科學不等於數理化──如何讓孩子感受到科學之美

2017-03-21 05:37 來源﹕光明網-《光明日報》 

  【思想匯】

  作者﹕鄭騰飛

  對孩子進行教育﹐包括科學教育﹐最核心的內容是保護孩子的好奇心和激發孩子的熱情。所有的方法也好﹐理念也罷﹐都是為這兩點服務的。我們的目標是讓孩子成為終生學習者﹐對未知的問題總是保持好奇﹐同時對喜愛的東西能夠有非常大的熱情﹐大到足以支持孩子克服在追尋過程中遇到的各種困難。具備這兩點素質﹐這個孩子的教育就是成功的﹐上了什麼大學﹐考了多少分都不是重點。好奇心和熱情﹐是孩子一生的幸福之源。

科學不等於數理化──如何讓孩子感受到科學之美

家長帶著孩子在廣東佛山科學館館內體驗科學項目。光明圖片/視覺中國

  為什麼科學啟蒙對孩子來說這麼重要

  科學不是數理化﹗

  在大部分人眼裡﹐科學就是數理化生﹐是一些非常複雜的方程式和很難理解的概念。這其實是一個非常大的誤解──把科學變成了一個個學科。也就是說﹐我們祗是重視學科裡面具體的知識﹐比如物理﹑化學﹑生物﹐乃至數學﹐但是至於科學本身是什麼﹐卻很少真正被教育過。

  科學﹐來自人類對大自然發自內心的好奇。科學認知的基本模式是直到牛頓的時代才漸漸地建立起來的。在那之前﹐人們也在用神話﹑宗教等來嘗試解釋這個世界。因為人類的這種好奇﹐不斷地想探索這個世界到底是怎麼回事﹐它有沒有規律可循﹐才發展出科學。因此﹐希望孩子們的好奇心可以受到保護﹐讓他們能一直保持與生俱來的﹑對未知事物的探索動力﹐孩子們就可以持續感受到科學的魅力。

  科學祗是認識世界的方式之一。現在有一種誤區──把科學等同于正確。從社會發展的角度看﹐科學的價值在於它是我們現有的認知方式中被實踐證明比較合理的一種﹐帶給我們生活非常多的便利﹐也非常值得教給孩子。但是世界上也有很多事情是科學不能解釋的﹐很多領域是非科學的﹐同樣有很高的價值﹐在教育孩子的時候﹐我們要有多元化的態度。

  科學可證偽是什麼意思﹖大家經常聽說一個說法就是科學是可證偽和可重復的。“可證偽”就是能證明科學是錯的嗎﹖答案是否定的。可證偽性﹐是指針對一個科學理論﹐一定可以假設出來一種條件﹐這種條件如果不成立的話﹐那這個理論就是錯誤的。如果某個理論具備這樣的條件﹐我們就認為它是可以用科學的方式來對待的。“可重復”是說﹐在相同的前提下﹐科學理論在不同的時間和空間有可重復性。基於科學的這兩個特質﹐我們才能夠應用科學的規律製造工具﹑發展技術和推測將來的情況。

  科學地認識世界的方式到底是怎樣的﹖《美國國家科學教育標準》裡非常明確地指出﹐科學的認知方式有三個要素﹕事實依據﹑邏輯關係﹑審辯性思維﹐也就是critical thinking。

  事實依據是指所有科學結論都要建立在能夠看得見摸得著的事實證據之上﹐特別是定量的數字依據。科學領域內﹐一個理論是一定有事實去支持它的。不僅是數理化生﹐心理學﹑經濟學﹑語言學及其他現代學科領域﹐都是通過實驗取得數據﹐來證明理論。

  邏輯關係是連接事實依據與科學結論之間的橋樑。簡單講﹐大家可以把它理解為因果關係。也就是說﹐這個事實﹐能不能夠支持你得出的結論。嚴密的邏輯思維不僅能幫助人在科學方面有所建樹﹐在日常生活方面也可以避免許多問題。在學校教育不夠重視的前提下﹐家長如果能夠輔助訓練孩子的邏輯推理能力﹐會有很大的幫助。

  科學思維的第三個要素是critical thinking──審辯性思維(也稱批判性思維)。critical thinking是一個很中性的詞﹐核心是客觀的懷疑態度。正是因為人們不斷地進行critical thinking﹐各自獨立思考事實是否支持理論﹑邏輯是否合理﹐有了新的事實發現﹐會去驗證之前的理論﹐看看會不會證實或者推翻之前的結論﹐看結論裡面有沒有隱藏的假設(任何科學結論都有一定的前提假設和適用範圍﹐這一點我們一定要注意)﹐才逐漸建立起了我們今天看到的無比宏偉的科學大廈。

  觀察到事實──用邏輯推出結論──批判性看待結論並對其進行調整──尋找新的事實﹐這樣一個循環﹐構成完整的科學思維體系。人是群居動物﹐天性傾向于合作和聽信他人﹐因此與我們的天性違背的科學思維方式﹐是需要後天刻意練習習得的。科學思維比科學知識本身重要得多﹐也是家長進行科學啟蒙的重點。

科學不等於數理化──如何讓孩子感受到科學之美

  理想的科學教育是什麼樣子

  科學教育為什麼重要﹖

  第一﹐孩子生活的時代是信息爆炸的時代﹐辨別能力不可或缺。哪些是對你有價值的﹐哪些是謠言﹐能一眼看穿的能力﹐對孩子們來說將是生存的基本技能。

  第二﹐人類的知識已經積累到現在的程度﹐並且積累還在加速﹐這就意味著未來知識一定是一種被封裝的黑箱狀態。例如手機﹐很少有人懂它的硬件軟件的原理﹐會用即可﹐我認為未來的知識也是這個樣子。具體的知識已經沒有那麼重要﹐唯有思維才有價值﹐思維能力可以保證當孩子們需要去瞭解某個原理﹐以及需要去擴展人類知識的疆界的時候﹐他們有相應的能力去做。

