通识讲座|化学与社会:文理之间的对话

发布者:傅橙薪发布时间:2021-10-20浏览次数:271

为努力在全校达成关于“何为通识教育?为何要进行通识教育?怎样进行通识教育”的共识,9月16日下午,教务处、通识教育中心在明德报告厅举办通识教育报告会。北京大学化学与分子工程学院副教授卞江受邀做主旨讲演。

2015年,北大选了十三门课程作为通识,其中有12门文科课程和1门理科课程,这门理科课程即《化学与社会》。这门课程的上课方式就是老师在教课过程中不断发现问题,改正问题,不断摸索和尝试出来的。


一、建课目标的变化

《化学与社会》不是冷门课程,包括复旦在内很多学校有这门课程,国外的名校MIT、哈佛、耶鲁大学等也都有这样的课程。卞江老师的初心是希望把化学更扎实的内容传授给学生。

第一阶段:“可以听懂的化学课”

第一年卞江老师“野心勃勃”,希望一定把文科生教会。他假设前提是文科理科的逻辑都是一样的,后来事实证明这一假设是错的,文理科逻辑完全不一样。课程面临两个巨大的问题:第一个问题是课时太少,不足以使文科的学生都能够吸收这些知识;第二个问题就是很多文科学生中学时期对理科已经产生畏惧和排斥的心理。因此第二年卞江老师转换了授课理念。

第二阶段:“有趣的化学课”

这次回归了传统教材。传统教材是以化学的应用作为媒介,主要阐述化学在各领域的应用。牙膏牙刷洗面奶等更受女生欢迎,文科生中女生居多,这样讲化学能够极大调动学生的学习积极性。因为化学应用很好地发挥了化学的活泼性,非常生动、活泼、接地气。但是教了两年后卞江老师又发现了新的问题,这样授课只教授了基础,而没把化学最根本的东西传达给学生。

第三阶段:“能触动内心的化学课”

真正成为核心课是这第三阶段。这一阶段卞江老师开始寻找文理之间新的连接点。哲学是基本理念,文理之间哲学是一个契合点,但是哲学与老师的专业并不契合。另外一个结合点就是化学应用,卞江老师找到了一条中间的路,与文科生熟悉的内容相关联。化学在理科中被称为中心课程,很多课程是以化学为前提开展,包括材料学、能源学、医学。化学还跟心理、脑科学有关。脑科学正在迈进,文科领域很多东西都跟心理、脑科学、行为科学有关。化学恰好可以把这些串起来成立新的体系,从化学角度给文科生提出有启发性的内容。课堂上不提供结论,只提供线索和启发,结论由学生独立得出。同时提供一些由理科撰写但是面向公众、在文科生中也具备一定可读性的阅读书目。它的角度是理科角度,但是结论往往对于文科世界甚至人类社会是有影响的,这样课程就有共同的起点来讨论问题,包括课后作业、小论文、课堂讨论都从这里开始。结论是开放的,不强调哪个一定是对的。卞江老师指出,理科的特点就是每件事都要有正确答案,理科往往有共识,但是文科正好相反。

二、成绩评定

在《化学与社会》这门课中,成绩评定也考虑到了不同学生的不同情况。成绩评定期中论文和期末考试是主要的,期中论文还包括平时的考勤。讨论课30分,加上期末考试合计60分,讨论课丢的分数没有真正丢掉,丢掉的分数进入到期末总评分了。比如讨论课满分30得到25,那5分没有丢掉,期末总评是35分,而不是30分,这样每个同学有两次机会。因为是跨年级的选修课,高年级同学能言善辩,但一年级学生这方面较弱,如果以讨论课作为分数衡量标准,大一的学生就不敢参与课程,如果放到笔试里学生就更加敢于尝试。

三、化学的特点

化学的别名是中心科学,这个是美国半个世纪之前某次会议上提出来的,这个别名在化学界众人皆知,化学领域的人也都深信不疑,而物理老师和数学老师却都不知道化学是中心科学,不知道世界是绕着化学转的。在SCI数据库中能够找到化学是中心科学的依据。利用这个数据库可以统计各个学科之间的知识流动关系,也就是学科之间的相互引证关系。如果一个学科被很多的学科引用,那么它就是知识传播的枢纽。这张图当中,化学的确位于中心地带。


侧是基础学科,左侧是应用学科,物理在右侧而生物在左侧,化学位于中间的桥梁地带。如果整个自然科学是一棵大树,数理就是树根,枝叶就是左侧的生物医学等学科,化学就是连接上下的树干。

这个是世界地图——学科之间相互印证的关系,如何证明学科被引用的地位呢?中心的橙色部分是化学,左侧黄色部分是生物和医学,右侧绿色是材料,它们构成了大化学学科,这三个领域都跟化学有关。再往下,整个地图中原来传统上只有一个连接上下游的桥梁,就是化学。过去一二十年一个新的学科出来了——下面黑色的是计算机,计算机也正在衔接上下游,但是还没有衔接完毕,它跟右侧的比较接近,跟左侧还比较遥远,而且衔接的也相对比较少,没有化学全面。卞江老师曾建议数学老师和物理老师跳过化学直接把知识传给下面的生物和医学,不需要化学的桥梁,生物老师可以直接看数学和物理的文献,也不需要化学。但他们表示这样不可行,物理数学读不了生物,生物读不了物理和数学,而化学院课程比较多,物理、生物、数学等都会涉及。


