问题

五十年后,数学家和物理学家会否是最后一群还坚持使用黑板进行教学和学术讨论的人?

回答
五十年后,数学家和物理学家是否会是最后一群还在使用黑板进行教学和学术讨论的人?这个问题很有趣,也触及了技术发展与传统教学方式的碰撞,以及科学研究本身的一些独特需求。

要详细地探讨这个问题,我们得先想想为什么黑板至今仍然顽强地存在于数学和物理的课堂与研讨室里。

黑板的“软实力”:它为何如此迷人?

首先,黑板提供了一种即时性与互动性。当一个数学家或物理学家在黑板上演算一个复杂的公式,或者勾勒出一个抽象的概念图时,粉笔的沙沙声、痕迹的叠加,都伴随着思维的流动。这种“边想边写”的过程,让听者能够同步感受到推理的展开,直观地理解每一步的联系。观众可以看到思路的“打磨”,甚至是“修正”,这比屏幕上完美的预设内容更有温度,也更能激发听众的思考。

其次,是视觉的直观性与空间感。数学和物理概念往往是多维度的,需要几何的理解和空间的想象。黑板允许你在二维平面上构建复杂的结构,可以自由地画线、标记、擦除、重画,甚至在同一个区域内叠加不同的信息。这种“随心所欲”的涂画,比在固定模板的电子屏幕上更灵活,也更容易让听众在脑海中构建起三维模型或理解力的“立体感”。例如,在讲授微积分中的曲面积分时,黑板上的三维图形和向量场,远比PPT里的静态图片更能帮助学生建立直观认识。

再者,是简化与聚焦。相比于现代化的电子演示工具,黑板更“纯粹”。它没有太多分散注意力的按钮、链接或窗口。当你站在黑板前,你的全部注意力都会集中在上面正在发生的数学或物理过程上。对于那些需要高度专注和深入理解的领域,这种“简单”反而是优点。它迫使讲者和听者都回归到最核心的逻辑和概念本身。

还有一点,也是很重要的一点,是非线性思维的展示。科学探索往往不是线性的。一个证明可能需要反复推敲,一个理论的形成更是曲折。黑板允许科学家们在探索过程中,自由地跳跃、回溯、分支,甚至在黑板的各个角落写下相关的注释或联想。这种“漫步式”的思考过程,能够更好地展现科学研究的真实面貌,即探索和发现的动态过程,而不是一个预设好的、完美的答案。

五十年后,黑板的“可能”与“不可能”

那么,五十年后,这些优势是否还会让黑板在数学和物理界占据一席之地,甚至成为“最后一道防线”呢?

可能性:

持续的教学优势: 尤其是在初级和中级教学中,黑板提供的直观性和互动性仍然是难以替代的。许多教育家认为,学生早期接触抽象概念时,黑板的“手写感”和“可见的思绪过程”对于建立扎实的数学基础至关重要。
学术研讨的“碰撞”: 在高级别的学术研讨或头脑风暴时,黑板依然是快速记录想法、建立联系、进行集体智慧碰撞的理想工具。当大家围着一块黑板,你一言我一语地往上写、往上画,那种集体思考的氛围和效率,是电子工具难以完全复制的。
对“低技术”的偏爱: 科学研究本身就在追求效率和本质。对于某些需要极简、极专注的场景,技术反而可能是一种累赘。黑板的“零维护”、“随时可用”以及不受电力、网络影响的特性,在某些特定情况下仍然有其独特的价值。
仪式感与传统: 科学研究也有其历史传承和文化符号。黑板作为一种经典的教学和研究工具,本身就带有一定的仪式感和历史厚重感,这种情感因素有时也会影响人们的选择。

不可能(或说,可能性较低)的方面:

