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摘 要：中国大学里科学教育的任务，是让中国文化背景下成长起来的年轻人真正体会科学精神、学习科学的理性方法、欣赏科学的美妙。中华文化是以最灿烂的农耕文明为基础的，但是，中国目前所做的是毅然决然地抛弃农耕生产和生活方式。经过几十年的鲜血和汗水的付出，中国已经成为了世界上最大的工业国。面对新的生产和生活方式，中国的年轻人必须理解新生产和生活方式后面的文化与精神，而这只能由合适的科学教育来实现。文化传承决定了目前以及将来几十年的几代年轻人，他们的文化背景不大可能有很强的科学因素。因此，中国大学教育不但需要有中国特色，而且必须有一定的时代特色。以这样的想法为基础，作者用了几年的大部分时间写成了《物理化学讲义》这本物理化学教材。《物理化学讲义》产生的过程中，作者对时代特色与中国特色有了一些更具体的认识，其中的一部分记录下来与广大同仁共同探讨。
关键词：大学教学；科学教育；物理化学；著述思路
一、对大学教学的一些认识
回国已经数载，不少人问我回国感觉如何。我会说“比我原来想象的要好些”。这是实情。这不，原以为难以正式出版的《物理化学讲义》要正式出版了，而且是在不止一家出版社希望出版该书的情况下，由中国高等教育界认可的“高等教育出版社”出版。借此机会，浅谈一些我对大学教学的认识与思考，以及著述本书的一些体会。
刚刚从美国回来的时候，好些国内大学老师告诉我：“现在的学生啊，唉，越来越不爱学习了”；“好的学生只是关心分数，差的学生甚至都不在乎分数”；“上课不点名，一大部分学生可能都不会来了”；“‘90后’的学生比起‘80后’差，而‘80后’与我们改革开放后的第一代大学生——也就是所谓的‘60后’和早期的‘70后’——是没法比的”。国外的同仁们，则普遍对国内的学术环境、大学氛围持怀疑的甚至是负面的态度。虽然我对这些说法有所怀疑但心里难免有些不安。
以我这几年的零距离观察和教学实践，我想说，我们的大学和我们的学生确实是有各式各样的问题，但事情绝不像我听到的那样不堪。其实，在我们的大学里，绝大部分老师真心想把中国的大学办好；我们的学生不是不愿意学习，而是他们有了更多一些的怀疑精神，似乎有了一些尽管懵懵懂懂但却十分可贵的自我意识。
从科学精神和现代大学教育宗旨来看，我认为，我们的大学生可能不是变得不太好了，而是恰恰相反，变得好了起来。这是因为，怀疑精神和独立思想是科学精神的核心部分。我们教师应该给他们些时间、给他们些空间，中国的明天也许会有更大的奇迹发生。
是的，中国大学有许许多多的问题。在所有这些问题中，我以为首先是教师教学的问题，而不是学生的问题。我们的大学教师对自己的身份定位（Identity）极为模糊，对于自己在现代专业社会中的职业特征不甚了了。2012年6月，受教育部网络教育培训中心的邀请，参与过一个大学青年教师网络培训。大学青年教师一方面普遍对自己作为大学老师的胜任力感到怀疑，另一方面对于如何提高自己的授业能力感到迷茫。那么教师的第一准则究竟是什么？
现代人类社会的发展趋势——应该是一个合情合理的趋势——专业化。在现代专业化社会中，大学教师只是多种职业中的一种。一方面，现代社会并不承认“万般皆下品，唯有读书高”；另一方面，一个相对成熟的现代社会或者专业化的社会，迟早要打破“学而优则仕”的局面。于是，大学教师真正要做的，是完成社会对该职业所设定的任务。
大学教授与现代社会所有的教育者一样，我们的任务是给下一代讲一讲我们所认识的人生、我们“自以为是”的真理。当然也应该告诉后生们我们的迷惑、我们的无知。假装什么都懂是行不通的，也是违背人生正道的。哪怕是从教学效果看，坑蒙拐骗的教育经实际上也是蒙不住学生的。正如托尔斯泰所指出的，由于还没有过度地浸淫于俗世，孩子们的美丽心灵可能具有辨别真伪的非凡能力。而且，一旦感到教育者实质上在做坑蒙拐骗的勾当，所谓正面教育的所有努力都会瓦解为东流水，甚至转化为负面的效果。
