麻省理工博士的科学启蒙实践
题图：来自网络。
这是奴隶社会的第747篇文章，作者原创首发公众号“妈妈笈"，作者小飞机，微博@熊猫小飞机。海归博士仨娃妈，不求孩子当学霸，育儿路上同成长，不忘初心去爱他。欢迎转发分享，未经作者授权不欢迎其他公众号转载。
由Mark Zuckerberg亲测的《宝宝的量子物理学》最近正风靡妈妈圈。为了让宝宝不输在国际起跑线上，这套书俨然要成为父母们的必备绘本了。据说书作者的儿子最先会说的10个词里就有“电子”，最先会说的句子里就有“电子有能量”。如此高大上的效果妈妈们当然都想要，也许下一个伟大的物理学家就是这么被熏陶出来了呢！可是不少已经剁了手的父母们反应这套书实在是“看起来很美”，读起来心累。那么到底要不要跟风入这套书？该如何给宝宝读科普书？更深刻的问题是，宝宝的科学启蒙到底应该怎么做呢？我作为一个在科学系统里受过十年正统训练的“假科学家”，根据和家里老大互（dou）动（zheng）的经验，和大家聊聊科学启蒙。
科学启蒙很重要，你必须拥有
这一点其实大多数的父母都朦胧地意识到了。从国外小学里与语文数学同等重要的科学课，到国内幼教市场上层出不穷的乐高班、机器人班、科学实验班，“学好数理化走遍天下都不怕”的口号孩子们上学前就得深深领会一番了。除去市场的炒作和家长的攀比心理，科学启蒙对这一代孩子真的这么重要吗？
我们小的时候根本没有科学启蒙。小学自然课都是混过去的。初中开始要考试，数理化生猛学一通，大学选完专业剩下的都忘到九霄云外了。我们现在都还过得不错，但我们的孩子们面对的将是全然不同的世界。从比较功利的角度，随着国家的发展和经济结构的转变，我们这种流水线教育生产出的标准化产品肯定要被淘汰了。西方的教育模式，尤其是对早期科学教育的强调，正是西方能够在科技创新领域领先于我们的重要原因，也必然成为教育的发展方向。更进一步，互联网时代带来的海量信息将彻底改变孩子们的生活方式。世界扁平化了，该如何甄别信息，如何做出选择，如何创造价值，这一切都需要科学思维方式的指导。所以不管是从获得社会竞争力还是更从容地生活的角度，科学启蒙都是这一代孩子不可缺少的教育元素。
一定要这么小就开始启蒙吗？Zuckerberg的满月读书照确实有点赚眼球之嫌，但当孩子开始探索世界，我们就可以给他渗透科学啦。现代的科学体系，其实是个很违背常人习惯的认知方式（下文会解释），是一直到了牛顿的时代才真正被人类社会所掌握，其结果就是颠覆了整个世界。这样的方法如果不通过引导和教育，孩子自己是很难发现的。这一套体系越早能影响到孩子的思维和认知，越有利于他们客观地认识世界，吸收现有的知识，再创造出新的知识和想法。还有一点无奈的现实就是，孩子们确实要更早地掌握比我们当年更多的知识才能在竞争中领先，科学启蒙可以帮助孩子们比较轻松地达到这个效果，同时又不会只是知识的容器而已。所以，妈妈们又有一门技能要学习啦！
科学启蒙到底在启蒙什么？
看到这里，相信有很多妈妈，特别是理工科没学太好的，一定是一副“臣妾我做不到啊”的表情。是啊，拿着一本《宝宝的量子纠缠》，有几个成人能看懂啊？！这还怎么给宝宝启蒙呢？别急，这事儿没有那么难，我们先搞清楚，科学启蒙到底要启蒙啥呢？
作为一名理科学霸，我一直没有意识到我的科学素养有多么欠缺，或者说我其实没有真的学到科学，直到我到美国开始读博士。虽然所有的考试都难不倒我，但真正开始做科学研究了，才发现之前学的都然并卵了。死记硬背的东西首先不成体系，其次忘得很快，也不知道怎么用。蒙我的博士导师不弃，一直带着我重新学起，我也终于体会到了科学体系最核心的三个内容：事实依据、逻辑、批判性思维。这三点也被明确地写在《美国小学科学教育标准》中。对孩子的科学启蒙，最终的目标，绝不是会说电子有能量或者可以和别人谈波粒二相性，而是让他们掌握这些最核心的科学思维方法。一切的科学启蒙都应该从这三点出发来设计。具体的科学知识，对启蒙来说，反而没有那么重要。下面展开说说。
一、事实依据
