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化学改变社会,教育引导人生——化学与分子工程学院卞江老师访谈(一)

guo  2010.09.28   名师名课   3 条评论 总浏览数:6,065

 

摘要:卞江老师被评为2009年北大“十佳教师”,并作了“化学与社会”的报告,之后本刊记者就教育教学问题对老师进行了采访。本文根据采访记录编辑整理而成。

卞江老师以面向文科学生的“化学与社会”和化学基础课“普通化学”为例,详细阐述了他的教学思想、教学设计及教学方法。卞老师认为,以知识传授为主的教学模式已不能适应现代社会的教学要求与学生特点,现代大学教育应该注重批判性思维和主动探索精神的培养。卞老师根据自己教学上的思考,对教学内容与方式进行了精心设计,取得了良好的教学效果。最后,卞老师从自己的执教经历出发,畅谈了教师职业生涯的感悟,使我们深受启发

 

一、化学与社会:培养文科学生的科学思维

记者:卞老师,您讲的“化学与社会”这门课,从名字上就可以看出是对科学与社会关系的一个探讨。从历史上讲,“五四”时期和改革开放后一段时间,社会上出现过普及科学知识、学习科学、尊重科学的热潮,也确实伴随着社会的大变革和大发展。随着科学的进步,科学与社会的关系应该更加紧密,科学精神和科学意识更不应该仅仅局限在学术范围内。您能不能谈一下“化学与社会”这门课的设想以及定位呢?

卞老师:“化学与社会”是我所教的三门课之一。这门课最早本是文科生的选修课,后来因为任课教师出国就停掉了,直到北大建立全校通选课制度,院里就建议我重开这门课。这门课程主要面向文科生,定位在素质教育和普及科学知识上,不要求任何理科背景,不要求数理化基础,只要对化学感兴趣,或者是对科学感兴趣就可以。这门课起点低,但讲得内容并不少,也有一定深度,涉及化学的各个领域,从最基础的无机、有机、高分子到应用性强的日化、环化、能源等,主要介绍化学学科的成就及在社会各领域的应用,让大家感受到化学这门科学的发展对于社会进步的巨大作用,并从中体现科学精神及科学思维。

记者:这样做起来可能有点儿难,一方面不能讲得太深,另一方面,作为素质教育,学生们光是了解一些知识还是不够,要真正对科学建立起本质的理解。

卞老师:的确如此,这个课程既要能反映学科精髓,又要浅显易懂。刚接课时我也觉得很难兼顾。不过在教学过程中,我找到了一个新的契合点,一个与在化学院教学不同的切入点。教学中的所谓切入点就是课程中能引起学生共鸣的地方,对不同背景的学生应该采取不同的切入点。只要我们找对了切入点,就会激发学生的兴趣,使教与学都成为一个愉快的过程。同时,我们在教学中也有意识地让学生锻炼批判思考(Critical thinking)能力。不过文科生的理科基础较少,在讨论时缺乏武器和素材,对科学各方面概念原理的来龙去脉不够清楚,即使有想法也无法很好地表达出来。这种情况下老师需要提供部分论题素材。当然,老师提供素材有时候存在导向的问题,哪方面多,哪方面少,这就容易把学生导向到某一个结论上去,这是我不希望看到的。因此我选择了几个比较平衡的选题。比如说,我们这学期讨论过“世界是不是可以认识的?”,这个问题在整个科学界争议都很大。我们直接把这个问题抛给学生,当作一个辩论题,有正方反方,请同学们来讨论。正方认为世界是可以认识的,以爱因斯坦为代表,反方以玻尔为代表,认为世界不可认识,或者说不可以完全被认识。希望大家能够通过这个讨论过程得到更深入的认识,通过讨论来理解科学到底是什么样子,科学作为人类知识文化中的一部分,跟其它文化的异同是在哪里,这是这种讨论所要达到的目的。

记者:这里说的“世界不可认识”指的是不是不可预测?

卞老师:海森堡说的非常清楚:靠纯粹推理无法达至绝对真理。不只是说不可预测,有些“真相”甚至无法发现,或者有些是能发现而理解不了,这类似于哲学里的认识论。这个班的学生大多来自哲学系、法学院、管理学、经济学等,经常会从自己专业的角度谈一些认识,因为物质世界的道理是相通的,这反过来也使我学到了一些东西。

记者:能介绍一下讨论的概况吗?