因此，我认为，教育者的职业定位应该是给年轻的学生们提供一套套的参照系。美妙的、正面的，是给后生们追求幸福快乐人生的鼓励；失败的、痛苦的，是给他们的警醒。
富有个性的教授只能靠自己教育自己。办法是把自己投入到工作中，不断地探索、实践、借鉴、体会、总结、提高。
二、《物理化学讲义》著述思路
尽管这是第一次正式出版，但这是本讲义的第三版。前面两版，只是用作浙江大学化学专业的物理化学教材。浙江大学的学制是三个短学期（相当于1.5个正常学期）的物理化学课。而本书的第一版，是一边讲授一边完成的。也就是说，浙江大学08级化学专业的同学得到了上、中、下三本物理化学教材。虽然第二版决定装订为一本，但觉得分为三册的做法颇为可取，在一定程度上反映了现代物理化学学科的结构。于是，三册合并为一本但还是保持三册的结构。因为同样原因，读者现在看到的正式出版的书还是分为三部分。按照高等教育出版社编审的意见，一本书分为三册似乎不妥，分为三篇（上篇、中篇和下篇）更合适。
我以为，科学意味着不断探索。为此，本书写作的一个基本出发点就是想打破“不求有功但求无过”的中庸之道。这导致了本教材带有明显的探索与开放味道，也希望读者以探索的眼光来读这本书。
关于利用这本书的教学，提几点也许是过于美好的想法，供参考。首先，这本教材可能会对教师带来一些挑战，尤其是对那些“精通”传统物理化学体系的教师。因为该书的系统不传统，相比于国内外同类教材新内容颇多，所以，一个熟练的教师可能不得不放弃过去多年积累的讲授内容和思路，而必须另起炉灶。不过，如果一个老师能够判断这本教材的某些思想不及传统教材或者不及自己的思路，那么，我会鼓励他（她）按照自己的理解来讲。如果真的能够带来一个师生共同批判本讲义、相互辩论的局面，我觉得这本讲义就非常有积极意义了。其次，本教材的附录没有收录足够的实验数据。这并不是说数据不重要。相反，科学实验数据对于任一门学科都是十分重要的。之所以造成了现在这个局面，一方面是因为我没有想明白如何取舍；另一方面，是因为现在电子版的科学数据颇为普及，例如，CRC Handbook of Chemistry and Physics就颇为常见。最后，因为是探索性的、开放式的，所以，教师可以根据专业、课时、程度的不同对这本教材任意取舍。如果这本书能够给每位物理化学教师提供一个契机和一个蓝本，使他们以此为基础演绎出来一套有自己个性特色的物理化学教学系统，那我们中国的大学就会在可以预见的将来成为世界上实力雄厚的化学家摇篮。 本教程试图探索构建物理化学框架的一条新思路：
第一，与多数物理化学教材不同，我们将简述量子化学对单个原子、分子能级结构的处理，以期把宏观物理化学理论牢固地建立在原子、分子水平上。然后，利用统计热力学的基本原理，从这些量子化的能级导出宏观系统的三个基石性概念（能量、熵、温度）和一条基本定律（熵增加原理），同时，将宏观性质与微观能级结构关联起来。
第二，对于经典热力学的处理，本教程将突出“化学”而不是“热机”。众所周知，超大量分子的宏观系统是化学的主要的、常见的系统。目前，处理宏观系统的手法包括统计热力学和热力学。传统上，国内物理化学不重视统计热力学，而热力学主要借重“热机”理论。这导致了学生往往觉得物理化学难学、难用、复杂。应该指出的是，即使是欧美国家，“热机”特色也是常见物理化学教材一个挥之不去的硬伤。突出“化学”而不是“热机”，其核心是建立热力学第二定律的化学陈述。这样的处理方法，希望有利于读者对热力学的化学意义有更好的把握，懂得热力学的根本是“多分子系统”理论，而不是关于“做功-传热”或者“热-功转换”的理论。
