彭笑剛

摘 要：中國大學里科學教育的任務，是讓中國文化背景下成長起來的年輕人真正體會科學精神、學習科學的理性方法、欣賞科學的美妙。中華文化是以最燦爛的農(nóng)耕文明為基礎的，但是，中國目前所做的是毅然決然地拋棄農(nóng)耕生產(chǎn)和生活方式。經(jīng)過幾十年的鮮血和汗水的付出，中國已經(jīng)成為了世界上最大的工業(yè)國。面對新的生產(chǎn)和生活方式，中國的年輕人必須理解新生產(chǎn)和生活方式后面的文化與精神，而這只能由合適的科學教育來實現(xiàn)。文化傳承決定了目前以及將來幾十年的幾代年輕人，他們的文化背景不大可能有很強的科學因素。因此，中國大學教育不但需要有中國特色，而且必須有一定的時代特色。以這樣的想法為基礎，作者用了幾年的大部分時間寫成了《物理化學講義》這本物理化學教材。《物理化學講義》產(chǎn)生的過程中，作者對時代特色與中國特色有了一些更具體的認識，其中的一部分記錄下來與廣大同仁共同探討。

關鍵詞：大學教學；科學教育；物理化學；著述思路

一、對大學教學的一些認識

回國已經(jīng)數(shù)載，不少人問我回國感覺如何。我會說“比我原來想象的要好些”。這是實情。這不，原以為難以正式出版的《物理化學講義》要正式出版了，而且是在不止一家出版社希望出版該書的情況下，由中國高等教育界認可的“高等教育出版社”出版。借此機會，淺談一些我對大學教學的認識與思考，以及著述本書的一些體會。

剛剛從美國回來的時候，好些國內(nèi)大學老師告訴我：“現(xiàn)在的學生啊，唉，越來越不愛學習了”；“好的學生只是關心分數(shù)，差的學生甚至都不在乎分數(shù)”；“上課不點名，一大部分學生可能都不會來了”；“‘90后的學生比起‘80后差，而‘80后與我們改革開放后的第一代大學生——也就是所謂的‘60后和早期的‘70后——是沒法比的”。國外的同仁們，則普遍對國內(nèi)的學術環(huán)境、大學氛圍持懷疑的甚至是負面的態(tài)度。雖然我對這些說法有所懷疑但心里難免有些不安。

以我這幾年的零距離觀察和教學實踐，我想說，我們的大學和我們的學生確實是有各式各樣的問題，但事情絕不像我聽到的那樣不堪。其實，在我們的大學里，絕大部分老師真心想把中國的大學辦好；我們的學生不是不愿意學習，而是他們有了更多一些的懷疑精神，似乎有了一些盡管懵懵懂懂但卻十分可貴的自我意識。

從科學精神和現(xiàn)代大學教育宗旨來看，我認為，我們的大學生可能不是變得不太好了，而是恰恰相反，變得好了起來。這是因為，懷疑精神和獨立思想是科學精神的核心部分。我們教師應該給他們些時間、給他們些空間，中國的明天也許會有更大的奇跡發(fā)生。

是的，中國大學有許許多多的問題。在所有這些問題中，我以為首先是教師教學的問題，而不是學生的問題。我們的大學教師對自己的身份定位（Identity）極為模糊，對于自己在現(xiàn)代專業(yè)社會中的職業(yè)特征不甚了了。2012年6月，受教育部網(wǎng)絡教育培訓中心的邀請，參與過一個大學青年教師網(wǎng)絡培訓。大學青年教師一方面普遍對自己作為大學老師的勝任力感到懷疑，另一方面對于如何提高自己的授業(yè)能力感到迷茫。那么教師的第一準則究竟是什么？

現(xiàn)代人類社會的發(fā)展趨勢——應該是一個合情合理的趨勢——專業(yè)化。在現(xiàn)代專業(yè)化社會中，大學教師只是多種職業(yè)中的一種。一方面，現(xiàn)代社會并不承認“萬般皆下品，唯有讀書高”；另一方面，一個相對成熟的現(xiàn)代社會或者專業(yè)化的社會，遲早要打破“學而優(yōu)則仕”的局面。于是，大學教師真正要做的，是完成社會對該職業(yè)所設定的任務。

大學教授與現(xiàn)代社會所有的教育者一樣，我們的任務是給下一代講一講我們所認識的人生、我們“自以為是”的真理。當然也應該告訴后生們我們的迷惑、我們的無知。假裝什么都懂是行不通的，也是違背人生正道的。哪怕是從教學效果看，坑蒙拐騙的教育經(jīng)實際上也是蒙不住學生的。正如托爾斯泰所指出的，由于還沒有過度地浸淫于俗世，孩子們的美麗心靈可能具有辨別真?zhèn)蔚姆欠材芰?。而且，一旦感到教育者實質(zhì)上在做坑蒙拐騙的勾當，所謂正面教育的所有努力都會瓦解為東流水，甚至轉(zhuǎn)化為負面的效果。

