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理查德·費(fèi)曼:我是怎么判斷教科書好壞的

《費(fèi)曼經(jīng)典:一個(gè)好奇者的探險(xiǎn)人生》一書完整收錄了諾獎(jiǎng)得主、科學(xué)頑童理查德費(fèi)曼的61篇經(jīng)典自傳文章,經(jīng)過費(fèi)曼的忘年密友拉爾夫萊頓的精心編排,讓讀者得以沿著生平時(shí)間重走費(fèi)曼的冒險(xiǎn)旅程

【編者按】

《費(fèi)曼經(jīng)典:一個(gè)好奇者的探險(xiǎn)人生》一書完整收錄了諾獎(jiǎng)得主、科學(xué)頑童理查德·費(fèi)曼的61篇經(jīng)典自傳文章,經(jīng)過費(fèi)曼的忘年密友拉爾夫·萊頓的精心編排,讓讀者得以沿著生平時(shí)間重走費(fèi)曼的冒險(xiǎn)旅程:在麻省理工學(xué)院捉弄同學(xué),在普林斯頓大學(xué)與愛因斯坦對話,研發(fā)原子彈的同時(shí)開遍保險(xiǎn)柜,學(xué)敲鼓并加入桑巴樂隊(duì),在諾貝爾獎(jiǎng)晚宴的趣事,學(xué)畫、賣畫、辦畫展,靠冰水和夾子解密航天飛機(jī)事故……費(fèi)曼的這些文章,展現(xiàn)了他對科學(xué)、教育和人生的獨(dú)特觀念和態(tài)度,也告訴我們:做一個(gè)有趣的人比獲得諾貝爾獎(jiǎng)更難,也更重要。本文選自該書。

理查德·費(fèi)曼

理查德·費(fèi)曼

01

20世紀(jì)60年代早期,我的很多朋友仍然在給政府當(dāng)顧問。同時(shí),我在社會責(zé)任感方面毫無感覺,并盡可能拒絕去華盛頓的邀請,當(dāng)時(shí)這么做需要一定勇氣。

我當(dāng)時(shí)在給大一新生上物理課,一次下課后,協(xié)助我做演示的湯姆·哈維說:“你得去看看數(shù)學(xué)教科書是怎么回事!我女兒在學(xué)校學(xué)了一堆亂七八糟的東西!”

我當(dāng)時(shí)沒放在心上。

但是第二天,我接到一個(gè)電話,是帕薩迪納當(dāng)?shù)睾苡忻穆蓭熤Z里斯先生打來的,他當(dāng)時(shí)是州教育委員會的一員。他問我愿不愿意加入州課程設(shè)置委員會,他們正在為加州挑選新的教科書。因?yàn)橹菡?guī)定,所有公立學(xué)校的全部教科書都必須由州教委挑選,于是設(shè)立了專門的委員會來檢查書本,并給出挑選建議。

當(dāng)時(shí),很多書都采用了一種教算術(shù)的新方法,他們稱之為“新數(shù)學(xué)”。因?yàn)橥ǔV挥袑W(xué)校老師和管理人員才會看這些書,所以這次想找一些懂得數(shù)學(xué)實(shí)際運(yùn)用的人來幫忙評估,畢竟這樣的人知道最終成果是什么,也知道教數(shù)學(xué)的目的是什么。

那時(shí),我因?yàn)橐恢辈桓献鞫a(chǎn)生了負(fù)罪感,所以同意加入這個(gè)委員會。

很快,我就開始接到出版商的信件和電話。他們會說這樣的話,“很高興得知您也加入了委員會,我們確實(shí)需要懂科學(xué)的人……”或者“委員會能有一位科學(xué)家真是太好了,因?yàn)槲覀兊臅且钥茖W(xué)為導(dǎo)向的……”但他們也會說這樣的話,“我們想要給您解釋一下我們的書……”以及“我們非常樂意通過任何方式幫您評估我們的書……”在我看來,這簡直是瘋了。我是追求客觀的科學(xué)家,既然學(xué)生最后拿到的只有課本(老師的是教學(xué)手冊,也參與評估),那么出版商的多余解釋都只會混淆視聽。所以我不想和任何出版商溝通,我的回答永遠(yuǎn)是:“你不必解釋,我相信書本身就可以說明問題?!?/p>