第三，对于人类，化学最大的意义在于溶液，而不是气体。因为经典化学热力学成型于19至20世纪之交，那个时代人们对于溶液的理解十分有限，再加上溶液本身既不像气体可以忽略分子间相互作用，又不像固体具有良好的周期性，所以，传统上，物理化学重气体而对溶液基本上不太涉及。为了让物理化学为读者提供一个更加实用的化学理论基础，本教程一反传统做法，重点突出溶液。
第四，传统上，化学动力学独立于热力学而自成系统，但是，因为本教程在热力学部分有意识地加深了化学特色，所以，著者能在此基础上把动力学统一到热力学中。这样的处理手法，是基于宏观化学过程受“大概率”事件统治的基本思想。
第五，进一步地，本教程尽管有传统的章节划分，但力图探索一致性的物理化学理论系统。科学中任何一门学科的成熟过程，都是从定性到定量、从零散到系统的过程。著者以为，拉瓦锡们于200年前开创的现代化学，不该再停留在吉布斯们于20世纪初定型的框架中。也许，化学中以定量、系统为特征的物理化学已经到了可以大跨一步的时候了。
第六，有些内容和正文不能连贯一致，传统上不属于物理化学甚至不属于化学科学的范畴，为此，本教程尝试着开辟了旁边批注，简称为“旁批”，与中国文学中的“眉批”功能相似但位置、形式不同。这一块地方有时候也用来突出对应章节的重点。同时，在这个栏目里，著者试着把所有的图表都纳入其中。于是，说是与“眉批”功能相似，但实际上还是有差别。另外，“眉批”是他人来批注，而这里“旁批”是作者自己批注。不过，读者同样可以利用这个空间来记录自己的心得。
三、教材著述之思考
不少人问《物理化学讲义》是不是用英文写，答案自然是中文。科学思想如此之深刻、科学智慧如此之美妙。我以为，用母语能展现给读者科学的真貌已经是大功一件。现代科学传入中国也就100年左右的时光，科学还没有进入中国文化的核心。经过几代人（尤其是第一代留学生）的不懈努力，中国的科学教育完成了扫盲的任务，但离神形兼备还颇有距离。作为一个大国，难以想象，我们必须依靠英文科学教科书来承载国家和民族的前途；只要决定不放弃中文作为母语，难以想象英文科学教科书会适用于教育中国下一代。因此，无论是否可以写好，用中文写这本书的念头从未动摇过。科学是欧美人发明的实践人生的新路子、认识自然的美妙法门，但谁也不能阻拦我们用鲁迅先生的拿来主义把它中国化。
更加重要的是，科学教育的首要目的不是知识的灌输，不是技能的培训，不是经验的积累，甚至不是兴趣的培养和方法的传承，而是弘扬科学精神，让年轻人愉快而自愿地选择与真理同在的人生。任务艰巨，用母语做好已颇不易。难以想象英文教材、英文授课能达目的。
好的科学教科书，既要表现出系统科学本身的严谨性、真理性，但同时又必须有优秀文学作品的可读性、趣味性。因为题材的原因，教科书不能像纯文学作品那样使用一些特殊写作手法（例如比喻、夸张、暗讽）。但是，科学的“真”自有其深刻的魅力，那深藏于科学发现后面的智慧快感自能让人叹为观止。把这些表现出来，教科书也该能给人阅读的享受、激发研习的兴趣。
这本书加了不少彩图。图画不只是能够给书本带来色彩那样简单。人看形状的能力毕竟是与生俱来的，而读文字推演公式则必须后天学习。因此，我以为设计合理的图与画更容易与读者沟通，会给书本带来些活力。在文字方面，我以为讲故事的口语化表达、关键环节的反复叙述讨论有利于与读者的交流。我以为，宁愿在重点的地方啰嗦一点，也要尽量把故事转承交代清楚。课时是有限的，在核心部分多费点笔墨，自然意味着涵盖的面不能太宽泛。
想要让读者明白些科学的来龙去脉，这本教科书涵盖了不少科学史的东西。我的想法是希望读者感受如何从人人以为是中看出柳暗花明，体会如何把挑战变成机会。不过，我对科学史毫无研究，道听途说的多，证实无误的极少。因此，这里的科学史不是正史而更像是演义；伟人们的小传不是严格的传记而更像是传奇故事。我想，只要不作为科学结构的一部分，演义也好传奇也罢，应该是无伤大雅的。不管能否用这本书带给读者以智慧享受，我至少要先在形式上让大家轻松一下。
