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理查德·費曼:我是怎么判斷教科書好壞的
【編者按】
《費曼經典:一個好奇者的探險人生》一書完整收錄了諾獎得主、科學頑童理查德·費曼的61篇經典自傳文章,經過費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間重走費曼的冒險旅程:在麻省理工學院捉弄同學,在普林斯頓大學與愛因斯坦對話,研發原子彈的同時開遍保險柜,學敲鼓并加入桑巴樂隊,在諾貝爾獎晚宴的趣事,學畫、賣畫、辦畫展,靠冰水和夾子解密航天飛機事故……費曼的這些文章,展現了他對科學、教育和人生的獨特觀念和態度,也告訴我們:做一個有趣的人比獲得諾貝爾獎更難,也更重要。本文選自該書,由澎湃新聞經未讀授權發布。

理查德·費曼
01
20世紀60年代早期,我的很多朋友仍然在給政府當顧問。同時,我在社會責任感方面毫無感覺,并盡可能拒絕去華盛頓的邀請,當時這么做需要一定勇氣。
我當時在給大一新生上物理課,一次下課后,協助我做演示的湯姆·哈維說:“你得去看看數學教科書是怎么回事!我女兒在學校學了一堆亂七八糟的東西!”
我當時沒放在心上。
但是第二天,我接到一個電話,是帕薩迪納當地很有名的律師諾里斯先生打來的,他當時是州教育委員會的一員。他問我愿不愿意加入州課程設置委員會,他們正在為加州挑選新的教科書。因為州政府規定,所有公立學校的全部教科書都必須由州教委挑選,于是設立了專門的委員會來檢查書本,并給出挑選建議。
當時,很多書都采用了一種教算術的新方法,他們稱之為“新數學”。因為通常只有學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學實際運用的人來幫忙評估,畢竟這樣的人知道最終成果是什么,也知道教數學的目的是什么。
那時,我因為一直不跟政府合作而產生了負罪感,所以同意加入這個委員會。
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,我們確實需要懂科學的人……”或者“委員會能有一位科學家真是太好了,因為我們的書正是以科學為導向的……”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家,既然學生最后拿到的只有課本(老師的是教學手冊,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,我的回答永遠是:“你不必解釋,我相信書本身就可以說明問題。”
我代表的是洛杉磯大部分地區,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(他們已經開過一次會,我是之后才加入的)。“會上要討論自然數的事。”我不知道是什么意思,后來才知道是我稱為整數的東西。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,發給本區的老師和管理人員,然后收集這些人對書本的評估意見。因為我不認識老師或管理人員,再加上我認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,有些人也想要看這些書,并希望有機會表達自己的觀點。懷特豪斯夫人提出,把他們的報告和她的放在一起,好讓他們感覺舒服點兒,而我也不用擔心他們的抱怨。他們確實滿意了,我也沒有惹什么麻煩。)
幾天后,書庫的人打電話過來說:“我們準備好給您送書了,費曼先生,一共有300磅(約136千克)。”
我嚇傻了。
“沒關系,費曼先生,我們會找人來幫你看書的?!?/p>
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。討論將從小學課本開始。
這項工作頗為費力,我一直在地下室忙個不停。我妻子說,那段時間她就像生活在一座火山上。沉寂一段時間后,突然“轟隆隆??!”——火山就爆發了。
原因就是那些書都糟透了,漏洞百出,潦草倉促。他們想顯得嚴謹,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),細枝末節上經不起推敲。定義并不準確。所有東西都有點含混不清——他們還不夠聰明,不理解什么是“嚴謹”。他們都在假裝,在教授自己都不明白的東西,而實際上,這些內容對孩子們來說,更是毫無用處。
我知道他們的目的。很多人認為,蘇聯發射了斯普特尼克人造衛星后,我們落在了后面,于是要求數學家們給出建議,如何才能用有趣的現代數學概念教數學。目的是讓原本認為數學無聊的孩子們提起對數學的興趣。
舉例來說:為了展示不同的可能性,他們會討論不同的進位制——五進制、六進制,等等。對可以理解十進制的孩子來說,還挺有趣的,至少算有趣的思維訓練。但是這些教材要求所有孩子都必須學至少兩種進位制!然后,可怕的題目就是:“請把下列七進制的數字轉換為五進制的數字?!卑岩环N進制轉換為另一種進制是毫無意義的,你能做到的話,可能挺有意思的;做不到的話,也沒關系,因為一點兒用都沒有!
總之,我看所有的書中,沒有一本提到過在科學中使用算術的事。如果有的話(因為大多是抽象的廢話),也只是買郵票之類。
終于,我找到一本書,上面說:“數學在科學中有很多應用。我們會舉一個天文學的例子,也就是星星的科學。”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。書上繼續寫:“綠色星星的溫度是7000攝氏度,藍色星星的溫度是10000攝氏度,而紫色星星的溫度是——(一個很大的數字)?!彪m說沒有綠色或紫色的星星,但是其他星星的數據還算準確。是馬馬虎虎的準確,但已經構成了問題。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,因為它是第一本提到數學應用于科學的書。星星溫度那部分讓我有點不滿意,但也不是非常不滿意,因為勉強算是對的——只是例子舉錯了。
