“我教你做題，你通過(guò)考試，我們一起假裝這就是懂物理?！睆馁M(fèi)曼在巴西觀察到“背誦式學(xué)習(xí)”，到趙凱華先生警示的“沒(méi)有與科學(xué)概念著實(shí)地交鋒”，物理學(xué)科的教育一直回避著真正的問(wèn)題。如今，AI 可以輕松碾壓高分學(xué)生，我們迎來(lái)了物理教育的清算時(shí)刻。

撰文 | 王春艷

01

費(fèi)曼在巴西

1950 年，費(fèi)曼在巴西教了一年物理。臨走前他做了一個(gè)演講，描述了這樣一個(gè)場(chǎng)景：他的學(xué)生能完整地背出布儒斯特角的定義、能寫出公式、能在考試?yán)锬酶叻帧Ｈ缓笏闷鹨粡埰衿?，?duì)著窗外海灣反射的陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng)，問(wèn)他們看到了什么以及為什么。沒(méi)有一個(gè)學(xué)生能把眼前的現(xiàn)象和他們剛剛背出的那段話聯(lián)系起來(lái)。

費(fèi)曼用了一個(gè)詞來(lái)形容這種系統(tǒng)：自我繁殖的偽教育。學(xué)生學(xué)會(huì)了在考試?yán)飶?fù)述定義，畢業(yè)后去當(dāng)老師，再教下一代學(xué)生復(fù)述同樣的定義。整個(gè)系統(tǒng)在自我維持，里面沒(méi)有一個(gè)人真的在學(xué)物理。據(jù)說(shuō)他講完之后全場(chǎng)寂靜，因?yàn)榕_(tái)下坐著的正是這個(gè)系統(tǒng)。

這段話的可怕在于，它講的根本不只是巴西，也不只是 1950 年。

02

三十年后的實(shí)證

三十年后，亞利桑那州立大學(xué)的物理學(xué)家 David Hestenes 與人合作開發(fā)了“力概念清單”（Force Concept Inventory，簡(jiǎn)稱FCI）——一種概念診斷測(cè)評(píng)工具，包括三十道關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的概念題，完全不需要計(jì)算。他對(duì)上過(guò)傳統(tǒng)大學(xué)物理的學(xué)生施測(cè)，結(jié)果震動(dòng)了物理教育界。Hestenes 1998 年報(bào)告的一組數(shù)字最常被引用：開課前，大約 80% 的學(xué)生能正確陳述牛頓第三定律；上完一整門傳統(tǒng)大學(xué)物理之后，F(xiàn)CI 數(shù)據(jù)顯示真正理解牛頓第三定律的學(xué)生不到 15%。講授并沒(méi)有改變他們的世界圖景。他們學(xué)會(huì)的是用公式做題，沒(méi)學(xué)會(huì)用牛頓的方式看世界。

差不多同一時(shí)期，哈佛大學(xué)的 Eric Mazur，一位以教學(xué)聞名的物理學(xué)家，親身經(jīng)歷過(guò)這種崩塌。1990 年他讀到 Ibrahim Halloun 和 Hestenes 的論文，半信半疑，決定在自己哈佛的學(xué)生身上測(cè)一測(cè)。他在其著名的演講Confessions of a Converted Lecturer 里提到了一個(gè)細(xì)節(jié)：測(cè)試開始的時(shí)候，一個(gè)學(xué)生舉手問(wèn)他：“Mazur 教授，這些題我應(yīng)該怎么答？按你教我們的方式答，還是按我自己實(shí)際想這些事情的方式答？”

這一句話本身就是診斷書。學(xué)生自己心里清楚：課堂上學(xué)的那一套，和他真正怎么理解世界，是兩回事。這兩套東西在他腦子里是分開存放的，互不打擾。

Mazur 決定走更深一步。他在期中考試?yán)锇迅拍铑}和定量題配對(duì)，問(wèn)的是同一個(gè)物理概念：一道是關(guān)于簡(jiǎn)單串聯(lián)電路的純定性問(wèn)題，另一道是需要聯(lián)立基爾霍夫定律方程的計(jì)算題。按物理學(xué)家的判斷，定量題明顯更難。結(jié)果是：學(xué)生在定量題上的平均分明顯高于概念題。能正確解出聯(lián)立方程的學(xué)生里，相當(dāng)一部分對(duì)基本電路行為的“腦模型”是錯(cuò)的。

Mazur 寫道，“這道題揭穿的不是學(xué)生不努力，而是一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的老師可以完全被誤導(dǎo)，以為學(xué)生學(xué)會(huì)了。”他真正的頓悟是：他作為一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的老師，一直被自己的考試欺騙著，以為學(xué)生懂了。