我代表的是洛杉磯大部分地區(qū),但不包括洛杉磯市。洛杉磯市的代表是一位很友好的女士,名叫懷特豪斯夫人,來自洛杉磯學(xué)校體系。諾里斯先生建議我和她見面,了解一下委員會都做過什么以及如何開展工作。

懷特豪斯夫人首先告訴我,下次會議要討論的事情(他們已經(jīng)開過一次會,我是之后才加入的)?!皶弦懻撟匀粩?shù)的事。”我不知道是什么意思,后來才知道是我稱為整數(shù)的東西。他們給所有概念都起了新名字,所以我一開始就遇到很多麻煩。

她還告訴我,委員們一般是如何給教科書打分的。他們會收到每種書的很多冊樣本,發(fā)給本區(qū)的老師和管理人員,然后收集這些人對書本的評估意見。因?yàn)槲也徽J(rèn)識老師或管理人員,再加上我認(rèn)為通過自己的閱讀就可以判斷書的好壞,于是我決定自己看完所有書。(我所在的地區(qū),有些人也想要看這些書,并希望有機(jī)會表達(dá)自己的觀點(diǎn)。懷特豪斯夫人提出,把他們的報(bào)告和她的放在一起,好讓他們感覺舒服點(diǎn)兒,而我也不用擔(dān)心他們的抱怨。他們確實(shí)滿意了,我也沒有惹什么麻煩。)

幾天后,書庫的人打電話過來說:“我們準(zhǔn)備好給您送書了,費(fèi)曼先生,一共有300磅(約136千克)。”

我嚇傻了。

“沒關(guān)系,費(fèi)曼先生,我們會找人來幫你看書的。”

我不懂怎么幫我看:要么自己看,要么不看。我在樓下書房里安了一個(gè)特別書架(那些書摞起來有5米多高),然后開始讀所有會在下次會議上討論的書。討論將從小學(xué)課本開始。

這項(xiàng)工作頗為費(fèi)力,我一直在地下室忙個(gè)不停。我妻子說,那段時(shí)間她就像生活在一座火山上。沉寂一段時(shí)間后,突然“轟隆隆?。 薄鹕骄捅l(fā)了。

原因就是那些書都糟透了,漏洞百出,潦草倉促。他們想顯得嚴(yán)謹(jǐn),但采用的例子卻不太貼切(比如用路上的汽車來闡述“集”的概念),細(xì)枝末節(jié)上經(jīng)不起推敲。定義并不準(zhǔn)確。所有東西都有點(diǎn)含混不清——他們還不夠聰明,不理解什么是“嚴(yán)謹(jǐn)”。他們都在假裝,在教授自己都不明白的東西,而實(shí)際上,這些內(nèi)容對孩子們來說,更是毫無用處。

我知道他們的目的。很多人認(rèn)為,蘇聯(lián)發(fā)射了斯普特尼克人造衛(wèi)星后,我們落在了后面,于是要求數(shù)學(xué)家們給出建議,如何才能用有趣的現(xiàn)代數(shù)學(xué)概念教數(shù)學(xué)。目的是讓原本認(rèn)為數(shù)學(xué)無聊的孩子們提起對數(shù)學(xué)的興趣。

舉例來說:為了展示不同的可能性,他們會討論不同的進(jìn)位制——五進(jìn)制、六進(jìn)制,等等。對可以理解十進(jìn)制的孩子來說,還挺有趣的,至少算有趣的思維訓(xùn)練。但是這些教材要求所有孩子都必須學(xué)至少兩種進(jìn)位制!然后,可怕的題目就是:“請把下列七進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換為五進(jìn)制的數(shù)字?!卑岩环N進(jìn)制轉(zhuǎn)換為另一種進(jìn)制是毫無意義的,你能做到的話,可能挺有意思的;做不到的話,也沒關(guān)系,因?yàn)橐稽c(diǎn)兒用都沒有!

