烏鴉的窩 - 天吶!這窩超聒噪!
氣壓計與高度測量的測驗 - 這才叫做活用、思考

問題不在答案是什麼?而在思考能不能展開四方。
如果我們不給孩子思考的空間,不給他詢問解惑的機會,那他得到的不是「教育」只是「教訓」。




RutherfordPhoto
核子物理學之父歐尼斯特•拉瑟福當他在擔任英國皇家學院校長時,有一天接到一位教授打來的電話:「校長大人,我有個不情之請,要拜託你幫忙。」

「大家都是老同事,幹嘛這麼客氣?」

「是這樣的,我出了一道物理學的考題,給了一個學生零分,但這個學生堅持他應該得到滿分。

我和學生同意找一個公平的仲裁人,想來想去就閣下你最合適…… 」

「你出的是什麼題目?」

「題目是:如何利用氣壓計測量一座大樓的高度?」

「校長大人如果是你怎麼回答?」

「還不簡單,用氣壓計測出地面的氣壓,再到頂樓測出樓頂的氣壓,兩壓相差換算回來,答案就出來了。當然也可以先上樓頂量氣壓,再下到地面量氣壓。只要是本校的學生都應該答得出來。」

「對,你猜這個學生怎麼答?他答說:先把氣壓計拿到頂樓,然後綁上一根繩子,再把氣壓計垂到一樓,在繩子上做好記號,把氣壓計拉上來,測量繩子的長度,繩子有多長,大樓就有多高。」

「哈,這傢夥挺滑頭的。不過,他確實是用氣壓計測出大樓的高度,不應該得到零分吧?」

「他是答出一個答案,但是這個答案不是物理學上的答案,沒辦法表示他可以合格升等到下一個進階的課程啊!」

拉瑟福第二天把學生找到辦公室,給學生六分鐘的時間,請他就同樣的問題,再作答一次。拉瑟福特別提醒答案要能顯示物理學的程度。

一分,兩分,三分,四分,五分鐘過去了,拉瑟福看學生的紙上仍然一片空白,便問:「你是想放棄嗎?」

「噢!不,拉瑟福校長,我沒有要放棄。這個題目的答案很多,我在想用哪一個來作答比較好,你跟我講話的同時,我正好想到一個挺合適的答案呢!」

「對不起,打擾你作答,我會把問話的時間扣除,請繼續。」

學生聽完,迅速在白紙上寫下答案:把氣壓計拿到頂樓,丟下去,用碼錶計算氣壓計落下的時間,用x = 0.5 × a × t2 的公式,就可以算出大樓的高度。

拉瑟福轉頭問他的同事,說:「你看怎樣?」

「我同意給他九十九分。」

「同學,我看事情就等你同意,便可以圓滿解決。」

「校長,教授,我接受這個分數。」

「同學,我很好奇,你說有很多答案,可不可以說幾個來聽聽?」

「答案太多了,」學生說:「你可以在晴天時,把氣壓計放在地上,看它的影子有多長,再量出氣壓計有多高,然後去量大樓的影子長度,同比例就算出大樓的高度。」

「還有一種非常基本的方法,你帶著氣壓計爬樓梯,一邊爬一邊用氣壓計做標記,最後走到頂樓,你做了幾個標記,大樓就是幾個氣壓計的高度。」

「還有複雜的辦法,你可以把氣壓計綁在一根繩子的末端,把它像鐘擺一樣擺動透過重力在樓頂和樓底的差別,來計算大樓的高度。或者把氣壓計垂到即將落地的位置,一樣像鐘擺來擺動它,再根據『徑動』的時間長短來計算大樓的高度。」

「好孩子,這才像上過皇家學院物理課的學生。」

「當然,方法是很多,或許最好的方法就是把氣壓計帶到地下室找管理員,跟他說:先生,這是一根很棒的氣壓計,價錢不便宜,如果你告訴我大樓有多高,我就把這個氣壓計送給你。」

「我問你,你真的不知道這個問題傳統的標準答案嗎?」

「我當然知道,校長。」學生說:「我不是沒事愛搗蛋從小到大,我已經厭倦老師不斷教導我們如何去思考,如何去使用『科學的方法』,而不是教導我們去認識事物的構造與本質。因此,我才以這種玩笑的方式來表達我的抗議。」

拉瑟福遇到的這位敢於挑戰老師固有思維方式的學生是誰呢?

他就是大名鼎鼎的尼爾斯•波爾﹝Niels Bohr﹞,丹麥人,他後來成為著名的物理學家,在1922年得到諾貝爾獎。

PS:這個故事是拉塞福在1908年領取諾貝爾獎(化學獎)時說的故事。根據考證,波耳(N. Bohr,1885~1962)是丹麥人,1903~1907年期間在丹麥哥本哈根大學大學部就讀。他在拿到哥本哈根大學的博士學位後,於1911年赴英國劍橋大學卡文迪西實驗室學習和工作,1912年到曼徹斯特大學拉塞福的實驗室裡工作了四個月。

因此,根據推測,拉塞福所提到的這位學生很可能不是波耳。



原子模型理論演進:從湯姆生→拉塞福→波耳
三人都是師生關係,而且學生的表現是青出於藍更勝於藍,學生引用老師的理論,仍能突破老師的理論不足之處並加以修正改進。
a 東方魚腹    2012/11/11 03:21    036.239.244.175
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