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提要:

科學是什麼?爲什麼科學對孩子很重要?如何教孩子科學?外灘微課第51講嘉賓——北大本科+MIT化學博士媽媽鄭騰飛對這三個問題的闡述,是外灘君聽過的最透徹的一次。本次微課破除了我們對科學教育“技術”上的迷思,正本清源,講明白科學素養的核心在於好奇心、實證精神和有邏輯的思維方法。

鄭騰飛MIT化學博士畢業後,一直在國外從事科研工作。擁有三個寶貝後,最終背離了學術道路,回國投身教育,特別是科學教育和早期啓蒙,現在在上海市民辦平和學校負責科學學科建設和課程開發。

鄭博士希望用自己超過十年的國際化一線科研經驗,幫助更多中國孩子體驗科學的樂趣,掌握科學認識世界的思維方式。

本次微課實錄根據鄭老師一個小時演講內容,整理成以下幾個部分:

第一部分闡述科學到底是什麼,什麼是科學的思維方式;

第二部分說明科學爲什麼重要以及真正的科學教育應該強調什麼;

第三部分是家長如何給予孩子正確的科學啓蒙教育;

第四部分就STEAM、編程思維、設計思維等市場上熱門的教育產品提出一些不一樣的看法。

鄭騰飛把這次精心準備的微課,特別獻給所有對世界和生活充滿熱情和好奇的生命。

科學的本質是什麼?

在出國之前,鄭騰飛老師和大部分學生家長一樣,接受的是“學好數理化,走遍天下都不怕”,所以常常會把科學當成數理化。

如果一個孩子很聰明,就應該去學理科;如果理科學不明白,那就去學文科。我們對於科學的定義,可能就是很具體的一門門學科或者是很複雜的公式。到了高年級,慢慢地很多家長和學生都會放棄,認爲數理化太難太複雜。

那麼科學到底是什麼呢?

鄭老師提出,科學不是數理化,科學的本質其實一套世界觀,一套如何認識這個世界的方法,這種方法起源於人類對大自然的好奇心。

同時,鄭老師提醒我們,要意識到科學只是衆多認識世界方式中的一種。在現有的認知體系內,科學雖然帶給我們非常多的便利,但這並不代表科學與宗教對立,也不代表科學就是正確無誤的。

鄭老師在微課中提到,科學之所以具有這麼大的價值,是因爲科學並沒有承認自己是正確的,而是在目前一種假設範圍下,能夠用事實驗證的一種解釋,能夠不斷被推翻的。所以在科學世界裏,沒有絕對的真理。

所以,家長在和孩子互動時,一定要意識到這一點。

科學的思維方式是什麼?

1. 可證僞:可以假設一種條件,該條件不成立的話,那理論就是錯誤的,這樣的理論和對象我們可以對其進行科學探究。

有些事物是不可證僞的,比如關於上帝存不存在的討論,因爲不管出現什麼情況都可以說是上帝的意志,那就沒有情況可以說明上帝不存在。

2. 可重複:在一定的前提下,一個事實在此時此地是正確的,那換一種環境或者不同的實驗者都可以得出同樣的結論。這種科學特質可以讓我們用科學去預測一些事情,並可以被廣泛應用。

和採訪中一樣,鄭老師再度重申科學思維的三個要素,這在《美國國家科學教育標準》中 有非常明確的定義,分別是:事實依據、邏輯關係、審辯性思維。

◆ 事實依據:這是科學的前提之一,就是說一切科學的結論,都要有事實作爲支撐。不能用事實驗證的陳述(statement)就不能成爲科學領域內的結論,也就是大家常說的“實踐是檢驗真理的唯一標準”。

我們用事件來支持假設,例如大數據和物理化學的實驗。沒有事實結論就不可信,因此論文發表後科學家們做的第一件事就是重複試驗,找事實。

基於這一點,家長要教導孩子不要被煽動性言論所蠱惑,而是自己做調查、找事實。

◆ 邏輯推理:這是事實與結論的橋樑,國內教育尤爲欠缺。

鄭騰飛以美國課程上對達爾文進化論的邏輯推理爲例:進化論的基本假設是,如果人的祖先是猴子,那麼人的骨骼和猴子的骨骼應該有相似之處,現在發現人的骨骼和猴子的骨骼確實有一定相似之處,那麼人就是由猴子進化出來的。

這其中是有邏輯錯誤的。

換一下概念能更明白些,“如果你的爸爸其實是你的伯伯,你和你的伯伯就會長得很像。現在你和伯伯真的長得很像,那麼你就是伯伯生的嗎?”鄭騰飛反問道。

以上例子告訴我們嚴密的邏輯推理在科學思維是中非常重要的,也是科學教育裏很強調的一點,它能幫助我們避免生活中的許多問題。

有些家長會擔心:孩子還小,會不會聽不懂邏輯?其實邏輯思維的訓練,經由父母適當引導是會產生效果的。

鄭騰飛和孩子互動時,就經常會問孩子:A是導致B發生的原因嗎?A是唯一的原因嗎?B的發生還需要其他條件嗎?A還會導致其他結果嗎?通過此類方式,漸漸孩子會自己體會去驗證,通過思考得到邏輯上的啓蒙。

