作者:王善勇 来源:中国科学报 发布时间:2021/11/1 20:20:34
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触类旁通是通识教育最高标准

 

什么是通识教育?按照哈佛委员会发布的《哈佛通识教育红皮书》中所表述的通识教育理念,学生应具备四种能力。一是有效思考能力,包括逻辑思维、关联性思维和想象力;二是交流能力,表达自己并被他人理解的能力,而有效表达离不开良好的思维;三是作出恰当判断的能力,涉及的是学生将全部思想运用于经验领域的能力;四是辨别价值的能力,这种能力不但指对不同种类的价值有清楚的意识,而且要对它们之间的关系有所理解。

在我所从事的土木/岩土专业领域,面对这四种能力要求,学生的通识教育应该把力学思维的培养放在首要位置。简单地讲,首先要在力学的框架下,用力学的语言去思考,这涉及逻辑思维、关联思维和想象能力。其次,交流的时候也要用力学的语言,否则很容易“鸡同鸭讲”,互相听不懂。再次,提高判断能力,即在熟练掌握各门力学课程之间内在联系的基础上进行灵活、综合运用的能力。最后是辨别价值的能力,即符合力学/数学逻辑的才是有价值的,否则就有伪科学的嫌疑。

总之,对土木/岩土专业的学生而言,通识教育不是花里胡哨的花拳绣腿,而是要苦练力学内功,才能触类旁通。触类旁通是通识教育的最高标准。

首先讲一下逻辑思维训练的重要性。在我的记忆中,国内学生只在初中学习平面几何的时候,才能接触到逻辑思维的学习和训练,此后,就连最基本的逻辑三段论,可能很多学生都未必懂得和熟练掌握。在我看来,逻辑思维的欠缺是绝大多数人缺乏对科学问题或成果的判断力、鉴赏力的主要原因。

从某种意义上讲,逻辑推理的能力就是独立思考的能力。真理面前人人平等,其实逻辑面前也是人人平等的。我朋友和他在澳洲读小学的孩子交流时无意中发现,他们学校的老师在潜移默化地让她理解、判断一件事对错与否的重要尺度是“make sense”,我的理解就是是否符合逻辑。

这就不难理解,为何在国际会议上,很多国外年轻人看起来很“没大没小”,讨论问题时不给大教授或学者面子,因为他们长期接受的教育就是讨论问题,对事不对人。这里的“事”就是客观真理,原则就是是否符合逻辑。

反观国内不少会议都是大教授在上面讲,下面的人听,鲜有激烈的辩论和质疑,这对原始创新的产生是不利的。这中间一个重要原因就是大家心里没有形成一个公认准则——逻辑准则。当然,需要明确的一点是,在真理面前的激烈争论和人与人之间的互相尊重并不矛盾。

土木/岩土专业的学生在大学或研究生阶段都学过《理论力学》《材料力学》《弹性力学》和《土力学》。力学和数学都是建立在严密的逻辑推理基础之上的。那么,这几门力学课程之间有什么联系呢?

首先,《理论力学》提供了力学理论的基础。而《材料力学》研究的无非是强度(破坏)、刚度(变形)和稳定性这三个问题。作为一种材料,土力学所研究的问题依旧是土的强度(破坏问题)、变形(如固结问题)和稳定性 (如边坡稳定性问题)这三个问题。在这一点上,两者没什么不同。但它们的研究手段却很是不同。

至于有何不同,我们可以用《材料力学》与《弹性力学》的区别与联系举例:《材料力学》的研究对象只限于杆、梁、柱等细长结构,对复杂形状的结构无能为力。《弹性力学》则可以研究任意形状的结构。另外,《材料力学》只是一种工程近似,而《弹性力学》具有严密的数学推导。也就是说,《弹性力学》不仅解决了《材料力学》的不足,而且为《土力学》的建立提供了数学基础。数学指的是什么呢?就是我们学习的《高等数学》《数值分析》《线性代数》《概率论与数理统计》《数学物理方程》等这些基础课程。

举这个例子,是想说明通识教育很重要的一点,是要把学过的课程知识内在地联系起来,做到融会贯通,这样才能形成自己的知识体系,才能灵活运用并加以创新。另外,研究生也只有深入掌握这些知识,才会在讨论时与别人处在同一频道,有共同语言。这就是基础的重要性。没有扎实的基础,根本谈不上创新。

菲尔兹奖得主丘成桐教授曾说过:“到今天,中国的理论科学家在原创性方面还是比不上世界最先进水准,我想一个重要原因是我们的科学家在人文方面的修养还是不够,对自然界的真和美感情不够丰富!” 在我看来,音乐、绘画和数学一样都是揭示大自然真与美的一种方法,只是角度不同而已。

有人讲,音乐是流动的线条,好的音乐会给人们展现出一幅美丽的画卷,而数学和力学之美在于它的结构性、简洁性。所有的文学作品无非也都在回答一个问题——什么是真、善和美。作家对文学作品结构的驾驭、欣赏能力和数学家、力学家对于理论模型结构的构建在审美上有着异曲同工之处。这当然是通识教育的美好蓝图。但通识教育一定不能功利,它的影响应该是潜移默化的,这是合乎逻辑的。

(作者系澳大利亚纽卡斯尔大学土木工程系教授)

 
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