第860期：科學認知方式三要素：事實依據、邏輯關系、審辯性思維

第860期：科學認知方式三要素：事實依據、邏輯關系、審辯性思維

鄭騰飛

（上海平和學校築橋分校課程總監）

按：本文作者畢業於北京大學，於美國麻省理工學院（MIT）獲得化學生物學方面的博士學位。目前，在擔任築橋分校課程總監的同時，在平和學校高中部教授IBDP（高級國際文憑課程）化學和知識論課程。本文摘編於《教師博閱》微信公眾號和騰訊網。

我上學的時候，學校走廊裏常掛著這樣的名言：「科學技術是第一生產力。」於是擅長和科學技術相關的數理化生學科的學生，似乎因為要掌握這「第一」的生產力而有種特別的優越感，比學文科的孩子聰明又有前途。

一路理科成績突出的我也曾一直以為科學就是越來越復雜的公式、越來越繁複的知識，直到到美國開始讀博士做科研，才真正開始瞭解科學的來龍去脈，並殘酷地意識到我在科學研究方面並沒有那麼擅長。背書刷題得來的碎片化知識很快被遺忘，也不知道怎麼應用；最基本的科學研究方法對我來說十分陌生，需要從頭學起。反觀我的美國同學們，他們理科院系的學生比例遠低於國內的大學，但留下的都是對科學研究有很深的熱情和理解、決心成為科學家的學生。與他們之間的差距，一度讓我十分自卑和痛苦。

回國之後，我關注教育領域，個人背景的原因讓我特別深入瞭解了科學教育的現狀。一方面科學似乎越來越被重視，國家頒布了全新的國小科學課程標準，STEM教育也成了課外機構低年段的新興盈利點；另一方面，學校內的科學教育，在國小的寬鬆之後，初高中仍然在學科知識加刷題的軌道上，並沒有太大的改變。整體上看，對於科學本質和科學素養的教育，無論在課內還是課外，都還十分欠缺。

在美國的高中階段，學生們深入學習理化生學科之前，總要先學科學哲學，把科學是什麼看清楚。在上海市民辦平和學校實施的International Baccalaureate（IB）課程中，高中生也要學習一門叫Theory of knowledge（知識論）的課，研究各個學科的知識來源、方法、歷史、影響。思維方式永遠比具體的知識更重要，科學素養比科學知識更重要。

那麼科學到底是什麼呢？科學是人類認識世界的方法之一，而且是我們現有的認知方式中被實踐證明比較合理的一種。科學的歷史並不悠久，直到十七世紀牛頓的時代，我們才漸漸地建立起科學認知的基本模式。科學帶給生活非常多的便利，改變了人類文明的進程。

但科學並不代表正確，科學的生命力恰恰在於它從不宣稱自己正確。所有的科學結論都有有限的應用範圍，世界上也有很多現象是科學不能解釋的。非科學的領域同樣有很高的價值，例如宗教，也是人類文明的瑰寶。在教育孩子的時候，要有多元化的態度。

科學結論是可證偽並有連續性的。可證偽性是指對一個論斷，一定可以假設出來一種可觀測的條件，這個條件如果不成立的話，那這個論斷就是錯誤的。如果某個論斷具備這樣的性質，它就是可以用科學的方法來研究的。例如「上帝是否存在」這樣的命題，在「上帝全知全能」的前提下，不管觀測到什麼樣的情況，都可以說這是上帝的意志，那麼就不存在一種條件，可以使得「上帝存在」這一命題是假的。

因此它不可證偽，就不是科學研究的範疇。連續性是指，在條件成立的前提下，科學結論在過去是對的，在將來也是對的，在中國是對的，在美國也一樣。也就是說科學結論在時間和空間上是連續一致的。基於科學的這個特質，我們纔能夠基於科學成果建造工具、發展技術和推測未來。

科學的認知方式有三個要素：事實依據、邏輯關系、審辯性思維。

事實依據是指所有科學結論都要建立在一個人人皆可觀測的事實證據之上。在所有的科學研究領域中，都是通過實驗取得數據來證明理論。如果理論沒有事實依據，那就不能夠被相信。科學領域有了一個新的發現，世界各地的科學家們第一反應是重複實驗，確認事實，而不是像我們現在的很多媒體一樣，看到一個標題，馬上改成一個更吸引眼球的標題，然後傳播出去。對於孩子和處在資訊洪流中的每個人來講，重視事實依據，纔不會被那些煽動性言論所迷惑和操縱。

邏輯關系是連接事實依據與科學結論的橋樑。邏輯關乎事實依據是否能支持結論，是至關重要的思維品質。例如充分條件和必要條件、相關性和因果關系的區別，是最基本的邏輯學常識，在我們的日常生活中有非常多的應用。對於邏輯的教育是我們非常欠缺的。很多成人，即使大學畢業，也沒有系統地學習過邏輯學，在生活中也因為很常見的邏輯謬誤被誤導、起爭執。

