精选
今后的大学教育，也许真的需要一次真正意义上的返璞归真。过去的教材似乎越来越厚，知识越来越多，章节越来越细，概念越来越复杂，但学生面对真实问题时，却未必能够迅速建立完整而清晰的认识。未来教学可能首先要重新回答一个最基本的问题：我们究竟是在教知识，还是在帮助学生形成认识真实世界的能力？比如讲水污染控制，也许不一定非要从大量概念、公式和分类开始，而似乎可以直接把一个真实而典型的污水处理厂放在学生面前。从进水开始，经过十几个连续处理环节，直到最终出水，让学生首先看到水是怎样一步一步发生变化的。教学从真实对象开始，从自然过程开始，从最直观、最具象的形式开始，这或许才可能是大学教育重新获得生命力的重要方向之一。
在这个真实案例的基础上，知识或许可以再逐层展开。第一层可能可以看到工艺流程，第二层大概可以看到污染物在不同处理单元中的迁移和转化，再往下也许可以进入微生物、化学反应、传质过程、设备结构和运行控制。一本书甚至一门课程，似乎并不一定需要罗列几十种工艺，而也许可以围绕几个或者十几个最典型的案例展开。这些案例经过精细选择以后，也许大致能够覆盖绝大多数常见工程情景。这样做的关键，可能还是教学效率。案例未必越多越好，知识似乎也不是堆积得越多越好。如果几十个案例之间不断重复同样的原理，学生获得的往往可能只是重复记忆。真正高水平的课程设计，也许应当在案例选择上极其精细，同时让不同案例承担不同的教学任务，每一个案例或许都该有自己的重点。
案例教学可能还必须具有批判性。真实世界似乎从来不像教材中的标准答案那样稳定。自然条件也许具有不确定性，工程边界经常可能发生变化，技术本身大概也存在能力边界。同一种污水处理工艺，在不同温度、不同水质、不同负荷和不同管理水平下，结果可能完全不同。因此未来教材也许不能只告诉学生某一种技术为什么有效，还应该——或者说可能需要——告诉学生它在什么条件下有效，在什么条件下可能失效，它的适用范围大概在哪里，它面对异常情况时又可能会出现什么问题。批判性教学或许并不是专门寻找技术的缺点，而是训练学生认识条件、边界和不确定性。学生真正需要获得的，可能不只是一个结论，而是形成结论的条件意识，这或许是构建新型大学教学体系最重要的基础之一。
如果教学方式发生这样的变化，传统纸质教材可能就很难继续承担全部任务了。纸质教材似乎擅长线性阅读，却不太擅长表现复杂对象内部不断展开的层级关系。未来教材也许更可能存在于电脑、平板和其他数字设备中。它大概不是简单把纸质课本变成电子文件，而可能是一种多关联、多层级、可以随时展开局部细节的知识载体。它在总体上也许是一个完整而独立的真实案例，在内部又可能隐藏着庞大的知识网络。学生看到的第一层可能非常简单，但随着探索不断深入，视频、语音、图像、文字、表格、模型和数据或许会逐渐出现。人工智能也许可以在这些节点上发挥作用，根据学生正在观察的问题和已经形成的知识路径，动态展开下一层内容。未来教材因此可能不再只是一本书，而似乎更接近一个可以探索的知识空间。
我们或许可以用一条鱼来理解这种新教材。教材最上层呈现的，可能不是鱼类学的一大堆抽象章节，而是一条具体、真实、可以被观察的鲤鱼。为了让这个案例真正具有教学意义，也许甚至可以给它一个明确的名字，比如长江107号鲤鱼。学生最开始看到的，大概就是这样一条完整的鱼。学生眼睛移动到鱼鳃，也许可以看到鱼鳃的结构、功能、物质组成和环境影响因素。继续深入，可以看到组织结构、细胞组成和相关蛋白。移动到肌肉，或许可以继续进入肌肉与骨骼之间的关系，再进入组织器官之间的协同关系。需要的时候，还可以继续向生物化学连接层次展开，理想状态下是无穷尽的知识级联。更重要的是，这条鱼似乎还可以被放进河流里，与水体、食物、病毒、病菌和其他生物发生作用。知识因此可能不是被切碎以后分别存放，而是始终附着在一个真实对象上。
