè)比較好的體驗(yàn)，所以我認(rèn)為從這個(gè)角度看，網(wǎng)路直播在未來可能是一個(gè)必不可少的，我們未來傳播的一個(gè)方法其實(shí)現(xiàn)下也有它的用處，面對(duì)面的交流會(huì)更便捷，這三者我認(rèn)為相輔相成，未來應(yīng)當(dāng)是二者漸漸的互相配合，達(dá)到一個(gè)更好的療效。
在培訓(xùn)會(huì)中，您報(bào)告的題目是《科學(xué)課中的科學(xué)思維啟蒙——以物質(zhì)科學(xué)為例》，請(qǐng)您探討一下這個(gè)報(bào)告對(duì)一線班主任有哪些樣的影響？是哪些誘因使您想把自己的科學(xué)探求之路詮釋給你們呢？
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我之所以昨天以科學(xué)思維啟蒙的作為題目，而不是科學(xué)思維，這兩個(gè)的差異在哪里呢？對(duì)于小孩而言，我們曉得認(rèn)知能力是隨著年紀(jì)的下降一點(diǎn)兒增強(qiáng)的，在這個(gè)過程中，對(duì)于高中階段的兒子而言，他的認(rèn)知能力還在培養(yǎng)過程中，我們?cè)谶@里雖然并不非常指出要教會(huì)兒子多少科學(xué)思維，就像不指出教會(huì)她們多少科學(xué)知識(shí)一樣。指出的是哪些？是他有這個(gè)意識(shí)，用這些方法去思索，這就是所謂啟蒙的含意。我明天分享一些內(nèi)容，由于時(shí)間關(guān)系沒才能好多的展開，然而我們以化學(xué)學(xué)為例，對(duì)俺們一線班主任產(chǎn)生一些建議，供你們參考。
我們由于在傳統(tǒng)上仍然是以院長知識(shí)為主，我們教學(xué)的基本導(dǎo)向，也特別指出知識(shí)的內(nèi)核，本身就是有關(guān)中學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)把握等等物理在線北京交通大學(xué)，這種是我們很注重的，并且在明天我仍然在指出，在網(wǎng)路環(huán)境下，我們的背景環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)景，在考試的時(shí)侯，其實(shí)中學(xué)生不能查手機(jī)，并且在實(shí)際生活當(dāng)中，實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)景下，你們是很容易通過搜索引擎、通過數(shù)據(jù)庫、通過網(wǎng)路去獲取須要的東西，所以在明天，中學(xué)生能把握的知識(shí)點(diǎn)，或則說能完全被他消化吸收的，我們過去覺得的把握的知識(shí)，這個(gè)知識(shí)采集的過程，他能采集到的總數(shù)相對(duì)于我們世界上的知識(shí)總數(shù)而已，實(shí)在是太小了，是不可能完成學(xué)完所有知識(shí)的這件事的，從這個(gè)角度，我希望我們?cè)诮虒W(xué)的過程中，院長知識(shí)其實(shí)是必不可少的，并且我把院士知識(shí)這個(gè)過程視為一個(gè)舉例說明的過程。就是我們?cè)菏康闹R(shí)應(yīng)當(dāng)是以這個(gè)知識(shí)點(diǎn)為例，去讓他懂得一個(gè)哪些道理，這么這樣才有舉一反三的可能性。我們過去雖然也很指出舉一反三物理在線北京交通大學(xué)，然而最終，由于考察知識(shí)把握程度是最好考察的，才會(huì)落到這個(gè)層面上。
高中科學(xué)課，我認(rèn)為在這方面有一點(diǎn)點(diǎn)空間，在哪里呢？就是高中科學(xué)課這個(gè)階段，父母也好女兒也好，還沒有這么矯飾。不像到初小學(xué)之后，由于中考的壓力就會(huì)顯得更矯飾，更關(guān)注考試，那在中學(xué)階段，兒子還是有更多的時(shí)間，父母更樂意讓兒子去培養(yǎng)所謂的能力。那在這個(gè)過程中，我就非常希望一線老師，一方面是你們從這個(gè)艱巨的教學(xué)工作上面抽出這么一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，靜下心來想一想，梳理一下自己的思想，就是讓自己腦子里面兒，有更多的科學(xué)思維，對(duì)所院士的這門學(xué)科有更多的設(shè)計(jì)層面上的理解，之后在院長的過程中，我們可能教同樣的知識(shí)，并且稍有一點(diǎn)表述的不同，或則稍有一點(diǎn)設(shè)計(jì)的不同，還會(huì)讓兒子意識(shí)到這背后，還有一些他不曾注意的東西。如同我的分享里面舉的反例，這種都是我們很熟悉的東西，不管是物質(zhì)是由原子組成，還是電和磁是一體的東西，我說這簡(jiǎn)單到電究竟是哪些東西這件事上。當(dāng)你認(rèn)真思索的時(shí)侯，你會(huì)發(fā)覺天上的閃電和我們身邊的磨擦起電，這兩個(gè)現(xiàn)象居然是相同的本質(zhì)，這件事兒本身有多么神奇。我們明天認(rèn)為天經(jīng)地義，我們的院長的時(shí)侯也甚少提及這種。
