文/罗清红

科学与教育总是相伴相生的，教育必须建立在科学之上。科学的基本态度是疑问，基本精神是批判，基本特征是不断进步，哪怕其他方面都在倒退的时候，科学却总是在前进，科学是人类进步的第一推动力。科学教育通过对人在思想、精神、态度和方法上的熏陶与培育，从而提升人类非生物本能的智慧，丰富人类非与生俱来的灵魂。科学的力量，体现在对人类思维方式的不断探索、不断修正与不断否定中，并以想象力和实证推翻先前观念，无限逼近世界实在的新面向，不断建立宇宙空间的新图景。学者祝智庭认为，智慧是一种高阶思维能力和复杂问题解决能力，智慧的精神内核是伦理道德和价值认同，智慧强调文化、认知、体验、行为的圆融统整。教育智慧是指教师对于教育教学工作的规律性把握、创造性驾驭和深刻洞悉、敏锐反应以及灵活机智应对的综合能力。

一、教师应该成为科学精神的信仰者

两千多年前，孔子去世前呼出来的最后一口气，会平均地弥散在大气层中，结合大气层的体积，地球上每个人平均会吸入10个分子左右，这是先师圣人的气息，也是古今一脉的传承。人类总是对自身感到着迷，研究自己的历史、心理、哲学与神明，大部分知识都以人自身为中心，仿佛人类就是宇宙的中心。科学为我们打开了一扇观察人类世界以外的窗户，由此带来了认识宇宙世界的新空气。曾经认为地球是平的，世界是静止的，宇宙很小而且从未改变，人类是一个独立物种，与其他生物没有血缘关系……现在，我们认识到了夸克、黑洞、光子、基因、DNA双螺旋结构以及空间波动的存在……人类像个不断长大的孩子，发现世界并非只有4%的卧室，还有卧室之外96%的暗物质暗能量，那是我们几乎一无所知的辽阔世界。为此，苏格拉底有句名言：我知道自己一无所知。在自然面前，人应该永远保持谦恭与谦卑，这是智者修炼的基本功。

欧几里德定义直线外一点有且只有一条平行直线；黎曼则直接从公理上修改，认定直线外一点可以作若干条与已知直线平行的直线，结果形成自洽的黎曼几何逻辑体系。牛顿经典力学认为时间空间不变，爱因斯坦则整体性颠覆牛顿时空观，同样构建起自洽的理论大厦。科学鼓励首创精神，没有做不到，只有想不到，创新总在反叛中：初中老师告诉我们负数不能开根，高中老师则告诉我们负数可以开根，于是开出了虚数与复平面，前不久潘建伟团队用实验证实了虚数空间的存在，引起了不少人观念上的冲突。以数学的0为例，小时候，考试就怕得0，疫情期间，大家都盼着得0，0增长，0感染，0病例，到今天才发现，0竟也如此可爱，如此吉祥；又如0/0型是否有意义？基础教育老师讲，此式无意义，高等教育老师讲，此式有意义，0/0是不定型等于任意数，这个结论在有些人看来，会不舒服，假如有小学生遇到这样的困惑，教师该作何引导？0是空， 是宇宙未被观察前真如状态的数字烟、概率云和量子海；0是无，无不是什么都没有，是什么都会有，宇宙从虚空的狄拉克量子海洋中，踢出正反粒子对，进而形成两个世界，物质世界与反物质世界，物质世界就是宇宙大爆炸无中生有的世界，正负粒子对撞，则是两个分裂世界的融合过程。

可见，在人类成长的历史长河中，世界史没有边际，有边际的只是人的思想束缚，凡是认为不可能的事变成可能的时候，人类的智慧就往前走了一大步。真正阻止人类进步的是人类勇气的界限。

二、教师应该成为现代科学的知情者

一个世纪以来，相对论与量子论在各领域发挥着积极作用和重大影响。没有相对论，就没有GPS精确导航，就没有中国天宫，没有马斯克的星链，没有重力透镜效应下的黑洞照片；没有量子论，就没有晶体管、激光、巨磁阻、LED等，就没有现代科技。是它们彻底改变了现代社会经济、生活与技术面貌。然而，时至今日，调查显示，知晓其科学原理者廖廖， 由此导出的有违生活直觉的科学结论，更难成为大众共识，但这并不影响人们心安理得地享受与传统观念冲突的现代科学理论带来的巨大福利。然而，作为新时代的教育工作者，我们有责任和义务，拥抱科学，拒绝科盲，努力成为科学常识的知情者和守护者。

