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解读科研数据: 科学知识为基的抽象提升与逻辑思维, 即为什么培养思维很重要?

2018-03-27 蒋继平 刘光裕 蝌蚪士

特别声明


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1

科学数据

需要科学知识和思维来解读 

(编者注: 不然就是五年级小学看图说话?)

作者| 蒋继平

2018年3月24日


现代媒体上, 包括科学期刊和时事新闻, 经常充满着各种各样的科学数据。 这些数据用图像和表格的形式展示在读者和观众面前。这些数据大多数来自统计或者科学实验的记录。


我是一位科研工作者, 一生从事科学研究, 在工作中经常需要记录大量的实验数据, 并以图表的形式向上级和合作同事汇报。我在呈报这些实验数据时,经常提醒有关人员在应用这些数据时要根据当时的实验环境来一起考虑数据的真实意义。 不过, 即使我不加特殊说明, 我的上级和合作同事们自己——也会用科学的知识和思维来解读我的数据。 这是因为他们都是专业上的内行, 具有科学的知识 27 51724 27 14400 0 0 4579 0 0:00:11 0:00:03 0:00:08 4580思维能力。


但是, 社会上的大多数民众并没有足够的科学知识和思维能力来解读媒体上的一些数据。这就造成了当今社会微信圈中许多偏激的科学数据被传来传去的主要原因。 我发现, 越是文化程度低的人, 越是喜欢将这些偏激的数据在群内转发。


科学界的大多数数据属于两大类型, 一类是统计数据, 另一类是实验直接纪录的数据。统计数据往往是一个群体的平均值。不管是哪类数据,它们一般都有自己的定义范围或者一个参照系。而这个定义和参照系是解读这些数据的关键。


要是读者不对数据的定义范围或者参照系有充分的认知, 仅凭数据的数值来解读, 那就可能被误导了。


举个具体的例子来说,患高血压的人数, 在人群中的百分比, 这两组数据在美国心血管联合会调正高血压病的生理指标数值前后一定相差很大。调正后的数值一定比调正前高出许多。 但是, 事实上, 患高血压病的人数不可能在几天时间内增加这么多。调正后的数值升高是因为参照系变了。


我把一些社会统计数据看成是一个信息, 而不是用来当作有参考价值的东西。例如:全国的平均工资收入。 在我看来, 这样的数据对于读者一点儿参考价值也没有。 其理由是:

  • 1. 专业的工薪不一样;

  • 2. 雇员的工龄不一样;

  • 3. 雇员的学历不一样;

  • 4. 地区差异。

  • 5. 工作单位的待遇不一样。

因而, 即使是同一个专业, 同样的工龄,同样的的学历, 在同一个地方, 要是不再同一个单位, 还是没有参考价值。


总之,我们在读科技论文或者观看新闻报道时, 不应该仅看数值, 要先了解产生这些数据的背景或者参照系。要做到这点, 就需要有一定的科学知识和思维能力才行,这个通常只有专业同行才行。社会上, 专业同行在人群中的比例是很低的, 所以, 绝大多数人是外行。 对于外行来说, 这些数据就是垃圾。 这也是当今很多科技论文被认为是垃圾论文的一个主要原因。


2

科学思维

真的比知识更重要吗?

作者| 刘光裕

当我们都在谈论科学思考方式很重要的时候,我们不能忘了科学思维是如何而来的问题


最近科普界突然刮起一股“科学思维比知识重要” 的新观念。个人很不同意这种观点。我觉得这是科普工作倒退的一种表现,甚至是很多从业人员为自己专业素养不够而找出的托辞,以寻求心理平衡,或为自己寻求发展空间。

那么,为什么这种科学知识不如思维方法重要的观点为何日渐流行起来呢?我想主要有如下一些原因。一是由于科普日渐流行,资金支持加大,很多文科或专业素养不太强,但也想做尝试的人,他们会寻求心理平衡,极力宣传知识并不重要以提升自己在业内做科普的资格;二是随着中国现在信息传播太快,人们获取信息中错误信息和谣言太多,一些人把科普简单地与辟谣关联起来,自然而然多数人就会形成科学的反思能力更重要的观念;三是现在网络上知识已经汗牛充栋,只要网络上一搜就有能找到,然而一些应景的即时性新闻充满了不完整信息和垃圾信息,难免一些科普工作人员觉得现在改善人们甄别能力和思考能力比传播知识更加有用的看法。以上几点确实很容易让人有传播知识并不如培养科学思维方式重要的感觉,也正如古语里所说的渔比鱼重要。

毫无疑问,科学思维和精神在科普中确实重要,优秀经典的科普大多也包含着科学史和思维方法,这一点毋庸置疑。然而,知识的重要性也不能被否定。换个角度想问题,科学思维是从何而来的呢?若是没有相当量的基础知识,彼此之间就没有沟通的前提,科普不就成了鸡同鸭讲了吗。换言之,有了一定量的基础知识,你才能发展出具有批判性的科学思维。在一定程度上,科学思维是基于认识的增加而慢慢构建起来的。没有充足的基础背景知识,无论是理解问题还是提出问题能力肯定都是不行的,最终只会培养出抬杠诡辩之人,而非理性思考求实证的人。这个现象在当下显得极为严重,也正如杨绛所言多数人本质上就是“读书不多而想得太多”,系统性知识严重缺乏。

