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最该教给孩子的不是编程和科学知识,而是科学的思考方法

成长营地2018-03-12 13:55:53

营地导语:


“孩子的科学教育中最重要的不是传授技能和知识,而是一套你可以在生活中引导孩子运用的有趣方法论。”这是一位对孩子教育颇有心得的爸爸,在给孩子进行科学教育中得到的总结。他这篇文章提到的方法,在孩子的科学实践教育方面,非常受用!


文章获授权转载自公号:爸爸真棒(ID:babazhenbang),清华爸+复旦妈的原创教育平台。


作者:王立铭,毕业于北大和加州理工,他是入选了国家“青年千人计划”的80后博导,也是一位对孩子的教育颇有心得的爸爸。




中国的父母,大都天然地认为,“科学”是孩子教育的重要内容。

如果说在我们的父母那一代,给孩子买《十万个为什么》、讲 “学好数理化,走遍天下都不怕”,更多地还是寄托了一种带点功利色彩的希冀的话;到了我们这一代人,尽管 “学数理化”“当科学家”已经远没有那么高大上,但是我们反而更加认识到了学科学的重要性。

毕竟,过去这二三十年里,科学技术对我们生活的改变实在是太大了

  • 我们小的时候,有时候还要打电报,打个电话还得跑邮局,今天,和大洋彼岸的朋友视频聊天都已经是稀松平常的事情。打个客服电话,多半碰到的是有语音识别功能的自动应答系统;

  • 进停车场的时候,取卡计时的规定动作分分钟换成了车牌自动扫描;看病的时候,一不留神就会做各种你可能连名字都记不住的检查……

毫不夸张地说,我们这代人的生命、生存和生活方式都严重依赖于科学的进步。学点科学,其实已经无关理想、无关功利,它已经成为必需的生存技能了。

但是,怎么带着娃学科学呢? 

我觉得科学至少有三个层次递进的内涵:“技能”,“知识”,和“方法论”。


1“科学技能”其实不用学?


三个内涵中,“技能”是最直截了当的。比如说学会用手机支付宝购物、搞清楚买回家的电器怎么用、给新装修好的房子测测甲醛、吃药前看看说明书了解下可能的副作用,都可以算是某种程度的“科学技能”。

但是,在我看来,“技能”也是最没必要去学的。

首先,那些最有用的“技能”可能压根就不用学。原因很简单,现代科技的趋势就是越来越友好,换句话说,真正在生活中需要用到的科学技能,大多是那种上手试试就会用的,根本没有必要专门去学。

比如,二十年前国内还到处都是各种电脑培训班,从学基本操作到五笔输入到文件编辑一应俱全,但是今天还有谁觉得用电脑需要辅导班?图形界面、拼音乃至笔画和语音输入已经把问题解决了。

而更重要的原因可能是:技能是随时会被迭代和淘汰的!

我在育儿社区里反复看到,已经当爸爸妈妈的人回忆小时候被自己的爸妈强迫学珠算、五笔输入的经历,说是这些技能学会了就有铁饭碗了,无论如何饿不着自己。现在看来,这些当然非常可笑,但是在那个时代,你想要进银行、做会计必须打一手好算盘,想要打印一份文稿得跑半个城市找打印店,爹妈的如此规划是不是也很合理呢?

那么反过来,今天我们觉得生活中必须具备的、甚至可以拿来安身立命的科学技能,等孩子们大了以后,是不是也会毫无用处?

爸爸妈妈们也许最近刚刚看了《乘风破浪》,是不是还记得爸爸留给孩子的一堆BB机,记得酒桌上几个小镇青年满怀憧憬地想要屯一些BB机靓号等着以后发大财?…… 嗯,请相信我这段话并不是专门针对各种儿童编程课的。我只是觉得,从技能需求出发的儿童教育看起来眼光长远,但是在这个迅速变化的世界里是很低效的,科学教育也不例外。



2“科学知识”只是碎片?

