我把题主的问题仔细读了几遍,我觉得题主问了一个很实际也很常见的疑惑——纸上谈兵的教学方式真的有用吗?以及它对科研来说有实际意义吗?
我的回答是,挺有用的。
没有很多实验经验的同学(比如题主)可能会认为做实验是一件比做题更简单的事情,比如拿两个小球撞一撞呀,拿两种溶液倒一倒呀;或者高级点,弄个带电小球往电场里一丢呀,做个合成制造点冰毒呀,听起来比纸上谈兵光做题有意思多了是吧。
Too naive!
有些人认为动手比动脑容易多了,做实验比做题有趣多了,我现在告诉大家,恰恰相反。动手从来就不容易,需要大量动脑与动手搭配的真实实验更不容易。做实验有比做题有更有意思的地方,但大多数时间却是花费在枯燥、重复的实验步骤上面,甚至是花在事后看来无意义的、错误的实验上面。
最重要的是,如果理论训练不足,实验设计和处理意外实验结果的能力不足的话,一个人大量的时间和努力都会变成无用功。
所谓的小球滑块,如果实验当中都是这等理想问题,大家就该谢天谢地了。真正的物理实验早就不玩种东西了,因为前人早就玩过了。真正的化学实验也不像书上的方程式那么简单,因为随便一点小的失误都有可能导致完全不同的实验结果。真正的生物实验更不靠谱,说好的一个酶能催化一个反应的,它就是敢置书本理论于不顾,胡搅瞎搞一通,让你摸不出个头绪。
说了这么多,我首先说明了这么一个道理,即实验并不比难题更简单,不要太天真了。
接下来的问题是,纸上谈兵对这些复杂的实验有多大的用呢?
如果我说用途非常大,那我肯定是在骗人,因为理论永远要与实践相结合才能发挥出它的作用,光说不练肯定是不够的。举个例子,我们实验室就有人知识量非常大,理论基础非常扎实,但是实验就是做不出来的。如果我说毫无用处,那我更是在骗人,因为正是从这些简单的物理/化学模型出发,一点点培养对物理世界的理解和直觉,一个人才能够在将来驾驭真正复杂而又未知的难题。若是只学了基本概念就去做实验,你是要把科学历史再重现演绎一遍吗?科学的进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。而且高中时候的理论学习的深度还是有一些的,尤其是相比于高中阶段所能够进行的实验,更是要深刻许多。
理论基础打好了,后面的实验进行起来就容易多了。如果以我本人的实验为例,我的大部分工作时间不是花在实验室里,而是花在实验设计上面,也就是电脑面前。说白了,就是先纸上谈兵,排兵布阵做好了,再来真枪实干。
举个例子,下面的东西是我的一个实验设计图,里面包含了所有DNA序列的信息,它花了我两个月时间准备,加上两个月时间完成,而且这已经是很罕见的速度了。