事实依据，就是说一切科学的结论，都要有事实作为支撑。不能用事实验证的statement不能成为科学领域内的结论，也就是大家常说的科学是可证伪的。这其实就涉及到前面提到的，科学的思维方式有些违背人类的习惯。人类社会的协作是建立在相信别人的话的基础上的，很少有人会什么事情都要自己亲自做个实验试一试或者亲眼观察到才相信。但科学家们正是凭着这个有点神经质的思维方法，事无巨细的去验证，而且一个人验证了不算，要大家都能验证出来才行，这样才一点点积累出了整个现代科学知识体系并发展出所有我们今天享受到的技术。
其实孩子们天生有这样的倾向。你说不要动那个东西，我偏要碰碰试试。从科学启蒙的角度来看，只要保证安全，请不要去制止。如果你的建议正确，事实就会说服他。我们给孩子科学启蒙的重要一点就是让他意识到事实的力量和必要性。老大经常问我，姥姥说XXXX，我就会反问他，你试过了吗？他自己试一次，不管对错，这个探究的过程就给他种下了要用事实说话的种子，得到的结论也特别印象深刻。
二、逻辑
逻辑，简单点说就是因果规律，是连接事实依据和科学结论之间的理性桥梁。目前国内的教育对逻辑的训练特别欠缺，大多数人上完大学也没有接触过逻辑课，这是非常遗憾的。逻辑不仅是构建科学体系的基石，更是解决大家生活中很多烦恼的利器。不讲逻辑其实是大多数吵架的起因，还有很多假新闻啦，煽动性言论啦，如果有逻辑地分析一下，很容易就能识破。当我们的孩子们长大成人，海量的信息更需要他们能用清晰的逻辑思维来甄别。（大家有时间可以找些逻辑学的书籍看看，甚至推荐张五常先生的《经济解释》第一章，虽然是经济学经典，但把逻辑讲的非常明白。先生以此作为全书的首章，也可见逻辑在各个学科领域都至关重要。）
也许父母们会担心，这么小的孩子，能理解逻辑么？我的体会是，只要有意识的引导他思考逻辑性的问题，渐渐他就会形成这种思维方式。A是导致B发生的原因吗？是唯一原因吗？还可能导致其他的结果吗？从老大开始会对话交流，我就经常有意的问他类似的问题。并且我不告诉孩子答案，即使他说错了，我也不纠正，有条件的话就让他自己去验证自己的想法，又回到第一点事实依据那里去了。现在他发现一个新的事物，自己就会自言自语地分析，提出的问题还常常让我感到惊讶。所以家长只需要提出正确的问题，孩子思考了，启蒙的目的就达到了。
三、批判性思维
批判性思维，就是永远抱着怀疑的、要去找事实依据和可能的漏洞的态度，对待一切结论，不管是出自权威，还是出自至亲。这对我们中国的父母来说可能是最具挑战性的一点了。“听话的孩子”就像是个魔咒，一直萦绕着中国式教育。我依旧记得小时候因为和父母顶嘴而挨打无数次；每次有外人夸我多优秀，我妈就一句，“哎呀她可不听话了！”一脸鄙夷，似乎这一项罪状就抹杀了其他所有优点，给我留下了巨大的心理阴影。但在科学的世界里，不盲目听话，是最基本的态度。事实面前，无所谓权威，人人平等。质疑不会招致不满，不质疑反而奇怪。科学的进步正是建立在对前人、对权威知识的不断质疑和修正上的。更何况如今在科学之外，也是“世界如此喧嚣，真相何其稀少”。
相信大家都已经感受到，在现在以及未来，保持独立自由的思想、不轻易被周遭的观点裹挟是多么重要。所以我们应该从小就有意保护甚至鼓励孩子表达不同意见的能力，对事物持理性的批判态度。在教育中，孩子是非常弱势的，并且天生就愿意顺从和相信，所以家长千万要慎用自己的权威说服孩子。我问老大“是不是”的问题，他大多数时候都不假思索、条件反射似的说“是”。于是有时我会故意说错，让他意识到我也有不对的时候，并且明确地告诉他，听话或乖不一定就好。当然，为此我在持续地和老人斗争中，将来还可能会面临与学校老师的冲突，并且要把握好自由意志与遵循社会规则之间的平衡。这绝不是一件容易的事儿，我自己也还在摸索恰当的度在哪里，但批判性思维的态度一定要让孩子掌握。
从观察到的事实，到用逻辑推出结论，到批判性看待结论，再到寻找新的事实的循环，构成了科学思维体系。虽然这个体系需要长期的培养才能在孩子的大脑中形成，但家长只要理解了这个过程，并在生活中尽可能多的从这三点出发来启发孩子，就是很好的科学启蒙了。这个阶段其实并不需要家长也不应该要求孩子掌握太多具体的科学知识。当科学思维逐渐形成，就如同钓鱼的方法已经掌握，这时再给孩子介绍哪里有什么样的鱼，鱼都有什么特点，孩子自然学得有动力，之后也可以持续钓到自己喜欢的鱼了。
如何给孩子科学启蒙?