基础科学知识的缺乏不仅体现在公众身上,科普人员身上,而且体现在专业学生,甚至是研究人员的身上。现在很多博士,科学思维到有了一点点,甚至还发了SCI论文,但知识面窄得要命,除了自己那小个方向就几乎不知道。待毕业后又进入大学,这怎么能教书育人搞得好?又怎么能交叉融合搞创新性研究?研究型博士尚且如此,科普工作人员就更不用说了,何况乎有不少自然科普人员是从新闻或传媒类专业进来的,平均基础更差,更加彰显出基础知识的重要性。

好的科普该怎么做?优秀的科普工作者又是什么样的呢?分析一下那些经典的科普作品,如《眷恋昆虫》,《自然科学文库》等,它们不仅拥有庞大的科学知识素材,而且融合了很多人文艺术,探索细节和思考方式的内容。想做出优秀的科普是极为不易的,想想看我们这些年也没啥公认的大牛科普作品。我们科普事业虽然表面繁荣,但科学摄影,文稿撰写,科学绘画等专业人才其实是不多的,专业的科学记者培养也少得很,都是文科生挑担子,科学基础薄弱是必然的。现状如此,恐短期内也难以改善。所谓虽不能至心向往之,即便做不到,我们内心得清楚好的科普工作者当是什么样的。好的科普工作者首先你得有庞大的基础知识,写那类科普你事先得做大量阅读,建立起整个专业发展的历史观。等你有了相对体量的基础知识,对前沿充分了解,待你做科普,简化与优化的时候,才能最大限度的避免误解,才能游刃有余,对不同的人讲不同的话,做到精炼而有趣,入耳入心。只有你拥有了庞大的知识面,你才能有选择性地传达有趣味性的知识点,而且系统地分析每个知识点,每个术语在科学史上的价值,故事才能展现出科学的思维;此外,对于大家都热衷的热点科普,只当你拥有庞大的知识库,你才能判断那些社会热点问题和争论问题,才能传达出新颖的观点。举个例子如土鸡蛋是不是比洋鸡蛋好的主题,你得对鸡的种类,鸡的习性,鸡的养殖和老百姓对鸡蛋好坏的评判有相当的了解,以及对论文的质量有评判能力,才能做出好的科普文章。很多热点问题本身就很复杂,融合了自然科学与社会问题,不少写科普之人自己本身就不太懂,越解读越混乱,写出的文章读后让人愈发一头雾水。所以建议新手还是含蓄一点多选择些传统题材,别去瞎凑热闹,说句实话,热点科普不是什么人都能做的,否则不仅科普做不好,反而给社会添堵添乱。

最后,我想说科学思维培训在科普过程中确实挺重要的,但是你要连基础科学知识都没有的话,哪来的科学思维。懂得多说的浅显和懂得少说的简单是截然不同的两个境界。作为科普工作人员,首先要懂得多,越多越好,越博学越好,当你知识足够多的时候,当你对前人的努力足够尊重的时候,你的故事自然而然就会传达出一种科学的思考方式。否则,空谈思考方式不过是空中楼阁,眼下安慰安慰自己尚可。长远来看,终究会造成自己先天不足,反害了自己的科普生涯。


3

科学知识、

科学思维与科学精神

作者|衡孝庆


近期出台了《中国公民科学素质基准》引起了科学界广泛的议论,很多科学工作者发表言论,或指出其中某些知识点的错失,或不赞同其评判标准或方法。


构成一个人的科学素质的内涵,至少应该包括三个方面的内容:科学知识、科学思维和科学精神。


科学知识比较容易理解

即科学家们或做科学工作的人们都基本认可的科学成果。或者,也包括获取这些成果的过程。


科学思维

包括科学方法,也可以统称为科学世界观,即用科学的眼光观察世界(包括人类自身),这个在科学界内外略有争议。


科学精神就比较复杂了。

而且几乎所有有关科学的争论最终都可以归结到对科学精神的理解上来。


真正的科学素质,应该起码包括科学知识和科学思维两个方面。更为重要的,是对科学本身的理解,即究竟什么是科学,科学为什么科学?科学究竟在多大程度上科学?科学对自然、社会和人类自身的理解是怎么样的?科学对人类的过去、现在和未来的影响包括哪些?也就是所谓的“元科学”的问题。


当然,一个人的科学素质的评判,本身就是一个专门的学问,或者说,也是一门科学,需要专业的、系统的、长期的研究才可能获得令人信服的结果。


从好的方面说,这个《中国公民科学素质基准》起码可以作为这一研究的起点,即便是作为批判的靶子,也是很有价值的。


4. 