審辯性思維是獨立地思考的態度。正是因為科學世界並無權威，科學工作者們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，看看能不能推翻，看結論中有沒有隱藏假設，才逐漸建立起了我們今天看到的無比宏偉的科學大廈。

資訊爆炸的時代，我們尤其需要審辯性思維來避免人雲亦雲。但在我們的教育環境中培養審辯性思維是比較困難的，因為中國文化崇尚「聽話」，對家長和教師的話要服從。因此，保護並且賦予孩子獨立思考的權利是很必要的。

觀察到事實→用邏輯推出結論→審辯性地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。這樣的思維過程，是違揹人類本能的。人是羣居的動物，天性傾向於合作和聽信他人，拋開情感訴諸事實並獨立思考的思維方式，需要後天刻意訓練去習得。對科學本質、科學特徵的理解，以及對科學思維過程的掌握和運用，可以幫助孩子們解決比數理化習題寬廣得多的問題，這是科學教育應該達到的重要目標。

鄭騰飛博士談自己的心路歷程：

答《教師月刊》記者問：

Q：你回到國小教育領域幾年了？這幾年最大的收穫是什麼呢？

鄭騰飛：真正進入到學校裏其實只有兩年的時間，但這兩年可以說是能量密度非常大的兩年。最大的收穫是對人性的更深理解。在此之前，我的工作主要是和自然科學打交道，注重的是客觀、冷靜、嚴謹、簡潔，但進入教育領域之後，我面對的是充滿不確定性的個體思想。雖然科學家的思維方式可以幫助我很快洞察本質，排除幹擾資訊，獨立決策，但教育發生的基礎是情感連接，更多時候事物的發展不是遵循邏輯規律，而是有很多錯綜復雜的隨機因素，而且必須將人性的影響考慮其中。這像是幫我打開了看世界的另一個視角，每天都在解決新的問題，非常有趣。同時，我也在結識很多優秀的人，常常是想著需要某一方面的支持，就會有相關的新朋友出現，讓我感到自己確實是在做一件正確的事，非常幸運。

Q：你對個人的受教育經歷多有反思，並為此重新回到了國小，在新創辦的學校做了許多努力。經過這幾年對義務教育的親力親為，你認為從整體上看，中國教育在不斷進步嗎？與你自己曾經的中國小生活相比，你認為今天的中國教育有了哪些變化？還有哪些需要改變之處？

鄭騰飛：中國的教育的確是在不斷進步的，從有越來越多像我一樣的跨行業人士投入其中並被接納就可見一斑。國家對教育方向的引領越來越趨向素養而不是成績，對教育的投入持續加大，我面對的是充滿不確定性的個體思想社會上的教育創新力量也開始有了一定的影響力，我對於中國教育的發展是樂觀的。與我受教育的那個階段比，最大的變化就是多元發展。現在的家長可以有很多的選擇，應試的、寬鬆的、西式的、貭素的，甚至可以不上學自己培養。有選擇當然是好事，但選擇也意味著放棄，必然會帶來遺憾和焦慮。同時在各個教育選項中，其特點都在以更快的速度加強，比如應試的學校，比我小時候更加變本加厲，甚至到了恐怖的程度，家長在做選擇的時候可能有更大的風險。另外還有一些關於教育本質的問題，比如孩子為什麼目標學習，學校與真實生活如何打通、連接，對於學習本身的規律研究，教師在教學中應該扮演什麼角色等等，我覺得無論什麼特色的學校，都還應該投入資源繼續探究。

Q：你是麻省理工學院的博士，來到上海市民辦平和學校後花費了很多精力規劃、設計科學課程。幾年實踐下來，有什麼好的經驗跟科學教師們分享嗎？

鄭騰飛：經驗不敢談，我也還只是一個行業新人，也在積極地向前輩老師們學習。可能有一點我感觸比較深的，是我們可以更多關注一些科學知識的歷史和應用。我理解作為科學教師以及高年段的理化生教師，他們有很多的知識需要傳授，時間非常緊張。但我還是覺得知識是教不完的，理清知識是如何產生的，又會有怎麼樣的影響，對於學生的未來生活可能有更重要的作用。我在國小科學和高中的化學課裏都做了這方面的嘗試，在教材之外補充了一些科學史和前沿成果的內容，學生們的反饋都很好。

Q：你現在主要精力應該是用在新建的學校上吧？為了這所新的學校，你們在環境、課程、科學教育等方面做了很多探索。那麼，你期望未來走出這個校門的孩子是什麼樣的？

鄭騰飛：就像我在前面「一所理想的國小」那一部分闡述的，我希望孩子們是有熱情、有目標也有行動力的終身學習者。他們內心自信、樂觀積極、關心他人、熱愛生活，與世界、與他人、與自己都有穩定健康的連接。他們不會每個都成為舉世矚目的成功人士，但希望他們都能做出符合初心的選擇，過豐盈充實的人生。