从开始准备写这本书到出版，大约有两三年的光景。动笔之前想得颇为美好，我也确实努力了，而且得到了很多难能可贵的支持与帮助。至于读者是否会喜欢、能否达到想要达到的教学效果，那只能留待时间来检验了。
科学教育遵从科学的基本定则：实践是检验真理的唯一标准。
[责任编辑：余大品]
关键词：大学教学；科学教育；物理化学；著述思路
一、对大学教学的一些认识
回国已经数载，不少人问我回国感觉如何。我会说“比我原来想象的要好些”。这是实情。这不，原以为难以正式出版的《物理化学讲义》要正式出版了，而且是在不止一家出版社希望出版该书的情况下，由中国高等教育界认可的“高等教育出版社”出版。借此机会，浅谈一些我对大学教学的认识与思考，以及著述本书的一些体会。
刚刚从美国回来的时候，好些国内大学老师告诉我：“现在的学生啊，唉，越来越不爱学习了”；“好的学生只是关心分数，差的学生甚至都不在乎分数”；“上课不点名，一大部分学生可能都不会来了”；“‘90后’的学生比起‘80后’差，而‘80后’与我们改革开放后的第一代大学生——也就是所谓的‘60后’和早期的‘70后’——是没法比的”。国外的同仁们，则普遍对国内的学术环境、大学氛围持怀疑的甚至是负面的态度。虽然我对这些说法有所怀疑但心里难免有些不安。
以我这几年的零距离观察和教学实践，我想说，我们的大学和我们的学生确实是有各式各样的问题，但事情绝不像我听到的那样不堪。其实，在我们的大学里，绝大部分老师真心想把中国的大学办好；我们的学生不是不愿意学习，而是他们有了更多一些的怀疑精神，似乎有了一些尽管懵懵懂懂但却十分可贵的自我意识。
从科学精神和现代大学教育宗旨来看，我认为，我们的大学生可能不是变得不太好了，而是恰恰相反，变得好了起来。这是因为，怀疑精神和独立思想是科学精神的核心部分。我们教师应该给他们些时间、给他们些空间，中国的明天也许会有更大的奇迹发生。
是的，中国大学有许许多多的问题。在所有这些问题中，我以为首先是教师教学的问题，而不是学生的问题。我们的大学教师对自己的身份定位（Identity）极为模糊，对于自己在现代专业社会中的职业特征不甚了了。2012年6月，受教育部网络教育培训中心的邀请，参与过一个大学青年教师网络培训。大学青年教师一方面普遍对自己作为大学老师的胜任力感到怀疑，另一方面对于如何提高自己的授业能力感到迷茫。那么教师的第一准则究竟是什么？
现代人类社会的发展趋势——应该是一个合情合理的趋势——专业化。在现代专业化社会中，大学教师只是多种职业中的一种。一方面，现代社会并不承认“万般皆下品，唯有读书高”；另一方面，一个相对成熟的现代社会或者专业化的社会，迟早要打破“学而优则仕”的局面。于是，大学教师真正要做的，是完成社会对该职业所设定的任务。
大学教授与现代社会所有的教育者一样，我们的任务是给下一代讲一讲我们所认识的人生、我们“自以为是”的真理。当然也应该告诉后生们我们的迷惑、我们的无知。假装什么都懂是行不通的，也是违背人生正道的。哪怕是从教学效果看，坑蒙拐骗的教育经实际上也是蒙不住学生的。正如托尔斯泰所指出的，由于还没有过度地浸淫于俗世，孩子们的美丽心灵可能具有辨别真伪的非凡能力。而且，一旦感到教育者实质上在做坑蒙拐骗的勾当，所谓正面教育的所有努力都会瓦解为东流水，甚至转化为负面的效果。
因此，我认为，教育者的职业定位应该是给年轻的学生们提供一套套的参照系。美妙的、正面的，是给后生们追求幸福快乐人生的鼓励；失败的、痛苦的，是给他们的警醒。
富有个性的教授只能靠自己教育自己。办法是把自己投入到工作中，不断地探索、实践、借鉴、体会、总结、提高。
