物含妙理:像費曼那樣機智的教與學 (電子書)

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包景東
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具体描述


  「不做世界的觀光客,而當科教的探險者」
  ──理查.費曼

  理查.費曼(Richard Feynman)
  1965年諾貝爾物理學獎獲獎人
  創立了費曼圖、部分子模型
  提出了弱相互作用理論、路徑積分理論
  是造福了萬名學子、《費曼物理學講義》的作者
  同時也是二十世紀最風趣的物理學家與教育家──

  ▎費曼到底有多厲害?
  1999年,英國的《物理學雜誌》期刊曾請130位在世的頂尖物理學家投票,選出史上最偉大的十名物理學家:
愛因斯坦、牛頓、馬克士威、波爾、海森堡
伽利略、費曼、狄拉克、薛丁格、拉塞福
  費曼能在上千名物理學家中脫穎而出,與愛因斯坦等人名列至份名單,足可見他對物理學的貢獻是何其偉大!

  ▎最討厭「死背硬記」的思考大師
  喜歡思考的費曼,最討厭的就是死板生硬的問題與答案,假設考試題目是:「望遠鏡有幾種?」學生答出來後,卻忽略瞭望遠鏡的真正意義,費曼就會大發脾氣。因為他希望能夠嘗試錯誤,發現、自由地探討,而不是灌輸現成的知識。

  ▎讓費曼教你如何鑑別「吹牛科學」
  費曼有清高的一面,比如他不喜歡科學界的人們聚在一起,他甚至曾寫下了「鑑別吹牛科學」的方法:
  ‧完全無法了解;
  ‧言辭含混,數字模糊;
  ‧用很長、很困難的方法做出本來就顯而易見的事情;
  ‧假裝要做什麼不可能的,但是肯定沒有用處的事情,最後還是失敗;
  ‧一看就知道是錯的;
  ‧聲稱某些多年來大家都接受,而且一再驗證、明顯且正確的事情是錯的,其實是作者自己搞錯了;

  ★本書特色
  本書嘗試剖析被譽為「科學怪才、教育楷模」的費曼先生的多面性,回顧他的成長過程、歷數他的十大貢獻、總結他的教學風格,並期許我們能學習他思考和處理問題的方式,重視相關性、類比性和思想實驗。

 

