奶爸科学家是怎么给娃培养思维的？ （二）

作者

王立铭

童行暑期生物营导师

浙江大学生命科学研究院教授

博士生导师

入选国家“青年千人计划”

2015 年度

“求是杰出青年学奖”获得者

小编的话：在上一篇中，王教授给大家介绍了在儿童教育的过程中“授人以渔”的重要性——教会孩子怎样科学地思考，接下来他将带领我们一起来了解在身边的事怎样用科学思维来进行分析。

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。

当然了，我好像并没有真的期待女儿长大以后会和她老爸一样做个科学家（丫头现在兴致勃勃的要做个流浪歌手，哈哈）。不过我同时觉得，每个人都应该学着像一个科学家一样去思考，因为这是唯一一种能够为我们带来全新知识和经验，帮助我们看清谎言与真相的办法。在一个科学家看来，任何一个问题都值得认真回答，也不存在一个绝对正确的权威能回答我们所有的疑惑。承认我们的无知，开动我们的逻辑思维，小心地怀疑和检验我们的想法，是获得新知的不二法门。

尾记

当好朋友景芳嘱咐我给孩子们开办一个小小的科学夏令营的时候，我觉得兴奋和神圣。花几天的时间和孩子们待在一起，一起琢磨一个有趣的问题，一起通过思考，通过实验，通过观察和总结，对这个世界有多一点点的了解，是多么美妙的事情！因此就有了我们的“寻糖大侦探”夏令营。糖大概是每个小朋友都喜欢的东西吧。问起糖，可能每个人都能含着口水给你兴致勃勃地列出一大堆。我想和他们一起，学着用科学的眼光去再一次审视糖。糖是什么？有多少种糖？我们身边究竟有哪些东西里面有糖？糖是好的么？糖是坏的么？为什么我们喜欢吃糖？爸爸妈妈为什么又说不能吃太多的糖呢？

在这几天里，我期待每个孩子都变身成小小科学家！我期待他们能学着用不一样的视角来审视习以为常的东西，我也期待他们会因此发现一个全新的世界。相信我，当孩子们真正放开他们的好奇心和探索能力，他们看到的世界比爸爸妈妈们的想象更远，更美丽。

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