二、《物理化学讲义》著述思路
尽管这是第一次正式出版，但这是本讲义的第三版。前面两版，只是用作浙江大学化学专业的物理化学教材。浙江大学的学制是三个短学期（相当于1.5个正常学期）的物理化学课。而本书的第一版，是一边讲授一边完成的。也就是说，浙江大学08级化学专业的同学得到了上、中、下三本物理化学教材。虽然第二版决定装订为一本，但觉得分为三册的做法颇为可取，在一定程度上反映了现代物理化学学科的结构。于是，三册合并为一本但还是保持三册的结构。因为同样原因，读者现在看到的正式出版的书还是分为三部分。按照高等教育出版社编审的意见，一本书分为三册似乎不妥，分为三篇（上篇、中篇和下篇）更合适。
我以为，科学意味着不断探索。为此，本书写作的一个基本出发点就是想打破“不求有功但求无过”的中庸之道。这导致了本教材带有明显的探索与开放味道，也希望读者以探索的眼光来读这本书。
关于利用这本书的教学，提几点也许是过于美好的想法，供参考。首先，这本教材可能会对教师带来一些挑战，尤其是对那些“精通”传统物理化学体系的教师。因为该书的系统不传统，相比于国内外同类教材新内容颇多，所以，一个熟练的教师可能不得不放弃过去多年积累的讲授内容和思路，而必须另起炉灶。不过，如果一个老师能够判断这本教材的某些思想不及传统教材或者不及自己的思路，那么，我会鼓励他（她）按照自己的理解来讲。如果真的能够带来一个师生共同批判本讲义、相互辩论的局面，我觉得这本讲义就非常有积极意义了。其次，本教材的附录没有收录足够的实验数据。这并不是说数据不重要。相反，科学实验数据对于任一门学科都是十分重要的。之所以造成了现在这个局面，一方面是因为我没有想明白如何取舍；另一方面，是因为现在电子版的科学数据颇为普及，例如，CRC Handbook of Chemistry and Physics就颇为常见。最后，因为是探索性的、开放式的，所以，教师可以根据专业、课时、程度的不同对这本教材任意取舍。如果这本书能够给每位物理化学教师提供一个契机和一个蓝本，使他们以此为基础演绎出来一套有自己个性特色的物理化学教学系统，那我们中国的大学就会在可以预见的将来成为世界上实力雄厚的化学家摇篮。 本教程试图探索构建物理化学框架的一条新思路：
第一，与多数物理化学教材不同，我们将简述量子化学对单个原子、分子能级结构的处理，以期把宏观物理化学理论牢固地建立在原子、分子水平上。然后，利用统计热力学的基本原理，从这些量子化的能级导出宏观系统的三个基石性概念（能量、熵、温度）和一条基本定律（熵增加原理），同时，将宏观性质与微观能级结构关联起来。
第二，对于经典热力学的处理，本教程将突出“化学”而不是“热机”。众所周知，超大量分子的宏观系统是化学的主要的、常见的系统。目前，处理宏观系统的手法包括统计热力学和热力学。传统上，国内物理化学不重视统计热力学，而热力学主要借重“热机”理论。这导致了学生往往觉得物理化学难学、难用、复杂。应该指出的是，即使是欧美国家，“热机”特色也是常见物理化学教材一个挥之不去的硬伤。突出“化学”而不是“热机”，其核心是建立热力学第二定律的化学陈述。这样的处理方法，希望有利于读者对热力学的化学意义有更好的把握，懂得热力学的根本是“多分子系统”理论，而不是关于“做功-传热”或者“热-功转换”的理论。
第三，对于人类，化学最大的意义在于溶液，而不是气体。因为经典化学热力学成型于19至20世纪之交，那个时代人们对于溶液的理解十分有限，再加上溶液本身既不像气体可以忽略分子间相互作用，又不像固体具有良好的周期性，所以，传统上，物理化学重气体而对溶液基本上不太涉及。为了让物理化学为读者提供一个更加实用的化学理论基础，本教程一反传统做法，重点突出溶液。