總之,我看所有的書中,沒有一本提到過在科學(xué)中使用算術(shù)的事。如果有的話(因?yàn)榇蠖嗍浅橄蟮膹U話),也只是買郵票之類。

終于,我找到一本書,上面說:“數(shù)學(xué)在科學(xué)中有很多應(yīng)用。我們會舉一個(gè)天文學(xué)的例子,也就是星星的科學(xué)。”翻到下一頁,上面說:“紅色星星的溫度是4000攝氏度,黃色星星的溫度是5000攝氏度……”——目前為止還不錯(cuò)。書上繼續(xù)寫:“綠色星星的溫度是7000攝氏度,藍(lán)色星星的溫度是10000攝氏度,而紫色星星的溫度是——(一個(gè)很大的數(shù)字)?!彪m說沒有綠色或紫色的星星,但是其他星星的數(shù)據(jù)還算準(zhǔn)確。是馬馬虎虎的準(zhǔn)確,但已經(jīng)構(gòu)成了問題。所有問題都一樣:都是不知道自己在說什么的人寫的,所以總有些小錯(cuò)誤,無一例外。如果寫教材的人都不太清楚自己在寫什么,還怎么指望能教好呢?我無法理解,也不知道為什么,但這些書就是很糟糕,糟糕透了!

不過話說回來,我對這本書還算滿意,因?yàn)樗堑谝槐咎岬綌?shù)學(xué)應(yīng)用于科學(xué)的書。星星溫度那部分讓我有點(diǎn)不滿意,但也不是非常不滿意,因?yàn)槊銖?qiáng)算是對的——只是例子舉錯(cuò)了。

接下來是習(xí)題部分。上面寫:“約翰和爸爸出門看星星。約翰看到兩顆藍(lán)色的星星和一顆紅色的星星。爸爸看到一顆綠色的星星、一顆紫色的星星,還有兩顆黃色的星星。約翰和爸爸看到星星的溫度總和是多少?”——我又驚又氣,火冒三丈。

我妻子會說起樓下的“火山”,而這只是其中一例,問題持續(xù)存在,荒謬也從未停止!把兩顆星星的溫度加起來沒有任何意義,沒有人會這樣做,除非是計(jì)算星星的平均溫度,但那也不是為了計(jì)算所有星星的總溫度!太糟糕了。這只是讓學(xué)生練習(xí)了加法,而編寫者自己應(yīng)該也不清楚自己在說什么。就像一些有少量排版錯(cuò)誤的句子里突然出現(xiàn)一個(gè)完全倒著寫的句子,書里的數(shù)學(xué)就是這樣,讓人絕望!

02

接下來,我去參加了第一場會議。其他委員對一些書給出了自己的評分,還詢問我的評分。我的評分經(jīng)常和他們的不同,他們會問:“為什么你給那本書的評分那么低?”

我會說那本書的問題是什么什么,在某某頁——我都有筆記。

他們發(fā)現(xiàn)我像個(gè)寶庫:我會詳細(xì)地告訴他們,所有書哪兒好,哪兒不好,我的所有評分都有理由。

我問他們,為什么會給某本書如此高的評分,他們會說:“說說你對這本書是怎么想的。”我永遠(yuǎn)無法知道他們到底是如何評分的。相反,他們總是在問我是怎么想的。

討論到某本書時(shí),他們又問我的看法,這本書是一家出版公司提供的一套三本中的一本。

我說:“我沒有收到這本,不過其他兩本都還可以?!?/p>

有人又重復(fù)了一遍:“你對第三本書怎么看?”