然后就到了科学的“知识”内涵。必须得说,现在大家提到科学教育,想到最多的可能是这个层面的内容。


我们大女儿丫丫五岁多,正是喜欢看书,喜欢新鲜信息,喜欢听故事的年纪。我们也给她买了一堆科学方面的绘本:拉鲁斯小百科、神奇校车、我的第一本科学漫画、加里古子身体科学绘本、各种各样的立体书……我自己的感受是,女儿还是蛮喜欢看这类书的,但是相比真正的“故事书”就差得远了。

当然了,现在大家喜欢的科学书,还是比我们小时候看的《十万个为什么》那种干巴巴的信息传递要好看些,比如说讲地球的内部构造,比起干巴巴地画一个图说“地球分三层,地壳、地幔、地核”,让孩子们坐一辆“神奇校车”亲自到地下去探险自然是有趣得多。讲人体的构造的话,有一张立体图示,有些孩子们能自己翻开或者拉动的小零件,也总比一本就是文字的书好玩。但是说到底,和《十万个为什么》一样,抛开生动有趣的外表,这些书里面的科学内核,其实还是碎片化的知识点,还是不分青红皂白砸过来的信息,而不是有起承转合、有人物和情节的真正故事。

说得极端一点,给孩子们讲我们的身体里有许多血管,可以运输氧气和营养;血管分成氧气多的动脉和氧气少的静脉……其实和一千年前我们告诉孩子人体里面有十二正经奇经八脉,心脏负责思考、肾主骨生髓没有太本质的区别——对于孩子们来说,都是一些必须记住的知识点,孩子们既不知道这些知识是如何发现的、也没有机会来判断一下这些知识到底对不对。

当然了,这么说有点太负面。作为一个现代人,对自己、对自己所处的世界有一些基本的理解也是理所应当的。而且我自己作为一个科学家,对现代科学的方法论有着基本的信仰——相信血管分成动脉和静脉,无论如何都比相信“十二正经奇经八脉”要靠谱。我在这里想说的主要是,用现在这样的方法带孩子们学科学,真的是最好的、最有效的么?

这里就要说到一个更宏大的问题,为什么我们希望孩子懂一点科学?除了因为我们自己的生活方式已经离不开科学之外,是不是还隐含着这样一个想法:用科学的逻辑思考,用科学的方法验证,这样的科学“方法论”本身就是一种非常有力量的生活方式?



3真正该学的是“方法论”?


很多爸爸妈妈们可能看过那本风靡世界的《人类简史》。在书里,作者赫拉利认知革命(出现人类智慧),农业革命(人类开始定居、形成稳定的社会),和科学革命这三个里程碑来概括人类历史的发展进程。

科学革命的含义不是某一项特定的科学突破或者技术发明,而是一整套认识世界的方法论:承认我们的无知,也因此产生探索未知的热情;面对未知事物,人类相信观察和实验的力量,不再乞求神灵的力量;利用观察形成理论,再利用理论积极地改变世界。就像书里面举的例子:一个十三世纪的英格兰农夫想要知道人是怎么来的,他一定会去求助于当地的牧师,因为他相信无所不能的基督教知识体系一定包含了他想要的回答;而如果他想要关心蜘蛛怎么结网呢?对不起,这件事不重要,上帝根本不屑于在《圣经》里给出答案!

对于已经明白看到现代科学力量的我们来说,如果真的想要知道人到底是怎么来的,还是蜘蛛到底是怎么结网的,我们都必须首先提出这个问题,同时诚实地承认这个问题我们不知道(但是我们想知道),然后再细心观察、严格实验,再对观察结果进行总结,之后再通过更多的观察检验和修正我们的理论。

看到这里你们应该明白了。仅仅获得一些正确的科学“知识”,其实对于形成这一套科学“方法论”来说,效果是很差的。毕竟在获取“知识”的过程中,孩子们其实并没有发自内心的提出问题——更多时候是书本里的人物在提出问题;也没有真的特别热切的希望知道这个问题的答案——血管是有两种还是五种、太阳系有八个还是八十个行星对他们来说真的有趣么?当然,也更加不可能有机会去观察验证和总结。

看到这里,爸爸妈妈们可能会忍不住质疑我:你这是站着说话不腰疼啊,难道为了给孩子们讲点科学,让孩子们学会点科学方法论,还需要上天入地、把家变成实验室才行么?这个臣妾可做不到啊!

放心,光说不练不是我的习惯。接下来,我希望用几个小例子来说明,科学方法论其实不需要动用什么高大上的科学仪器。只要稍微转换一下视角,我们的生活中有太多太多的东西,可以借用科学的思维方法来分析了。


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方法论之一:分类


看到这个词,你也许会问:“分类”有什么了不起的?把玩具按照颜色分分类,把垃圾按照能不能回收分分类,这是孩子们早就会的事情啊!