把費(fèi)曼在巴西的觀察、Hestenes 用三十道題做的大規(guī)模測(cè)量、Mazur 在自己課堂上的私人發(fā)現(xiàn)并排放在一起看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他們是從三個(gè)不同的入口描述同一種現(xiàn)象。一個(gè)美國(guó)理論物理學(xué)家在 1950 年的巴西，一個(gè)亞利桑那州立的物理學(xué)家在 1980 年代的美國(guó)，一個(gè)哈佛教授在自己的課堂，三件事指向同一個(gè)東西：講授并不創(chuàng)造理解。學(xué)生從課堂里帶走的，往往是一層符號(hào)的表皮，底下那個(gè)亞里士多德的、日常直覺(jué)的、前概念的世界圖景從來(lái)沒(méi)被動(dòng)過(guò)。

漆一干就剝落，露出底下原來(lái)的那套直覺(jué)。

03

中文物理教育里的獨(dú)立回聲

中文物理教育傳統(tǒng)里，趙凱華先生在《新概念高中物理讀本》的前言里把這件事講得極其清楚。他寫道：

“物理學(xué)中許多概念與人們?cè)谌粘Ｉ罾镄纬傻闹庇X(jué)或潛意識(shí)（所謂‘前概念’）相左，這對(duì)初學(xué)物理學(xué)的人是不能繞過(guò)的障礙。要克服這一障礙，必須讓學(xué)生頭腦里的前概念與物理學(xué)里的科學(xué)概念著實(shí)地交鋒，虛掩過(guò)去將后患無(wú)窮。”

這段話的分量值得停下來(lái)想一想。“前概念”這個(gè)詞不是日常漢語(yǔ)，它是物理教育研究里的術(shù)語(yǔ)，正是 Hestenes 那套力概念清單背后整個(gè)理論框架的核心詞。而“著實(shí)地交鋒”四個(gè)字，它不是“講清楚”，不是“講透”，是交鋒。承認(rèn)這是兩套世界觀的對(duì)抗，承認(rèn)教學(xué)是要讓學(xué)生經(jīng)歷一次真正的認(rèn)知沖突。這和 Mazur 后來(lái)推廣的 peer instruction 背后的理念是同一件事：你必須讓學(xué)生先暴露自己錯(cuò)的直覺(jué)，再讓正確的概念去和它正面碰撞，否則正確的概念只是漂在表面。

趙先生在同一篇前言里還寫過(guò)一段更讓人不安的話：

“教學(xué)生怎樣審題是有益的，但對(duì)題目進(jìn)行分類是’調(diào)教’計(jì)算機(jī)的方法，而不是教活人好的辦法。計(jì)算機(jī)可以算得非?？欤珱Q不會(huì)在給它的程序之外越雷池一步?！?/p>

這句話的預(yù)見(jiàn)性幾乎令人不安。他寫的時(shí)候 AI 還遠(yuǎn)不是現(xiàn)在這個(gè)樣子，但他已經(jīng)把核心問(wèn)題點(diǎn)出來(lái)了：題目分類法訓(xùn)練出來(lái)的，正是 AI 現(xiàn)在能完美執(zhí)行的那種能力。我們這一代教育系統(tǒng)幾十年來(lái)引以為傲的“題型覆蓋”“解題套路”“標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練”，趙凱華在那個(gè)時(shí)代就已經(jīng)把那條分界線畫好了。他只是沒(méi)用“AI”這個(gè)詞。

04

同一堵墻

把費(fèi)曼、Hestenes、Mazur、趙凱華這四個(gè)人的發(fā)現(xiàn)放在一起，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)驚人的事實(shí)：他們?cè)诓煌膰?guó)家、不同的年代、面對(duì)不同的學(xué)生，獨(dú)立地撞上了同一堵墻——物理教育這門學(xué)科真正的基本事實(shí)。

而且他們的反應(yīng)模式也幾乎一樣：先是不相信（“我的學(xué)生不可能不懂”），然后是震驚，于是重新思考自己一直以來(lái)在做什么。這不是一種學(xué)術(shù)發(fā)現(xiàn)，是一種類似于宗教皈依的經(jīng)驗(yàn)：一個(gè)真正在乎物理的人，發(fā)現(xiàn)自己一直在配合一個(gè)偽裝成教育的儀式。

而我們，整個(gè)體系，大體上還在假裝這件事沒(méi)發(fā)生。這才是“虛掩過(guò)去將后患無(wú)窮”真正的份量。后患不是抽象的，后患就是幾代人、幾億人，名義上“學(xué)過(guò)物理”，實(shí)際上從來(lái)沒(méi)有過(guò)著實(shí)的交鋒。