揭秘知识的奥秘:通往深刻理解与卓越表达的思维指南 一本书,带你穿越传统教育的迷雾,直达知识的本质。 在信息爆炸的时代,我们获取知识的速度从未如此之快,但真正理解和掌握知识的深度却常常令人堪忧。“知道”与“懂得”之间,横亘着一道无形的鸿沟。本书并非一本枯燥的学术论著,而是一份精妙的思维工具箱,它汇集了人类历史上最伟大的思想家、教育家和实践者的智慧结晶,旨在指导你如何高效地学习、深刻地思考,并以清晰、引人入胜的方式表达出来。 第一部分:重塑认知框架——理解学习的底层逻辑 打破“填鸭式”教育的桎梏,构建适应未来的学习体系。 本书首先引导读者审视自己根深蒂固的学习习惯。我们是否常常在考试结束后不久便遗忘所学内容?这并非学习者的能力问题,而是学习方法存在结构性缺陷。 1. 发现知识的“骨架”:结构化思维的力量 任何学科的知识都不是孤立的碎片,而是相互关联的复杂系统。本书深入剖析了构建知识“骨架”的技巧。我们探讨如何使用心智模型(Mental Models)——那些经过时间检验的、跨学科的思维框架——来组织信息。例如,理解“反馈回路”如何应用于经济学、生物学和日常决策;掌握“帕累托法则”如何帮助我们聚焦学习的重点。通过这种方式,学习不再是机械的记忆,而是一场构建宏大知识建筑的过程。 2. 学习的深度与广度:从“知其然”到“知其所以然” 我们深入探讨了认知心理学的前沿发现,例如“检索练习”(Retrieval Practice)和“间隔重复”(Spaced Repetition)的科学原理。这些不仅仅是提高记忆效率的技巧,更是深化理解的途径。只有当你必须主动从大脑中提取信息,才能真正固化知识的连接。本书提供了大量实操案例,演示如何将这些原理融入日常阅读、课程预习和项目研究中,确保知识的“活化”,而非“僵化”。 3. 拥抱“费曼技巧”的精髓:以教为学,以简驭繁 本书将花大力气剖析一种超越记忆的终极学习法——“教学相长”。真正的理解,在于能否将复杂概念简化,并用最朴素的语言向一个门外汉解释清楚。我们将拆解这种“以教为学”的思维过程:识别知识盲点、简化语言、使用类比。这种方法迫使学习者超越表层定义,直击概念的核心逻辑。这不仅是学习的加速器,更是批判性思维的试金石。 第二部分:精进思维工具箱——提升分析与解决问题的能力 学习的终极目标是应用。本书着重于将知识转化为解决现实问题的工具。 我们生活在一个充满不确定性的世界,单纯的知识储备不足以应对快速变化的挑战。本书的第二部分聚焦于如何提升思维的敏锐度和适应性。 1. 批判性分析:拆解论证的艺术 在信息洪流中,区分事实与观点、有效论据与谬误至关重要。本书提供了一套系统的“论证结构分析法”。它教授读者如何识别前提(Premise)、推理过程(Inference)和结论(Conclusion),并运用逻辑谬误识别清单,对任何信息流进行有效“消毒”。这包括了对因果关系、统计误用和情感诉求的深度辨识。 2. 跨学科的“迁移力”:构建思维的连接器 卓越的创新往往发生在学科的交汇点。本书强调“知识迁移”的实践。我们如何将物理学中的系统优化思维应用到项目管理中?如何用历史学的周期性分析来预测商业趋势?我们将通过多个案例研究,展示如何有意识地在不同知识领域之间建立桥梁,从而产生创新的解决方案。这不是简单的知识拼凑,而是通过深层次的概念映射,实现思维的“范式转换”。 3. 不确定性下的决策制定:管理风险与模糊性 现实世界很少提供清晰的“是”或“否”的答案。本书引入了决策理论中的关键概念,例如“贝叶斯推理”的基本思想——根据新证据不断更新我们的信念权重。我们探讨如何量化和管理不确定性,如何制定在信息不完全的情况下依然稳健的决策路径,避免“分析瘫痪”的陷阱。 第三部分:卓越表达的修炼——让你的思想穿透人心 再深刻的思考,如果不能有效传达,其价值也会大打折扣。 理解力和表达力是相辅相成的。本书的最后一部分,是关于如何将复杂的内部思考过程,转化为清晰、有说服力、引人入胜的外部表达。 1. 叙事的力量:构建有感染力的知识结构 人脑天生喜爱故事。本书讲解如何将枯燥的数据和理论包装进引人入胜的叙事框架中。无论是撰写报告、进行演讲还是日常沟通,我们都需要设计一个清晰的“叙事弧线”:建立悬念(问题提出)、引入冲突(挑战或复杂性)、展示解决(你的洞察或方法),最终抵达高潮(结论与行动呼吁)。 2. 视觉化思维:信息呈现的效率革命 在口头和书面表达中,有效的视觉化是化繁为简的利器。本书不只关注图表的绘制,更侧重于“思维可视化”——如何用图形、流程图或类比,直观地揭示抽象概念之间的关系。我们探讨了如何避免“信息过载”,设计出能够引导观众思考,而不是仅仅展示数据的视觉辅助工具。 3. 沟通的反馈回路:将表达转化为优化的起点 有效的沟通是一个双向过程。本书强调了在表达后主动寻求高质量反馈的重要性。我们指导读者如何设计提问,以获取关于表达清晰度、逻辑严密性和说服力的具体见解,并将这些反馈迅速整合到下一次的学习或表达迭代中。这形成了一个从学习、思考、表达、反馈到再学习的完美闭环。 总结: 本书旨在成为你通往“智慧”的加速器。它提供的不是特定领域的知识,而是驾驭所有知识领域的底层操作系统。它教你如何像最顶尖的思考者一样提问、分解、联系和阐释。阅读完此书,你将不再满足于鹦鹉学舌般的重复,而是能够构建属于自己的、稳固而灵活的知识大厦,并以前所未有的清晰度和洞察力,将你的思想投射到世界上。 这是一场关于心智的升级革命,邀请你一同探索如何真正拥有知识,而非仅仅持有知识。