第四，传统上，化学动力学独立于热力学而自成系统，但是，因为本教程在热力学部分有意识地加深了化学特色，所以，著者能在此基础上把动力学统一到热力学中。这样的处理手法，是基于宏观化学过程受“大概率”事件统治的基本思想。
第五，进一步地，本教程尽管有传统的章节划分，但力图探索一致性的物理化学理论系统。科学中任何一门学科的成熟过程，都是从定性到定量、从零散到系统的过程。著者以为，拉瓦锡们于200年前开创的现代化学，不该再停留在吉布斯们于20世纪初定型的框架中。也许，化学中以定量、系统为特征的物理化学已经到了可以大跨一步的时候了。
第六，有些内容和正文不能连贯一致，传统上不属于物理化学甚至不属于化学科学的范畴，为此，本教程尝试着开辟了旁边批注，简称为“旁批”，与中国文学中的“眉批”功能相似但位置、形式不同。这一块地方有时候也用来突出对应章节的重点。同时，在这个栏目里，著者试着把所有的图表都纳入其中。于是，说是与“眉批”功能相似，但实际上还是有差别。另外，“眉批”是他人来批注，而这里“旁批”是作者自己批注。不过，读者同样可以利用这个空间来记录自己的心得。
三、教材著述之思考
不少人问《物理化学讲义》是不是用英文写，答案自然是中文。科学思想如此之深刻、科学智慧如此之美妙。我以为，用母语能展现给读者科学的真貌已经是大功一件。现代科学传入中国也就100年左右的时光，科学还没有进入中国文化的核心。经过几代人（尤其是第一代留学生）的不懈努力，中国的科学教育完成了扫盲的任务，但离神形兼备还颇有距离。作为一个大国，难以想象，我们必须依靠英文科学教科书来承载国家和民族的前途；只要决定不放弃中文作为母语，难以想象英文科学教科书会适用于教育中国下一代。因此，无论是否可以写好，用中文写这本书的念头从未动摇过。科学是欧美人发明的实践人生的新路子、认识自然的美妙法门，但谁也不能阻拦我们用鲁迅先生的拿来主义把它中国化。
更加重要的是，科学教育的首要目的不是知识的灌输，不是技能的培训，不是经验的积累，甚至不是兴趣的培养和方法的传承，而是弘扬科学精神，让年轻人愉快而自愿地选择与真理同在的人生。任务艰巨，用母语做好已颇不易。难以想象英文教材、英文授课能达目的。
好的科学教科书，既要表现出系统科学本身的严谨性、真理性，但同时又必须有优秀文学作品的可读性、趣味性。因为题材的原因，教科书不能像纯文学作品那样使用一些特殊写作手法（例如比喻、夸张、暗讽）。但是，科学的“真”自有其深刻的魅力，那深藏于科学发现后面的智慧快感自能让人叹为观止。把这些表现出来，教科书也该能给人阅读的享受、激发研习的兴趣。
这本书加了不少彩图。图画不只是能够给书本带来色彩那样简单。人看形状的能力毕竟是与生俱来的，而读文字推演公式则必须后天学习。因此，我以为设计合理的图与画更容易与读者沟通，会给书本带来些活力。在文字方面，我以为讲故事的口语化表达、关键环节的反复叙述讨论有利于与读者的交流。我以为，宁愿在重点的地方啰嗦一点，也要尽量把故事转承交代清楚。课时是有限的，在核心部分多费点笔墨，自然意味着涵盖的面不能太宽泛。
想要让读者明白些科学的来龙去脉，这本教科书涵盖了不少科学史的东西。我的想法是希望读者感受如何从人人以为是中看出柳暗花明，体会如何把挑战变成机会。不过，我对科学史毫无研究，道听途说的多，证实无误的极少。因此，这里的科学史不是正史而更像是演义；伟人们的小传不是严格的传记而更像是传奇故事。我想，只要不作为科学结构的一部分，演义也好传奇也罢，应该是无伤大雅的。不管能否用这本书带给读者以智慧享受，我至少要先在形式上让大家轻松一下。
从开始准备写这本书到出版，大约有两三年的光景。动笔之前想得颇为美好，我也确实努力了，而且得到了很多难能可贵的支持与帮助。至于读者是否会喜欢、能否达到想要达到的教学效果，那只能留待时间来检验了。
科学教育遵从科学的基本定则：实践是检验真理的唯一标准。
[责任编辑：余大品]