我們?cè)诿魈旖痰臅r(shí)侯，也是認(rèn)為一上來都會(huì)告訴你們天上的電、地上的電都是一回事兒，但實(shí)際上這兒邊就忽視掉了科學(xué)家在探求過程中，應(yīng)當(dāng)說是人類認(rèn)知的一個(gè)巨大的飛越，由于在過去，閃電是哪些樣的威力？給人哪些樣的體會(huì)？我們平時(shí)的磨擦起電是哪些樣的威力？給人哪些樣的感受？在兩千多年的時(shí)間里面兒，甚至比兩千年還長的時(shí)間里，我們對(duì)天上的閃電仍然敬若神明，而生活中的磨擦起電現(xiàn)象，雖然常年以來你們根本就沒有在乎過。所以，我們回過回頭去看歷史，在整個(gè)電磁學(xué)的歷史上，這個(gè)磁是由于手冊(cè)在歷史上還有所應(yīng)用，磨擦起電這件事兒在相當(dāng)長的歷史時(shí)期里面兒，它只是古書籍里角落的一條有意思的記載，從來沒有人把它當(dāng)回事兒。
直至近代科學(xué)構(gòu)建上去之后，從17世紀(jì)開始我們拿計(jì)算機(jī)，之后再系統(tǒng)的研究。到19世紀(jì)，電子感應(yīng)的構(gòu)建，近200年的時(shí)間，我們這個(gè)電才有了翻天覆地的認(rèn)識(shí)，所以在這個(gè)過程中，背后有什么科學(xué)思維？這思維就是科學(xué)家究竟是如何看待那些事兒，那我們還原到無知的狀態(tài)去看天上的閃電和身邊的磨擦起電的現(xiàn)象。從這些狀態(tài)重新領(lǐng)著女兒，把我們?cè)趺凑J(rèn)識(shí)的一步一步走一遍，在這兒邊，我們不敢保證所有的小孩都能真正理解這背后的意思，而且我想有一些小孩都會(huì)遭到啟發(fā)，完成了啟蒙。就是：?jiǎn)栆幌拢偃缥乙胝f他為何這樣呢？我就得把它們領(lǐng)到一塊兒，當(dāng)我發(fā)覺她們有相同的效應(yīng)的時(shí)侯，有這個(gè)證據(jù)，我能夠說她們可能有相同的本質(zhì)，明天我們說他有相同的本質(zhì)，雖然還是由于我們后續(xù)還有更深入的研究能夠說有相同的本質(zhì)。
所以我的分享，我認(rèn)為對(duì)一線班主任的最重要的一點(diǎn)就在于我們的一線班主任在面對(duì)女兒的時(shí)侯，由于我們中學(xué)科學(xué)課能教的東西，兒子能理解的東西相對(duì)來說比較淺的，這么相應(yīng)的有些描述也很難描述的這么精準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)侯小孩都會(huì)有好多疑惑，面對(duì)女兒的疑惑的時(shí)侯。要注意不要輕易的給他“是”或者“否”的答案。由于一個(gè)兒子對(duì)這件事有疑惑的時(shí)侯，意味著他早已在思索，那這個(gè)時(shí)侯應(yīng)當(dāng)帶他走幾步，而不是究竟對(duì)不對(duì)，由于這樣就有可能讓他停在這個(gè)地方。我在報(bào)告中講的這個(gè)狀況，科學(xué)為何容許空白？為何不輕易給出一個(gè)答案？就是由于一旦把答案給了，那么即使真理就在前方一步之遙，你也再也不會(huì)跨出這一步。
所以我是希望對(duì)一線班主任來講，我的看法就是供你們參考。在遇見兒子問這樣問題，問一些稀奇奇特問題的，不要著急否定問題，或則肯定問題，或則給出一些簡(jiǎn)單的答案，帶他走兩步。跟你們分享的一個(gè)很重要的緣由是我自己是學(xué)院老師，帶學(xué)院生做各類各樣的，尤其是在做創(chuàng)新訓(xùn)練的時(shí)侯，都會(huì)發(fā)覺我們的學(xué)院生在搞創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)，就是對(duì)這些沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的問題的時(shí)侯。焦慮、無從下手、完全沒有技巧。這么這件事兒我認(rèn)為須要從小就抓起，等到學(xué)院生的時(shí)侯再漸漸的，這應(yīng)當(dāng)就是這如同體育運(yùn)動(dòng)一樣，該啟蒙教練教的東西就應(yīng)當(dāng)交給他，等到進(jìn)了國家隊(duì)重現(xiàn)教如何打球這件事兒，就有點(diǎn)兒來不及了。