鄭騰飛推薦了張五常先生的《經濟解釋》著作,雖然是經濟學經典,但把邏輯講得非常明白。先生以此作爲全書的首章,也可見邏輯在各個學科領域都至關重要。

◆ 審辯性思維:即critical thinking,這個單詞經常被翻譯成“批判性思維”,鄭騰飛更傾向於翻譯成“審辯性思維”。鄭騰飛提到,實際上critical thinking是中立的,就是教我們獨立思考,客觀的冷靜看待事物。

凡事都可以用以上三個步驟去思考。

To Think Critically, Think RED

RED是三個步驟的縮寫:

一般人的思考方式有兩種,快思考和慢思考。

快思考是我們的本能反應,比如着火了我們趕快跑,但人類能夠發展到今天,是因爲有了慢思考的思維方式;慢思考就是要critical thinking,要保持一種懷疑的態度。

在中國的教育環境裏能做到審辯性思考更加困難,因爲我們有一種根深蒂固的傳統:一定要做一個聽話的孩子,服從家長老師的意見,不能有不同的聲音。現在在大部分課堂中,老師的權力地位還是較強,在這樣的環境下家長更要保護孩子去進行審辯性思考。

在教育中,孩子是非常弱勢的,並且天生就願意順從和相信,所以家長千萬要慎用自己的權威說服孩子。

鄭騰飛說到自己有時候在問孩子一些“是不是”的問題,發現他們大多數都會不假思索回答 “是”,於是她會故意說錯,讓孩子意識到大人也有不對的時候,並且明確地告訴孩子,“聽話”或“乖”不一定就好。

審辯性思維在三個要素中最爲重要,三者循環構成科學思維的體系。家長要牢記這三點,平時在生活中引導孩子,進行有目的性的啓蒙。授人以魚不如授人以漁,科學思維的方法比科學知識本身更爲重要。

科學爲什麼重要?

科學教育該強調什麼?

科學爲什麼重要,鄭騰飛提出以下三點:

在科學教育應該強調的點上,鄭騰飛指出,自己心目中比較理想的科學教育應該要呈現以下金字塔結構,應該更注重底下兩層:方法論和品格。

首先要保護好孩子的好奇心。孩子一定是在對某事物感興趣的情況下,才能激發起孩子們探究的熱情。對生活充滿熱情,在探索科學的道路上勇於嘗試不怕挫折。

在這個品格基礎上,學會審辯性思維,這是方法論。因果關係?充分必要條件?這些邏輯關係搞清楚了之後,纔是最頂端的佔比最小最表層的科學知識。

家長如何實現科學啓蒙?

鄭騰飛在微課中給出了四點建議,分別是科普閱讀、做實驗、學會提問、平和心態。

1、科普閱讀

現在大部分家長都很熱衷於繪本,那麼科普繪本是科學啓蒙的一個好途徑。

一本好的科普繪本,要給到孩子兩點:發展興趣和補充未知。

鄭騰飛又拿自家孩子舉例,她家裏老大喜歡火車,那像《地鐵開工了》和《火車出發了》這種書,在喜歡基礎上,就很容易接受知識,即便是很深的知識;補充未知,現在大城市的的孩子接觸大自然的時間非常有限,他們沒有機會看到地面下有什麼,那像《地底下的動物》這類繪本就填補了這個空缺,這樣的書孩子可能愛看可能不愛看,都沒有關係,只是起一個擴大認知範圍的作用,幫孩子尋找其它更多可能的興趣點。

在陪讀繪本的時候,又有三個要點:

一是要着重讓孩子發現他之前沒觀察到過的事實,比如地鐵車廂上原來都有受電弓,小鳥的家也可能在地底下;

二是要儘可能和生活中的真實觀察產生聯繫,下次坐地鐵就提醒孩子去看,去公園就找找有沒有地下的洞,這就是影響孩子用事實說話,在生活裏體驗到書裏所說的;

三是千萬不要以掌握知識爲目的,家長經常希望孩子把書上的內容都理解都記住,啓蒙時期的科普書只是一個契機,引發孩子的探究慾望,在探究過程中培養科學思維纔是重點。

2、做實驗

很多家長認爲做實驗很高大上,聽到就頭疼,在鄭騰飛眼裏,其實做實驗並沒有那麼複雜。

她舉例說,孩子有一次想知道廚房的瓶瓶罐罐裏裝的都是些什麼,她並沒有直接告訴他這些是糖、鹽、油、醋,而是拿了一杯水,讓孩子把調料放進去自己嘗一嘗,這就是一個簡單的實驗,不需要專業的設備。

關於做實驗,鄭騰飛依然強調科學三要素(事實依據、邏輯推理和審辯性思維),源於生活,孩子主導參與小實驗。

鄭老師以下圖爲例:家裏老大喜歡拉小車,爲了制止孩子多次拉小車把齒輪弄壞,鄭騰飛讓孩子做了個實驗。

假設:拉的次數多就會跑得更遠嗎?