“我說了他們沒給我寄那本,所以無從判斷?!?/p>

負(fù)責(zé)書庫的人也在現(xiàn)場,他說:“不好意思,我來解釋。之所以沒有給您送,是因?yàn)楫?dāng)時(shí)那本書還沒有完成。我們有規(guī)定必須在某個(gè)時(shí)間前登記入庫,那家出版公司晚了幾天。所以當(dāng)時(shí)收到的只有封面,內(nèi)頁都是空白。那家公司給我發(fā)消息解釋過,希望委員會可以繼續(xù)考慮這套書,雖然第三本會晚幾天?!?/p>

實(shí)際情況是,那本空白書獲得了幾位委員的評分!他們無法相信那本書竟然是空白的,因?yàn)橐呀?jīng)打了分。而且,空白書的評分還略高于其他兩本。書里什么都沒有也并未影響評分。

我認(rèn)為這種事發(fā)生主要是制度和工作方式的問題。很多人拿到書時(shí),還在忙其他的事情,對書并不在意,心想:“反正很多人都在讀這本書,我讀不讀也不會有什么區(qū)別?!庇谑请S便打了個(gè)分?jǐn)?shù)——至少有些人如此。不是說所有人,但確實(shí)有人會這樣。所以報(bào)告收回時(shí),不知道為什么這本書的報(bào)告比其他書要少(比如一本書有10份報(bào)告,而這本只有6份)。于是,把收到的評分平均一下,因?yàn)闆]收到的報(bào)告不算數(shù),所以還是會得到一個(gè)合理的數(shù)字。但是平均的過程中,忽略的重要事實(shí)是,這本書根本沒有任何內(nèi)容。

我想到這點(diǎn)是因?yàn)榭吹搅苏n程設(shè)置委員會里發(fā)生的事情:這本空白書,只有六成的成員有報(bào)告,而其他書則是八成或九成。而他們給六成報(bào)告取平均值時(shí),得到的分?jǐn)?shù)和用八九成報(bào)告的一樣好。發(fā)現(xiàn)給空白書做了評分后,他們都很尷尬,卻讓我更加自信。原來委員會把大部分精力花在分發(fā)樣書和收集報(bào)告上,還在看書之前就去參加出版商們的研討會,聽他們自吹自擂。委員會里,只有我讀了全部的書,而且沒從出版商那里獲得書以外的其他信息,因?yàn)樽罱K進(jìn)入學(xué)校的也只有這些書。

判斷一本書的好壞,應(yīng)該自己認(rèn)真閱讀,還是相信他人粗略閱讀后寫的報(bào)告呢?這很像一個(gè)有名的問題:古代中國,沒人可以看到皇帝的鼻子,問題就是,皇帝的鼻子有多長呢?為了找到答案,你跨越千山萬水,到處找人問皇帝的鼻子有多長,最后算出了一個(gè)平均值。你認(rèn)為這個(gè)數(shù)字很“準(zhǔn)確”,因?yàn)槠骄四敲炊嗳说臄?shù)據(jù)。但這樣做根本無法找到答案:你確實(shí)找了一大群人,但每個(gè)人都漫不經(jīng)心,知之甚少,這樣求得的平均值沒有太大參考價(jià)值。

03

最終促使我徹底退出委員會的原因是,第二年我們要選科學(xué)教科書。我本以為科學(xué)方面的書可能會有所不同,所以挑幾本看了一下。

結(jié)果如出一轍。有些書乍看還不錯(cuò),但接下來就會慘不忍睹。舉例來說,有一本書,開頭放了四張圖:第一張是一個(gè)發(fā)條玩具;接下來是一輛汽車;然后是一個(gè)男孩在騎自行車;最后是別的什么東西。每幅圖的下面都寫著:“它是怎么動起來的?”

