我这样教理科通识课|香港中文大学王永雄博士专访
我这样教理科通识课
四月中旬王永雄博士来复旦参加复旦—香港中文大学通识教育研讨会,小编惊讶的发现,理科的通识课原来可以这样上,于是便追到香港约了大雄博士这样一篇关于如何上理科通识课的专访。首先简单的介绍一下我们的嘉宾吧!
嘉宾介绍
王永雄,香港中文大学理学士、哲学硕士及哲学博士,主修物理学,信义宗神学院基督教研究硕士,现任香港中文大学大学通识教育部副主任及通识教育基础课程副主任,设计并任教以学生阅读科学经典、写作和研讨为骨干的通识科目──“与自然对话”。曾于香港中文大学物理系任教多年,教授物理学及通识科目。于2006及2007年分别获颁通识教育模范教学奖及校长教学奖,于2011及2016年获博文教学奖,及于2016年获教资会杰出教学奖。
采访人:
背景资料
香港中文大学的通识课程有两大部分—大学通识、书院通识。大学通识的科目由大学通识教育部及学系开设,着重培养学生智性的成长。书院通识由九所书院提供,较强调从经验中学习。大学通识再细分为「通识教育基础课程」和「四范围」。通识教育基础课程共有两门必修科,分别是「与人文对话」和「与自然对话」,由大学通识教育部专聘的老师任教,学生一般会在一年级下学期或者二年级上学期修完。四范围共有四个模块—「中华文化传承」、「自然、科学与科技」、「社会与文化」、「自我与人文」。四范围共有二百多门通识科,由学系提供。同学必须在四个模块里至少各修一门。
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超艺:说到通识教育,人们的第一反应往往是文史哲的课程。请问您觉得为什么理科类的通识课是必要的呢?
大雄博士:斯诺(C. P. Snow)于上世纪五十年代末提出一个“两种文化”的说法。他认为西方社会的智性活动可以分为两个方面:人文与科学。到了今天,虽然这个看法是粗糙了一点,但基本上符合事实,而且这看法不局限于西方。(试想想,我们不就是经常把学生分为文科生和理科生吗?)既然如此,则科学就占了智性活动的一部分,那么通识教育包括理科类的课也是很自然的事。
即使没有听过斯诺说过什么,我们也应该知道,这个世界很多事物都和科学有关。科学是人去了解世界的方法。为何夏天日长夜短,冬天却日短夜长?为何天空是蓝色的,日落时却是红色的?为何蛇的舌头有分叉的?鱼的两个鼻孔有何用?鱼既然有鳃,难道还要用鼻子来呼吸吗?这些事情都引发我们的好奇心,而了解这些事物的方法往往就是科学了。
科学也改变了人的生活。五十年前,若二人分隔两地,一个在上海,一个在香港,他们要谈天也只能靠书信。这样一来一回,往往要用上一周的时间。今天大家只要有微信,就随时随地都可以聊,甚至可以传送声音、影像。
科学改变了我们的思想。古希腊人认为美的也必然是真的。今天我们不再混淆美与真,而是认为凡事要有理据才算是真。我们固然可以大胆假设,但也不要忘记小心求证,这是科学带给我们的求真精神。一句话、一件事情是否对,不是由权威来决定,而是根据客观的标准来判定的。我们要问,这种想法是否合乎逻辑呢?它和实验结果不相冲突吗?这些证据的来源可靠吗?我认为这种求真的精神是每个同学都应该培养的。
自然科学课程的学习是一个很好的切入点,让同学进入科学伟大的堂奥,了解身边的事物,以及认识科学如何改变我们的生活与思想。
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超艺:我听说在香港中文大学,理科的通识课每个班也会有差不多一百人选课,这样的大课要怎么上才能达到通识教育的效果呢?
大雄博士:我以前在港中大物理系任教的时候,要负责讲授两门通识课,一门叫「物理科学概论」,另一门是「天文学」。前者大概五十人而已,后者的确接近一百人。教一百人的课,老师就像走进人海之中,师生互动肯定比较少。此外,科学这事情也比较难引起讨论。很难想象,同学会为了苹果下跌的速度而争论起来。争论苹果好不好吃倒是可能的,但这个话题已属科学之外。既然教学方式比较单向,成败的关键就取决于如何表达教学内容。
可以肯定,如果老师只在课室里才努力教学,除非他是天才,否则要注定失败。在上课之前,老师应该已经做了很多的努力。他应该看过很多书,甚至动画和漫画。为甚么呢?老师固然对专业的概念有比较深的了解。可是,修通识课的都是其他专业的同学。要在通识教育里把一个专业概念介绍给其他缺乏有关专业背景的同学,应该怎么办呢?我不是教学天才,所以就去看一些科普的书,看看这些作者是如何把复杂的概念用通俗的语言解释出来。举个例子,譬如说相对论,它告诉我们一个星球能把旁边的空间都变成弯曲的,而另一个细小的星球在这个弯曲空间中就会走弯线,环绕大星球旋转。老实说,很难想象空间弯曲是怎么的一回事,更别论一个细小星球怎么走。我参考过爱恩斯坦说法。他说可以打一个比喻,宇宙好像一块橡皮造的平面(当然真实的宇宙不是这样的),你在这个平面上面放一个很重的东西,它就在这个平面上造成凹陷。这情况就好像一个大胖子站在圆形弹床中央,弹床都下陷了,形状好像一个圆碟子。现在我们往里面放一个细小的球,轻力一推,它就会围绕着中间的重东西旋转。爱恩斯坦就是这样通过比喻、画图像的方法来讲解艰深的概念。我上课前,花了很多时间来学习这些科普的说法,就可以帮助同学避开艰深的数学语言来理解相关的科学知识。
我也尽量去用生活中的例子。再以相对论为例,究竟相对论这么抽象的东西在生活中有没有应用的呢?有的。譬如说你的手机里有一个定位的功能,它跟相对论有关。我们知道在地球之外有二十几个卫星围绕着转,这就是所谓的全球卫星定位系统,即我们常说的GPS (Global Positioning System)。你的手机每一个时间可以接收至少四个卫星的讯号。手机已经内置了一些相对论的方程,把接收的讯息代入方程,就能算出很重要的四个数字——经度、纬度、高度、时间。这个例子能让同学觉得,那些听起来很远的理论,其实就在我们身边。
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超艺:可以小小的科普一下为何GPS定位需要用到相对论吗^_^
大雄博士:讯号从卫星来到手机,要穿过包围着地球的弯曲空间。换句话说,这些讯号走的是弯线。只有相对论的方程才能算准这些弯线。反过来说,如果我们在计算的时候把时空看作平直的话,就会出现偏差,经度、纬度、高度、时间,都会算错。
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超艺:您提到的把科学讲得很生活化的确能打造一门很有趣的课程,但这只是帮助同学简单学习了科学概念。但接下来要如何培养他们的逻辑思维能力?