  第三﹐科學思維方式是人類文化的精華。科技發展本質上來源於科學思維﹐這種目前來看也許是人類最為成功的認知世界的方法﹐我們有責任讓我們的孩子繼承下去。

  我理想中的科學教育﹐會是一個金字塔。最底層最核心的東西﹐是訓練孩子的品格﹐包括好奇心﹐熱情﹐有趣﹐勇於嘗試﹐獨立思考。讓孩子體會到學習是有趣的事情﹐如何有勇氣在明知道有很多困難的情況下堅持也是非常需要家長幫助培養的。以這樣的品格作為基礎﹐往再上面是方法論的內容﹐包括邏輯﹐審辯性思維﹐解決問題的方式等﹐最表層才是現在大部分學校教授的知識類的內容。方法論和品格才是我們教育中更需要重視的東西。

  閱讀﹑做實驗﹑學會提問

  科普閱讀的重點﹐第一是讓孩子發現沒有觀察過的事實﹐比如地鐵是怎麼開動的﹐地底下也有動物﹐小鳥不全住在樹上。第二點是與現實生活聯繫﹐讓孩子有參與感﹐主動將生活中遇到的現象聯繫書本﹐讓他們體會到書並不是一個獨立的世界。最後一點是﹐家長不要以掌握知識為目的。因為家長很容易心理上陷入一種期待﹐就是我給孩子讀了很多書﹐他應該會知道很多知識﹐還能夠跟別人家孩子比較一番﹐但是家長要注意控制這種心態﹐培養科學思維能力才是核心目標。

  做實驗沒有大家想象中的那麼複雜﹐不需要專業的實驗器械﹐實驗的本質是﹕不知道答案的時候“動手試試看”。比如﹐孩子去廚房看到調味罐裡面的東西﹐與其直接告訴他鹽糖醋﹐不如直接讓他自己用勺子去嚐嚐。做實驗的時候牢記科學三要素﹕事實依據﹐邏輯關係﹐審辯性思維。

  實驗源於生活。比如拉回力車的次數與回力車跑的距離之間有關係嗎﹖

  具體的實驗過程﹕1.假設﹕是不是回力車往後拉的次數多﹐則跑得遠﹔2.實驗工具﹕手機上的計時器﹔ 3.實驗步驟﹕分別拉1﹑2﹑3次﹐記錄輪子轉的時間長短。

  事實依據是用表記錄真實時間。邏輯關係是輪子轉的時間長﹐所以跑得遠﹐是不是因為拉的次數多導致輪子轉的時間長﹖critical thinking是這輛車是如此﹐其他的車呢﹖

  讓孩子學會提問是訓練孩子思維能力的一種核心方法。所謂思維就是思考的過程﹐通過回答問題來思考是一個很好的辦法。孩子三四歲以後會有很多問題﹐大部分家長會直接回答問題﹐回答不出還非常苦惱。更好的辦法是先肯定孩子的提問﹐然後將問題拆分成小問題再反問回去。孩子跟著反問回去的問題自我思考﹐一步一步達到思維訓練的目的。問題就從科學三要素來引發。

  下面舉個例子。

  乾冰和冰箱的冰。問﹕都是冰﹐這兩個有什麼不一樣(問事實)。孩子﹕乾冰會冒煙。問﹕冒煙的東西是不是都是熱的(審辯性的角度)。孩子(摸一下)﹐答﹕不熱﹐顛覆了孩子的基本認知﹐孩子開始有興趣。問﹕那塊冰熱嗎﹖答﹕冰是很涼的。問﹕(邏輯切入)桌子上的菜冒煙﹐是因為冒煙所以熱嗎﹖孩子會意識到因為冒煙所以熱的因果邏輯是有問題的。但是大人不要直接告訴孩子是因為熱所以冒煙﹐也不要說孩子生活經驗之外的內容。問﹕還有什麼不一樣﹖答﹕乾冰長白毛。捏一下﹐化了。像雪一樣。問﹕為什麼冰箱裡面的冰反而沒有白毛呢﹖孩子回答不出來﹐也不再解釋。讓孩子有個印象就可以了。最後總結問一下﹕這兩塊冰是一樣的冰嗎﹖答﹕不一樣﹐乾冰是神奇的有魔力的冰。這一輪提問就結束了。長期的交流下﹐孩子一定也能自己提出問題﹐體會到思考的樂趣。

  總結一下提問的切入點。問事實﹕你看到了什麼﹐發現了什麼﹐比較一下有什麼不一樣。問原因﹕這件事情發生的原因是什麼﹐A發生了一定會導致B發生嗎﹐還有什麼其他東西會導致B發生嗎﹖問可能﹕這件事情是這樣的﹐還可能會是什麼其他情況嗎﹖

  總之﹐心態需要放平和﹐三分教育﹐七分等待。孩子處理信息的方式跟我們不一樣﹐大人不要著急。也許當時沒有什麼反應﹐但是後續會激發出來。我們祗要持續地按照科學思維的方式去引導﹐不糾結結果﹐慢慢地都會產生正向的作用。我們播種下科學思維的種子﹐跟從孩子認知發展的規律培育﹐一定能夠幫孩子感受到科學之花的美。

  《光明日報》( 2017年03月21日 13版)

[責任編輯:邱亭]

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