Q：為了理想中的學校、理想中的教育，你覺得教師應該有哪些努力的方向？談談你的期待或者建議吧。

鄭騰飛：關於這個問題，我推薦帕克·帕爾默的《教學勇氣：漫步教師心靈》這本書給大家。初入教育行業的時候，我對於怎麼樣纔是好教師有非常多的想法，但真正進入課堂之後，才發現自己實在是太淺薄太天真了。我漸漸發現，好教師的樣子其實千差萬別，並沒有所謂的方向或者標準。教師的職業是站在個人與公眾相遇之處，個人的生命狀態，時刻在公眾的目光之下。我們似乎被天然賦予權威，但也因此格外脆弱。教師需要更強大的精神力量才能不被公眾的評判左右，不被失敗的恐懼束縛手腳，並且不把這種恐懼傳遞給孩子。這樣的精神力量，需要教師自身的勇氣和對自己的接納與高度認同。找到教學的樂趣，認識到自己的特點，並將其發揚光大成可以影響學生的力量，就是好的教師。從學校的角度，也需倡導多元價值，讓教師能感受到自己的個人特點是被看到和認可的，而且沒有一個教學法或課程是「正確」的。灌輸式也好，項目式學習也行，只要與教師自我相統一，都是有生命力的好教育。這樣的學校，也更有可能成為「理想中的學校」。

Q：你參與過很多兒童科學教育項目。對家長如何引導孩子愛上科學、探索科學，你有什麼建議？

鄭騰飛：每一個孩子都是愛自然愛科學的，我們要做的就是保護和支持。有一個非常強大的工具是「提問」。每個孩子都有過一段「十萬個為什麼」的時期，大多數家長都不勝其擾。其實我們可以用提問的方法很好地引導他們。當孩子們問出為什麼時，我們不用給予回答，而是可以把問題拆解，再拋回去。比如孩子問為什麼蚯蚓要吃垃圾？我們就可以在肯定孩子的問題後，反問：人和蚯蚓有什麼區別呢？蚯蚓有嘴巴嗎？蚯蚓生活在哪裡？我們為什麼都要吃東西？一步步引導孩子自己探尋答案。平時聊天時，也可以多問問孩子關於事實、原因、可能性的問題：你看到了什麼？發現了什麼？比較一下有什麼不一樣？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？……科學探索不一定是嚴肅科學知識的探索，對於科學思維方式的點滴培養也是重要的組成部分。

Q：在這幾年的國小教師生涯中，有哪些印象深刻的事件？

鄭騰飛：讓我印象比較深刻的事件有兩類。一類是孩子們的意外反應，一類是團隊的集體力量。例如我們曾有一位小朋友，一年級剛入學時情緒管理不好，經常哭。學校全面實行正面管教的方式與孩子們互動，教師和其他孩子都盡力幫助她，可她還是經常情緒崩潰，甚至課都上不下去。一次放學前的結束會上，大家輪流反思和總結一天的學習。輪到這個小朋友時，她很安靜地說：「我知道我很多時候都做得很糟，惹了很多麻煩，但我非常愛大家，大家也都愛我！」其他的小朋友聽了都很感動，教師更是覺得驚喜、溫暖。孩子的感受是非常敏銳和準確的，安全的氛圍讓孩子們能勇敢地表達自己，互相之間有積極真誠的連接。這樣的班級文化正是我們十分希望達到的，它可以給每個孩子都帶來直抵內心的支持。

作為一個新辦的學校，加上很多的創新想法，教師和學生們都面臨很大的挑戰，但無論多艱難，為了同樣的目標，教師團隊的集體力量使得這些嘗試最終都收到了令人滿意的結果。例如我們為了讓孩子們接觸真實的社會，將社會實踐放到完全開放的繁華商場裏做慈善義賣。選址、接洽、活動組織、物資安排、安全保障等等都因為這個「真實」的場景而難度陡增。商場午間人流高峯時可以說是摩肩接踵了，如何保證義賣順利進行，孩子們不會走散，老師們和家長志願者們付出了很大的努力。最後義賣籌得了很多善款，孩子們也通過和陌生人的互動售賣，得到了真實的鍛煉。但其實在提出這個設想時，我並沒有很大的把握可以實現。是整個團隊的推動，才讓活動真的得以落地。孩子們的反饋和團隊表現出的力量，讓我更加堅信我們努力的方向是對的。

Q：工作之餘，閱讀之外，你還有哪些興趣、愛好？

鄭騰飛：我比較喜歡科幻作品和到大自然中去旅行。不管是科幻電影還是科幻小說我都比較喜歡，因為它們可以讓我從日常生活中抽身，以宇宙和跨越時空的視角去看待世界，那種宏大感和虛無感特別讓我癡迷。大自然能夠讓我內心平靜喜悅，也充滿了未知和真誠。我可以被一片絕美的晚霞感動得痛哭流涕，也可以在自然裏靜靜地待一天都不厭煩。

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