因此，我認為，教育者的職業(yè)定位應該是給年輕的學生們提供一套套的參照系。美妙的、正面的，是給后生們追求幸?？鞓啡松墓膭?；失敗的、痛苦的，是給他們的警醒。

富有個性的教授只能靠自己教育自己。辦法是把自己投入到工作中，不斷地探索、實踐、借鑒、體會、總結(jié)、提高。

二、《物理化學講義》著述思路

盡管這是第一次正式出版，但這是本講義的第三版。前面兩版，只是用作浙江大學化學專業(yè)的物理化學教材。浙江大學的學制是三個短學期（相當于1.5個正常學期）的物理化學課。而本書的第一版，是一邊講授一邊完成的。也就是說，浙江大學08級化學專業(yè)的同學得到了上、中、下三本物理化學教材。雖然第二版決定裝訂為一本，但覺得分為三冊的做法頗為可取，在一定程度上反映了現(xiàn)代物理化學學科的結(jié)構。于是，三冊合并為一本但還是保持三冊的結(jié)構。因為同樣原因，讀者現(xiàn)在看到的正式出版的書還是分為三部分。按照高等教育出版社編審的意見，一本書分為三冊似乎不妥，分為三篇（上篇、中篇和下篇）更合適。

我以為，科學意味著不斷探索。為此，本書寫作的一個基本出發(fā)點就是想打破“不求有功但求無過”的中庸之道。這導致了本教材帶有明顯的探索與開放味道，也希望讀者以探索的眼光來讀這本書。

關于利用這本書的教學，提幾點也許是過于美好的想法，供參考。首先，這本教材可能會對教師帶來一些挑戰(zhàn)，尤其是對那些“精通”傳統(tǒng)物理化學體系的教師。因為該書的系統(tǒng)不傳統(tǒng)，相比于國內(nèi)外同類教材新內(nèi)容頗多，所以，一個熟練的教師可能不得不放棄過去多年積累的講授內(nèi)容和思路，而必須另起爐灶。不過，如果一個老師能夠判斷這本教材的某些思想不及傳統(tǒng)教材或者不及自己的思路，那么，我會鼓勵他（她）按照自己的理解來講。如果真的能夠帶來一個師生共同批判本講義、相互辯論的局面，我覺得這本講義就非常有積極意義了。其次，本教材的附錄沒有收錄足夠的實驗數(shù)據(jù)。這并不是說數(shù)據(jù)不重要。相反，科學實驗數(shù)據(jù)對于任一門學科都是十分重要的。之所以造成了現(xiàn)在這個局面，一方面是因為我沒有想明白如何取舍；另一方面，是因為現(xiàn)在電子版的科學數(shù)據(jù)頗為普及，例如，CRC Handbook of Chemistry and Physics就頗為常見。最后，因為是探索性的、開放式的，所以，教師可以根據(jù)專業(yè)、課時、程度的不同對這本教材任意取舍。如果這本書能夠給每位物理化學教師提供一個契機和一個藍本，使他們以此為基礎演繹出來一套有自己個性特色的物理化學教學系統(tǒng)，那我們中國的大學就會在可以預見的將來成為世界上實力雄厚的化學家搖籃。

本教程試圖探索構建物理化學框架的一條新思路：

第一，與多數(shù)物理化學教材不同，我們將簡述量子化學對單個原子、分子能級結(jié)構的處理，以期把宏觀物理化學理論牢固地建立在原子、分子水平上。然后，利用統(tǒng)計熱力學的基本原理，從這些量子化的能級導出宏觀系統(tǒng)的三個基石性概念（能量、熵、溫度）和一條基本定律（熵增加原理），同時，將宏觀性質(zhì)與微觀能級結(jié)構關聯(lián)起來。

第二，對于經(jīng)典熱力學的處理，本教程將突出“化學”而不是“熱機”。眾所周知，超大量分子的宏觀系統(tǒng)是化學的主要的、常見的系統(tǒng)。目前，處理宏觀系統(tǒng)的手法包括統(tǒng)計熱力學和熱力學。傳統(tǒng)上，國內(nèi)物理化學不重視統(tǒng)計熱力學，而熱力學主要借重“熱機”理論。這導致了學生往往覺得物理化學難學、難用、復雜。應該指出的是，即使是歐美國家，“熱機”特色也是常見物理化學教材一個揮之不去的硬傷。突出“化學”而不是“熱機”，其核心是建立熱力學第二定律的化學陳述。這樣的處理方法，希望有利于讀者對熱力學的化學意義有更好的把握，懂得熱力學的根本是“多分子系統(tǒng)”理論，而不是關于“做功-傳熱”或者“熱-功轉(zhuǎn)換”的理論。

第三，對于人類，化學最大的意義在于溶液，而不是氣體。因為經(jīng)典化學熱力學成型于19至20世紀之交，那個時代人們對于溶液的理解十分有限，再加上溶液本身既不像氣體可以忽略分子間相互作用，又不像固體具有良好的周期性，所以，傳統(tǒng)上，物理化學重氣體而對溶液基本上不太涉及。為了讓物理化學為讀者提供一個更加實用的化學理論基礎，本教程一反傳統(tǒng)做法，重點突出溶液。