技术的进步: 五十年后的技术发展是不可预测的。我们可能会有更加智能、更加直观、甚至能够“读懂”我们思维的显示与记录工具。例如,触屏式智能白板已经能够进行很多黑板的功能,并且还能录制、回放、分享,集成各种模拟软件。更进一步的设备,也许能实现更高级的互动和可视化。
效率和易用性: 尽管黑板有其优点,但其记录、修改、存储和分享的局限性也是显而易见的。现代化的工具在这些方面具有压倒性优势。如果一种新技术能够完美地模拟黑板的优点,同时克服其缺点,那么黑板的生存空间就会被大大压缩。
跨地域合作的需求: 随着全球化和远程协作的普及,需要更加便捷的跨地域信息共享方式。黑板在这方面几乎是“零”贡献,而电子化的方式则提供了无限可能。
特定领域的局限: 很多现代数学和物理研究已经高度依赖于计算机模拟、数据可视化和符号计算。这些领域,黑板的辅助作用非常有限,甚至会被完全取代。例如,天体物理学家分析海量观测数据,量子化学家模拟分子行为,都需要强大的计算能力和专业的软件,黑板只能是辅助理解的工具。

推测:

我认为,五十年后,数学家和物理学家不太可能是“最后一群”还坚持使用黑板的人,但他们极有可能仍然是那些“最常”或“最愿意”使用黑板的群体之一。

“坚持”不等于“唯一”: 科技是工具,最终还是为研究和教学服务。如果黑板依然能提供某些独特的价值,那么它会继续存在,但不会是垄断性的。其他学科,比如艺术、设计、甚至是某些社会科学的启蒙教育,也可能因为类似的原因继续保留黑板。
“混合模式”是主流: 更现实的场景是,“混合模式”成为常态。数学家和物理学家会根据不同的场景和需求,灵活切换使用黑板、智能白板、投影仪、平板电脑等工具。在需要快速、直观地勾勒概念时,黑板依然是首选;在需要展示复杂的模拟结果、分享详细的推导过程或进行远程协作时,电子工具则无可替代。
某些“遗迹”或“仪式”: 也许,在一些顶尖学府或研究机构的某些特定讨论室里,一块古老的黑板会被保留下来,成为一种对过往智慧的致敬,或者在某种特殊场合下使用,带有一种怀旧和仪式感。

总而言之,黑板的生命力在于它所承载的思维过程的“可见性”和“即时性”,尤其是在需要高度抽象和逻辑推理的数学与物理领域。然而,科技的飞速发展,以及对效率、协作和信息存储的更高要求,会使得黑板在五十年后,更可能成为一种“特色选择”或“辅助工具”,而不是“唯一”的阵地。那些依然选择它的数学家和物理学家,或许是对这种“质朴”的思考方式有着特别的偏爱,或者是坚信它在某些特定时刻能够触及到更深层次的理解。 但说他们是“最后一群”,就有些绝对了,因为人类对直观、互动的需求,以及对传统工具的情感连接,可能远比我们想象的要顽固。

网友意见

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数学家和物理学家不愿意用黑板进行讨论的主要原因是, 现在压根就没有一款电子产品能满足要求。或者说技术还达不到。

现在的所谓电子黑板,或者智能黑板,基本上就是个大型手写显示屏,对于数学家和物理学的交流,手写屏幕只能把公式,图像什么的直接保存成图片。这对于物理学家来说毫无用处,等于说用昂贵的硬件设备,仅仅实现了一个黑板的功能,谁会去买这种无聊的产品啊。

如果未来有这么一款产品,能满足以下功能:

1 能识别所有手写的内容,并且数字化。也就说,文字转换成文字,公式转换成ΤΕΧ, 流程图,树,图之类的转换成响应的逻辑化语言,函数图像转换成一段可编辑的程序。

2 公式转换成TEX后,并且可以直接编辑(不要说黑板了,现在就是电脑上软件能可视化编辑TEX的都不多,很多情况都得自己输入TEX,比如知乎的这个公式输入系统)。并且长按公式可以自动哦生成图像。智能黑板必须对公式有一定的理解能力,区分公式类型的不同,并且可以识别方程组,能够把方程组当做一个对象进行处理。

3 对线性代数的支持,能够识别手写矩阵,并且能直接进行计算。

4 能够识别手画函数图像,转换成计算机程序,并且可以方便的进行标注。

比如我手画了这样一个图像之后,计算机能够自动识别,将手写图像转换成计算机生成的图像,并且给出公式(如果可以给出的公式,如果无法给出公式,也可以转换成离散点的组合)。计算机识别函数图像后,我手长按S,就可以计算出S的面积。或者我长按坐标轴,改变坐标系,函数图像相应发生变化。

