郑永军
AI浪潮下人才培养的“光谱重构” 精选
2026-8-31 07:01
阅读:6378

1788092901003.jpg

上学期讲《波谱分析》,讲到红外吸收的两个必要条件时,我脑子里突然劈进来一道光。这道光,当然有可能是氘灯的光,但更可能是几十年前我那位物理老师在我脑子里埋下的一盏小灯泡。总之,我备着课,忽然就笑了出来。学生以为我对着PPT的差分吸收光谱图笑,其实我是对着一个绝妙的比喻笑:教育这回事,不就是一束光想尽办法让一群分子发生能级跃迁吗?

本文尝试用一个理科教书匠残存的幽默细胞,向诸位汇报这个比喻的展开过程。其中穿插AI浪潮对人才培养的冲击,因为坦白说,今年这波AI,比雅斯贝尔斯那棵树、那朵云、那个灵魂,对老师的冲击大多了——树最多摇摇晃晃,云最多飘来飘去,而AI,直接把我们的讲台给拆了一半。

 

1788092901103.jpg 

 

一、雅斯贝尔斯的树和云,到底是谁在摇?

先说说那句绕不开的名言。雅斯贝尔斯说,教育是一棵树摇动一棵树,一朵云推动一朵云,一个灵魂唤醒另一个灵魂。

我第一次听这句,是在读研究生时的教育学选修课上。老师念完,全场静默三秒,有人开始点头,有人开始拍照。我坐在角落里,脑子里跑的是流体力学:一朵云推动一朵云?云又不是刚体,两个云团相遇,边界都分不清,谁推谁还不一定。一棵树摇动一棵树?那不是风的事吗?风一刮,整条街的树都在摇,谁摇谁只是看谁站得近罢了。至于灵魂唤醒灵魂——我们学过生物课的知道,灵魂这玩意儿,既没有解剖学位置,也没有生理学指标,更没法做Western blot

所以我一直觉得,教育学需要引入波谱学的视角。毕竟,光是真实存在的,能级是真实存在的,跃迁是可以用光谱仪测出来的。教育这桩事,比喻成一束光,科学多了,也体面多了。

但问题是,光打过去了,为什么有的分子跃迁得欢天喜地,有的分子纹丝不动,还有的分子直接热分解了?这个波谱学的经典问题,也正是教育的经典问题。

 

1788092901203.jpg 

 

二、老师是什么光源?蜡烛已经不香了

我小时候写作文,被训练出一种条件反射:写老师,必须写蜡烛。春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。后来当了老师,我扪心自问:我真的愿意当蜡烛吗?燃烧自己照亮别人,听起来伟大,但仔细一想——蜡烛光弱、火苗飘、寿命短,还冒黑烟,环保不达标。关键是,烧完了就没了。我不愿意。

当代教师是什么光源?我得认真分类一下。

传统的“蜡烛型”教师:靠燃烧个人精力照明,光强有限,波长集中在可见区,风一吹就灭。这种老师往往走得早。

“白炽灯型”教师:靠电流驱动,光稳,但发热大,效率低,讲一节课能湿一件衬衫。课讲完了,自己也热得差不多了。

“氘灯型”教师:专业扎实,紫外区强,适合做学术报告。但大多数学生根本看不见紫外光,老师在那儿滋滋发光,学生在那里默默刷手机。你问他学到了什么,他说:老师很有激情。意思是,他只看到了热,没吸收到光。

“激光型”教师:方向性强,能量高,讲起课来一道光过去,前排学生眼里全是星星。但激光有个坏处——单色性太好,只有一小撮学生能匹配上,大多数人的能级根本不在这。

LED型”教师:寿命长,能耗低,光谱窄,适合大规模标准化教学。但你要他激发点创造性出来,他闪你两下,表示尽力了。

那么,今年AI来了,它是什么光源?