相对论告诉我们，物体运动速度越快，时间越慢，可见，你的时间不等于我的时间；运动让长度变短，可见，你的空间不等于我的空间。运动让时间变慢，让长度变短，时间和空间会因为运动而编织成“时空四维”。每个人的运动不同，也就意味着每个人的时空尺度不同，从这个意义上讲，这个世界上，每个人都拥有自我不同的独立时空世界，虽然它们之间的区别非常小，但这一定是无法提出质疑和挑战的大于零的真实存在。可见，每个人都在自己的时空尺度里独自行走一生，每个人必须为自己的行为负完全责任，与他人无关。另一方面，相对论告诉我们，物体的质量越小，速度越快，时间越慢。光子静质量为零，从而换取光速前进，让时间停止，光子即时长途奔袭，依然不忘初心，保存光源原初信息；与此相似，人的发展何尝不是这样？有的人思虑太重，计较太多，因“质量”太大而进步缓慢，有的人则敢于抛弃私心杂念，戒除贪嗔痴，明明德，止于至善，把自己活成一束光，因而青春永驻、精神永存。

量子力学感觉与我们的生活关系不大，其实它已诞生超过100多年。量子是物质与能量的最基本单元。在物理学中，无论是物质还是能量，如果我们不断往下细分，就会发现，它有一个最小的不可分的一个单元。就像我们上台阶走楼梯，只有第1、2、3级台阶，而不会有1.5级、2.5级台阶，那是不稳定的，也是没办法存在的。这种离散的，必须有正整数的物理学概念就叫量子。

愚公移山告诉我们，愚公想要到山的另一侧，他要么登上山顶再下山，要么把山铲平。然而，如果我们把整个尺度缩小到十万分之一（10的负5次方米），进入到量子力学主导的世界，愚公就可能直接隧穿过去而无需翻山越岭，或铲平山脊。量子力学发生在我们日常相空间以外的世界，它的行为与日常行为不一样，不代表它是错的，只是我们不熟悉而已。一个物体非常小，根据量子力学，我们就无法确知它的位置，它没有绝对位置，它会既在这里，又在那里，有时还可同时出现在两个地方。可见，我们熟悉的经典世界与不甚熟悉的量子世界，在物质运动上存在着非常不一样的规律。微观领域，是允许一个物体同时处于多种状态的，这就像一个量子人可以同时既在成都又在北京，就像孙悟空的分身术，这在宏观世界里是匪夷所思的，但在微观世界里，这却是真实存在的。

当相对论与量子论在各自领域混得风生水起的时候，五个小BUG却让两者兵戎相见，产生了不可调和的矛盾冲突：时空笔直与弯曲矛盾、小尺度上不兼容、确定性悖论、超光速问题和信息是否守恒。所幸的是，首位华人菲尔兹奖获得者丘成桐，以卡拉比-丘成桐六维弦论，瞬间冰释了相对论与量子论的世纪恩仇，宇宙因从时空四维提升到十维而分外和谐。

宇宙十维由经典世界（时空四维）与微观世界（卡拉比-丘成桐六维弦，也称六度空间）共同构成。卡-丘空间是10的负30次方厘米（电子的十万兆分之一） 。怪事可能发生，而且必将发生，微小、隐藏的维度可能就是怪事之一，它可能存在边缘性的宇宙，一处卷折在宇宙侧边之外的地域，超出我们的感官觉知。卡-丘空间最简单的特性是“紧致性”，就像是被揉起来的纸团会往内弯曲，但卷缩的方式有非常精确的规定，一个紧致空间中没有无穷长或宽的区域，紧致空间可以用有限块花布缝制成的被子来覆盖。如果你站在紧致空间的表面上，朝固定方向一路往前走，有可能会走到出发点。卡-丘空间卷曲是如此之小，以至于我们四维世界的居民对此毫无感知，但是它却无处不在，系附在我们空间的每一点上，只是我们的身体太硕大，无法走到它的空间里面去逛逛而已。但这并不表示我们和这些不可见的六维空间没有互动，当我们四处散步或是甩甩肩膀时，都会经过这些隐蔽的空间而不自觉。我们行进时，对卡-丘流形的短暂侵扰会相互抵消，比起四维领域中的行径，显得无足轻重。我们可以把它理解成x轴是四维，y轴是隐藏的六维。每个人都在十维空间中，带着这样一个坐标轴在行走一生。卡-丘空间的出现，客观上造成了宏观世界与微观世界，贝尔不等式在客观定域的宏观经典世界里严格成立，但在非局域微观的量子世界里却不成立，这就证明不存在隐变量，量子世界微观粒子之间的作用是超距超光速，宇宙间一对微观纠缠粒子，会纠缠在一起，信息瞬间可达，宇宙从根本上是一个整体，是不可分割的。这或许回应了王阳明龙场悟道“心外无物，万物一体”的内生逻辑。