事實依據:秒錶記錄時間。

邏輯推理:輪子轉的時間長那車跑得就遠,是不是拉的次數導致了輪子轉的時間長?

審辨性思維:假設如此,真實情況是這樣嗎?

結論:拉的次數和車跑的距離無關。

這是孩子自己得出來不一樣的結論,所以孩子會非常開心,鄭騰飛說家裏的小車子後來就很少被孩子們弄壞了。

3、學會提問

這是訓練孩子思維能力的核心方法,鄭騰飛把這一條當成是最重要的,學會了就可以迴應孩子的“十萬個爲什麼”了。

大人面對孩子們天真的問題,有時候會愣住,這問題該怎麼回答,我們自己都不知道答案。此時,鄭騰飛就給到一個萬能的建議,用問題回答孩子的問題,先肯定孩子的問題,再反問,引導孩子自己找到答案,這個過程就是在思維訓練。

可以問事實:孩子觀察的事是真的嗎?

可以問原因:爲什麼會這樣?

可以問可能:這件事情,還會有其他可能性嗎?

當然在這之前,家長們都要思考孩子爲什麼會有這個問題,與他已有的知識有什麼關聯,孩子到哪裏可以尋求到幫助?等等。

鄭騰飛又舉了個例子。有次家裏網購海鮮,箱子裏帶了一小袋乾冰。孩子以爲就是冰,於是她去冰箱裏拿了塊冰和乾冰放一起,問“有什麼不一樣?”孩子很快發現“這個冒煙”。

根據以往的生活經驗,孩子知道熱的東西會冒煙,鄭騰飛繼續從批判性的角度問“那冒煙的都是熱的麼?”孩子摸摸煙,很興奮搖頭“這個煙怎麼不熱啊,太奇怪了!”“那那塊冰熱麼?”他碰碰說很涼。

鄭騰飛再問邏輯,“那桌上的菜是因爲冒煙所以熱麼?”孩子想了一會兒,搖頭了,說明他意識到這個因果關係好像有問題了,但可能還不太清楚。但鄭騰飛說她也不會繼續解釋,因爲孩子的的認知能力還沒有達到能理解的時候,灌輸反而會分散注意力破壞興趣。

於是她又換了一個事實來問,“還有什麼不一樣嗎?”“這個長白毛了!”“白毛拿得起來不?”他把乾冰上凝的霜捏下來就化了,“有點像雪一樣哎!”“那是怎麼回事啊,怎麼這塊真的冰不長毛啊?”他這時候就又答不出來了,我也就不再追問,給他留個印象就好。

類似如此,生活中孩子有許多發問,那每一次發問和提問式互動,就鍛鍊了孩子的邏輯。鄭騰飛說,我們並沒有必要教科學術語,只需問事實、問原因、問可能性。

另外,家長一定把自己是權威的角色中釋放出來,家長是和孩子一樣的學習者,帶着孩子去一起尋找答案。

4、心態

家長心態要放平和,教育永遠是一個“三分教育七分等待”的過程。孩子的思維方式和成人很不一樣,家長需慢慢地播種科學思維的種子,耐心等待它成長,靜待花開。

STEAM、編程、設計思維

究竟是什麼?

最後,鄭騰飛就STEAM、編程思維、設計思維等市場上熱門的教育產品談了自己看法,告訴家長如何去選擇。

STEAM:STEAM代表科學(Science),技術(Technology),工程(Engineering),藝術(Art),數學(Mathematics),是由美國提出的概念,現在在國內非常流行。它本質上強調學科融合,不要孤立單項,讓孩子得到綜合訓練。

現在市面上的STEAM產品比較表面化,沒有取到精髓。鄭老師說,這其實只是一個概念,強調無邊界知識的應用,這個理念的提出源於美國人科學數學基礎知識太差,但在中國,孩子的數理化基礎很好,不要被噱頭矇蔽了。

編程思維:未來是人工智能時代,所以編程也熱了,但並不是說,不會編程將來孩子就會沒有工作。它的核心價值就是思維可視化,把孩子想問題的方法用一種縝密的編程語言呈現出來,這是可取之處。

設計思維:這是從從工業設計衍生出來的方法論,有一定價值,但和科學啓蒙的關係不大,在鄭騰飛提出的科學教育金字塔結構中處於最頂層,對於小年齡段的孩子,這樣的課程不是特別必要。

最後鄭騰飛再次強調:對孩子的科學教育,最核心的內容是保護孩子的好奇心和啓發孩子的熱情,其他方法和理念都在爲這兩點服務。

孩子成爲終身學習者,對未知世界保持好奇,不知道的東西想去學習,對喜愛的東西有非常大的熱情,這份熱情支持克服困難。具備這兩點素質,孩子的教育就成功了。孩子具體學什麼、上什麼學校、考多少分不那麼重要,有好奇心和熱情的孩子一生將會是幸福的。

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