但是说真的,这个看起来平淡无奇的词可以说是所有科学分析的基础。

把地球上的生物按照物种分类,再把上百万的物种按照植物、动物、细菌等等来分类,是整个生物学研究的基础。而且这样的分类还伴随着生命科学每一次的重大进展:植物和动物的分类帮助我们理解光合作用,理解叶绿体,理解生命如何利用能量;细菌和高等生物(所谓真核生物)的分类帮助我们理解细胞的进化过程,理解复杂的细胞机器是如何形成的……同样的,对物质基本单元的分类是整个物理学的基础,我们沿着这个路径知道了构成世界的万千分子,知道了元素周期表上的上百种独特的原子,知道了构成原子的质子中子和电子……相信你们能理解,“分类”本身就意味着我们对事物有了某种程度的观察和总结,这种观察总结可以非常粗浅,就像玩具的几种颜色;但是这种思考方式无疑有着巨大的力量。

首先,我来举一个和丫丫玩过的游戏作为例子。

这个游戏很简单:每周会有几天,丫丫在幼儿园放学后会到我办公室来玩。这段二人世界的时光我们俩都很珍惜,总是会安排得满满的:楼下草坪去跑步捉迷藏、看书讲故事、画画做游戏、吃水果点心等等等等。于是有天我就建议丫丫画一个表格,总结一下每天我们俩到底在一起都干了什么。丫丫就开始掰着手指列举上面所有那些事情了。不过我的要求要更难一点,我希望她能总结出我们做的几类事情来,而不是每件事情单独列出来——你看,这是一个很简单的“分类”任务。

▲丫丫的“分类”任务。

丫丫做得很不错,她的第一反应就是“吃东西”(果然是吃货的孩子),然后她的想法是可以把事情分成在室外做的和在房间里做的。嗯,按照地点分类当然是个好主意。那么能不能继续分呢?丫丫又把在房间里做的事情分成了“看书”和“玩”(果然是不喜欢学习的孩子)。随后我们就可以回头来想,是不是所有的事情都可以放到吃、户外活动、看书和玩这四大类里?好像是的……喝水、吃水果、吃蛋糕都可以算“吃”,捉迷藏、跑步或者在草坪上飞无人机应该也都可以算“户外”。

接着我们就商量了一个计划,用四种颜色来代表这四大类的活动,然后我们记录一下,看看是不是每天来爸爸这里,都能把四类事情都做一个遍。在此后的几周里,丫丫果然很开心的记录了她在爸爸办公室的活动,更有意思的是,如果她在记录的时候发现哪一大类的活动还没有做,就会赶紧要求补上!我觉得,这就是一个很有意思的科学方法。它当然没有物种或者粒子分类听起来那么“科学”,但是和把玩具按照颜色分类相比,它需要娃们更好地观察自己周围的事物,理解哪些事情是相似的、哪些则有很大的区别。你们同不同意呢?


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方法论之二:比较


说到“比较”,其实你们可能已经看出来,分类和比较是相辅相成的两个科学概念。

分类往往来自于比较——比较玩具的颜色;比较物种的形态、地理分布和生活习性;比较质子和中子的质量和电荷。反过来,有了不同的类别,也能帮助我们看到某些被忽视的差别——比如说知道熊和熊猫是不同的物种,我们就可以继续分析两者之间的食谱差别是什么东西导致的;知道了质量和电荷可以用来分类微观粒子,帮助我们找到了更多类型的微观粒子。

还是举两个例子吧。

首先,我和丫丫一起,给一家四口的食谱分了个类,不同的颜色分别代表肉类、蔬菜和主食。这么一画,谁吃饭吃得更健康,谁特别挑食就一目了然啦。看这张图以后,丫丫同学自己就会做点分析了:嗯,爸爸的特点是不吃主食,因为他想减肥;嗯,妹妹之所以每天都是红色,是因为她还在吃奶,别的东西她都不会吃。

▲丫丫画的家庭成员膳食分析图。

还有另外一个例子。有一天聊天的时候,我希望丫丫能把在幼儿园一天的事情从头到尾讲给爸爸听,于是丫丫同学就从早上进校门放书包下楼跳操上楼吸收喝水吃点心开始事无巨细地讲了一遍(亏她记得住顺序)。然后我们想,这么多事实在看不出什么规律啊,要不我们还是分类吧?于是依样画葫芦,我们还是把幼儿园的活动按照运动、吃、睡、上课、玩……分了几类,然后丫丫按照时间顺序画出了一个表格。