5 几何功能的支持。 要有几何辅助作图的功能,在计算机辅助下,不拿尺规也能做出漂亮的图。包括在计算机辅助下方便的划出三维,四维的各种图已经复杂的拓扑图形

6 对于图论的支持,可以把图转化成计算机结构化的语音,而不是存成图像。图后期可以方便的编辑修改和检索。

7 可以自定义符号。这个对一般人可能没有用,对于大佬们却是必要的功能。大佬们在讨论问题时,往往都是在研究人类未知的问题,所以当现有符号系统无法满足的话,大佬很可能会自己创造一个新的符号。这个用黑板是很简单的事情,但是电子黑板如果做不到的话,就会非常令人抓狂。

你想象一下,如果讨论到一半,你需要一个新的符号来表达自己的意思,结果发现做不到,然后又不得不拉回黑板重新写一遍,这是多么令人抓狂的事情。有可能从此以后再也不想用电子黑板了。

魔法功能:

上面的功能如果能全部做到就已经非常好了,但是如果能实现这些魔法功能,恐怕数学家,物理学家不但会愿意用智能黑板,还可能抢着购买,就像当年iphone出来给数学家,物理学家的感觉一样。

  1. 能自动解方程(已知有解法的方程).
  2. 能进行模拟实验,比如在屏幕上创造一个虚拟的物理环境,物理学家通过修改基本参数进行各种实验。
  3. 支持丰富的传感器,比如把一个物体贴在黑板上,黑板能自动测量该物体的体积,温度,质量等。并且能把实物数字化。

我能想到的大概就这么多,如果未来有一款产品能实现上面这些功能,最起码除了魔法功能之外的那些功能,一定会有大量数学家,物理学家去购买使用的。

但实际上现实是, 现在的智能黑板,连基本的图文混排,文字识别,公式识别都做不好,那么又怎么可能有物理学家,数学家去采用电子化的黑板呢?

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为什么要“坚持”?如果出现比黑板更好用的教学和讨论的科技,肯定不会坚持,如果没有的话,那根本就不叫“坚持”,那叫“不得不”。


曾执教某高中国际部,AP微积分老师。坚持给我的学生不断的补充GeoGebra课件,课程的主要内容都可以用GeoGebra讲完。现在做大学讲师了我也不爱用黑板,非要手写的话我就用手写板——坐着写。学术报告也还是PPT好使啊。

https://www.zhihu.com/video/1217166341016248320

另外,比利时天主教鲁汶大学数学系学生Gilles Castel去年(2019年)的随堂笔记了解一下:

以及Gilles Castel的随堂笔记配图欣赏:

敲黑板:以上是Gilles Castel的随堂笔记!随堂笔记!随堂笔记!

主要使用LaTex结合Vim实现:

将来Gilles Castel当上大学教授了,他会怎么给学生上课呢?我很期待。


收藏超过点赞,更新点实用的福利给藏友。

我用WinEdt的宏命令设置recorder录制常用重复操作,并自定义Abbreviations.ini中的快捷键来提速的,以及MainManu.ini设置光标导航快捷键,手就可以始终不离开键盘,但是还达不到“随堂”的速度。

输入'a后立刻触发编辑器生成alpha

输入't后立刻触发编辑器生成 heta

输入~beq后立刻触发编辑器生成

egin{equation*}

*

end{equation*}

*

当然,以上的脚本文件都得用户按照个人习惯自己编写,WinEdt也可以用recorder“录制”连续输入操作,生成脚本:

以上是我在WinEdt内的配置,跟Gilles Castel的LaTex+Vim的配置还差的很远。


300赞,更一下。

教学的东西肯定是要重复很多遍的,一个大学教师的一年内的学术报告次数也不少,但内容很多是重复的。所以制作精良的课件和PPT,总的来讲是划算的。另外,有人怀疑PPT横空出现的公式不能抓住听众的注意力。诚然,所以PPT也可以做成一笔一划的推导。讨论起来也可以上手写板,而且多种颜色无缝切换。以下是我的一个学术报告的PPT展示:

https://www.zhihu.com/video/1219675137697677312

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