科学不等于数理化——如何让孩子感受到科学之美

2017年03月21日10:49  来源:光明日报
 
原标题:科学不等于数理化——如何让孩子感受到科学之美

  对孩子进行教育,包括科学教育,最核心的内容是保护孩子的好奇心和激发孩子的热情。所有的方法也好,理念也罢,都是为这两点服务的。我们的目标是让孩子成为终生学习者,对未知的问题总是保持好奇,同时对喜爱的东西能够有非常大的热情,大到足以支持孩子克服在追寻过程中遇到的各种困难。具备这两点素质,这个孩子的教育就是成功的,上了什么大学,考了多少分都不是重点。好奇心和热情,是孩子一生的幸福之源。

  为什么科学启蒙对孩子来说这么重要

  科学不是数理化!

  在大部分人眼里,科学就是数理化生,是一些非常复杂的方程式和很难理解的概念。这其实是一个非常大的误解——把科学变成了一个个学科。也就是说,我们只是重视学科里面具体的知识,比如物理、化学、生物,乃至数学,但是至于科学本身是什么,却很少真正被教育过。

  科学,来自人类对大自然发自内心的好奇。科学认知的基本模式是直到牛顿的时代才渐渐地建立起来的。在那之前,人们也在用神话、宗教等来尝试解释这个世界。因为人类的这种好奇,不断地想探索这个世界到底是怎么回事,它有没有规律可循,才发展出科学。因此,希望孩子们的好奇心可以受到保护,让他们能一直保持与生俱来的、对未知事物的探索动力,孩子们就可以持续感受到科学的魅力。

  科学只是认识世界的方式之一。现在有一种误区——把科学等同于正确。从社会发展的角度看,科学的价值在于它是我们现有的认知方式中被实践证明比较合理的一种,带给我们生活非常多的便利,也非常值得教给孩子。但是世界上也有很多事情是科学不能解释的,很多领域是非科学的,同样有很高的价值,在教育孩子的时候,我们要有多元化的态度。

  科学可证伪是什么意思?大家经常听说一个说法就是科学是可证伪和可重复的。“可证伪”就是能证明科学是错的吗?答案是否定的。可证伪性,是指针对一个科学理论,一定可以假设出来一种条件,这种条件如果不成立的话,那这个理论就是错误的。如果某个理论具备这样的条件,我们就认为它是可以用科学的方式来对待的。“可重复”是说,在相同的前提下,科学理论在不同的时间和空间有可重复性。基于科学的这两个特质,我们才能够应用科学的规律制造工具、发展技术和推测将来的情况。

  科学地认识世界的方式到底是怎样的?《美国国家科学教育标准》里非常明确地指出,科学的认知方式有三个要素:事实依据、逻辑关系、审辩性思维,也就是critical thinking。

  事实依据是指所有科学结论都要建立在能够看得见摸得着的事实证据之上,特别是定量的数字依据。科学领域内,一个理论是一定有事实去支持它的。不仅是数理化生,心理学、经济学、语言学及其他现代学科领域,都是通过实验取得数据,来证明理论。

  逻辑关系是连接事实依据与科学结论之间的桥梁。简单讲,大家可以把它理解为因果关系。也就是说,这个事实,能不能够支持你得出的结论。严密的逻辑思维不仅能帮助人在科学方面有所建树,在日常生活方面也可以避免许多问题。在学校教育不够重视的前提下,家长如果能够辅助训练孩子的逻辑推理能力,会有很大的帮助。

  科学思维的第三个要素是critical thinking——审辩性思维(也称批判性思维)。critical thinking是一个很中性的词,核心是客观的怀疑态度。正是因为人们不断地进行critical thinking,各自独立思考事实是否支持理论、逻辑是否合理,有了新的事实发现,会去验证之前的理论,看看会不会证实或者推翻之前的结论,看结论里面有没有隐藏的假设(任何科学结论都有一定的前提假设和适用范围,这一点我们一定要注意),才逐渐建立起了我们今天看到的无比宏伟的科学大厦。

  观察到事实——用逻辑推出结论——批判性看待结论并对其进行调整——寻找新的事实,这样一个循环,构成完整的科学思维体系。人是群居动物,天性倾向于合作和听信他人,因此与我们的天性违背的科学思维方式,是需要后天刻意练习习得的。科学思维比科学知识本身重要得多,也是家长进行科学启蒙的重点。

  理想的科学教育是什么样子

  科学教育为什么重要?