卞老师:学生们讨论得很不错。在课堂上,都是学生自己举手参与讨论。每次能有七八个人参与,讨论时间一般限在20分钟内,希望大家言简意赅的把话说完。当然,每次讨论都会让学生提前准备,给学生一周的时候查阅资料。学生来自不同的专业,我让他们互相挑战辩论,老师很少介入,只作观察纪录,最后做点评总结。老师不介入的目的是让学生在更开放的环境下自由表达自己的观点。在讨论之前,老师就已表明,该议题属于open-end question,也就是没有答案的题目,因此大家要做的不是猜测标准答案,而是要自圆其说,为自己的观点做辩护。

记者:像这样的课程,您准备起来是不是也要花很大的精力?

卞老师:确实如此。教学上的投入要看老师的目标是什么,如果想做成一门独一无二的、出色的课程当然要付出很大精力,如果只是拎本教材让所有人都通过也照样能教,也没有人会说什么。我的目标是把这门课真正做出特色来,所以花了很大精力建设和准备。

记者:您都做了哪些准备?形成了哪些特色?

卞老师:首先还是目标,然后才是为了达到这个目标我要做哪些准备。我教课的基本原则是:教学大纲的主要框架不会变,但是教学内容和内容的讲授方式多有变化。这是因为这个课程的目标是向文科学生介绍化学的进展、成就以及在社会各个领域的应用。因此课程的线索是从原理到应用。化学的应用领域很多,需要精挑细选,通常要选择年轻人感兴趣的一些话题。这不能按照教材来,国内的教材多是二十年前的,很多内容已经过时了。第二是方法,我在讲法上进行了一些改变。讲得专业了,很多人听不懂,所以在原理上点到为止,主要放在大家比较感兴趣的、愿意付出精力去领悟的东西上,也就是化学与社会的结合部。第三,就是例子。我讲课的例子多半不是来自于教材,有很多引自网络、报纸等媒体。很多学生每天上网看新闻看故事,如果你的例子他有点儿印象,就会有特别大的兴趣,反倒是典故不见得起兴,因为那些对于文科同学那太遥远了。

教学最后要达到的目的不是要培养专业人士,而是希望他们在职业发展或个人的知识面上开拓出一个全新的窗口,将来他从这个窗口望出去,能发现一片全新的天地。尽管学的是文科,但也许跑到化工领域,比如做广告、宣传,搞经济,一定的科学背景可以有很大帮助。

记者:您能介绍一下教学中采用的具体事例吗?

卞老师:主要是能源和环境一类的比较多,像去年的食品卫生安全问题、今年的哥本哈根气候大会等等,只要能跟课堂结合上,我就会尽力抓。比如三聚氰胺问题,当时我们是作为一个论文题目发下去的,一是让学生去查资料,看看三聚氰胺是什么东西;二是为什么会发生三聚氰氨事件,能有什么改进措施。让学生从各个角度入手分析这个问题,比如化学方面、管理方面、政策方面等,既有理论又有实际操作。我不要求学生一定从化学角度入手探讨这些问题,学生完全可以从自己熟悉的专业角度着手探讨其中的某一方面。

记者:您刚才说的“化学与社会的结合部”,能再详细阐述一下吗?

卞老师:化学自诞生以来,它所产生的成就以及发展出的新技术,改变了整个人类历史进程。重大的像合成氨被联合国评为二十世纪最伟大的科技成就,解决了数以十亿计人口的吃饭问题,如果要记功德的话,没有比这件事更大了;再如今天之所以人人都穿得这么暖和,全靠天然产品棉麻丝是不够的,只有合成纤维才彻底解决了人们的穿衣问题。所以可以说,是化学解决了现代社会人的吃穿住行问题,这对整个人类社会的发展都有重大影响。

现在国内存在一个普遍的问题,都强调Paper高于一切,实际上再过二十年回头一看,Paper算什么,有几篇变成生产力了?无论做什么,我们都应当清楚,目标是什么?教学也一样,要考虑二三十年后大学能给社会提供什么?最重要的是有一批有思想、有竞争力,能够把国家推向前进的年轻人,这是国家未来的希望,而不是那几篇Paper。纽约州立大学前校长博耶(Ernesst Boyer)写了一本书,名字叫《重新考虑学术成就》(Scholarship Reconsidered),其中提到,教学本身就是一种学术研究,因为它同样能帮助人类发现新知识和启迪新思想,而且与一般的科学研究不同,它还能传承思维方式和文明传统。【注:博耶曾任美国教育部部长、卡耐基教育促进基金会主席,于1995年去世】

 

二、普通化学:培养专业兴趣与主动探索精神

记者:您能不能再具体谈谈您在专业课程方面的教学特色?