我的判断是:AI是一盏超连续光源。从深紫外到远红外,从微积分到唐诗宋词,从写作到编程,全覆盖、无死角、全天候。你一提问,它全波段发射。你说它亮不亮?亮。但问题是——太亮了。学生往里面看一眼,视网膜就烧了,从此两眼一抹黑,更别说能级跃迁了。

我们这些教师,原来好歹还是个专业级氘灯,现在忽然面前站着一个超连续光源,心里难免有点慌。但我后来想明白了:AI再强,它也是无差别发射,不分对象,不分时机,不分深浅。教师的价值,恰恰在于“调光”——知道对谁发光、发什么光、什么时候该灭灯。 这个AI一时半会儿学不会。它还在忙着写诗呢。

 

1788092901403.jpg 

 

三、学生能级跃迁了吗?还是被“泵”上去的?

波谱学里,能级跃迁是个严肃的事。分子从基态跃迁到激发态,得吸收特定频率的光子,多一个少一个都不行。这叫量子化的能级,不允许“随便跃”。

可惜,学生不是量子化的。他们既会“假跃迁”,也会“伪跃迁”,还会“不跃迁”。

先说“假跃迁”。什么情况?考完试第二天全忘光的,就是假跃迁。分子吸收了光子,看起来到了激发态,实际上激发态寿命极短,纳秒级都不到,瞬间弛豫回基态,顺手发个荧光——他还挺得意,觉得自己“学过”。你问他上一章讲了什么,他说:老师,我好像记得有一张图。你看,他就是那个荧光,闪一下,没了。

再说“伪跃迁”。这玩意儿在AI时代格外猖獗。学生在ChatGPT的帮助下,一夜之间完成了课程论文。你读起来,逻辑通顺,参考文献周全,连致谢都写得感人至深。你欣慰地觉得:这孩子终于跃迁了!过了一周,你面对面问他论文里写了什么,他挠挠头说:老师,主要是我和大模型合作完成的。翻译一下:他没跃迁,是AI把他“泵”上去了。你一撤泵浦光,他垂直掉回基态,砸在地上一个坑。这个坑,就叫学术诚信

最后说“不跃迁”。这个最让老师头疼。你发光,他不吸收;你换波长,他不响应;你加大强度,他打鼾声大了一点。根据红外光谱原理,吸收的首要条件,是光子的能量和分子的振动能级要匹配。不匹配?光从样品里穿过去,连个波纹都没有。我们课堂上那些不匹配的学生,和分子的表现一模一样:老师在上面讲得面红耳赤,学生在下面睡得香汗淋漓。你讲你的紫外,他梦他的吃鸡。这就是典型的频率失配。

AI来了以后,这种失配更严重了。以前学生好歹还假装记笔记,现在连装都不用装了。不懂的问题,问AI。老师讲太快?AI可以反复讲。老师讲太深?AI可以调低浓度。老师有情绪?AI永远温柔。老师,您的波长,AI全部能调出来;而AI的耐心,老师十辈子都赶不上。 所以在很多学生眼里,老师这盏灯,已经不太亮了。这是事实,我不回避。

 

1788093130681.jpg 

 

四、偶极矩的悲剧:为什么有的学生“红外惰性”?

红外光谱的第二条规则:分子要产生红外吸收,振动过程中必须伴随偶极矩的变化。比如H₂,两个氢原子对称得很,你拉它一下,它的电荷分布还是均匀的,偶极矩为零。这种分子,红外光对它没有任何办法。你照它一万年,它的振动光谱还是一张白纸,干干净净,像极了某些学生的成绩单。

有些学生,就是H₂你讲得天花乱坠,他心如止水。你布置作业,他内心毫无波动,甚至连负罪感都没有一点。为什么?因为他没有“偶极矩”——内心没有那个可以振荡的东西。没有好奇心的电荷,没有求知欲的极化,没有成就感的振动。老师这束光,面对这种对称性太好的学生,只能产生一个结果:透过。光进去,光出来,啥也没留下,和红外光谱里的惰性分子一模一样。

那怎么办?波谱学给了两个思路。

第一,换光源,找他的其他活性。比如H₂红外不行,但拉曼光谱可以检测到,因为拉曼看的是极化率变化。也就是说,这个学生可能对理论学习毫无反应,但一到实验室做装置、调仪器、焊电路,眼睛就发光。他的“偶极矩”不在课堂上,在动手上。老师的作用,是帮学生找到他的拉曼活性模态,而不是跟他的红外惰性死磕。