比科学知识更重要的

是培养科学思维

2017-08-04 21:55


看点 本文是“如何培养孩子们的STEM兴趣”的精彩内容回顾。上海STEM云中心主任张逸中老师从“如何正确理解STEM”、“如何培养孩子的STEM素养”等角度做了分享。在他看来,培养孩子的科学思维远比传授科学知识重要。观看讲座完整内容可点击以上视频。

第一个是大家比较关心,而很多人又不是特别清楚的,即我们如何正确理解STEM。对于很多人来说,STEM是平常的一个兴趣活动,或者认为是培养孩子的动手能力,或者是一个很高大上的东西。那么今天的答案会非常明确,其实STEM教育并不是想象中那么高大上的东西。它是在教育里面一个非常重要的培养内容,是对于每个孩子都很重要的一点。

第二部分我想谈的是视野。有的家长会看到STEM教育真正的力量是什么样的。我们知道平时的应试教育会比较功利、比较着急,因为我们迫切想让孩子们通过考试或者应试能够得到一个认可。这个也是我们家长非常希望看到的一点,但实际上,我今天会带来一些例子给大家看到STEM教育是如何真正改变一个孩子,它其实不是特别着急的一件事情。很多家长们非常关心,比如我的孩子能达到一个什么样的情况,这个是非常重要的,这个是第二点。

第三个也是今天非常关注的一点,是我们如何进行培养。

因为今天的时间非常短,所以我想从这三点开始讲。在讲之前呢,我想送给大家一句话,也是我自己非常喜欢的一句话:“我们教孩子,不是单纯地去造一样东西,而是教会孩子们创造一样东西的方法。”今天我会特别强调,这个方法非常的重要,这个方法不仅仅是科学方法、我们的教育方法等等一系列的方法,实际上是我们很多教育过程中所忽视的,所以我们往往会停留在一些非常表象的东西,会看到一些非常表皮的东西,但真正的东西往往都看不到。

所以经常我跟大家开玩笑说,有时候教育跟卖保健品是一样的,每家都会说自己的教育非常好,但是真正好不好,我相信每个家长心里都会有感觉,我的孩子最近好像好了,好像不好,实际上这都停在表面。今天呢,我想通过比较接地气的方式来讲,我们的STEM到底能带来什么。

在讲这个STEM之前,包括我们家长如何来辨别好的STEM教育,以及辨别市面上的内容来说,我希望给大家去讲的一点是,我们需要非常清楚STEM本身的一些内涵,什么时候用STEM能为孩子提供一个更好的教育方式,是非常重要的。

大家应该非常了解STEM教育是指:科学、技术、工程和数学。

首先,我想谈一下,科学、技术、工程、数学这四个东西本身的概念是一个什么样的含义,能帮助我们落到实处教育孩子,或者是我们来辨别一些好的课程内容它是如何来呈现的。首先我想来谈一下科学和技术。实际上我们中国人会有一个非常大的误区,科学和技术实际上是混淆的,为什么会混淆呢,是因为中国的一个历史原因背景,这里我想不用太多去讲,我们都讨论过这个问题。

首先我讲到的是科学。科学,我们知道是发现解释自然事件背后的规律。这个非常简单,虽然简单,但是国内对于科学的认识是非常片面的。大家可以看一下,去新华书店,或是去很多能购买到科学类书籍的地方,我们能发现一个很神奇的事情,我们把所有的科学等价成了科普,或者叫科学常识,或者叫科学知识,你会看到所有的这类书籍都是去讲一个科学知识,科学常识,但什么是科学,我们没有一本国内出版的读物会讲到,可能是我比较片面,但确实我看过那么多的科学类的书籍当中,国内针对少儿的科学读物很少出现讲到科学的真正的内容。

这跟西方,特别是美国,或者欧洲我们看到它一些好的科学类的书籍完全不一样。我们可以反观市场上的一些课程,也多半停留在验证性的科学实验上。带孩子们如何来做一个科学实验,看到一个物理的现象,但是这个现象的背后的实质,它的科学的规律是什么,实际上并没有讲。我想说的是什么,科学实际上并不是科学知识,还有科学方法,这些都是涵盖在里面的。那这点是我们国内没有的。

第二个呢,想谈到技术,技术是指改造事物的经验技巧等方法。这实际上跟科学是两回事情,我们很多人会认为科技科技,但我们知道英文当中是没有scientech这个单词的,只有science and technology ,科学和技术是分开的,但我们会把它们混在一块儿。所以往往对于孩子教育当中,所有很时髦的内容都是技术性的,比如说一些创客类的课程,比如说一些机器人的课程,我不是指所有的,非常多的一部分都是停留在技术层面。

但是我们会有个误解,认为通过学习相关的技术,我们从中能掌握很多科学道理,实际上没有任何关系。待会儿我会举例来讲。这是技术,我再讲得通俗点,实际上技术就是改变人类生活方式的一种方法,我们老祖宗就有了,比如说我要生活的技术,我要织衣的技术等等都有,这个是技术。

第三个呢是工程,工程是指应用科学数学、用技术作为手段实现出高效可靠且对人类有用的东西。这个怎么理解呢?这里面有非常重要的一个词是“高效可靠”,什么含义呢?工程师在思考什么样的问题?工程师永远在思考在现有的人力物力、技术条件、现有的科学基础条件情况下,他要去实现一样东西,这是幻想,但真正去实现,它受制于非常多的因素,工程是这么一个逻辑。

这里再谈一下数学,这个跟我们平时学的数学有什么区别呢?大家知道,特别是我们80后的家长,应该说小时候我们的数学,不叫数学,叫算数。为什么叫算术呢?事实上现在我个人认为,我们国内有很多数学还停留在算术的阶段,我们大量地做题。