卞老师:以“普通化学”为例,这是化学基础课。以往我们念书的时候,老师讲一下这个概念是什么,再举两个例子,然后计算,就过去了,有的老师还会给联系一下各概念间的关系。我觉得这种教法在培养思维能力和创新精神方面没什么建树。在教学中,要让学生知道这些概念的前因后果、来龙去脉,或者说思考的方法,让学生自己得到这些概念比教授概念更重要。不只对于概念,对整个学科也都要有历史感地介绍,它的过去、现在和未来。这些是要老师自己去琢磨的,书上没有或很少。另外,讲课要能吸引住学生,因为理科相对枯燥,难度高,稍不注意就会“走神”,而深入理解所学知识需要高度的注意力。因此这就需要我们老师找到适当的切入点,理解学生的心理感受,在课程中引进比较有趣的东西来调剂大家心情,活跃气氛。轻松的话题不见得不严肃,关键在于调动大家的兴趣。

记者:考试方面有什么特点吗?

卞老师:我出题比较灵活,可以说想到哪儿就考到哪儿,没有一定规范,学生也不知道会出什么题。比如说考概念题,最简单的办法是把概念一一罗列,这种考法跟默写差不多,因此很无聊,学生可能考完也就忘了。我通常换一种方式,比如温室气体的概念,课上讲了温室气体包括水、氨、二氧化碳等,但唯独没提空气中最重要的两个气体:氧和氮气。考试时就出了这样一个题目:为什么氧和氮气不计入温室气体?不少学生完全无法回答。这反映两个问题,一是对于空气中最多的氧气和氮气,在课堂上怎么没人问它们为什么不产生温室效应?二是不理解温室效应的原理,知其然,但不知其所以然。这反映学生的质疑精神普遍不够,学习方法和思路有问题。这种考试我们学期开始不久就会考,给学生敲个警钟,逼着学生去思考、去问,去主动寻求知识。

记者:平时作业方面有什么要求?

卞老师:我每学期都会提供一些比较有特色的论文题目。对于普通化学课来说是小组论文,四个人做一篇论文,而且是分工合作的关系,第一个人负责写,第二个制作ppt,第三个去讲,第四个做答辩,四个人一起做文献搜集。每个人都必须跟其他三人交流好,这是小组学习的方式,对培养合作意识和交流能力也很有好处。一开始的题目容易一些,后面加大难度,而且教师要保证完全是新题目,学生肯定没见过。这些新题或是跟原理有关,或是跟当今化学的应用有关,比如今年我出了一个计算用玉米生产汽油的题目。用玉米做汽油,美洲一些国家如美国已经在做了,我要求学生给中国老百姓算一下用玉米做汽油合不合算。除了化学原理外,做这个题目也要去了解中国的农业情况、汽油价格、消耗量、汽车市场等方面的数据。还有关于纳米机械的题目,要设计符合一定要求的分子器件,这只是原理性的,不要求实际做出来,但理论上要合理,学生可以敞开思路进行设计。还有绿色化学实验的题目。现在化学实验还是有很多污染的,绿色化学要求对某个实验进行完全无污染设计,原料可能都要换掉,当然还要考虑成本。这样的题目如果做得好,就是可以发表和应用的。有时几个小组会选同一个题目,这样还可以互相考评,同行评议,互相竞争。像这样的题目每学期可能要出十几到二十几个。

记者:学生做的这些论文,像玉米做汽油、纳米机械,您看了以后觉得他们的设计有学术或应用上的价值吗?您通常如何点评?

卞老师:有的是很有价值的。要想小论文做得好,老师在出题前也要做调研,看看目前的情况。比如玉米燃料的问题,有国外文章认为不可行,因为与人争粮,而且这是把太阳能转化成玉米,再把玉米转化成能源,为何不直接把太阳能转化成能源呢?而且太阳能利用又不需要占用宝贵的耕地。所以大量应用肯定是不划算的。关于这个题目我在最后总结时谈到的第一个问题就是解决能源转化途径,因为没有一组想到这一点,就局限在化学中的如何用玉米做汽油了。这是年轻人的局限,视野较窄,老师就要通过这样的题目,提醒同学们关注能量的流向和效率的关系,提升他们的眼界和思想宽度。还有各方面确实做得不错的,比如一个设计纳米机械的文章,全新的一个思路,论文已经交了,过两天准备交给一位专家给看看可行性。

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3 条评论

  1. 快速去痘印 说道:

    很不错!

  2. 上高中的时候,就化学 学得好。现在都忘了。到底为什么要学他呢???

  3. guo 说道:

    楼上说的是教育中一个普遍而关键的问题,是老师和学生在教育中都要注意的:学习更多的时候并不是为了记住。在此不准备长篇大论,只打一个比方:学太极只记住了招式而体会不到意境,不可能成为高手。