我想:“我知道教學(xué)用意。談力學(xué),玩具里的彈簧是怎么工作的;談化學(xué),汽車?yán)锏陌l(fā)動機(jī)是怎么運(yùn)作的;談生物學(xué),肌肉是怎么工作的。”

這很像我父親跟我之間的對話:“是什么讓它動起來的?所有東西動起來的原因都是太陽?!苯酉聛淼挠懻摼秃苡幸馑肌?/p>

“不對,玩具會動是因?yàn)樯狭税l(fā)條?!蔽艺f。

“發(fā)條是怎么上的?”他問。

“我擰上的?!?/p>

“那你又是怎么動起來的?”

“我吃飯了?!?/p>

“因?yàn)樘柕恼丈?,食物才會生長。所以是太陽讓所有東西動起來的。”于是引出一個(gè)概念:運(yùn)動只是太陽能量的轉(zhuǎn)化。

翻到下一頁,答案是,對發(fā)條玩具來說,“能量讓它動起來了”。對騎自行車的男孩,“能量讓它動起來了”。對所有東西來說,都是“能量讓它動起來了”。

這么說毫無意義。假設(shè)有個(gè)東西叫“哇啦哇啦”,以此來定義普遍原理,就可以說:“哇啦哇啦讓它動起來了?!边@不體現(xiàn)任何知識。孩子什么都學(xué)不到,它只是一個(gè)詞而已!

他們本該做的是查看發(fā)條玩具,看看里面的彈簧,研究彈簧和輪子的原理,不要管什么“能量”。等孩子們對玩具的實(shí)際運(yùn)作有了一定理解后,再討論關(guān)于能量的普遍原理。

甚至“能量讓它動起來了”這句話也不完全正確,因?yàn)橐坏┧O聛恚部梢哉f成“能量讓它停下來了?!彼麄儗?shí)際上是說,集中的能量轉(zhuǎn)化為了更分散的形態(tài),這是能量非常微妙的一個(gè)方面。這些例子中,能量既不會增加也不會減少,只是從一種形態(tài)變?yōu)榱硪环N形態(tài)。物體靜止時(shí),能量就轉(zhuǎn)化成了熱,變?yōu)橐话銦o序狀態(tài)。

但所有書都有一個(gè)通?。褐v的東西毫無用處、亂七八糟、含混不清、令人費(fèi)解,還有不正確的內(nèi)容。有人能從這些書中學(xué)到科學(xué)嗎?我不知道,因?yàn)闀镏v的根本不是科學(xué)。

所以,看到這些令人發(fā)指的書,和此前數(shù)學(xué)書的問題如出一轍后,我可以預(yù)見自己的火山又要爆發(fā)了。我因?yàn)樽x了所有數(shù)學(xué)書而精疲力竭,又因?yàn)樽约旱呐θ扛吨畺|流而倍感沮喪,已經(jīng)無法忍受再來一年的痛苦,便退出了。

過了一段時(shí)間,我聽說課程設(shè)置委員會要把“能量讓它動起來”那本書推薦給州教育委員會,于是我做了最后一次努力。委員會的每場會議都允許公眾發(fā)表意見,所以我站起來說為什么我認(rèn)為那本書很糟糕。

接替我加入委員會的那個(gè)人說:“這本書已經(jīng)得到了某某飛機(jī)公司65位工程師的認(rèn)可!”我并不懷疑那家公司有非常優(yōu)秀的工程師,但是這65位工程師的能力必然有高有低——肯定有一些能力較弱的人!同樣的問題又出現(xiàn)了,就是皇帝鼻子長度平均值的問題,或是給空白書的評分取平均值。如果那家公司能選出幾位比較優(yōu)秀的工程師,讓他們好好看看那本書,結(jié)果會比現(xiàn)在好得多。

我不能說我比那65人都聰明,但肯定是其中比較聰明的!

我無法說服他,那本書最終獲得委員會批準(zhǔn)了。

《費(fèi)曼經(jīng)典:一個(gè)好奇者的探險(xiǎn)人生》,[美]理查德·P.費(fèi)曼著,[美]拉爾夫·萊頓編,李盼譯,未讀|北京聯(lián)合出版公司。

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