培養(yǎng)中學(xué)生的動(dòng)手能力和追求科學(xué)真理的信心是極其重要的。您可以為科學(xué)班主任提供一些具有可操作性的施行建議嗎？
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我認(rèn)為對(duì)于培養(yǎng)兒子動(dòng)手能力這件事兒，最重要的一點(diǎn)就是讓他樂意玩，之后勇于玩。其實(shí)我們說的勇于玩的前提，要保證他的安全。就是我們要鼓勵(lì)兒子動(dòng)手。最重要的是要準(zhǔn)許兒子犯錯(cuò)誤。我個(gè)人覺得，以我自己的學(xué)習(xí)和工作經(jīng)歷，我認(rèn)為所有的最有用的東西都是在錯(cuò)誤當(dāng)小學(xué)到的。就是當(dāng)你背了一份說明書，從頭到尾把一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)流程完成，常常雖然沒有學(xué)到多少東西，而且當(dāng)你出了錯(cuò)，去排查、找緣由的時(shí)侯，這才是真正學(xué)到的東西。所以我的建議很簡(jiǎn)單，就是鼓勵(lì)小孩們多動(dòng)手，多嘗試，錯(cuò)不要緊，失敗是正常的。
科學(xué)探求的成功才是非常碰巧的，失敗是個(gè)常態(tài)。所以要鼓勵(lì)她們?nèi)ヌ角螅蟛灰笏齻円欢ǔ晒Α＞褪翘角螅角笸炅酥螅炎约旱母惺苷f下來，這就是一個(gè)梳理思想的過程。假如失敗了，我們一起去嘗試找答案，找不著也沒關(guān)系，這是我的基本的一個(gè)理念。由于我自己的經(jīng)驗(yàn)就是，例如說像我們不管是做實(shí)驗(yàn)也好，還是設(shè)計(jì)一個(gè)裝置也好。假如不出錯(cuò)，做完之后是沒有哪些體會(huì)，說實(shí)話你也沒有太多提升，而且出錯(cuò)，然后跟那種錯(cuò)誤斗爭(zhēng)的過程，我這輩子我感覺我這一多半的本質(zhì)是摔跟頭過程中、是出錯(cuò)的過程、是找問題的過程小學(xué)到的。
這些我認(rèn)為是一個(gè)非常實(shí)際的建議，就是讓小孩試，錯(cuò)事沒關(guān)系，引導(dǎo)她們?nèi)绾蚊鎸?duì)錯(cuò)誤，這就是最重要的，而不是說“你做的最好，你做的最快”。這個(gè)值得鼓勵(lì)，而且我覺得如何面對(duì)錯(cuò)誤這個(gè)是最重要的，這個(gè)裝置出了問題，你的實(shí)驗(yàn)不順利，你能不能從不順利當(dāng)中找到緣由？這才是重要的。
可以簡(jiǎn)單談一下您對(duì)未來科學(xué)公路發(fā)展的展望嗎？在未來，您都會(huì)進(jìn)行什么科學(xué)探究呢？對(duì)于實(shí)際應(yīng)用將有如何的意義？
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我自己是光學(xué)出身，而且那些年研究這塊兒做的并不多。那些年我認(rèn)為更多的精力放到了教數(shù)學(xué)。之后把這個(gè)更多的時(shí)間挪到了去做更多的實(shí)驗(yàn)，之后讓更多人了解我們，把更多精力放到了這個(gè)角度，所以科研這塊我認(rèn)為明年實(shí)際上沒有沒有太多的工作，去年最主要的精力還是置于科學(xué)教育相關(guān)的，這方面我們必需要考慮要面對(duì)的幾個(gè)深刻的改革，一個(gè)是網(wǎng)路信息化給我們帶來的整個(gè)人類的認(rèn)知模式的新的變化，我們過去是處在知識(shí)短缺時(shí)代，我們一切以追求知識(shí)為源動(dòng)力。在明天，知識(shí)的獲取太容易了，造成整個(gè)這些傳統(tǒng)的模式可能要重新檢討，由于明天我們的工具實(shí)在是太多了，可是我說這個(gè)的意思并不是我們舍棄工具使用的訓(xùn)練，例如說有估算器，我們就不練1+1了，然而要注意我們這種訓(xùn)練不是要把人訓(xùn)練成計(jì)算機(jī)，而是須要訓(xùn)練如何思索，這是第一。