说了这么多理论，那具体该怎么做呢？下面从操作层面给大家一些经验和建议。
一、关于看书
写这篇文章的缘起，就是发现妈妈们对科学启蒙书该怎么选，怎么读，这些书在科学启蒙中应该起什么样的作用有疑惑。我觉得适合自己孩子的科学启蒙书应该是能引起孩子的兴趣，或者补充孩子目前还未认知到的事实的书。引起兴趣，比如我家老大喜欢火车，那像《地铁开工了》和《火车出发了》这种书，虽然内容对3岁的孩子来说有点深，他还是很有兴趣读，并进一步加深他在这个兴趣上的发展，良性循环。补充认知，比如孩子没有机会看到地面下有什么，那像《地底下的动物》就补充了这个空缺，这样的书孩子可能爱看可能不爱看，都没有关系，只是起一个扩大认知范围的作用，帮孩子寻找可能的兴趣点。对于学龄前的小朋友，科普书要选字别太多，主题明确，图画生动准确的，像《一粒种子的旅行》，《这样的尾巴可以做什么》，《身体有个小秘密》系列，《第一次发现丛书》，都是很好的科普书。但像《乐乐趣科普翻翻书系列》，我家读下来效果不好，内容太多，孩子的注意力都被吸引到翻东西这个动作上去了，并没有认真看书。
和孩子读科普书的时候，一是要着重让孩子发现他之前没观察到过的事实，比如地铁车厢上原来都有受电弓，小鸟的家也可能在地底下；二是要尽可能和生活中的真实观察产生联系，下次坐地铁就提醒他去看，去公园就找找有没有地下的洞，这就是影响孩子用事实说话，书上写了，我也去找找证据；三是千万不要以掌握知识为目的，希望孩子把书上的内容都理解都记住，启蒙时期的科普书只是一个契机，引发孩子的探究欲望，在探究过程中培养科学思维才是重点。
从以上角度来看，《宝宝的量子物理学》这套书，是补充孩子认知这一类。大多数人一生中也未必能直观的接触到量子物理学，何况是孩子。让他们意识到量子世界的存在和一些规律当然是非常好的，但在给孩子读的时候，家长可能要费些心思看如何能与直观的事实产生联系，这样才能帮助孩子更好的理解并产生兴趣。比如电子的轨道可以用太阳系行星的轨道来类比（虽然也不准确），但这又要求孩子首先已经有对太阳系的认知才行。讲光学的那一本可以联系彩虹，但孩子也要见过彩虹才比较好。所以我觉得这套书更适合年龄大一些的、有比较多生活经验的孩子来读。真的是baby的话，那就以扩大科学词汇量为目的，起到一个科学“磨耳朵”的作用，家长只需给孩子读读就好，不必有太大压力。
二、“做个实验吧？”
培养科学思维，做实验是最有效的最直接的方式。实验这个吓人的科学术语，其实并不是什么很高大上的活动。说白了就是不知道问题的答案，做做试试喽。比如我家老大做的一个实验，就起源于1岁7个月在厨房里捣乱，非要够台子上的调料。我给了他几个纸杯装了水，让他蹲在厨房里往杯子里加糖啊，盐啊，醋和酱油啥的，自己放完自己尝。孩子对调料好奇想知道是什么东西，与其直接告诉他，不如让他体验一下事实是什么样的，同时他也发现，加调料导致了水变味道变颜色，这其中有因果逻辑关系。中间爸爸说放糖肯定是甜的，但他第一次放得太少，没有味道，他就很自然的说爸爸不对啊，又潜意识里培养了批判性思维。
冷水加热水会是什么水？轻的东西放水里一定飘起来吗？这样很简单的实验，都来自于孩子每天的生活体验，家长可以多创造机会让孩子做。还有一些国外的网站像之前介绍过的Pinterest，上面有很多很简单的科学小实验可以和孩子一起玩。但做的时候切记让孩子主导整个过程，家长从科学思维的那三个角度去提些问题适当引导即可，不要刻意的引诱孩子得出什么样的结论。我见过有的家长急于让孩子在实验里学到点知识，不停的提醒、暗示甚至代孩子操作。这样的“陷阱”式实验里小朋友并没有真正体会到科学思维的妙处，很快会失去兴趣。真正的开放性实验会有各种各样想象不到的走向，小朋友会出乎意料地喜欢。在我家老大眼里实验是最好玩的游戏，每次说要做实验，都欢呼雀跃的。
三、问正确的问题
