如何培养孩子对科学的兴趣？
The following article comes from 相约晓霜 Author 晓霜
晓霜是我的一个文友，她毕业于北大法律系，是Duke大学的法学博士，先生是物理学家，儿子有多动症，女儿是天生的自推娃。现在儿子伯克利毕业后在旧金山工作，女儿在普林斯顿上大学。在孩子成长期，面对两个迥然不同的孩子，她是如何应对的？她经历了怎样的心路历程？大家也许可以从她刚出版的这本书《孩子，我该怎么爱你》里找到答案。这篇文章是其中的一篇，生动活泼，也非常有借鉴意义。
如何培养孩子对科学的兴趣？
文／晓霜
爱因斯坦是大家崇拜的科学家偶像。
先生在斯坦福大学从事物理研究近二十年，他们物理实验室的一项伟大而艰难的实验，就是验证爱因斯坦广义相对论的一个定律。他和他的同事们从事的是史无前例的科学研究，探索人类未知的世界, 但他总是让孩子和我相信, 科学并不只是遥不可及的抽象定律，科学存在于我们日常的生活中，伴随着我们每一天的分分秒秒。
只要你有兴趣，时时抱有一颗好奇心，凡事多问一个为什么，你就会发现科学知识和问题是无处不在的。
先生小时候能读到的书很有限，《十万个为什么》可能是他们这一代人在青少年时期唯一的科学启蒙书。他从小就对大自然的一切奥秘充满了好奇心。
上小学时，大伯送给他一本书，教人如何制做收音机, 他如获至宝， 用攒下的零花钱，根据书上的说明，买了二极管，三极管，电阻，电容等电子原件，还有万能表，耳机，烙铁头，塑料盒子。然后根据书上的说明一步一步地组装了一个收音机。
当他第一次调接电流，一堆电子原件忽然发出声音，再轻轻调整频率，竟然可以收到十几个电台的节目。那一刻的兴奋与震惊难以言表。为了携带方便，他用装香烟的塑料盒做了收音机的外壳，象是一个自制的随身听，随时带在身上，或放在节包里。他兴高采烈地收听电台节目、故事频道，觉得很神奇。
那是在七十年代， 先生上中学时他在好奇心驱使下的第一次“科学试验＂。这件小小的事件种下了他热爱科学的种子。
两个孩子很小的时候就到先生的试验室里观察他的工作，看到各种神奇的科学仪器。他时常在晚上架起他巨大的望远镜，让孩子看星星、认星座。先生是孩子热爱科学的第一位启蒙老师，他总是鼓励孩子们要有好奇心，电冰箱为什么会制冷？电视里为什么能看到人？他是一位从亊世界科学难题的物理学家，但他并不只是对广义相对论那样高深的理论问题感兴趣，他对身边的一切事物都充满了好奇。
他跟孩子们一起探索、做实验，“白猫、黑猫的故事”就是我们家经典的科学实验之一。
儿子五岁开始上学前班（kindergarten), 那时女儿也开始上幼儿园（pre-school),我们上班，白天家里没人了，先生怕家里养的白猫太独孤，决定再养一只黑猫和白猫作伴。
先生从 Stanford 的一位朋友处收养了一只黑色带棕色斑纹的母猫，很可爱。我们只要母猫，不想要一窝小猫仔。两只猫在屋里窜来窜去，打打闹闹，好像相处得不错，孩子们放学回到家也天天和两只猫玩。
过了一段时间发现白猫越来越胖了，我们提醒孩子不要过多喂食。后来发现白猫动作开始迟缓，肚子越来越大，但是身体的其他部位并无明显变化。我忍不住问：“白猫是不是怀上小猫了？”
先生说：“不会啊，咱家的猫从来不出门，养在家里，是两只母猫啊。”
先生的一位朋友正好到我家来，检查了一下黑猫，发现是只公猫。他开玩笑说：“你是一位相对论的专家，对猫可没有研究。”
原来如此，白猫真的怀上小猫了！一胎还不知有多少猫仔呢？那几天孩子很好奇，还带小朋友来家里看白猫。大家问长问短的，抢着抱白猫，还有的等着要小猫。
那时儿子刚上学前班, 美国学校里从K 到12年级（从学前班到高中最后一年）都有全校的 Science Fair (学校里的科学展览会），每个学生都可以参加，可以自选各种各样的题目。这种科学展览会尽管老师鼓励学生参加，但不是课堂上规定的内容，没人评分，没有竞争，完全是为给孩子提供一个学习科学，培养他们科学兴趣与学习能力的机会。
先生当然希望孩子不要放过每一个这样的学习机会。 他热情地鼓励儿子参加这个活动。告诉孩子，很好玩，也能学到很多东西！
儿子说：“我还没学过什么科学知识，不知道能做什么项目？”