▲丫丫总结每天在幼儿园的活动。

看到这个表格,你是不是会和丫丫一样,马上看到一些区别和比较?比如说,每天在幼儿园花时间最多的事情,就是“玩”和“吃”,“上课”和“睡觉”的时间就比较短了。这是为什么呢?相信你马上就能得到一个简单的解释:孩子们在长身体,所以补充营养很重要,孩子们正是喜欢玩耍活泼好动的年纪,所以最适合他们的活动就是玩了。


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关键词之三:联系


通过分类,我们知道了世界上存在几种东西;通过比较,我们知道了它们之间的差别,那么自然而然的,我们希望理解这些东西背后有没有神秘的联系

通过研究比较熊和熊猫的基因,我们知道熊和熊猫其实是远房亲戚,他们有着共同的祖先。是漫长的自然选择让它们适应了不同的栖息地,让熊猫放弃了吃肉。理解了这一点,我们才算真正开始理解物种形成的科学道理,理解为什么世界上有这么多物种,理解物种之间的差别是如何形成的。

这样的例子在生活里其实比比皆是。比如说吧,我们现在都知道吸烟有害健康,而这一认识的起点是大家发现抽烟的人群肺癌发病率高——换句话说,是吸烟和肺癌之间的联系。我们知道燃放烟花爆竹会污染空气,这也是因为我们发现了放鞭炮和空气质量指数上升之间的联系。反过来,错误的联系会干扰我们对世界的认识,比如说每次地震之后都会有人振振有词地说看到了青蛙上大街乌龟压马路或者地震云,这就是他们错误地将一些不相干的事情联系在一起导致的。类似的例子还有江湖郎中的祖传秘方,大师王林的特异功能,星座血型和生辰八字等等……

再来举个例子吧。

今年冬天,杭州一度雾霾很严重,家里总是时不时会讨论起空气质量啊身体健康之类的话题。于是有一天我们就开始了这个监测室内空气PM2.5浓度的“课题”。每天丫丫会用家里的墨迹空气检测一下每个房间的空气质量,然后看看我手机app里的室外空气质量,一起记录下来。必须得说,这事情有点无聊,丫丫坚持到两周已经让我很吃惊啦。

▲丫丫完成的“大任务”——监测雾霾。

然后,我帮她画出了这样一张图。

▲根据丫丫的记录结果,我画出了这张图。

是不是马上可以看到许许多多的联系?我尝试诱导了一下,丫丫很容易就看出了几种有趣的联系。比如,室外空气质量和室内空气质量是不是一致的,要高就一起高,要低就一起低?再比如,餐厅的空气是不是总是最差,而这个是不是和餐厅没有空气净化器有联系?甚至我们还能发掘出一些更复杂的:比如对于同一个房间来说,开不开净化器似乎和空气质量联系不是很大?那这是否说明空气净化器没有什么太大的用处呢?等找到这些联系之后,是不是可以回过头来分析分析,室内空气到底是由什么原因影响的?

好了,“分类”-“比较”-“联系”,这是我的一套小小的科学方法论。如果我们再回头看前面的讨论,你是不是会同意,在这一套方法论里,娃们是有机会自己观察周围的事物,自己提问题,自己分析,然后自己来总结出一些小小的“理论”的呢?

当然了,科学方法论的内涵远远不止我讲到这么一点点。比如说,对数字和数学的概念肯定是科学方法论里很重要的一环。有了数字的概念,娃们才能对自己和爸爸妈妈的差别(体重、身高、年龄)有更直观的理解;才能明白爸爸学校里有一万多个大学生是什么意思;才能估计出爸爸妈妈的工资能够自己买多少个乐高玩具。再比如说,在“联系”之上,“因果关系”又是特别重要的一种。是不是有联系的东西一定有因果关系?当然不!夏天的冰激凌销量很大,游泳淹死的人也很多,但是并不是冰激凌让人溺水,也不是淹死的人特别喜欢冰激凌!理解什么是原因,什么是结果,什么是毫无因果关系的事情,对我们的生活也同样非常重要。等有机会了,再和大家聊聊这个。

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