接下來是習題部分。上面寫:“約翰和爸爸出門看星星。約翰看到兩顆藍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,除非是計算星星的平均溫度,但那也不是為了計算所有星星的總溫度!太糟糕了。這只是讓學生練習了加法,而編寫者自己應該也不清楚自己在說什么。就像一些有少量排版錯誤的句子里突然出現一個完全倒著寫的句子,書里的數學就是這樣,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。
他們發現我像個寶庫:我會詳細地告訴他們,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,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>
負責書庫的人也在現場,他說:“不好意思,我來解釋。之所以沒有給您送,是因為當時那本書還沒有完成。我們有規定必須在某個時間前登記入庫,那家出版公司晚了幾天。所以當時收到的只有封面,內頁都是空白。那家公司給我發消息解釋過,希望委員會可以繼續考慮這套書,雖然第三本會晚幾天?!?/p>
實際情況是,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,因為已經打了分。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。
我認為這種事發生主要是制度和工作方式的問題。很多人拿到書時,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別?!庇谑请S便打了個分數——至少有些人如此。不是說所有人,但確實有人會這樣。所以報告收回時,不知道為什么這本書的報告比其他書要少(比如一本書有10份報告,而這本只有6份)。于是,把收到的評分平均一下,因為沒收到的報告不算數,所以還是會得到一個合理的數字。但是平均的過程中,忽略的重要事實是,這本書根本沒有任何內容。
我想到這點是因為看到了課程設置委員會里發生的事情:這本空白書,只有六成的成員有報告,而其他書則是八成或九成。而他們給六成報告取平均值時,得到的分數和用八九成報告的一樣好。發現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樣書和收集報告上,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,因為最終進入學校的也只有這些書。
判斷一本書的好壞,應該自己認真閱讀,還是相信他人粗略閱讀后寫的報告呢?這很像一個有名的問題: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,最后算出了一個平均值。你認為這個數字很“準確”,因為平均了那么多人的數據。但這樣做根本無法找到答案:你確實找了一大群人,但每個人都漫不經心,知之甚少,這樣求得的平均值沒有太大參考價值。
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教科書。我本以為科學方面的書可能會有所不同,所以挑幾本看了一下。
結果如出一轍。有些書乍看還不錯,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:第一張是一個發條玩具;接下來是一輛汽車;然后是一個男孩在騎自行車;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:“我知道教學用意。談力學,玩具里的彈簧是怎么工作的;談化學,汽車里的發動機是怎么運作的;談生物學,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?。
“不對,玩具會動是因為上了發條?!蔽艺f。
“發條是怎么上的?”他問。
“我擰上的?!?/p>
“那你又是怎么動起來的?”
“我吃飯了。”
“因為太陽的照射,食物才會生長。所以是太陽讓所有東西動起來的。”于是引出一個概念:運動只是太陽能量的轉化。
翻到下一頁,答案是,對發條玩具來說,“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。假設有個東西叫“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。”這不體現任何知識。孩子什么都學不到,它只是一個詞而已!
他們本該做的是查看發條玩具,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際運作有了一定理解后,再討論關于能量的普遍原理。
甚至“能量讓它動起來了”這句話也不完全正確,因為一旦它停下來,也可以說成“能量讓它停下來了?!彼麄儗嶋H上是說,集中的能量轉化為了更分散的形態,這是能量非常微妙的一個方面。這些例子中,能量既不會增加也不會減少,只是從一種形態變為另一種形態。物體靜止時,能量就轉化成了熱,變為一般無序狀態。
但所有書都有一個通病:講的東西毫無用處、亂七八糟、含混不清、令人費解,還有不正確的內容。有人能從這些書中學到科學嗎?我不知道,因為書里講的根本不是科學。
所以,看到這些令人發指的書,和此前數學書的問題如出一轍后,我可以預見自己的火山又要爆發了。我因為讀了所有數學書而精疲力竭,又因為自己的努力全部付之東流而倍感沮喪,已經無法忍受再來一年的痛苦,便退出了。
過了一段時間,我聽說課程設置委員會要把“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表意見,所以我站起來說為什么我認為那本書很糟糕。
接替我加入委員會的那個人說:“這本書已經得到了某某飛機公司65位工程師的認可!”我并不懷疑那家公司有非常優秀的工程師,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秀的工程師,讓他們好好看看那本書,結果會比現在好得多。
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了。

《費曼經典:一個好奇者的探險人生》,[美]理查德·P.費曼著,[美]拉爾夫·萊頓編,李盼譯,未讀|北京聯合出版公司。





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