王立铭：市面上的儿童科普书缺了什么？
本文来自公众号 “把科学带回家”
给孩子最好的科学教育
王立铭
浙江大学教授，国家青年千人计划入选者，毕业于北京大学和加州理工学院，神经生物学专家、科普作家。
他曾出版过《吃货的生物学修养》和《上帝的手术刀》，获得过“文津图书奖”。
私底下，他是两个可爱女儿的父亲。怎么给孩子讲科学，怎么保护孩子们的好奇心，又怎么锻炼他们的科学思维方式，他会有特别的见解。
STEM教育（还有更新版的STEAM教育）越来越成为一个时髦的词儿。不管是STEM还是STEAM，主体说的其实都是科学教育。STEM教育的重要性大概不需要我再饶舌，能看到本文的爸妈和老师们应该早有共识，但是作为一个科学家和一个奶爸，我仍然觉得科学教育的重要性和内涵很多时候被误解了。因此，我不怕再炒一次冷饭，稍微展开一点点聊聊这个话题。
当我们说到科学教育的时候，我们想象中它是什么样子的？
这张图里是我刚刚从办公室的书架上随手拿出来的几套书，一套《拉鲁斯百科》，一套《神奇校车》，还有一本《给孩子讲量子力学》。这几本书爸爸妈妈们大概都不陌生，如果说它们代表了大多数人对“科学教育”的理解应该没有太大问题吧。它们是怎么讲述科学的呢？
▲随手拍摄的几套科学书。必须声明这不是广告！实际上那本《给孩子讲量子力学》强烈不推荐。
《拉鲁斯百科》是非常经典的科学百科绘本。比如说这本《我的身体》，就不厌其烦地从男孩女孩的身体构造讲起，然后是皮肤头发、骨骼肌肉、呼吸心跳、然后是感觉和运动，吃喝睡觉，还有健康和生病。用图片解释了我们身体各个部分的构造和功能——比如说讲到消化系统，就会告诉孩子饭会从嘴巴到胃到小肠、大肠再从肛门出去。
《神奇校车》则看起来更活泼一些。每一集的开头，老师和孩子们都会坐上一辆神通广大无所不能的小车，然后上天入地地探索一些有趣的事情。比如这一本《三文鱼的洄游》里面，校车就干脆变成了三文鱼的样子带着大家走了一次三文鱼在海洋里长途跋涉回家的旅程。在旅程中，大家知道了三文鱼怎么找食物、怎么躲避危险、怎么繁殖后代、怎么找到出生地的方位。
我自己的大女儿六岁，不管是拉鲁斯还是神奇校车她都喜欢看，看完了还喜欢把学到的故事兴高采烈地讲给我听。不过，跟着她一起看和听下来，我对这样的讲述科学的方式都是不太满意的。
为什么呢？
仔细看看拉鲁斯和神奇校车，虽然讲科学的方式差别很大（拉鲁斯是百科知识，神奇校车是虚构故事），但是有一点是差不多的：在书里面，科学知识是以点状的形式存在的。孩子们看到的，是一系列“科学事实”（pieces of scientific facts）。
当然了，煞费苦心的作者们确确实实把这些散落的点成功地串联了起来——不管是通过百科索引的形式还是虚拟故事的形式——但是这些知识点本身仍然是散落的。
散落的科学知识点有什么不对么？
其实说的更宽泛一点，我们成年人掌握的科学知识，八大行星绕着太阳转啊、氢气和氧气点燃会变成水啊、人和猿猴有着共同的祖先啊、其实也都是一个一个的知识“点”。那孩子们从小就接触和熟悉这些知识点不是很好的事情么？
在我看来这个问题的答案，还真的没有那么显而易见。
我们首先可以退回一步问一个问题：我们掌握科学知识、也希望自己的孩子们掌握科学知识，到底是为了干什么？
当然，不管什么考试都离不开科学方面的题目，这是个很现实的原因。抛开这个不谈，这些知识对于我们每个人的生活本身，真的有什么影响么？
仔细想想其实会发现，还真没有那么大的直接影响。
打个极端一点的比方，哪怕是对于今天的一个农民来说，是地球绕着太阳转还是太阳绕着地球转，太阳系有几颗行星，对于他/她理解季节、规划劳作、预测晴雨年成实际上并没有什么不同。甚至看看科学历史我们也会发现，在很长一段时间内，哥白尼的日心说所推测的行星运动轨迹，还远比不上托勒密以地心说为基础推演出来的《实用天文表》。
当然了，现代人如果不理解地球是围绕太阳旋转的、不理解万有引力定律，生活还是会出现很多困扰的（比如他/她大概很难理解美国人怎么没有头下脚上地掉下去）。但是以此类推的话，今天世界上积累的科学知识，绝大多数对于一个普通人来是都是难以理解的、没有实际功用的。
▲打开一个门户网站的科技频道，作为一个普通人，你能看明白几条呢？
那既然如此，我们为什么还觉得科学很有力量、科学教育很重要呢？
作为一个科学家，我想，这应该是因为在过去两三百年的时间里，科学确确实实让我们的世界、我们的生活、我们的世界观产生了翻天覆地的变化。这段历史让我们知道，不懂科学很可能会让我们在今天的世界上茫然无措、无所适从、常怀恐惧。
打一个比方吧。