但实际上数学除了计算之外,它还有两个非常重要的属性。一个是语言属性,指描述事件的精确语言。我们知道搞科学工作或者工程工作,都是通过科学的语言来描述一个问题,这方面我们国内的孩子非常弱,特别是对于一些问题的描述,不大会用数学的语言来表达。第二个是解决问题的工具,有工具属性。数学是作为一个非常重要的工具来解决生活中的各种问题,这也是在我之后的学习当中才体会到的。所以这么看来,我们的主课,语文、数学、外语,实际上都是语言,只不过是三种不同的语言。

大家可能觉得科学、技术、工程、数学这四个都有一点点的枯燥,我给大家讲一个非常通俗的理解,大家马上就听懂了。我就举做菜的例子。

什么是科学?我们知道在一个标准大气压情况下,把水烧开,是100摄氏度,所以这个科学的规律也好,科学的角度也好,我们认为这是一个科学。

那什么是技术呢?我们知道妈妈们做菜的时候会去看菜谱,你看,技术一定是能写下步骤的,能够把一步步写出来,能够在纸面上呈现出来的,这个当中每一步可能是经验上得到的,也可能是通过科学推理出来的,是非常清楚的做菜的每一步序,所以这个是技术。

那工程是什么呢?我们知道如果我把这个菜谱交给任何一个人,我相信不是所有人拿着这个菜谱能把菜炒出来吧,所以工程本身就是一门学问。它能够达到理想状态去实现它。

然后数学,我们知道中国人做菜不大讲究数学的,菜谱中所有的中式菜都是写“少许”。我经常问我的孩子们,少许是多少,多半会给我一个机械性答案,老师教我的,少许就是1/4勺子大小,我说错,不对的,应该是我们去尝一下味道,根据咸淡口味去适量地放盐、味精,是一个反馈,但是我们去看西方的厨房,特别是德国人的厨房,都是有精确的计量单位,来量多少克盐,多少克味精等等。这里大家或许不是很理解,为什么这个当中很重要。

我再举一个非常重要的例子,我跟他们讲,不说做菜,如果说我们要造房子,要制砖,或是要和水泥,我跟人家说这水泥里的沙子放少许可不可以,孩子们肯定会告诉我肯定不行的,因为这样做出来的砖可能质量不行。所以通过数学,我们可以把所有问题量化出来,每个人按照这样做出来的东西都是一样的。

大家想想看应用STEM方法最成功的经典商业案例是什么?肯德基和麦当劳对吧。你看肯德基麦当劳里面没有一个是所谓的厨师,都是经过系统的培训之后,炸薯条炸多久,用什么样的设备,哪一个步序,每一个流程都是非常清楚地完成的,所以可以轻而易举地复制,这是个非常通俗易懂的例子,是STEM应用在任何一个方向上的典型案例。

好,那么我把STEM初步给大家分解清楚之后,我们继续往下走,这张图大家可以看到这个课程是什么。

我们以前学的所谓分科的教学,我们学的很多知识点,包括我们现在很多大人会告诉我以前学东西没有用。但实际上我们恰恰在小的时候没有系统地学过STEM教育,STEM教育非常重要的一点是我们如何把相关的学的东西跟真实事件发生关联,这个实际上对于每个孩子,包括我现在,都觉得这是一个非常了不起的事情。我的知识点,所掌握的内容,都是跟真实事件发生关联的,我知道这些东西应该跟哪些东西发生联系。这个非常重要。

第二个,STEM它的最大的价值是什么?我们现在所学的所有知识都是像念珠一样散落在地上,我们通过STEM把这些东西串联起来,然后通过知识迁移,通过应用转化,然后继续让知识能够有一个出口,能够以某种形式展现出来。

可能是一个工程作品,我们孩子做了一个作品,可能是画了一幅画,这个都没有关系,它最终转化的成果是什么样的形式不重要,而是它的所有相关东西都联系起来。那么在我们学教育学相关东西,我们叫建构的,所有知识都是建构起来的,它不是独立的,我们再回想一下我们以前的教学思路,我们老师让我们学很多的知识,相当于是一口大锅中扔了非常多的元素、素材,结果等到我们大学毕业的时候,我回向自己问一个问题,我现在从这口锅里面,想捞出一块骨头,想捞出一块肉的时候,你还能捞出来吗?我相信很多时候我们想捞都很难了,因为都烂在锅里了对吧?

所以我们看下面这张图,其实STEM它是一个非常清楚的阶段,我们一开始学的教材非常重要,我并不是说学的东西不重要,它帮孩子们建构一个最基本的知识体系,去理解它,那么通过STEM教育,我们让孩子能进到更深层次的深度理解,学生可以自主探究知识整理,在西方来说,这是一个高阶思维能力训练,它不是一个简单的课外学习的东西,而是说他是一个更高思维的能力。这是关于STEM的整个特征,给各位家长解答清楚。

讲清楚之后呢,我们如何来看待未来,我下面举几个例子,到底STEM带来了什么东西。

首先,这个是来自美国的一个孩子,可能有家长看过,这应该说我清楚,也接触过,我自身也经历过。

这是一个17岁的美国姑娘,叫Sara,她的房间已经改造成一个小的实验室。她为什么那么做?是因为当时她一节科学课老师跟她说,我们从海藻当中能榨出油出来,这个油可以用在很多地方,非常好的能源,但是为什么没有用呢,是发现它效率很低。所以孩子们就会提出这个问题,说那我能不能让它效率高呢?老师说那你可以试一下,结果好了,这个姑娘应该说花了整整五年时间,在家里面选种,培育不同的海藻,最后无形中她发现,某一种除草剂能够把一些低效的海藻给杀掉,有一些高效产油的海藻保留下来,结果她做了一个非常完整的项目。