大雄博士:这方面,我的做法还是比较古老的。要训练他们的逻辑,就需要给他们一些作业题目。这些题目主要有两类吧!最基本的,就是要他们说明或分辨科学概念,譬如说区分不同的电磁波,说明一些定律。这些只是最基本的,接下来就要给他们设置一些情况,例如画一些光线射进水点的图来问他们为何我们向前走,彩虹也会跟着走。这种题目只需要逻辑思维,而不需要计算。再比如说,冷缩热胀的原理大家都明白。当温度上升,固体中原子的距离会增加。我会问同学,假设在一块金属板中间钻个洞。当温度上升,这个洞会变大、缩小,还是不变呢?要回答这个问题,也用不着计算,只要推理就可以了。
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超艺:教课的老师们是不是都需要有多个学科背景,才能上好这样的通识课程?
大雄博士:通识教育和专业教育的不同之处在于,专业教育要研究的都是很细致的问题,但是通识教育问的是比较宏大的问题。比如生命是什么这个问题,生物学可以回答一些,但是通识教育要问的就超越了专业的部分。
在这个方面,老师是需要慢慢训练的,但主要不是在知识上,而是在态度上。比如新老师刚进校的时候就要来听我的通识课,来看一个只懂物理的人怎么把物理和哲学结合到一起,看他如何跟学生讨论一些他也不熟识的生物学和科学历史。我的态度就是希望同学能把所学和自己的生命、生活联系在一起,而不是通过学习通识而成为一个专家那样。我会让新老师看到这样一种态度,他们就不会期望自己、更不会期望学生成为每个学科的专家。
当然,我们也有知识上的训练。老师来自不同专业,彼此之间会多沟通交流,一起开会、备课,就能从其他人身上学习一点点自己本来没有的学科背景。可是,也有一些文本不属于任何一个老师的专业,那怎办呢?例如,我们有一篇文本是有关科学历史的,但我们没有人是这方面的专家。我们就要邀请校内其他学系的专家帮忙,给我们开一些学习班。经过了多年,我们的老师已成为一个学习群体。在我们把学生建立成为学习群体之前,老师已经是一个学习群体了。建立学习群体,岂不就是一个通识教育的理念么?
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超艺:请问香港中文大学的理科通识课,在大班上课之后会有小班讨论(导修课程)吗?
大雄博士:由于教学人手不足,理科的通识课一般都没有导修。十年前我在物理系任教的那两门通识课都只有大班授课,没有导修。然而,我们都知道导修能帮助学生,于是我就只好设法在大课中加入一点讨论的元素。我们可以在课堂中段让他们两个人一组讨论某个给定的问题,应用课堂中所学的知识,并进行辩论。这些通常是多项选择题,比如刚才在金属板中钻洞的那题,他们可以选A. 变大、B. 缩小、C. 不变。我们的课室安装了一个软件,同学可以透过手机程序匿名回答。ABC的分布只消几秒钟就会投射在屏幕上,老师可以立刻知道全班同学究竟明白了多少。
根据我的经验,选择A和B的各占约一半,有几位选C。我先让同学在小组里交换答案。有趣的地方在于,通常两个人的意见是不同的,当他们发现彼此想法不同的时候,就会尝试说服对方。这样的形式可以训练他们的思维,也会让他们成为朋友。在讨论过后,我叫他们再用手机回答问题,一般来说,会有较多同学选A。这时我才公布答案,就能加深他们的印象。
有时我也会在课堂中拨出十五至二十分钟,不谈课程内容,只跟同学讨论作业的题目以及总结一下他们做作业的表现。我的学生告诉我,这个安排能加深他们对课程内容的印象和了解。
现在我来到大学通识教育部,专门任教通识教育基础课程。这个基础课程是有小班讨论的,每学期会布置大概10个以上文本给学生看,比如第一周会布置柏拉图的洞穴相关的文本,周末看完后第二周回来讨论,分为6个小班,每个班25人左右讨论,每次讨论两个课时。第一个课时会先搞清楚文本。我会把25人的一小班再分拆为几组,在文本里找几个重点,每个重点出一道题,每个组负责一道题,在课堂上进行汇报;第二个课时会讨论一些从文本延伸的问题,希望他们对一些相关的问题做评论,因为作者说的并不一定是对的、不一定是最好的,我就要求学生放胆去评论。第二周的周五上大课,学习下一个文本的背景,然后继续循环。
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