第二,改变分子结构,引入偶极矩。怎么引?给他任务,给他项目,给他舞台。你让他站在讲台上讲一次课,他的偶极矩就振荡起来了;你让他参加一个比赛,他的电荷分布就不均匀了。因为一旦有了责任、有了一比高下的机会、有了被看见的可能,那颗对称性的心就会发生偏移。偏移了,才有吸收;吸收了,才可能跃迁。

AI在这里是把双刃剑。一方面,AI能帮学生完成任务,把本该由他自己完成的偶极矩振荡外包出去。论文外包了,代码外包了,连发个朋友圈文案都外包了。最后,这个人连发朋友圈都像H₂一样对称——毫无活性。另一方面,AI也能刺激偶极矩。一个学生用AI做了一幅他从来做不出的图,第一次体会到“我也能”,这个微小的成就感,可能就是一次偶极矩变化的开始。问题不在AI本身,在于我们把AI放在哪个环节——是用来替代他的思考,还是用来放大他的可能。

 

1788093606341.jpg 

 

五、学校大磁场:NMR与超导社会

讲核磁共振时,我总爱跟学生讲一个道理:原子核自己不会跃迁。你把它扔在那儿,一万年它也不会给你发个NMR信号。你得先把它塞进一个超导磁场里,让它那点微弱的自旋有序排列起来,然后用射频脉冲去激发它。磁场不给力,脉冲再强都没用。磁场太乱了,谱峰全糊在一起,分不清谁是谁。

学校,就是这个大磁场。教育的目的,从来不是单靠老师那点射频脉冲去激发学生,而是靠整个学校环境这个静磁场,把学生那些混乱的“自旋”慢慢排齐。排齐了,再发脉冲,跃迁就漂亮;排不齐,老师在上面拼命发射,学生在下面东倒西歪,出来的谱图乱成一锅粥。

AI来了以后,这个大磁场的均匀性出了问题。

以前,学校的磁场是很强的。知识来自课堂,答案来自老师,成绩来自考试,毕业来自学分。学生不管怎么野,都跑不出这个磁场的大方向。现在呢?知识的来源变成了无数个磁极。AI是一个极,短视频是一个极,社交媒体是一个极,游戏是一个极,你也不知道哪个极的磁感应强度更大。学校这个超导磁体还在,但它周围飘着一堆“杂散磁场”,学生的自旋被拉来拉去,做出来的谱图比垃圾信号还难看。

这不是学生的错,也不是AI的错。这是人才培养模式需要重新设计的信号。学校不能再只做一个“恒定磁场发生器”,它得变成一个“磁场设计师”——在知识来源爆炸的时代,帮学生建立稳定的价值取向和判断坐标,让他们在杂散场的干扰下仍然能维持一定方向的自旋。

这就好比我做NMR实验时,先要花半个小时做场频锁定和匀场。为什么要匀场?就是让磁场的空间分布尽可能均匀,让磁场漂移尽可能小。学校也一样,在AI时代,匀场比增强磁场本身更重要。课程思政是匀场,学术诚信是匀场,师生关系是匀场,校园文化是匀场,甚至食堂阿姨对你笑一下,也算一种微小的匀场。别小看这些,它们决定了学生的谱线展宽。磁场匀得好,峰就尖;磁场匀不好,峰就宽;磁场完全没有,谱图就是一片噪声。很多学校培养出来的学生,不是不聪明,而是谱线太宽了,什么都沾一点,什么都不尖,整个光谱看起来像一片毛毡。

 

1788092908669.jpg 

 

六、教育是红外线:有温度,但别热糊了

最后说说红外线。

在波谱学里,红外区不算能量最高的。紫外光能量大,能打断化学键;可见光能量中等,能激发电子;红外线能量小,只能让分子振一振、转一转。但正因为它能量小、温和,它才能探测到最细微的结构信息。羧基的伸缩振动在1700波数附近,氨基的变角振动在1600左右,每一个官能团都有自己的“指纹区”,清清楚楚。

教育的本质,更像红外线。它不应该是那种一照就把学生打碎的紫外光——过高的强度,只会让学生“光解”。教育也应该避免那种高高在上的、只照亮不温暖的可见光——看起来很亮,但没有渗透力。好的教育,是红外线的教育:有温度、有耐心、能渗透到那些最微弱的振动里去,把每一个学生独特的“指纹光谱”给显影出来。