我们反观一下国内,这个事情不应该你来做吧。实际上这不重要,这个结果也不重要,重要的是她整个这样做的一个过程。大家可以看一下上面右边的图,她记载下了自己所有的过程,可能写了一些自己的思路,做的一些方法,包括她做的样品,这是她整个的过程。最后应该说是非常荣幸,当年她被麻省理工大学以全额奖学金录取,是一个非常优秀的美国走STEM教育成功的孩子。

大家都知道这个是美国人的例子,那我们再来看另外一个例子。这个也是我们上海的一个姑娘,后来去移民加拿大了,但是当我看到这个姑娘的时候,发现完全变了。

大家如果有兴趣可以去优酷上搜一下“19岁发现了降解塑料的天然方法”,视频中这个姑娘在TED的讲座上做了一个演讲,看过之后我非常惊讶,真了不起,这样一个孩子!

首先了不得是因为她的这个课题,项目本身并不重要,总的来说就是通过细菌的方法能够把塑料降解掉,关键是她为什么做这件事儿。首先她是看到了我们身边有很多塑料垃圾的废弃(河边,土壤下),她先是从一个社会的角度去思考,我能做点什么事情,结果她努力去做了。

通过这个视频我相信大家一定会看到跟我一样有这样五个方向,应该说很震撼的一面,哪五点?

第一个是自信,这种自信应该说是没有办法作假的,是由内而外表达出来的,她表达出了非常成熟的一面,她是如何表达出自己的想法;第二个呢是她的语言表达能力,其实她并非是加拿大人,实际上她是一个正宗的中国人,到国外通过英语去表达自己的想法,非常流利;第三个,我想说是社会责任感,她对待这个问题的看法,如何去做,当中得到自己爸妈的鼓励,然后不断地一步一步解决问题,非常好;第四个就是她的STEM素养(科学技术工程数学的素养)也不断地提升;第五个,她对于解决相关问题的能力得到了提高。

我们把这五个点化为一句话的时候,实际上就是我们说的综合素养。我们不能把孩子放到一个维度跟别的孩子去比较,我们认为培养人的教育是一个马拉松,这个马拉松实际上是多维的。可能在目前而言他可能觉得在一个维度上很重要,但恰恰等到我们意识到你只有一个维度的能力或素养的时候已经晚了,因为那时人是没有办法可塑的了。

所以你会看到所有美国或是国外的一些科学大赛都是面向中小学生的,为什么?他们认为这个年龄段的孩子是最有创造力的,而且等到过了这个时候他就很容易定型,也很难改变自己。这个是有过非常科学的分析总结出来的,这个是我想讲的例子。

所以对于学生而言呢,今天我特别想强调一点,我们的STEM教育只是教育的一种形式,我们可以去学艺术,可以学别的,都行。但对于STEM大家不要简单地理解成它是一个科学类的学习,不是。我们也不是仅仅单单为了培养一个科学家或工程师。它本身来说是一个普世的教育价值,或者说是人格的培养。真正培养一个人,他能独立思考,能够有思辨的能力,能够解决问题的能力等等,这一些是非常重要的。

对于我们国家而言,实际上我看到什么?我看到我们国家未来的核心竞争力实际上都是需要我们能够诞生这样一批孩子的。

在之前外滩教育采访中我也提到,我身边有非常多的人,也是跟我一样,从孩子长到成年,这些人都已经参与到非常前沿领域的工作,我所亲眼看到的这样一个状态。我在反思我们国内如果有一批这样的人的话,我相信我们会变得更好,所以我回到这句话“少年强则中国强”,这句话实际上是非常对的。

那大家可能会关注的一个问题,我想说我们的整个教育不能太着急。大家可能会觉得我看不到,好,今天呢我拿来了我们华东师范大学当时做的一个课题研究,我们调查了近十几年以来,上海通过走STEM教育,最终走到出口的这些孩子们的现状。

首先,这张图中,我们调查了应该是非常多的二类样本,大家可以看到近50%已经全部进了美国一流的大学,包括美国哈佛大学、斯坦福、麻省理工,这都是我们亲自采访过调查过的;38%的学生就读于国内的知名高校,复旦、交大、清华、北大等等,占到31%,那么另外7%就读于其他985重点高校,还有12%就读于其他国家和地区,如日本、加拿大、以色列、香港。

你发现这批孩子们的成长非常不一样,而且我觉得他们每个人都是乐群型、创造型,他的各方面的素养能力都是非常棒的。我想为什么我把这个数据拿给大家看,是因为这个数据使能够解答大家的疑惑,我们通过这个路去培养孩子是不是能够看到,那么今天我想通过这个来给大家解释能看到。

好,那么我们再往下走。很多人关心我们如何去培养孩子的STEM兴趣。这个问题当时我也思考了蛮久,我想该以什么样的方式给大家去讲。首先呢,我们回到刚刚开头的问题上,如果大家明白了STEM的核心教育价值和意涵的话,我想谈谈我的观点,当然我的观点不一定全对,大家可以去看一下,我提了四点。