第四，傳統(tǒng)上，化學動力學獨立于熱力學而自成系統(tǒng)，但是，因為本教程在熱力學部分有意識地加深了化學特色，所以，著者能在此基礎上把動力學統(tǒng)一到熱力學中。這樣的處理手法，是基于宏觀化學過程受“大概率”事件統(tǒng)治的基本思想。

第五，進一步地，本教程盡管有傳統(tǒng)的章節(jié)劃分，但力圖探索一致性的物理化學理論系統(tǒng)?？茖W中任何一門學科的成熟過程，都是從定性到定量、從零散到系統(tǒng)的過程。著者以為，拉瓦錫們于200年前開創(chuàng)的現(xiàn)代化學，不該再停留在吉布斯們于20世紀初定型的框架中。也許，化學中以定量、系統(tǒng)為特征的物理化學已經(jīng)到了可以大跨一步的時候了。

第六，有些內(nèi)容和正文不能連貫一致，傳統(tǒng)上不屬于物理化學甚至不屬于化學科學的范疇，為此，本教程嘗試著開辟了旁邊批注，簡稱為“旁批”，與中國文學中的“眉批”功能相似但位置、形式不同。這一塊地方有時候也用來突出對應章節(jié)的重點。同時，在這個欄目里，著者試著把所有的圖表都納入其中。于是，說是與“眉批”功能相似，但實際上還是有差別。另外，“眉批”是他人來批注，而這里“旁批”是作者自己批注。不過，讀者同樣可以利用這個空間來記錄自己的心得。

三、教材著述之思考

不少人問《物理化學講義》是不是用英文寫，答案自然是中文?？茖W思想如此之深刻、科學智慧如此之美妙。我以為，用母語能展現(xiàn)給讀者科學的真貌已經(jīng)是大功一件。現(xiàn)代科學傳入中國也就100年左右的時光，科學還沒有進入中國文化的核心。經(jīng)過幾代人（尤其是第一代留學生）的不懈努力，中國的科學教育完成了掃盲的任務，但離神形兼?zhèn)溥€頗有距離。作為一個大國，難以想象，我們必須依靠英文科學教科書來承載國家和民族的前途；只要決定不放棄中文作為母語，難以想象英文科學教科書會適用于教育中國下一代。因此，無論是否可以寫好，用中文寫這本書的念頭從未動搖過?？茖W是歐美人發(fā)明的實踐人生的新路子、認識自然的美妙法門，但誰也不能阻攔我們用魯迅先生的拿來主義把它中國化。

更加重要的是，科學教育的首要目的不是知識的灌輸，不是技能的培訓，不是經(jīng)驗的積累，甚至不是興趣的培養(yǎng)和方法的傳承，而是弘揚科學精神，讓年輕人愉快而自愿地選擇與真理同在的人生。任務艱巨，用母語做好已頗不易。難以想象英文教材、英文授課能達目的。

好的科學教科書，既要表現(xiàn)出系統(tǒng)科學本身的嚴謹性、真理性，但同時又必須有優(yōu)秀文學作品的可讀性、趣味性。因為題材的原因，教科書不能像純文學作品那樣使用一些特殊寫作手法（例如比喻、夸張、暗諷）。但是，科學的“真”自有其深刻的魅力，那深藏于科學發(fā)現(xiàn)后面的智慧快感自能讓人嘆為觀止。把這些表現(xiàn)出來，教科書也該能給人閱讀的享受、激發(fā)研習的興趣。

這本書加了不少彩圖。圖畫不只是能夠給書本帶來色彩那樣簡單。人看形狀的能力畢竟是與生俱來的，而讀文字推演公式則必須后天學習。因此，我以為設計合理的圖與畫更容易與讀者溝通，會給書本帶來些活力。在文字方面，我以為講故事的口語化表達、關鍵環(huán)節(jié)的反復敘述討論有利于與讀者的交流。我以為，寧愿在重點的地方啰嗦一點，也要盡量把故事轉(zhuǎn)承交代清楚。課時是有限的，在核心部分多費點筆墨，自然意味著涵蓋的面不能太寬泛。

想要讓讀者明白些科學的來龍去脈，這本教科書涵蓋了不少科學史的東西。我的想法是希望讀者感受如何從人人以為是中看出柳暗花明，體會如何把挑戰(zhàn)變成機會。不過，我對科學史毫無研究，道聽途說的多，證實無誤的極少。因此，這里的科學史不是正史而更像是演義；偉人們的小傳不是嚴格的傳記而更像是傳奇故事。我想，只要不作為科學結(jié)構的一部分，演義也好傳奇也罷，應該是無傷大雅的。不管能否用這本書帶給讀者以智慧享受，我至少要先在形式上讓大家輕松一下。

從開始準備寫這本書到出版，大約有兩三年的光景。動筆之前想得頗為美好，我也確實努力了，而且得到了很多難能可貴的支持與幫助。至于讀者是否會喜歡、能否達到想要達到的教學效果，那只能留待時間來檢驗了。

科學教育遵從科學的基本定則：實踐是檢驗真理的唯一標準。

[責任編輯：余大品]