著者信息

包景東,理論物理學研究者,師範大學教授,專攻統計物理、核理論及計算物理,傳播科學美學與批判性思維。著有《格物致理──批判性科學思維》、《反常統計動力學導論》、《普通物理學教程一力學(第三版)》、《熱力學與統計物理簡明教程》、《經典和量子耗散系統的隨機模擬方法》等書。

图书目录

前言
1章 科學怪才、教育楷模
 1.1 走近費曼
  1.1.1 他的自撰和他人寫的介紹
  1.1.2 費曼學說中文
 1.2 費曼的成長軌跡
  1.2.1 碰到難題不解開絕不罷休
  1.2.2 求學歷程
 1.3 費曼在科教上的成就
  1.3.1 歷數十大貢獻
  1.3.2 費曼在史上最偉大物理學家中的位置
2章 追本溯源,道破天機
 2.1 費曼的知識觀
  2.1.1 藐視用字解釋其他的字
  2.1.2 講學前給自己的警示是什麼?
 2.2 力學文化
  2.2.1 費曼問:為什麼可以用向量?
  2.2.2 費曼如何講相對論力學
 2.3 探討一連串現象並找出規則
  2.3.1 導數和積分的起源
  2.3.2 在三種座標下計算速度和加速度
 2.4 從簡單模型中悟出真諦
  2.4.1 阿特伍德機的啟示
  2.4.2 拋體運動與彈道曲線
  2.4.3 斜面上的非慣性參考系
3章 邏輯分析,想像助力
 3.1 批判性思維
  3.1.1 批判性思維的特點是什麼?
  3.1.2 發展批判性思維的意義何在?
 3.2 客觀、美學和想像力
  3.2.1 客觀性結合想像力
  3.2.2 物理的河,喜悅的河
  3.2.3 物理定律的本性
 3.3 將邏輯思維作為捕手來解題
 3.4 費曼模式助推教學研究
4章 意料之外,情理之中
 4.1 史上最偉大的定律
  4.1.1 費曼機智的描繪微弱的引力
  4.1.2 從行星橢圓軌道引發的探究
 4.2 仿照費曼提一些奇趣問題
  4.2.1 你能超過重力加速度嗎?
  4.2.2 都卜勒效應:你交通違規了嗎?
  4.2.3 是熱還是功?
  4.2.4 多冷才算不熱?
 4.3 量子思維
  4.3.1 應以抽象的方式來理解原子
  4.3.2 費曼解釋電子雙狹縫干涉
  4.3.3 詩和遠方是一對測不準變量
5章 觸類旁通,悟出真諦
 5.1 費曼用特有的方法研究主流問題
 5.2 像費曼那樣地思考
  5.2.1 探究最基本的問題
  5.2.2 問題變得越複雜,也就越有趣
  5.2.3 以費曼為標竿,我們缺什麼?
 5.3 比擬——智力的慣性
  5.3.1 舉重若輕
  5.3.2 心中抹不去的那片雲
6章 他山之石,可以攻玉
 6.1 突破心智障礙,「玩」物理
 6.2 費曼轟炸:請舉出一個例子
 6.3 用直觀方法處理超前問題
 6.4 社會物理學
  6.4.1 馬克士威速度分布
  6.4.2 無處不在的熵變
  6.4.3 社會磁性
7章 學術爭論,求實為先
 7.1 「野狐禪科學」與科學品德
  7.1.1 什麼是「拔靴帶」模式?
  7.1.2 什麼是「費曼式」實驗?
 7.2 費曼性格的另一面
  7.2.1 費曼鑑別吹牛科學的方法
  7.2.2 費曼科學觀集萃
 7.3 超越費曼
  7.3.1 費曼的首秀——赫爾曼-費曼公式
  7.3.2 費曼所用的布朗運動公式之改進
8章 思想之魂,啟迪未來
 8.1 布朗棘輪與爪誘發分子馬達研究
 8.2 重力波與費曼的機靈
 8.3 費曼與量子電腦
9章 物理智趣,思維訓練(為《費曼物理學講義》配題)
 9.1 思維訓練諸要素
 9.2 力學50
  9.2.1 能力測試
  9.2.2 結果分析
 9.3 熱學50
  9.3.1 能力測試
  9.3.2 結果分析
10章 有費曼那盞燈,物理人不會感覺近黃昏(結語)