先生向儿子解释，你对什么东西有兴趣，有好奇心，提出不明白的问题，经过动脑筋思考，动手做实验，或通过阅读或别的方法，找到答案或者让你对提出的问题有更多的了解，这个过程这是科学家工作的过程，也是学生学习科学知识的过程。
“我能做什么？“ 儿子问。
“想想你对什么事情感兴趣？对周围的一切有什么问题（疑问）？不可能你什么都懂了，没有什么问题可问了？”
“我知道的太少了。还以为知道的东西才能做科学展览课题（ science fair project）？ " 儿子有些疑惑。
“科学发现就是发现问题，理解它、解释它，增进了解它的过程，是一个从未知状态开始，追求真知的过程。没有那么神秘、高深。”
“那什么问题都有意义吗？比如说我有一些非常愚蠢可笑的问题？” 儿子问。
“科学的题目有难有易，有些题目的意义更重大，但是只要你对周围世界未知的事情有疑问，问一个为什么，然后去寻找答案，这都是科学探索的过程，小到肉眼看不到的事物质，大到浩瀚的宇宙，还有我们天天能看到的自然现象。没有什么是愚蠢的问题，我们都是在提问中学习的。” 先生解释。
“咱家的猫咪真好玩，怎么突然大猫怀上小猫咪？要过多久才能生小猫咪？这个可以作为科学展览的题目吗？” 儿子问。
“当然可以，只要你有兴趣，有问题，就可以做。” 先生鼓励儿子。我一直在旁边耐心倾听父子俩的对话，听到这里我忍不住插话：“拿猫咪做什么实验？能不能找个更好的题目？”
“只要是孩子自己感兴趣的，都可以做，都是学习的过程，包括找题目本身也代表了孩子认知的程度和能力。” 先生跟我解释。先生转过身，眼睛关注地看着坐在他对面桌边的儿子，“想想，你的问题是什么？你要提出什么问题，我们再讨论怎么解决这个问题，怎么找答案。”
“猫多大可以生小猫咪？肚子越来越大，多大时小猫咪就会出生？小猫咪会在妈妈肚子里呆多久？” 儿子的问题很简单，网上查一下可以知道大概的结论，但是先生没有马上把答案告诉儿子。
“也许有人已经做过这个研究，已经知道答案，你可以从书本中，从网上寻找一般规律的答案。但是对咱家的这个白猫，她的情况你可以用科学的方法观察，测量，记录，最后得出结论，回答你自己提出的问题。” 先生在继续启发儿子。儿子眼中带着好奇和兴奋：“那我应该怎么开始做？”
“第一步先观察，咱们发现白猫肚子大了，估计她怀孕了，这是推论；然后你提出了几个问题，猫多大可以生小猫咪？这个问题我们从领养猫的年龄加上我们养的时间算出来。不需继续证明。什么时候小猫咪才会出生？小猫咪会在妈妈肚子里呆多久？这是你要找的答案。你可以把它作为一个科学展览的题目。从今天开始你就可以做一个实验，天天测量记录，直到猫仔出生，你就自己找到答案了。” 先生耐心地跟儿子解释。他让儿子拿出纸和笔，划上了一个测量表格，画上座标。水平的轴线代表日期（时间）；垂直的轴线代表猫肚子最大的外围尺寸。旁边还要求儿子写出每周长了多少毫米（或厘米），注明怀孕的时间有多长（测量前的时间只是估计的，也加在表格上了）。最后要把这个过程写到展览板（display board）上，先生建议除了测数据，让儿子至少每周照像，记录过程，这样可以让展示图更加生动、形象。儿子兴致勃勃，用尺子规规柜柜地划了表格和座标。每天晩上，在我们全家的陪伴下，他在妹妹的帮助下，往往是妹妹抱着猫，他测量并记录猫肚子的尺寸，写下日期，计算并记录比前一周长了多少，写下已经怀孕多久。
一周过去了，二周过去了，一个月过去了，儿子坚持每天测量，认真记录，从无间断，很少见他可以如此专注做一件事情。有几天数字并没太大变化，甚至偶尔后面一、两天会比前面的几天数字更小。儿子不理解为什么。先生说：只是看大的趁势，你看把这些点连线起来，你看到座标上升的曲线，开始几周白猫肚子的尺寸稳定上升；后几周快速上升，然后又开始缓和地上升。这是个趁势，看出大致的走向。如果仅仅是一两天的数据，不能说明什么问题，科学需要连续性。将近两个月了，那天早上儿子起来给猫喂食，发现地上的血，然后看到白猫的身下有一撮毛茸茸的东西，他尖叫起来！我们都围上前去，儿子抱起白猫，看到一窝肉乎乎的、肤色又白又红的、软软瘫在母猫肚子下面的小猫仔。数了数，一共五只！先生说：“看来今天你不用测量了，你的科学展览数据已经完成了。最后照几张照片，记录一下吧。”