实际上所有这四点实际上都是围绕三观的,奠定孩子们的实际上就是三观,非常好的价值观,好的世界观和人生观。这三观的重要构建,实际上是我想从我要谈的这四点开始

。第一个,作为家长首先我们要知道原则问题在哪里,我们要给孩子们去划底线跟红线。什么意思?我们知道上海的自贸区有个非常重要的创新,叫负面清单,特别在对待STEM教育而言,包括国内的常规思路,我们就应该去看看,负面清单这个思路是非常适合于我们孩子教育的。

什么意思?就是我们要告诉孩子们,什么事情不可以做,除了这些以外,你什么都可以,你要知道红线在哪里。首先要放开孩子的心理束缚,怕爸爸妈妈说我,首先你告诉她什么不能做,比如火不能玩,或者说你可以玩火,但要达到哪种情况下,你才能玩,如果达不到,就不行;你不能做坏事,道德不能违反,不能违反法律,这些都是底线,是红线。

包括之前有孩子说,我想学习一些网络的内容,那么告诉他,你不能用自己所掌握的技术和知识去破坏人家的电脑或窃取别人的信息,但是你可以做一些有价值有意义的事情,这个是我认为第一条非常重要的问题。

那么第二个,是能够有条件以各种形式让孩子们多接触世界。因为我们知道每个家庭条件都不一样,但没有关系,我非常鼓励大家能够让自己的孩子走到社会上去看一看。因为我印象中最好的一个经历,实际上是我的父亲暑假的时候他会经常出差,他会带着我,干嘛呢,他就让我去见识一下社会,去看一看,去了解一下我们这个社会这个世界是怎么构成的。

所以我之前说父亲带我去蓬莱、威海看什么海市蜃楼,去海边看看大海,去什么地方看看沙漠,实际上我们在有条件的情况下,一定要让孩子们去接触世界,才会让他们形成自己的想法。

我再讲一个例子,大家知道非常著名的导演卡梅隆,他小时候就一直有一个梦想,希望自己某一天能够造一艘潜水艇,能到深海里看深海里的东西,当时他做了很有意思的事情。他做了一个密封的罐子,罐子里面放上一只小白鼠,然后把罐子扎上绳子放到河里,他看不到,他让小白鼠看得到。

你们知道他爸妈跟他说什么,他们说做这个事儿可以的,但是你要为它思考,这个小白鼠你不能让它死的回来,你得考虑如何让它生存下去,然后能够让它看到河里不一样。当然这是个很有意思的想法。老鼠肯定也吓一跳,水里的鱼怎么长得那样。

第三个,我非常建议大家鼓励孩子们有自己的想法,无论它是一个怎样不靠谱的想法。建议大家让孩子能为自己的想法去做一些尝试,哪怕是个非常幼稚的想法。因为我有这样的体会,如果一个想法被很多人否定,只要有那么两三次,我告诉大家对于孩子而言,是件非常残酷的事情,基本上会对这些事情失去信心的。一旦失去信心就很难再建立起来的,这是我想提的。

第二个我想提一下的是,尽早确立一个自己的人生目标,但这个目标能不能达到,并不重要。比如说我想成为一名科学家,没想到我现在却从事教育工作了,但我觉得这应该不妨碍我,首先,不妨碍我整个人生的轨迹和经历。

第四个是越早形成内在的驱动力。我们一直认为,对于一个孩子而言,最高级的教育成果是什么,它是一个发动机一样,我们家长是踩了它一脚,把发动机踩起来之后,它是有一个内在的驱动力,对任何的事物产生兴趣、好奇心,然后他会知道如何去开拓自己的视野,无论是通过书籍还是其他各种内容来打开视野,在打开视野之后如何来提高自己的能力,并且知道如何持之以恒,然后持续地来激发自己的兴趣,它是一个闭环,能够让自己不断地向前走,一旦养成这样的习惯之后,基本上我觉得我们爸妈就不用太担心了,孩子们无论怎么样,他都是能往下走下去,会是非常好的。

下面我再讲个例子,包括刚才家长也问到这个问题,STEM课程适合多大的年龄。实际上从3岁开始到18岁都适合。我在这里先插一下,STEM教育在不同的年龄段是以什么样的形式出现的。

首先,对于学前的话,我认为我们STEM教育本质是科学认知,我们的孩子去认识这个世界,去体验这个世界。他的互动、触摸,让大脑形成一个良性的认知。

我讲一个例子,之前我和我们的老师去尝试了一节课,用磁铁。常规的我们做STEM课,很多情况下会告诉你有N极和S极,然后孩子们不知所以然,就开始玩了,但是我们会发现这就是我们平时固有的一个思路。

我们尝试这么做,我并不告诉孩子磁铁是有两极的,我给他两根磁铁,让他去体验一下,他会发现这两根磁铁这两面之间好像是相斥的,这两面是相吸在一块的,它可以隔着纸吸,也可以隔着东西吸,而且隔到一定距离之后呢又不行,然后通过感知后他会开始问你为什么会是这样?等到那个时候你再告诉他说,这个东西是有两个极性,所以标签一定是最后贴的,你可以不叫N,S,可以叫A极和B极,这个不重要,而是让孩子发现这个真实事件跟他大脑积累的知识是建立联系的,所以我们非常鼓励孩子们去touch到各种东西。