这几乎是科学启蒙方法中最核心的一点。因为是要培养思维方式，那么就要引发孩子思考。我和老大的对话大多数时间都在问问题，即使是他问我的问题，我一般也都会说“这是一个好问题”，然后反问回去，把问题拆分，帮助他自己思考，而不是急于告诉他答案。关于事实，可以问看到了什么，是什么样子；关于逻辑，可以问为什么，会怎么样；关于批判性，可以问一定是这样吗，你试过了吗？家长时刻记得这些角度，常从这三点出发问问题，孩子就在被科学启蒙着。
举个栗子。有次娃爹网购海鲜，箱子里带了一小袋干冰。娃以为就是冰，于是我去冰箱里拿了块冰和干冰放一起，问“有什么不一样？”他很快发现“这个冒烟。”根据以往的生活经验，我知道他觉得热的东西会冒烟，继续从批判性的角度问“那冒烟的都是热的么？”他去摸摸烟，很兴奋地摇头“这个烟怎么不热啊，太奇怪了。”“那那块冰热么？”，他碰碰说很凉。再问逻辑，“那桌上的菜是因为冒烟所以热么？”他想了一会儿，摇头了，说明他意识到这个因果关系好像有问题了，但可能还不太清楚。但我也不会继续解释，他的认知能力还没有达到能理解的时候，灌输反而会分散注意力破坏兴趣。我于是又换了一个事实来问，“还有什么不一样吗？”“这个长白毛了！”“白毛拿得起来不？”他把干冰上凝的霜捏下来就化了，“有点像雪一样哎！”“那是怎么回事啊，怎么这块真的冰不长毛啊?”他这时候就又答不出来了，我也就不再追问，给他留个印象就好。因为我们之前做过把冰扔水里的实验，那我又问他冰放水里会怎么样，答说会化了。我接着把干冰扔到水里了，他看见干冰在水里乱跑冒泡冒烟，兴奋得不行。“那这两种是一样的冰吗？”“不是，这是一种神奇的冰，有魔力的！”于是抱着小罐子给妹妹们看去了。这就基本结束了一次科学启蒙活动，最后我也没说这叫干冰或者是二氧化碳什么的。孩子在这个过程中积累了亲身经验和思考过程就足够了。但如果没有我问的那些问题，他自己很难会去想烟和冷热之间的关系，也可能不会注意到干冰上会结霜，想不到要把干冰扔到水里。我的这些问题，都是从事实、逻辑、批判这三个角度想出来的。长期这样的交流下来，慢慢就会发现孩子自己也能提出类似的问题了，说明他也开始这样思考，启蒙的目的就达到啦。最近老大经常冒出一句：妈妈，我想到一个好问题！两眼冒光，我知道他开始能享受思考的乐趣了。
四、静待花开
最后想提醒家长们的一点，三分教育，七分等待。科学启蒙也是一样。面对一时的无回应，想不出或者记不住，千万要心态平和，不要急于求成或沮丧。我在和老大互动的过程中，发现孩子接受信息和处理信息的方式很有意思。我特别激动地跟他说，看，这里开了一种新的花哎！他当时特别无感，应付着看一眼就跑了，过了一个星期，忽然又来了兴致，拉着我蹲在那里观察。或者我半年前和他看过的书里的内容，他会突然和当下的经验联系起来，虽然当时对那本书并没什么兴趣。生活经验和思维过程会储存在孩子大脑中的某处，等敏感期到了就会爆发出来。所以家长只要在生活中持续不断输入科学思维的种子，剩下的耐心等待即可。不要因为没有积极的回应而放弃启发，不必为看了量子力学却说不出“电子有能量”而纠结，也不必强求孩子思考他当时不感兴趣或者回答不出的问题。随着孩子自己的节奏进行启蒙，就会达到最好的效果。
结语
我在前面说自己是个“假科学家”，是因为虽然受了正统的训练，但我对科学研究并没有太多的兴趣，甚至对让孩子成为科学家有抵触情绪。即使如此，我对给孩子进行科学启蒙却有莫大的热情。因为我在美国求学和生活经历让我深切地感受到了科学思维对一个人的成长发展有多么重大的意义。不管是从事什么样的工作，不管在什么样的环境里生活，科学思维都能帮助你避免不必要的困扰，理性地分析和决策，并保持开放的思想维度。这些对于孩子们来说，都是极为宝贵的品质。希望这篇文章能帮助家长们更好地给孩子们进行科学启蒙，欢迎大家一起探讨过程中的问题和收获！
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