我把題主的問題仔細讀了幾遍,我覺得題主問了一個很實際也很常見的疑惑——紙上談兵的教學方式真的有用嗎?以及它對科研來說有實際意義嗎?
我的回答是,挺有用的。
沒有很多實驗經驗的同學(比如題主)可能會認為做實驗是一件比做題更簡單的事情,比如拿兩個小球撞一撞呀,拿兩種溶液倒一倒呀;或者高級點,弄個帶電小球往電場裏一丟呀,做個合成制造點冰毒呀,聽起來比紙上談兵光做題有意思多了是吧。
Too naive!
有些人認為動手比動腦容易多了,做實驗比做題有趣多了,我現在告訴大家,恰恰相反。動手從來就不容易,需要大量動腦與動手搭配的真實實驗更不容易。做實驗有比做題有更有意思的地方,但大多數時間卻是花費在枯燥、重復的實驗步驟上面,甚至是花在事後看來無意義的、錯誤的實驗上面。
最重要的是,如果理論訓練不足,實驗設計和處理意外實驗結果的能力不足的話,一個人大量的時間和努力都會變成無用功。
所謂的小球滾軸,如果實驗當中都是這等理想問題,大家就該謝天謝地了。真正的物理實驗早就不玩種東西了,因為前人早就玩過了。真正的化學實驗也不像書上的方程式式那麽簡單,因為隨便一點小的失誤都有可能導致完全不同的實驗結果。真正的生物實驗更不靠譜,說好的一個酶能催化一個反應的,它就是敢置書本理論於不顧,胡攪瞎搞一通,讓你摸不出個頭緒。
說了這麽多,我首先說明了這麽一個道理,即實驗並不比難題更簡單,不要太天真了。
接下來的問題是,紙上談兵對這些復雜的實驗有多大的用呢?
如果我說用途非常大,那我肯定是在騙人,因為理論永遠要與實踐相結合才能發揮出它的作用,光說不練肯定是不夠的。舉個例子,我們實驗室就有人知識量非常大,理論基礎非常紮實,但是實驗就是做不出來的。如果我說毫無用處,那我更是在騙人,因為正是從這些簡單的物理/化學模型出發,一點點培養對物理世界的理解和直覺,一個人才能夠在將來駕馭真正復雜而又未知的難題。若是只學了基本概念就去做實驗,你是要把科學歷史再重現演繹一遍嗎?科學的進步是要站立在巨人的肩膀之上的,而不是一代又一代平地重建。而且高中時候的理論學習的深度還是有一些的,尤其是相比於高中階段所能夠進行的實驗,更是要深刻許多。
理論基礎打好了,後面的實驗進行起來就容易多了。如果以我本人的實驗為例,我的大部份工作時間不是花在實驗室裏,而是花在實驗設計上面,也就是電腦面前。說白了,就是先紙上談兵,排兵布陣做好了,再來真槍實幹。
舉個例子,下面的東西是我的一個實驗設計圖,裏麵包含了所有DNA序列的資訊,它花了我兩個月時間準備,加上兩個月時間完成,而且這已經是很罕見的速度了。