这里大家看到有个小笼包的例子。这是我们国外的一个老师带着一批小学生和初中生去做的一个小项目。当时我们问这位老师能不能讲讲你这个STEM课程是怎么样的,结果这个老外非常接地气,他说这样吧,我就用你们上海的特色来给你们上海的孩子去上一节非常好的STEM课程。我说好的呀,然后一看,我很惊讶,它叫小笼包的STEM。

他说我们上海人对小笼包的喜爱(老外也很喜欢)都是凭感觉的,我们能不能把它变成一个量化的过程。我们知道小笼包好吃,无非几个指标,皮薄、汁水足、馅料足、新鲜出炉的,大家知道这几个最重要的点,但是从来都没有人关注到怎么样才算好吃的,我说要不要什么很高级的东西啊,他说不用,结果我们来看一下这个图,只准备了几样东西:一把游标卡尺,测皮的厚度,电子称,一个器皿,一张纸,一支笔。

结果他就带着我们的孩子跑遍了我们上海52家小笼包店,他把每个小笼包的皮都测了一下,汤汁倒出来称了一下,肉球称了一下,大家看下右上角那张图,是个小三角形,三角形中是个抽象的图,很简单,三角形的边是皮的厚度,他测量了一下,中间黑的部分是汤汁,圆的部分是肉球。他发现这三者之间符合一定比例,最后他发现但凡好吃的小笼包店是符合黄金比例的,他得到一个非常有用的指导意见,他把所有的过程都呈现出来,最后出了一个册子《上海小笼包索引》,这个册子网上有卖的,这人还挺有意思的,50块钱一本,如果大家想买的话可以买回来看看,中文版英文版都有,他把所有测量小笼包的情况、数据、内容都放上去了,包括他怎么做的,哪些点,最后给这些店做了些评价,有A类、B类、C类,非常有指导意义,没想到也确实有许多人喜欢这个。

那我先回答其中一个家长的问题,“对于STEM来说,是不是需要大量的时间、精力,不然做不好?”这点我又赞成又不赞成。首先赞成呢,作为家长而言,确实是要多花时间陪伴孩子们去玩儿。这个玩儿的概念其实是指用好的方法去玩儿,是需要花一定时间的。但是也可以不花时间,就是说当他抛出问题之后,你要提供适量的工具,然后让他自己去尝试。

我再讲一个例子,前几天我接触了一个家长的孩子,当时家长问了我这个问题之后,我稍微指点了一下,结果这个孩子呢应该说非常棒,拿到上海市比赛一等奖。

这个例子非常值得一说,当初这个孩子发现家里经常门会反锁,他说我能不能做一把钥匙能够防止反锁,他一开始提了各种方案,他拿了乐高就做了一个,结果一开始大家觉得没什么,不就是一把钥匙,但是我后来仔细一问,我觉得它是一个非常好的主意,但是他没有用很对的方法来做。

他在钥匙当中套了一个环,这个环有个刻度,如果反锁的话,这个刻度就不一致了对吧,所以他就知道这把钥匙有没有反锁。但当时他整个的方法和过程有问题,我当时跟他爸妈说,你们给自己的小孩准备一本小本子,你们平时都会去剪报是吧,把相关的反锁的例子都贴上来,然后你做这件事情的时候不可能只有一个方法对不对,他说是的,我提了好几个方法,我说你把你的这些小草稿纸上的方法都贴到这个本子上面,这些都是为什么要选择这些的原因,然后再翻过来,把做东西过程中一定有不同的方式、零件,你都写出来,然后找别人做测试了,你也请别人来回答你的问题。

最后他交上去的时候,不是光只有这么一把钥匙,他把这本本子和这把钥匙都交上去了,当时给评委看到时,说非常漂亮,这是从一个问题入手,思考,获取相关的资源、内容,到最后的呈现,结果是一个完整的。

你的东西为什么好,是怎么得到的,实际上这就是我们要培养孩子的整个的这一过程,这个是小学生就应该具备的,解决这些小学生应该没有问题。

下面我来给大家总结这么一个图,大家会更清楚这个问题。为什么说这张图非常重要,这张图实际上是我十几年以来,绝大多数我们家长在帮助孩子们尝试在做这方面时候的一些误区。

首先呢,看到传统方法,我们发现问题之后,会直接地开始购买各种各样的材料、器材,就开始尝试做各种各样的东西、方案,花了很久的时间,又做不出来,又去找老师帮忙等等。最后你会发现,一定是以成果为导向的,追求结果以实现功能为目标的,大家看是不是这样?

这个问题非常严重,因为经常我们有时候要参加比赛了,发现来不及,发现做的东西又没解决这样的问题,然后这当中也不怪孩子的家长,因为一定会产生问题,哎呀我居然没解决这个问题。那么没解决这个问题,我是不是换个解决问题的方式方法?但实际上大家形成一个误区,会认为过程不重要,结果才最重要,只要这个结果能自圆其说,我就能过去了。

然后我们看下STEM的这个方法,首先当我们遇到一个问题之后不要着急去做,家长可以引导孩子去说,你能不能通过上网也好,查资料也好,去研究,去查清问题,我们去细化问题,就和刚才那把钥匙一样,我们可以设计各种方法,我们去讨论,然后把问题缩到足够小,缩到足够小之后,我们根据最终的一个小的问题来提出解决方案,这个方案中你可能有A B C D E,有好多种选择,没关系,只要去挑选一个最简单的方法来实现,来实施就可以。