儿子和女儿兴奋极了，拿出各自的相机，噼里啪啦地照像。先生也拿出他的大相机，怕闪光灯刺激猫仔的眼睛，把闪光灯关闭，拍了几张照片，包括孩子兴奋的表情。那个周末，儿子把他的表格草图完成了，每个点连接起来，画好曲线，推算出大概小猫仔在妈妈肚子里六十天左右才出生。然后儿子把他的数据图表，照片放到展览板上去，并在一边写明他的科学项目的问题是什么，他是如何测量数据，获得答案的，结果是什么。我们没有帮忙，他的字迹歪歪扭扭地，草图表格都是他自己做的，也没有用计算机打印，他的展览板记录了一个五岁孩子第一次自己动手做的一个“科学项目”。那天在孩子的小学里看到很多丰富多样，有相当难度的科学题目和展览。我们住在斯坦福大学附近，硅谷中心，很多家长和孩子参与这类活动，见到很多让人难以置信的孩子和他们的科技展览，当然也看到很多复杂的项目有着大人参与、帮助的痕迹。
我们看到五岁的儿子，站在他的展览板前跟小朋友分享他的项目，在他歪歪扭扭的字迹下，有很多小朋友在下面留言评论点赞。他的脸上洋溢着难得的快乐和满足。在那个时刻，作为父母，我们比孩子更高兴。我们相信，小时候孩子对科学的兴趣、对任何事情的兴趣都是父母从小积极引导的结果。先生总是说，科学不只是抽象的概念，也不只是高难的课题，科学与我们每天的日常生活息息相关。遇事多问几个为什么，科学始于好奇！儿子九岁上小学四年级，女儿那时上二年级，先生所在的Stanford 物理试验室与美国宇航局联合发射了一个卫星，这个试验是为了验证爱因斯坦的广义相对论。广义相对论推论之一：只要有质量的运动就会产生引力波。 广义相对论描述了时空是如何被引力波拉伸以及压缩、时空是如何弯曲的，也描述了物体是如何在弯曲的时空中运动的。先生参与的 Stanford GPB 实验就验证了地球周围因为引力引起的空间弯曲, 从而验证广义相对论。
这个实验耗资上亿美金，历经两代科学家的努力，于 2004 年四月成功发射了一颗实验卫星。先生带我和孩子到南加州国家宇航局卫星发射中心的观察台，和他还有几十位科学家同亊一起，亲眼目睹了卫星发射的实况。
当卫星发射中心指挥台的扩音器里传来“准备发射”的指令，传来 “10，9，8，7，6…” 倒计时的声音时，大家站在一起，屏住呼吸，全神贯注。当我们听到“发射！”的指令，立即看到眼前不远处发射台上的那颗卫星被一股巨大的爆发力垂直推上天空，腾空而起升至半空, 清晰地看到第一级火箭头脫离，第二级火箭头加速，然后脱落。我们的目光追随着卫星，直到它消失在空中，望着天空中存留的烟雾，欢呼雀跃，拥抱、照像！大家都被那一幕奇景而震撼。
“真是太美了（It was beautiful）!” 先生和同事们只是不断地重复着那句话。直到卫星进入轨道，大家开始欢呼。我和孩子们永远难以忘怀那两天的经历。
那时正好又是孩子小学办科学展览的季节。先生总是有本领把非常复杂的概念用极为通俗易懂的方式向孩子们介绍，还带了实验模型到孩子的学校示范，让孩子用手摸到、用眼睛看到并理解“引力”的概念。儿子观看了卫星发射后，很想了解原理。周末在先生的指导下，儿子用塑料瓶，胶带，硝糖，苏打粉，在后院制作简易玩具“火箭模型”, 让儿子了解, 体会爆发力如何推动“火箭上天”。儿子看到自制的“火箭”升到空中十几米，二十几米，非常兴奋，这些成为儿子小时候很难忘的经历。
先生为孩子从小播下了一粒热爱科学的种子。儿子在申请大学的作文中提到他父亲物理实验室的工作对他的影响。 他看到物理学的很多概念是非常迷人的，但是体会到科学之路，寻求真理之路是一项多么艰巨的任务。需要投入大量的时间和精力、需要巨大的耐心和不断的努力，特别是在许多挫折不可避免的情况下，才能获得成功。他说：“这些科学工作是非常有成就感的，不懈的努力总会得到回报的。”
后来，儿子选择了物理作为他大学的专业，并希望通过物理学能够继续他对真理的追求。他对科学的兴趣并非天生的，是那些他小时候参加的各种科学活动和科学家父亲对他潜移默化的影响，给他的人生之路播下了一颗热爱科学的种子。
原文删减版在《家庭》杂志 2017 年第24 期发表
【作者简介】晓霜，曾用笔名霜儿。毕业于北京大学法律糸，美国杜克大学法学博士。定居加州硅谷，在美国从事法律工作，两个孩子的妈妈。喜欢文学艺术。她的散文，育儿随笔深受大众喜爱。著有《孩子，我该怎么爱你》。欢迎关注她的公众号《相约晓霜》。
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