05

AI 時(shí)代的清算

AI 時(shí)代把這件事推到了刀鋒上。

公式操作現(xiàn)在是免費(fèi)的。AI 在標(biāo)準(zhǔn)物理題目上的表現(xiàn)已經(jīng)超過(guò)大多數(shù)學(xué)生，而且以零邊際成本提供。這意味著傳統(tǒng)物理教學(xué)有一條隱藏契約：“我教你做題，你通過(guò)考試，我們一起假裝這就是懂物理?！边@條契約徹底破產(chǎn)了。

這不是危機(jī)，是清算。Hestenes 和 Mazur 幾十年前就指出過(guò)這個(gè)空洞，趙凱華在前言里也警告過(guò)，AI 只是把它撕開了。當(dāng)一個(gè)語(yǔ)言模型可以比大多數(shù)學(xué)生更流暢地復(fù)述布儒斯特角的定義、解出標(biāo)準(zhǔn)題目、寫出格式完美的解答，那個(gè)一直在自我繁殖的偽教育系統(tǒng)就突然失去了它存在的最后理由。剩下的只有那個(gè)一直被回避的真問(wèn)題：讓學(xué)生真的看見(jiàn)偏振光。這件事，機(jī)器替不了，而我們一直沒(méi)認(rèn)真做。

但 AI 同時(shí)是物理教學(xué)史上最大的機(jī)會(huì)。它可以是不知疲倦的、隨時(shí)可用的、能針對(duì)性回答任何卡點(diǎn)的導(dǎo)師，前提是學(xué)生有能力問(wèn)出對(duì)的問(wèn)題。這把判斷、直覺(jué)、概念結(jié)構(gòu)推到了真正不可替代的位置。有概念框架的學(xué)生用 AI 會(huì)飛起來(lái)；只會(huì)操作符號(hào)的學(xué)生用 AI 只會(huì)生產(chǎn)更流暢的混亂。

06

真問(wèn)題浮出水面

所以真正的問(wèn)題是：物理教學(xué)能不能放棄它一直以來(lái)那個(gè)虛假的目標(biāo)，那個(gè)可以被 AI 完美執(zhí)行的“做題正確率”，轉(zhuǎn)而顯式地教那個(gè)一直只被默會(huì)傳給少數(shù)幸運(yùn)者的東西——判斷、估算、直覺(jué)，以及對(duì)“什么算真正理解”的鑒別力？

Wheeler 說(shuō)過(guò)：“不要在你不知道答案的時(shí)候就開始算?！边@不是俏皮話，而是一種學(xué)習(xí)方式的根本翻轉(zhuǎn)：直覺(jué)必須強(qiáng)到能預(yù)測(cè)計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算只是核對(duì)。Arons 的核心原則是“先建立觀念，再給名字”。趙凱華講“題解出來(lái)之后學(xué)生還應(yīng)想出種種辦法來(lái)判斷自己的對(duì)錯(cuò)”。這些都是同一件事的不同側(cè)面：物理教學(xué)要教的是一種判斷，是判斷什么問(wèn)題值得問(wèn)，什么近似合理，什么時(shí)候直覺(jué)可信，什么時(shí)候必須計(jì)算。

傳統(tǒng)教學(xué)考核的，多是公式運(yùn)算與題型操練；而“判斷力”從未被真正測(cè)量，因此也很少被認(rèn)真教學(xué)。學(xué)生若能獲得這種能力，往往不是靠課堂上被明確傳授，而是靠一種近乎“師徒制”的默會(huì)浸潤(rùn)：跟隨一位真正的物理學(xué)家，看他如何提出問(wèn)題、如何取舍近似、如何判斷方向、如何在計(jì)算之前先把物理想清楚?？墒?，絕大多數(shù)學(xué)生從來(lái)沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)入這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境。

Hestenes、Mazur、Wieman、Arons、趙凱華、徐一鴻，這些人幾十年前就在做這件事。物理學(xué)界以禮貌的冷淡相待。

現(xiàn)在我們沒(méi)有禮貌冷淡的余地了。

主要引用來(lái)源

[1] 費(fèi)曼 1950 年在巴西的觀察，見(jiàn) Surely You're Joking, Mr. Feynman! 中 “O Americano, Outra Vez!”一章。

[2] Eric Mazur 關(guān)于他自己頓悟的敘述、電路概念題的具體內(nèi)容，以及那位學(xué)生提出的問(wèn)題，全部出自 Mazur, Confessions of a Converted Lecturer（2007，原講于葡萄牙波爾圖，改編自 Peer Instruction: A User's Manual, Prentice Hall, 1997）。

[3] 力概念清單的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，見(jiàn) D. Hestenes, M. Wells, G. Swackhamer, “Force Concept Inventory,” The Physics Teacher 30, 141 (1992)；以及 Hestenes 1998 年關(guān)于牛頓第三定律理解率（80% → <15%）的報(bào)告。

[4] 趙凱華先生的兩段話，引自《新概念高中物理讀本》前言。

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