力的概念在实际中的应用

埃里克·梅热（Eric Mazur）是哈佛大学应用物理学系主任。他执教30余年，获奖无数，拥有多项专利，开办了数家技术公司。如今，他是享誉世界的最具创新精神的教育者之一，但他在职业生涯初期却并非如此。梅热读书时接受的是传统式的教育，到哈佛大学之后，他在教书的头10年也照搬了自己做学生时的传统学习方式，他的学生给予他极高的评价，考试成绩也非常出色。他原本可以继续沿用这种传统方式。

大约15年前，梅热看到了一份考试卷，上面只有25道题。这份名为“力的概念清查测试”（The Force Concept Inventory Test）的试卷是亚利桑那州立大学的教授设计的，其设计初衷是为了评估学生对物理世界的理解深度。试卷中列举了一些简单的问题，包括画出从行进中的飞机上掉下来的重物的掉落轨迹等。亚利桑那州立大学的教授称，试卷的完成情况令人十分不满，就连最优秀的物理系学生都得分不高。梅热的学生无一例外，在高中阶段都是数学和科学尖子生，他们的大学先修物理和微积分课程都是5分，在学术能力评估测试或美国大学入学考试中的数学成绩非常高，平时成绩也是全A。他很自信，这份“力的概念清查测试”不可能难得住自己的学生。但结果表明，学生们的成绩跟瞎蒙出来的得分差不多。上完一个学期的课之后，他又拿出这份试卷让学生们再做一遍，本以为哈佛大学里顶尖课堂中的一群学术尖子，通过一个学期的学习之后能取得真正的进步。结果，一模一样的试卷重做一遍，分数的提升程度却微乎其微。

梅热意识到，自己的学生根本没有学到真正的科学，于是下定决心对课程进行彻底整改。整改后的课程利用苏格拉底式教学法，要求学生对一些关于世界如何运转的、能激发人思考的问题进行辩论，同时还利用项目制学习的方法来反映物理学科的真实内容（见图4-5）。通过梅热的方法，学生们都能掌握物理学的基本原理和最本质的真实知识，而这些知识也能令物理学的定义和公式变得更有意义，更容易记住。偶尔梅热也会让学生参加哈佛大学传统的以公式为主导的物理期末考试，学生们的成绩都名列前茅。而当传统物理课的学生来参加梅热设计的期末考试时，却基本没人能通过。梅热给我讲到了一位学生在年终课程评价时给他写下的评语：“我在课堂上学到了太多知识，唯一不满意的地方是梅热教授什么都没有教给我们，所有的知识都要我们自学。”

图4-5　埃里克·梅热物理教学法示例

资料来源：哈佛大学教授埃里克·梅热

有一次在哈佛大学，我亲眼见证了梅热的教学风格。当时，他向台下的众多教育界人士提出了一个问题。随后，听众们自发组成小组，对梅热提出的问题进行讨论。整个讲堂里瞬间有一种能量爆发的感觉，驱动课堂讨论向前发展的是这群“学生”，而梅热本人则一言不发，只在一旁观察。

在一个小水池中有一艘承载着一块巨石的小船，将巨石搬出后投入水池中，假设巨石沉没到了水池底部，水池中的水位将发生怎样的变化？

1．比之前要高

2．不发生变化

3．比巨石在船中的时候低

梅热在大学先修物理课程顾问委员会中担任委员一职长达5年。当时，他敦促委员会将这类物理学的基本问题囊括在大学先修物理课程考试中。大学委员会听取了他的意见，针对这些问题做了实地测试，但最终还是拒绝将这种类型的问题囊括在试卷里。因为擅长将数字代入公式的那些学生并不能顺利回答出有关世界如何运转的问题；反之亦然，懂得世界如何运转的学生并不擅长将数字代入公式。大学委员会的终极目标是为了产出他们想要的呈钟形曲线分布的总体成绩，而梅热的这些问题则会扭曲这个完美的分布形态。

从哈佛大学出来，沿着查尔斯河向南走3.2公里，就来到了麻省理工学院——世界上最德高望重的工程学府之一。可想而知，麻省理工学院的学生每天都沉浸在最先进的科学和工程知识之中。然而，在近期的一次麻省理工学院的毕业典礼上，一位教授给几个毕业生发放了电线、电池和灯泡等物件，让他们想办法将灯泡点亮。而在场的毕业生没有一个人能制作出一个正常运转的电路。在纸面上看来，他们都是最优秀的学生，他们在科学、技术、工程和数学方面遥遥领先。你能想到的任何一门考试，这些学生都能取得最好成绩。可是，就连电工看来最基本的活计他们都不会做。从这个角度来看，这些麻省理工学院的毕业生是否学到了真正的科学呢？

波士顿几位顶尖的软件开发商和创业家与我见了面，共同讨论有关教育的话题。许多人都说，当年读书时自己的考试成绩一点都不好，后来却在软件这个充满创造力的领域取得了优异的实战成绩。他们还讲到自己的公司以前也经常通过大学校园招聘的方式聘请程序员，而现在，他们都非常依赖GitHub这个开源代码储备库。因为这个工具能让他们直接对申请人编写的代码进行评估。从另一个角度来看，GitHub也是一份申请人的软件数字化档案。现在，他们会聘请高中辍学生，还有那些参加过短期沉浸式编程课程的人。在这些课程上，许多学生在3个月的时间内学到的东西，比大学计算机科学专业的学生4年学到的东西还要多。在招聘四年制大学毕业生时，他们更喜欢像欧林大学、东北大学和伍斯特理工学院这样的院校，因为这些学校特别重视项目制学习和实习经历。其中一人对麻省理工学院和哈佛大学的毕业生给予了如下评价：“这些学生在学校并没有学到很多有用的知识，却都以为自己懂得很多。他们向雇主提出的前三个问题全是关于职位、薪水，还有办公室的宽敞豪华程度的。”

从某个角度来看，有些物理学课程的涉及面可能的确比较窄，学会了库伦定律并不能真的让你明白电的运转原理。但是，沿着这种现象往深处去想，假设我们最优秀的学生都没有学到什么真正的知识，就像那些在劳伦斯威尔学院、哈佛大学和麻省理工学院的学生一样，又说明了什么？在学术圈如鱼得水，并不能真的反映出一个人的深度学习能力或对真实世界的理解。而深度学习和对真实世界的理解这两个至关重要的能力，是可以通过许多方式展示出来的。目前，这些展示方式还没有得到学校的重视。如果教育能够以真实世界的理解为根基，就可以帮助学生在求学期间对各式各样的人生发展路径进行探索。无论是将来靠自己的手艺赚钱，还是去象牙塔中深造，这种对真实世界的理解都是有必要的。

我们的学校完全可以都是值得信任的老师、积极投入的学生，以及使用富有PEAK精神的学习方法；我们的学校完全可以让孩子们准备好迎接未来的职业发展和公民责任，让学生们以有意义的方式去学习，帮助他们开启通往未来的大门；我们的学校也完全可以意识到教育的真正意义，跳出追求考试成绩的怪圈，让这种对教育的至高无上的追求感染到每一个美国人。是否选择这样的追求，就在我们的一念之间。只要有勇气抛开给学生的每一项学习成果打分的执念，我们就可以脱离无谓的痛苦。