这种方法，呃，或许可以称为知识有机体的层级关系教学法。这里最需要强调的，可能是：我们建立这些层级关系，主要目的也许并不是重新划分科学体系，而是为了教学。科学知识原本可以按照学科、专业和研究方向进行分类，但教学可能需要另一种组织逻辑。学生或许需要一个可以抓住的具体对象，需要从这个对象出发建立越来越复杂的认知结构。一门课程也许完全可以只选择十个最有代表性的案例，每一个案例大概都可以是一个知识有机体。案例的外部形态可能是真实的，内部结构也许是层级化的，案例之间又可能彼此连接。三十六个课时的教学过程，本质上也许就变成教师不断驱动这些知识有机体展开的过程。教师最重要的能力，可能也不再只是把知识讲得完整，而是知道在什么时间展开哪一层知识，为什么展开，以及怎样让学生在展开过程中形成自己的问题。
因此，新教材或许必须拥有一种类似操作系统的调度能力。我们可以设想环境化学教学操作系统，也许也可以设想水污染控制教学操作系统。学生进入课程以后，看到的可能不是传统目录，而是若干真实案例。每一个案例内部，也许有统一而高效的知识调用结构。鼠标移动时，系统或许可以自动展示不同层级的知识类目，让学生连续地感受到知识结构。鼠标点击则可能成为进入深层知识的动作，打开某一个器官、某一个设备或者某一个反应过程的详细页面。未来也许还可以加入眼球跟踪。学生在哪个区域停留更久，系统或许就可以判断他可能正在产生兴趣或者疑问，并适当呈现下一层信息。教材的交互方式本身，也许也就成为教学设计的一部分。
这样的教材，可能还有一个传统教材很难实现的能力，就是让遥远的知识自动发生关联。两个知识点可能分布在完全不同的页面，也可能处在不同层级，甚至可能属于不同学科，但只要学生当前的问题需要它们，它们似乎就应该能够被自动连接起来。研究鱼类呼吸时，也许可以调用水环境中的溶解氧知识，也可以调用生理学、环境化学、生态学和流体力学中的相关内容。研究污水处理中的微生物时，或许也可以立即进入生物学、化学、材料学和自动控制中的相关层次。未来的教材也许必须允许学生拥有近乎无限的联想空间，而关联性、协同性和系统性，可能就是这种想象力最基本的支撑。人工智能真正重要的作用，也许并不是替学生直接回答问题，而是在学生产生问题的时候，帮助他发现知识之间原本看不见的连接。
因此，未来真正需要建设的，可能不是一本又一本彼此独立的新教材，而是一部不断生长的大教材。整个科学知识体系，或许可以形成一个统一的底层知识空间，各个大学使用的基础知识资源可能相同，但每所大学、每个专业、每位教师所调用的部分、组合的方式和呈现的路径，也许可以完全不同。教师可能不再需要从头编写一本完整教材，而是设计一条最适合自己课程目标的知识展开路线。学生也不再只是按照章节顺序接受知识，而也许是在真实案例中不断观察、进入、展开、比较、怀疑和关联。在脑机接口真正成为日常工具以前，屏幕上的知识交互，或许仍然拥有巨大的发展空间。大学教育真正需要改变的，也许不是把更多知识塞进课堂，而是创造一种更自然、更具象、更有生命力的知识组织方式，让知识像一个有机体一样，在学生面前逐层生长。
后记：大模型突飞猛进的时代，大学教育的直接目标可能要调整了，专业教育的手段和模式可能也不得不变化，可能多年以后，中国的大学就可能只剩下一本关于科学的教材了。大学的课堂也会在归于沉寂之后迎来喧嚣的春天。另外提一个哑谜：这个物理上全联接的教材就是大模型在科学教育领域的一个透明全映射。
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