上图是文科之间的知识流动。文科的知识流动与理科完全不同,理科是圆形,是一个围绕在化学周围的世界地图。而文科是离散的结构,如果没有中间那条线,两边都是独立的个体,在大众常识中都认为文科之间是互通的,但实际上文科和文科之间的差别不小于理科与文科之间的差别。理科生学完化学之后,即便没学过物理也能够对物理知识有所了解,因为学科基础是一样的,理论相似度也非常高。但是文科不是这样,右侧的经济学似乎是轴心,管理、政治都在周围,但这条链上真正的连接环节是心理学,连接上下游。这个统计的数据来源是2014年信息领域的同一数据库。可以看到心理学在理科和文科两张地图上都有,且跟化学有关,这就佐证了这门课程可以穿插文理,这个穿插方式是书上从来没有的,所以能够吸引学生的注意力。

四、通识课要解决的四个基本问题

通识课程要解决几个基本问题:文科生为什么要学化学与社会?

1、赋予动机。在学生本来缺乏学习动机的领域赋予学生动机。课堂上的化学话题是通过文科话题引入的,而且每一次引入都扎扎实实来自于某一本书,虽然课程并不主讲文科,文科话题只是引子,但是这样学生的兴趣就能够产生。

2、引发共鸣。在课堂上,当师生之间、课程与学习者之间产生共鸣的时候,有效学习就发生了。

3、衔接基础。《化学与社会》这门课放弃了所有的计算,对文科生比较友好。面对文科和理科不同基础的学生,通过分开A班B班来解决问题,一个对文一个对理,解决类型语言不一样的问题——对于文科生不能有术语,而理科生就喜欢术语,文理需要不同的授课模式。

4、收获感强。如何让文科生有收获感,这点很重要,涉及到课程方方面面。对于文科生来说,只要课程的切入角度与众不同,学生就能够感觉有另外一条线索激发。文理思索问题的角度不一样,理科讲究证据和逻辑。

五、举例:在课堂引发思考和共鸣

这个话题是材料化学,讲的是金属材料。金属材料作为材料的第一类别被提出来,也就是传统材料。第二个是高温材料,第三个是纳米材料,这是第一单元的三章。只讲钢铁冶炼学生没有兴趣,课程就从一本书开始——《枪炮、病菌与钢铁:人类社会的命运》,其中提出了文学地理学的问题。为什么一个文明或者一个文化会兴衰?戴梦德提出,大陆走向决定了谁先掌握技术,横向大陆有优势,纵向大陆没有优势。因为古代最重要的技术是农业技术,横向大陆利于传播农业技术,纵向大陆则处于劣势,因此地理的走向对非洲和美洲不利,对于欧亚大陆最有利,这就是为什么早期文明出现在欧亚大陆。包括其中一章谈到了中华文明,如果一个文明隔绝于世就会变得停滞,因此改革开放就是解决方案,开放才能在竞争中求发展。这里面涉及到很多领域,既有材料化学问题,也有历史问题。

另外一本书是《世界之战:科学与灵性如何决定未来》。这本书的两个作者很有名,蒙洛迪诺,他是《时间简史》的作者之一,另外一个是乔普拉,灵学大师。这本书是他们辩论的文字稿,充分体现了科学与灵学的差距。科学更看重证据,灵学更看重思辨。

六、了解学生

文理科交叉的课程是相当大的挑战,开始上这门课的困难在于老师对于文科生不了解。当老师开始了解学生的时候,这门课开始逐渐走上正轨,。

另外,作为跨学科的内容,哪些方面对于文科生会比较重要、有启发,而不是只对理科生重要,哪些东西可以帮助文科生更好的理解化学,哪些重要的跨学科跨领域的连接可以在课程中体现,这个需要深入挖掘,而且需要不断积累。

七、北大通识课分类

第一类是具有跨学科意义的学科类课程。例如物理学院的《演示物理学》用实验来表达物理思想,拿到文科那边做了简化,可以向文科生展示物理的思想。数院的《数学思想史》可以展示数学思想的源流。

第二类是跨学科交叉领域的课程。例如地空学院的《世界人文地理》、生科学院的《生物进化论》、信科学院的《人群与统计》、地空学院的《气候变化》等。

第三类是能带来跨学科启发的课程。例如数学学院的《音乐与数学》。

八、通识课的教学思考

卞江老师提出,通识课最重要的首先是本学科的思维方式,教自己学院的学生不用讲这些东西,因为他们的思维模式和老师相同,只有教其他学科才有这个问题。第二个是如何激发讨论、引发思考、产生共鸣。课堂上产生共鸣非常容易发现的,你能看到学生眼中发亮,你就知道这堂课是成功的。