图书序言

  • EISBN:9789865552596
  • 規格:普通級
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:55.8MB

图书试读

前言

  
2018年是諾貝爾物理學獎獲得者費曼(R. P. Feynman)誕辰100週年,重溫這位「科學怪才、教育楷模」的成長途徑、思維方式及研究風格,非常具有借鑑意義。

  諾貝爾物理學獎獲獎者楊振寧先生,在多次談話中比較了東西教育方式的不同。他提到東方傳統教育提倡按部就班的教學方法,這有利於學生打好根基。歐美提倡「滲透式」或稱為「體會式」的教育方式,其特點是讓學生在過程中一點一滴地學到許多東西。費曼輕描淡寫地講清楚了後者:的確,一個學者在一門課程中所作的全部論證,並不是他一年級從學習大學物理時就記住的。完全相反:他只記得某某是正確的,而在說明如何去證明的時候,需要的話,他就自己想出一個證明方法。無論哪個真正學過一門課程的人,都應遵循類似的步驟去做,而死記證明是無用的。國際物理教育獎章獲得者趙凱華先生認為,東西兩種教育方法各有特色,若能將兩者的優點和諧統一起來,則在物理教育上是一個突破。突破的結果應該是達到孔子所言的「有教無類」、「因材施教」的境界,也就是費曼所期待的兩點:

  (
1)對於班級中最聰明的學生而言,試圖使所有的陳述盡可能準確,在每種場合都指出有關公式和概念在整個物理學中占什麼地位,以及應該作出哪些修正;

  (
2)也希望照顧到另一些學生,對他們來說,這些額外的五花八門的內容和附帶的應用只會使他們煩惱。對這些學生,我希望至少有一個他能夠掌握的中心內容或主幹材料。

  費曼最反對的是「用字解釋字」,即望文生義,因為這種簡單的做法沒有提供更多有用的資訊,而是希望能跳出原來的命題,用生動的實例,用建立「思想實驗」和類比的方法,借助於已知現象來解釋新的現象。在費曼看來,這是數學物理學的偉大藝術。所以,他自豪地表白:科學真正的榮光在於我們能夠找到一種思想方法,使得定律成為明顯的。如果可能的話,賦予自然以某種機制,但又不至於預言其他實際不存在的現象。在你著手做實際的實驗或者大規模的計算之前,不妨先考慮做一個「思想實驗」(
ideal experiment)。之所以要選它,是因為它易於想像。費曼將這種實驗定義為:「就是所有的初始條件和最終條件都完全確定,沒有我們無法計及的任何外來影響的實驗。」顯然,這依賴於你的知識儲備和批判性思維能力。

  批判性思維是培育創新性能力的前提,指的是能抓住要領、善於質疑辨析、基於嚴格推斷、富於機智靈氣、清晰敏捷的思維。孫中山先生為中山大學題寫的校訓:「博學、審問、慎思、明辨、篤行」,是諸多校訓中最能體現這一思維的典範。物理學的發展歷程及對它的研學,為人們養成合理的批判性思維意識提供了廣闊的平台。所以,像費曼那樣生動幽默並輔以批判性思維地進行教與學是新時代的要求,其關鍵的要素是事例加上對事業的激情。

  有關費曼先生的傳記、講義、專題和評論等,已有很多。作者基於追隨和研究費曼科學研究和教學思想的二十餘年積累,希望能夠提綱挈領地探討並滲透式地應用費曼的物理思想,可以歸納為一句話:科學的懷疑精神、做事的求實態度和區分真善的能力。本書大多數素材和問題來源於大學的基礎物理課程,不僅因為它的基礎性和先導性,更重要的是力學問題明確而具體,物理原理清晰而簡單,數學運用直接而有趣。

  書中若有不當和疏漏之處,請廣大教師和讀者不吝指正。

包景東

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