大家可能知道，照相机在一百多年前被洋人们带到中国，但是这个体型巨大的怪东西却着实把中国人吓得不轻。不管是达官贵人还是平头百姓，都怀疑这个能够把人像一丝不苟描绘出来的洋玩意儿不怀好意，甚至“能摄魂”。今天的我们当然觉得这个观点很可笑很幼稚，但是放在那个时空里，这种想法是非常自然的。
为什么呢？相机这个东西看起来简单，但是它背后其实代表着欧洲科学从文艺复兴起数百年的成就，至少包括光学（知道光是直线传播，知道折射定律，知道小孔成像）、生物学（知道人眼睛看到东西是光入射而不是人眼睛发光，知道晶状体是块放大镜），还有化学（卤化银见光分解产生银颗粒，显影和定影技术等）。
把这么多科学成就堆积在一个方盒子里突然呈现在对现代科学一无所知的中国人面前，他们不觉得惊骇才怪！套用神秘主义和阴谋论的解释大概反而更顺理成章一点。
而到今天，如果你把一个普通中国人带到 C919 的装配车间或者大亚湾核电站的反应堆面前，他/她其实也铁定理解不了这些庞然大物里面的那么多让人眼晕的结构和零件都是干什么的。但是我相信，他/她都不会需要依赖神佛或者阴谋论来理解眼前看到的一切。
为什么？因为他/她一定从中学的课本里学到了牛顿三定律，学到了原子核结构，知道了一点点流体力学（比如升力），知道了一点点核裂变。尽管普通人了解了这些知识以后，距离理解 C919 和核反应堆还有一个一辈子可能都无法逾越的认知障碍。但是没关系，他/她会从这些基本知识出发，进行下面这个合理的推测：
我知道，空气在一个物体表面流的越快压强就越小（或者，我知道，一个重的原子核分成两个较轻的原子核会损失质量、释放大量的能量）。我眼前的庞然大物就是根据这样的道理制造出来的。如果有几千个聪明人坐在一起再沿着这个科学道理详细地研究分析几百年，制造出这样的机器也不奇怪嘛。
让我们再回到文章开头的那个例子吧。
太阳系有几颗星星，地球绕着太阳转还是太阳绕着地球转，这本身仅仅是个孤立的知识点。记住它当然好，但是我也并不觉得会有什么考试之外的用处。就像冥王星被开除出行星队列，除了影响了“太阳系有几个行星”这道题目的标准答案之外，对这个宇宙没有什么影响。
但是如果我们多问一个问题，不是“是什么”而问“为什么”，问问“我们是怎么知道地球绕着太阳转的”，我们就会立刻开始动用我们的逻辑和理性了。
因为这个问题代表着科学思想是如何来认识这个世界的。
我们会知道，通过日复一日地记录天空每颗星星的位置，我们的祖先发现了行星运行的规律；我们会知道，为了解释这些规律，假设地球绕太阳转要比反过来容易得多；我们会知道，为什么一开始人们假设地球绕太阳做圆周运动而后来修正成了椭圆轨道；我们知道，椭圆轨道本身直接提示了万有引力的存在；我们会知道，万有引力不光解释了五大行星的运动还直接让我们计算出了海王星... ...
而正是在这个过程里，我们的祖先们无数次推翻错误的假设和猜测，一步步逼近客观世界的真实面貌。
也正是这个过程会让我们和我们的孩子理解，人类科学知识的积累和应用会产生怎样的移山填海的惊人效果。在我看来，这才是科学教育最核心的要素。它代表着一整套基于逻辑理性的方法论，也代表一种用来理解和适应这个世界的世界观。
对于一部分孩子来说，这种方法论和世界观是他们未来改变这个世界的基础。他们会带着人类千百代祖先的智慧荣光，继续推进科学和技术的边界。
对于绝大多数不会直接从事科学技术事业的孩子们来说，他们有幸（当然，有些人会说不幸）生活在一个技术爆炸的时代，科学技术在持续和强有力地改变我们已经习惯了几千年的生活常识。对于他们来说，仍然也需要这样的方法论和世界观，来理解、认同和欣赏这个最好也是最坏的时代。
▲这张我很喜欢的图形象地说明了知识点（data/information）和真正的知识（knowledge）之间的区别。只有后者可以体现方法论，从而指导新知识的产生。
因此必须得说，我对于今天挂着科学教育招牌的绝大多数内容都是很不满意的。它们往往热衷于提供许许多多零散的知识点——当然，它们的呈现方式仍然可以精彩纷呈引人入胜——但却没有真正试图把科学的方法论和世界观表现出来。
我的建议？
其实，有许多事情可以简单从身边做起的。还是拿前面文章里的例子吧。
消化系统这么有用，三文鱼能一下子游几千英里，我们是不是马上可以问一问“我们是怎么知道这一切的”？
是不是如果人的身体是透明的，我们就可以马上看到食物怎么从嘴巴到肛门的整个旅行了？（实际上，在消化系统研究的历史上，还真有重要的一步是这么做的。当然办法不是让身体透明，而是插管子）。
是不是如果能够把消化系统中间的某一段去掉再看看效果，我们就会知道这一部分到底是干什么用的呢？等等等等。
当然，这些想法没办法直接尝试。但是同样的逻辑是不是马上也可以用来发现和观察自己周围的世界呢？
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