之后就是我自己所在的一種領(lǐng)域，尤其是化學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，未來我們還是希望更多的人還能真正通過做實(shí)驗(yàn)來接觸化學(xué)這一學(xué)科，而不是通過書本。化學(xué)是一門靠手來學(xué)的學(xué)問，我那些年很旨在于去做這件事，設(shè)計(jì)各類各樣的實(shí)驗(yàn)，讓小孩才能動(dòng)手來做，只有他親自動(dòng)手做，他才對(duì)這學(xué)科產(chǎn)生深刻的理解，如同我們?cè)诜窒砘顒?dòng)上面，我們最后做了幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)，都是極其簡(jiǎn)單的東西，尤其是來自于的那種觸電的小實(shí)驗(yàn)，從我自己在教學(xué)的這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用來看，會(huì)給人留下深刻的印象，這就是所謂的體驗(yàn)，就要體驗(yàn)身體的經(jīng)驗(yàn)。這么通過身體才能把科學(xué)現(xiàn)象刻在腦海里，這時(shí)侯他再回頭去討論相關(guān)的數(shù)學(xué)，例如說力的時(shí)侯，都會(huì)顯得直接，而不是對(duì)著書本“靜電放電形成火花”還不如我背首詩，我背一首詩還有格律。對(duì)著這樣無趣的文字，認(rèn)為能本事下脾氣把它讀出來就早已是很不容易的事情，并且讓他去體會(huì)一下，回過頭來再講道理，這個(gè)人的這個(gè)狀態(tài)會(huì)有所不同。
對(duì)于整個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展，我認(rèn)為現(xiàn)今我們實(shí)際上早已卡在基礎(chǔ)這塊，基礎(chǔ)的名子卡了許久，我們實(shí)際上你看基本數(shù)學(xué)體系完善上去，基本數(shù)學(xué)理論構(gòu)建上去，從上世紀(jì)30年代相關(guān)規(guī)則都早已幾乎就已然達(dá)到了高峰，如今是21世紀(jì)20年代，我們?cè)缫堰M(jìn)入了21世紀(jì)的第三個(gè)六年了，馬上2021年，一晃八九六年過去了，雖然基礎(chǔ)理論沒有太多突破，我們以為科技進(jìn)步特別快，技術(shù)應(yīng)用方面確實(shí)是這樣，但基礎(chǔ)科學(xué)，我希望基礎(chǔ)科學(xué)這方面我們有一些真正的革命性的突破。例如說引力究竟是如何形成的。數(shù)學(xué)學(xué)里更多的研究的是我們世界邊界，在這個(gè)邊界上面你們?cè)鯓痈∏桑擅畹倪\(yùn)用讓我們生活顯得更好，這種其他工程技術(shù)領(lǐng)域的解決問題，我們數(shù)學(xué)學(xué)沒有太多的關(guān)注那些事情，那就是我們希望人類的認(rèn)知邊界能在往外擴(kuò)一點(diǎn)，如今我們還是這個(gè)田螺殼里做道場(chǎng)，在我們已把握的這兒面盡可能優(yōu)化，數(shù)學(xué)學(xué)還是希望能把這個(gè)殼體再往外擴(kuò)一點(diǎn)。
可以分享一下您在科學(xué)研究中所遵循的理念嗎？
我仍然遵循著一個(gè)理念，今天我最后當(dāng)然也分享了這句話。就是我們教科學(xué)的，讓兒子起碼應(yīng)當(dāng)構(gòu)建這樣一個(gè)意識(shí)，就是科學(xué)是求真的。在實(shí)際在操作的過程中，就是拿證據(jù)說話，用數(shù)據(jù)說話。所有跟科學(xué)有關(guān)的東西，你就記住一條，請(qǐng)告訴我如何檢測(cè)？請(qǐng)給我實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，沒有這個(gè)東西，僅憑自己的好惡去判定一件事，我們明天社會(huì)上好多爭(zhēng)辯在科學(xué)家眼中就認(rèn)為意義不太大，問題出在哪？就出在這。就是你們都僅憑自己的主觀好惡說事，而不是這件事本身是怎樣樣。
所以我認(rèn)為我們的女兒從小應(yīng)當(dāng)構(gòu)建一個(gè)概念，就是從科學(xué)的角度討論問題，我們只討論哪些是真的，這么請(qǐng)拿證據(jù)說話，判別一件事是不是對(duì)的，原則就是檢測(cè)和數(shù)據(jù)。我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的過程中，在教學(xué)的過程中，這一點(diǎn)是重中之重，這是我們首先應(yīng)當(dāng)扎根于內(nèi)心的基本的理念。
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