  第一,孩子生活的时代是信息爆炸的时代,辨别能力不可或缺。哪些是对你有价值的,哪些是谣言,能一眼看穿的能力,对孩子们来说将是生存的基本技能。

  第二,人类的知识已经积累到现在的程度,并且积累还在加速,这就意味着未来知识一定是一种被封装的黑箱状态。例如手机,很少有人懂它的硬件软件的原理,会用即可,我认为未来的知识也是这个样子。具体的知识已经没有那么重要,唯有思维才有价值,思维能力可以保证当孩子们需要去了解某个原理,以及需要去扩展人类知识的疆界的时候,他们有相应的能力去做。

  第三,科学思维方式是人类文化的精华。科技发展本质上来源于科学思维,这种目前来看也许是人类最为成功的认知世界的方法,我们有责任让我们的孩子继承下去。

  我理想中的科学教育,会是一个金字塔。最底层最核心的东西,是训练孩子的品格,包括好奇心,热情,有趣,勇于尝试,独立思考。让孩子体会到学习是有趣的事情,如何有勇气在明知道有很多困难的情况下坚持也是非常需要家长帮助培养的。以这样的品格作为基础,往再上面是方法论的内容,包括逻辑,审辩性思维,解决问题的方式等,最表层才是现在大部分学校教授的知识类的内容。方法论和品格才是我们教育中更需要重视的东西。

  阅读、做实验、学会提问

  科普阅读的重点,第一是让孩子发现没有观察过的事实,比如地铁是怎么开动的,地底下也有动物,小鸟不全住在树上。第二点是与现实生活联系,让孩子有参与感,主动将生活中遇到的现象联系书本,让他们体会到书并不是一个独立的世界。最后一点是,家长不要以掌握知识为目的。因为家长很容易心理上陷入一种期待,就是我给孩子读了很多书,他应该会知道很多知识,还能够跟别人家孩子比较一番,但是家长要注意控制这种心态,培养科学思维能力才是核心目标。

  做实验没有大家想象中的那么复杂,不需要专业的实验器械,实验的本质是:不知道答案的时候“动手试试看”。比如,孩子去厨房看到调味罐里面的东西,与其直接告诉他盐糖醋,不如直接让他自己用勺子去尝尝。做实验的时候牢记科学三要素:事实依据,逻辑关系,审辩性思维。

  实验源于生活。比如拉回力车的次数与回力车跑的距离之间有关系吗?

  具体的实验过程:1.假设:是不是回力车往后拉的次数多,则跑得远;2.实验工具:手机上的计时器; 3.实验步骤:分别拉1、2、3次,记录轮子转的时间长短。

  事实依据是用表记录真实时间。逻辑关系是轮子转的时间长,所以跑得远,是不是因为拉的次数多导致轮子转的时间长?critical thinking是这辆车是如此,其他的车呢?

  让孩子学会提问是训练孩子思维能力的一种核心方法。所谓思维就是思考的过程,通过回答问题来思考是一个很好的办法。孩子三四岁以后会有很多问题,大部分家长会直接回答问题,回答不出还非常苦恼。更好的办法是先肯定孩子的提问,然后将问题拆分成小问题再反问回去。孩子跟着反问回去的问题自我思考,一步一步达到思维训练的目的。问题就从科学三要素来引发。

  下面举个例子。

  干冰和冰箱的冰。问:都是冰,这两个有什么不一样(问事实)。孩子:干冰会冒烟。问:冒烟的东西是不是都是热的(审辩性的角度)。孩子(摸一下),答:不热,颠覆了孩子的基本认知,孩子开始有兴趣。问:那块冰热吗?答:冰是很凉的。问:(逻辑切入)桌子上的菜冒烟,是因为冒烟所以热吗?孩子会意识到因为冒烟所以热的因果逻辑是有问题的。但是大人不要直接告诉孩子是因为热所以冒烟,也不要说孩子生活经验之外的内容。问:还有什么不一样?答:干冰长白毛。捏一下,化了。像雪一样。问:为什么冰箱里面的冰反而没有白毛呢?孩子回答不出来,也不再解释。让孩子有个印象就可以了。最后总结问一下:这两块冰是一样的冰吗?答:不一样,干冰是神奇的有魔力的冰。这一轮提问就结束了。长期的交流下,孩子一定也能自己提出问题,体会到思考的乐趣。

  总结一下提问的切入点。问事实:你看到了什么,发现了什么,比较一下有什么不一样。问原因:这件事情发生的原因是什么,A发生了一定会导致B发生吗,还有什么其他东西会导致B发生吗?问可能:这件事情是这样的,还可能会是什么其他情况吗?

  总之,心态需要放平和,三分教育,七分等待。孩子处理信息的方式跟我们不一样,大人不要着急。也许当时没有什么反应,但是后续会激发出来。我们只要持续地按照科学思维的方式去引导,不纠结结果,慢慢地都会产生正向的作用。我们播种下科学思维的种子,跟从孩子认知发展的规律培育,一定能够帮孩子感受到科学之花的美。

(责编:韩婷澎、丁洋)

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