愛因斯坦科學品質的啟示

縱觀人類科學發展史，眾多的科學家如同天空中璀璨的繁星放射著醉人的光輝，愛因斯坦則是現代物理學中光芒最耀眼的那一顆星。愛因斯坦之所以有如此眾多的偉大成就，原因何在？通過這些成就，又能感受到其哪些科學品質呢？這些對我們中學教學有何指導作用？

1．想象比知識更重要：想象可以包容世界

“如果一個人以光速跟著一道光線跑，那么這個人將看到一幅什么樣的景象呢？他將看不到前進的光，只能看到在空間里振蕩著卻停滯不前的電磁場。這種事可能發生嗎？”這看似天真的問題，是同狹義相對論有關的第一個樸素的理想實驗。后來，愛因斯坦通過“升降機”試驗，把引力和慣性結合起來，得出等效原理，成為廣義相對論的基礎。

當愛因斯坦四五歲的時候，父親送給他一個羅盤玩具，他驚奇地發現由于各種看不見的神奇的力量，無論怎么轉動，羅盤的紅色指針總是指著固定的方向。這使他感到驚訝和困惑，同時也給他留下了深刻的印象，使他相信自然現象的背后一定深深地隱藏著某種深奧的科學道理。這個小小的羅盤喚起了這位未來科學巨匠探索自然規律的好奇心，而這神圣的好奇心正是萌生科學的幼苗。

在小學時，愛因斯坦除了數學很好外，別的學科幾乎沒有什么好的分數。老師們嫌他生性孤僻，智力遲鈍，責備他不守紀律，心不在焉，想入非非。一次，父親問教導主任，自己的兒子將來應該從事什么職業，這位主任直截了當地回答：做什么沒關系，你的兒子將一事無成。但當他進入阿勞鎮州獨立中學后，老師思想開放，采用先進的啟發式教學法，主張學生自我負責，為愛因斯坦提供了獨自學習的機會。

愛因斯坦的知識主要是在家中通過痛苦的自學獲得的，他的學習興趣主要集中于數學、物理和哲學，熱衷于深入理解，但很少死記硬背。鄰居塔爾枚為年輕的愛因斯坦推薦了很多科普書籍，愛因斯坦對這些書籍百讀不厭，與此同時，其叔叔抽空輔導其學習代數和歐氏幾何，之后接觸高等數學與哲學，逐漸認識到物理才是其真正的興趣所在。

孩童時期是培養想象力的最佳時機，孩子們奇異豐富的想象往往可孕育成奇妙的創新。童趣無價，童言無忌，任何創新都萌芽于看似幼稚的異想天開中。作為家長與教師，當我們面對孩子神奇豐富的想象、充滿靈氣的妙答時，應該像保護眼睛一樣保護孩子可貴的想象力。對孩子的教育要順乎天性，崇尚自然。尊重兒童的想象，無論它是怎樣光怪陸離，都要尊重孩子的自由幻想的權利，這是對孩子創造力的最大保護。

2．科學的思維方式：科學假設，事實證明

科學假設是人們在探索錯綜復雜的自然界奧妙的過程中，用已獲得的經驗材料和已知的科學理論為指導，對未知自然界事物產生的原因及其運動規律做出推測性的解釋。這種假設是建立在一定實踐經驗的基礎上并經過一定的科學驗證的一種科學理論，具有相當的推測性，它的基本思想和主要論點是根據不夠完善的科學知識和不夠充分的事實材料推想出來的，它還不是對研究對象的確切可靠的認識；具有明顯的過渡性，是科學性與推測性的對立和統一。實踐是檢驗假說的唯一客觀標準。對同一現象可以有不同的假說，隨科學實踐的發展而修正、變化和更新。

愛因斯坦的廣義狹義相對論都接受了事實的檢驗。例如，在地球上重力不同的各處做實驗都證明了光速的不變原理，在巴西與非洲對1919年3月29日的日全食進行觀測，測得光線在引力場中彎曲。這些都是對相對論的重要事實支持。天文觀測發現水星近日點的進動值也由相對論中引力是使空間彎曲的結果來解釋。火箭上的原子鐘與u介子的壽命、全球定位系統都證明了引力是時間延緩，精確地證明了理論的正確性。

物理科學中，知識的大綜合是時常進行的，不同的是孤立的概念由偉大科學家融合，如牛頓創立天體演化學，麥克斯韋把光和電統一起來，愛因斯坦把萬有引力歸結為空間和時間的一個共同特性都是這樣的情況。一切跡象表明，還會有這樣的一次綜合，在這樣的綜合中，相對論、量子論和波動力學可能會歸入到一個包羅萬象的統一的單一的基本概念思想。

3．科學研究風格：人的獨立性與合作精神

相對論并不僅僅是愛因斯坦一個人的功勞，他的貢獻是統一了經典力學與麥克斯韋的電磁理論。馬赫對牛頓力學中形而上學的批判，在建立相對論過程中起到了積極作用。由于沒有掌握足夠的數學工具，在向非慣性系推廣的過程中，愛因斯坦感到很吃力，大約在1912年，在其老朋友格羅斯曼的幫助下，開始學習使用黎曼幾何和張量分析來著手解決引力之謎，從而將引力的研究推到一個新階段。

愛因斯坦從自己的成功經歷中體會到，人的獨立性和合作精神對社會發展和人生成就有著重大影響。他認為社會的健康狀況取決于個人之間密切的社會結合。愛因斯坦是一位風格獨特的極富個性的大科學家，他青少年時期的顯著特點之一是他那超乎尋常的獨立性。這是學校中老師不喜歡他的重要原因，然而這卻是他科學上取得巨大成功的決定性因素之一。正是這種獨立性，使他在政治上、科學上乃至生活上都具有“叛逆”性。他不迷信書本，不盲從權威，不貪圖享受，堅定地走自己獨特的道路，從而在科學上成就了偉業。誠然，人的獨立性是其創造性的前提，然而任何個人的重大成就都離不開與他人合作，得到他人的理解、支持和幫助，對愛因斯坦也不例外。自稱世間“孤獨的旅客”的愛因斯坦，在青年時代就結交了許多不同風格的朋友，他們有著長久的誠摯友誼與合作，對他的成功有著重要的促進作用：正是他大學同班好友格羅斯坦，在愛因斯坦畢業后找不到工作的艱辛之際，幫他在專利局找到了穩定的工作，從而使其有了從事科研的“避風港”，這是愛因斯坦終身不忘的“救命”之恩；正是他終身最好的知音貝索，成了相對論的“助產士”；正是著名科學家普朗克成為相對論快速傳播的“伯樂”，使得愛因斯坦在科學界享有崇高的地位。

合作探究式教學，可以稱為群體發現法、研究法，是指學生在學習概念和原理時，教師只是給他們一些事例和問題，讓學生組成小組，組內成員通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去探究，發現并掌握相應的原理和結論的一種方法。它的指導思想是在教師的指導下，以學生群體為主體，讓學生組成小組自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發現事物發展的起因和事物內部的聯系，從中找出規律，形成自己的概念。可見，在探究式教學的過程中，學生的主體地位、自主能力都得到了加強。這種合作，還包括與教師一起的研討與學習。為了激發學生自主、合作、探究的學習興趣，教師布置課后作業要因人而異，注重課外閱讀，留一些具有想象空間的作業，努力減輕學生的課業負擔。

（作者單位：徐水市第一中學，河北 徐水，072550）