这时候实际上成果并不重要,而是这整个的一个过程,过程中你需要记录整个的你的想法、内容、细节,所以我们家长要有意识地培养孩子对于过程的记录和对过程的观察,我们可以提供给他们各种工具。比如说,之前有孩子很有意思,在研究自己家里的路由器对植物有没有影响,我觉得蛮好的,他把植物放到路由器边上,然后他每天去拍张照片,看植物的变化,看植物的生长状况。首先我先不说这东西科不科学,但起码他养成了一个非常好的记录的习惯。大家可能也看过火星救援,几乎每次事件他都会拍段视频,拍张照片,或是笔记等等。这个我认为是大家应该更看重的一点。

问答Q&A

Q:怎样引导小朋友他们提出适合他们研究的问题?

我认为不是叫作适合他们的问题。首先我们要打破一个误区,好像孩子们只能做孩子们的事情,我一直非常反对有这么一个观点,经常大人们会用大人的视角去思考问题,所以我们往往就很难找到一个孩子们能够做的事儿,我非常鼓励孩子们提出更好的问题,只要是所见所闻,只要是他认为可以解决的,我们适当进行调查,让他提出自己的想法。就像刚刚提到的海藻的问题一样,我认为就可以嘛,对吧。

我发现海水不能喝,我认为海水能喝啊,虽然方法、东西可能比较幼稚,这个不重要。我们要鼓励他去认识这个问题,去理解问题,比如他说海水咸的问题,我们看看为什么海水是咸的,是什么原因导致它咸的。然后让他了解如果要让它不咸的话,我通过什么方法让它不咸。他可能一开始做不出来,没有关系的,我们可以用不同简单的方法来测试,尝试,我相信在他整个人生的轨迹当中,总有一天会解决掉,所以你会发现,特别是我接触的一些美国孩子,很多想法在童年的时候就建立起来了。所以这个是我回答的第一个问题。

我是非常鼓励现在家长们可以通过互联网去寻找。现在互联网有非常多的资源,以前我小的时候基本上没有相关资源,我只能去虬江路买电子元器件啊,去看别人做的东西啊,参加科技活动啊,非常窄。

现在家长们可以有意识地通过网络去有意识地获取,包括国内蛮多的创客类的网站,非常多,家长们可以网上搜集一下,这一块非常多,特别是国外的资料也非常多。

Q:举例来说,孩子开始学习物理课的电路可以有哪些方面的STEM引导?

我提提我的观点。首先,STEM教育并不是为学科教学类服务的,但是我觉得可以通过一些非常好的方式让学生去掌握物理的相关知识,这个我认为OK的。比如说我们之前有一节纸电路课程,还有一节低龄的孩子用的是导电面团的课。平时电路课程很枯燥的,结果呢我们在面团当中加入了一些东西,和成泥之后,孩子们还是像常规一样去捏橡皮泥,但是这橡皮泥当形成一个回路之后,可以点亮一个灯,然后他知道,哦,原来这个灯是要有这么一个回路,当断掉它就不通了,他就学到了开路知识、断路知识。

但是这些东西并不是以灌输形式告诉孩子,而是探究。所以我们用一个非常通俗的理解,我们所有的老师和家长呢,实际上是一个上帝的视角,也就是说我们虽然知道这个东西的答案在哪里,或者不知道答案在哪里,没关系,我们给孩子们只是提供所有路经的可能的辅助,比如说工具、资料、内容、方法,这些东西都给他。大家可能玩过密室逃脱的游戏,实际上大家都知道这些东西是老板设计出来的,所以我个人比较倾向于以这种方式来教育孩子们的STEM。

好,由于时间关系,我最后一页这张图片当中,放的不仅仅是小孩儿,实际上有各个年龄段的。所以创新的来源,实际上最重要是开放的思维。如果我们思维受局限的话,那是不可能说有更多的想法。这里面有很小的孩子,可能就十几岁的孩子,也有大到三四十岁的成年人。他们做了非常多有意思的工作。

所以我平时非常鼓励我们家长,你跟孩子们一样,一定要抱有兴趣,抱有一向的对科学的好奇心。之前我蛮赞许家长一个想法,我并不要求每个家长都是全科的老师,我们不可能每个人什么都会,但是有一点我们觉得是一致的,对待孩子的教育问题上,我们每个人都要抱着开放的心态,这是第一个。第二个,大家不要太着急,教育是急不来的。第三个是,我们希望培养孩子,我们本身要抱有一样的兴趣,我们本身都要一样好奇,如果我们自己都不好奇,我们孩子如何好奇呢。就像有的时候我跟我的学生说,学生为什么跟我在一起,他们觉得张老师有很多好玩的东西,有很多想法,大家跟他一起来讨论,发现无论是我的想法还是他的想法 72 51724 72 37440 0 0 9398 0 0:00:05 0:00:03 0:00:02 9397我们一起来参与,那么孩子们实际上是得到你的尊重。

那么我想今天花这些事件给大家讲讲我对整个如何培养孩子STEM兴趣这样一个看法,可能有地方照顾不周,因为今天人比较多。再次表示感谢,今天能够给我一小时的时间来介绍。那我想今天就先讲到这里,谢谢大家!


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