诺奖得主卡尔·威曼谈科学思维:如何成为优秀的问题解答者

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彭湃消息记者 秦艺逍“我以为科学的大旨是处理题目,这样的题目触及到多个学科。我指的不是处理教科书中的题目,而是处理现实天下中的题目。我们需要科学家成为优异的题目解答者。”2001年诺贝尔物理学奖得主卡尔·威曼(Carl Wieman)10月30日在上海举行的《天下顶尖科学家·科学T大会:科学第一课》上以视频形式分享了科学家思维的培育方式。演讲中,威曼频频夸大了科学思维的重要性。他指出,人类社会正面临庞大的全球性应战,包括天气变化、新冠疫情等。这要求大大都人可以明智地做出决议,而这些决议是建立在一孔之见和科学思维的根本上的。

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威曼先容了什么是实在的科学思维,以及若何利用科学思维来处理题目。首先从最高层面来说,科学思维是判定一件工作能否失实的系统性方式,这要优于传统方式、人们的惯性思维以及任何人的小我概念。可是其条件是具有系统性思维,在此根本上以更好的方式停止决议。“这就界说了什么是学科。”威曼说道,“一群配合处理题目标人、一群负责在某个相关范畴做出决议的人,对于什么是最好的决议方式告竣了分歧,然后做出加倍正确的猜测。这是基于这些决议的测试得出的,即研讨的意义。比如在生物和医学方面,若何操纵数据判定一种药能否有用。假如你询问同一个范畴的科学家,他们会给你高度分歧的答案。”。认贴心理学家安德森·艾瑞克森提出,人们在这个学科中把握的专业常识的水平,很洪流平上是由他们做了几多的决心练习所决议的。刻苦练习确切会改变大脑、进步才能,以分歧的方式毗连神经元,让大脑获得新的和更强的才能。威曼以为,概念利用的决心练习简直能极猛进步门生们处理其范畴内概念性题目标才能,但在课堂进修中的其他方面,却没有太大改良。很多门生非常长于课程进修,可是在尝试室中真正做研讨时却困难重重。在曩昔七年中,威曼的团队采访了大约50名分歧范畴、分歧学科的科学家和工程师,收集他们在职业和工作中应对科学应战息争决题目标方式。使人意外的是,在对受访者所做决议停止测试后,研讨成果发现他们的决议步调是一样的,且决议步调是有限的。在一切29个分歧的决议进程中,频频出现一样的步调。“我想夸大的是,这些不是流程,这些是专家们所做的决议。他们需要在把握有限信息的情况下做出挑选。假如他们把握了完整的信息,就只需要依照流程处事。”威曼补充道。他以为,真正为解答题目所做出的挑选实在都是在受过系统教育后的“猜测”,而专家们已经把握了很是具体且优异的方式来做出挑选。虽然分歧范畴所需要做出的决议是一样的,但要做出怎样的决议需要大量把握该学科范围内的深层常识。“实在的解答题目需要意想到哪些信息是相关的,而且正确应用这些信息来处理题目。”

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此外,专家们所提出的常识是以很是明白的方式整理的,威曼将其称之为可猜测学术框架。这实在是一种心智模子,具有了一切处理题目需要的关键要素,以及这些要素若何以该学科需要的根基内在机制相互关联。这就让人晓得假如改变一个变量的话,它会若何影响题目中的一切其他要素。有一些模子能猜测这样的成果,经过模子利用常识,便可以在求解题目标进程中做出决议。假如一小我要真正学会处理现实的题目,需要做的就是停止决心的练习,以现真相况为条件来做出决议。而最好的讲授方式,就是让门生脱手去研讨。门生们常常很擅长解答教科书上的题目,但现实上这并不需要做任何的决议,由于教科书上已经给出所需要的一切信息,门生只需要按照流程来解答便可以了。“门生把握了很多信息,他们能依照很多流程干事,但完全不能处理现实题目,他们没法以科学的方式来做决议,而这常常是最重要的。”威曼总结道。“很明显我们需要让人们了解科学,晓得若何在科学的根本上做出决议。而现在,我们的高校和教育系统并没有做到这一点。”

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卡尔·威曼是美国凝聚态物理学家,因“在碱金属原子稀释气体中(制成)玻色-爱因斯坦凝聚的成就,以及关于凝聚特征的早期根本研讨”,与沃尔夫冈·克特勒和埃里克·康奈尔三人配合获得2001年诺贝尔物理学奖。自2013年起,卡尔·威曼兼任斯坦福大学物理学教授和教育学院教授。他在原子物理学和科学及工程教育均停止了普遍的研讨。除了亲身停止科研外,威曼也是一位努力于培育未来科学家的教育家。他用诺奖奖金创设了非营利教育项目PhET,并在2017年获得了有“教育界的诺贝尔奖”之称的WISE天下教育创新项目奖。今朝,PhET已经被翻译成包括中文在内的90多种说话,在200多个国家和地域中利用。

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义务编辑:李跃群

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