有人说AI冷冰冰。我不同意。AI提供的信息可以非常精准、非常体贴,甚至比大多数老师都要“会说话”。但AI有一个本质问题:它没有体温。它不是曾经坐在你旁边一起熬夜改论文的那个人,它没有在实验室里陪你崩溃过,它没有在你考砸了之后拍拍你肩膀说“没事儿”。它能模拟温度,但它的温度是语言模型生成的温度,是概率分布上的“温暖”,不是手心出汗的那种温暖。

但话说回来,如果一个老师的所谓“温度”只是上课讲段子、下班发鸡汤、期末考试放水,那这个温度还不如AI的概率温暖来得实在。教育的温暖,从来不是表演出来的,而是在严格中找到的。就像红外光谱,它之所以能给出指纹信息,靠的不是热量本身,而是那种恰到好处的、能被吸收的能量匹配。温度对了,学生才振动;温度不对,你热情似火,人家也只是感到热,而不是暖。

 

1788093608332.jpg 

七、AI浪潮下,教育这束光该往哪里照?

写到这里,我得收回前面的一些调侃,认真说几句。

AI来了,老师们确实慌。我也慌。每次看到学生用AI写出比我讲得还清楚的小论文,我也有过“我这盏氘灯是不是该退休了”的瞬间。但冷静下来想想,AI的出现,逼我们重新回答一个古老的问题:教育这束光,到底要照什么?

如果教育的目的是传输知识,那AI已经赢了。老师这辈子能记住的东西,赶不上AI的千分之一,而且AI还不忘。如果教育的目标是让学生考高分、拿学历、找工作,那AI也会越来越强。但教育的核心,从来不是这些。教育的核心,是让每一个学生找到属于自己的能级结构,然后在合适的激发下,发出属于他自己的独特光谱。

你观察那些真正优秀的学生,他们的光谱往往不是最亮的,甚至不一定是最尖的,但一定是最有特征的。有的是拉曼峰特别活跃,动手能力强到令人发指;有的是荧光寿命超长,做一件事能坚持很多年;有的是磷光型选手,白天看着不发光,到了夜深人静突然亮起来,照亮了整个实验室。教育的目的,就是让这些不同的光,都能找到自己的激发条件。

AI能帮什么?AI最大的贡献,可能是让“标准化激发”变成历史。以前,一个班五十个学生,老师只能发一种光。匹配的,跃迁;不匹配的,睡觉。现在,AI可以帮老师做“分光”——了解每个学生的光谱特征,找到每个人最能吸收的波长,然后让老师去调。老师不再是唯一的光源,而是光的调配者。光源可以有很多个,AI可以是连续光源,实验室可以是紫外光源,社会实习可以是可见光源,朋辈互动可以是红外光源,而老师,是那个坐在分光光度计前,把波长调到最合适位置的人。

这就不是“蜡烛”的比喻了,这是“激光调谐器”的比喻。蜡烛时代的教育,是牺牲;激光时代的教育,是精准。前者靠感动,后者靠科学。

 

1788093140856.jpg 

八、写在最后:我站讲台上,等光来

前阵子学期末,我在讲台上讲完最后一个知识点,关掉PPT,对学生们说:这学期我们讲了波谱分析,讲了光是怎么和物质作用的。但最后一句话,我要告诉你们:老师是光,但跃迁是你们自己的事。光可以照亮你,可以加热你,可以激发你,但不能代替你跃迁。你不振动,红外光谱上就没有你的吸收峰;你不自旋,NMR谱上就没有你的信号。你的人生光谱,终究得自己发出来。

学生们鼓了掌,我不知道他们是不是听懂了我这这段话里的波谱含量。但没关系。教育就是这样,光发出去了,至于被吸收了多少、发生了什么跃迁、什么时候能发出属于他们自己的光,有时候要等很多年才看得到。

我站讲台上,灯还亮着。等光来,也等光回。

 

1788092901303.jpg

转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自郑永军科学网博客。

链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-437607-1550248.html?mobile=1

收藏

当前推荐数:22
推荐到博客首页
网友评论9 条评论
确定删除指定的回复吗?
确定删除本博文吗?