2700年前印度创造了一个字“梵”，梵就是自然，是大海，是无边无际的“一”，是高维世界。我们从“梵”里来，生活一圈后，又回到梵里去。在海洋里，我们是一个整体，接着一阵风，卷起了一堆浪花泡沫，然后又跌落下去，全都又都回到海洋里去。通达高维世界，需要排除杂念，练就冥想静修的功夫，犹如物理学的超导现象，唯有把环境温度降至绝对零度附近，让万物归于静寂，电流方可以畅通无阻；类似的，人的冥想内修达到寂静之态，意识流就可以直达高维，思如泉涌，享受灵感的激荡、心流的愉悦。教育需要动的魄力，更需要静的定力，方能开悟启智。

三、教师应该成为集群智慧的摆渡人

墨西哥有10多亿只帝王蝶，每年冬天都在同样的几棵树上过冬。它们每年2月就要向北飞，要飞过上万公里，到美国、加拿大，然后往回飞，10月再回到树上过冬。动物这样的迁徙行为并不奇怪，奇怪的是，在这八个月的旅程中，每只帝王蝶个体的平均寿命却只有短短两个月，也就是说往返需要经过四代帝王蝶的接力赛才可以回到原点。它们没有GPS，没有指南针，团队能顺利完成接力赛，说明帝王蝶群体涌现出了共享意识，组成了超个体。某只帝王蝶在某个时间死掉，就像人的细胞随时会死掉一样，人不会因为某个细胞死亡而失去个人意识，可见，帝王蝶正是因为超个体集群而让智慧意识永存。

人类因为互联网有了共享意识，人机一体的时代，社会也会构成一个超个体，技术的进步，这个超个体会更加紧密地联系在一起，人机互动，人人联网，也许政治的，种族的，性别的差异都会逐渐减低，也许超个体是人类意识的未来。当下AI支持下的个性化学习，是社会超个体意识的基础工程。

在AI支持下，未来的学习环境由个人的兴趣与能力决定，按照自己的速度学习不同科目。传统学习环境时间是不变量，学习成了不确定的变数；智能设备支持下的定制化学习，时间成为受学生自我控制的变数，学习成为稳妥的常数。在学校班级里的深入思考往往不被待见，因为需要要整齐划一地进度均值，正确答案只有一个，因此不鼓励学生打破砂锅问到底，如我在马路边捡到一分钱，两列火车总是相遇问题，生活中很难遇到。事实上，在生活中孩子知道的比老师还多，年轻人知道的比老年人多，我们是装着知道，孩子与年轻人是装着不知道。纯粹知识层面，老师不一定比孩子多，因此教育要从“教”向“育”方面转变。传统课堂老师总是让学生在课堂上找正确答案，总是希望从聪明的学生那里听到正确答案，未来大部分时间，可能没有正确答案，没有标准答案，我们要一起去寻找答案、创造答案。教育不遵循学生内心的激情，久而久之，就会扼杀孩子们与生俱来的创造本能。

学习者是我们的委托人，是我们的顾客。要与他们建立联系，就需要主动走进他们，而不是期待他们来找我们。教育工作者必须付出更多努力去理解和利用新型学习方式，才能获得学习者的青睐，教育工作者必须应对各种颠覆性力量，如移动设备，社交网络，基于云的学习，各种学习APP，创客运动，大规模开放在线课程，游戏学习，翻转学习，个性化学习，混合交互式学习，流媒体视频和虚拟学习环境等等。信息化把教师从重复性劳动中解放出来，让教师能够与学生进行更多更复杂的人性和情感上的互动。

未来教育就是要训练孩子怎么面对挑战，把握机遇不断学习。音乐激发灵性，舞蹈训练节奏，绘画可以体验创意和想象力，在运动中学会包容，明确团队责任，面对失败，挫折，积累败熵逆商，提高抗打击能力。未来教育要从纯知识性机械训练，走向从五育并举，从五育并举走向深度的五育融合。教师无疑是这场AI技术赋能下，群体教育智慧的摆渡人。

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罗清红个人简介

成都市教育科学研究院 院长

教育部基础教育教学指导专委会委员

中国教育学会学术委员

中国人工智能学会中小学教育专委会副主任委员

四川省正高级教师（二级教授）

四川省学术技术带头人

四川省物理特级教师

四川省十大杰出青年

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