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第860期：科学认知方式三要素：事实依据、逻辑关系、审辩性思维 郑腾飞 （上海平和学校筑桥分校课程总监） 按：本文作者毕业于北京大学，于美国麻省理工学院（MIT）获得化学生物学方面的博士学位。目前，在担任筑桥分校课程总监的同时，在平和学校高中部教授IBDP（高级国际文凭课程）化学和知识论课程。本文摘编于《教师博阅》微信公众号和腾讯网。 我上学的时候，学校走廊里常挂着这样的名言：“科学技术是第一生产力。”于是擅长和科学技术相关的数理化生学科的学生，似乎因为要掌握这“第一”的生产力而有种特别的优越感，比学文科的孩子聪明又有前途。 一路理科成绩突出的我也曾一直以为科学就是越来越复杂的公式、越来越繁复的知识，直到到美国开始读博士做科研，才真正开始了解科学的来龙去脉，并残酷地意识到我在科学研究方面并没有那么擅长。背书刷题得来的碎片化知识很快被遗忘，也不知道怎么应用；最基本的科学研究方法对我来说十分陌生，需要从头学起。反观我的美国同学们，他们理科院系的学生比例远低于国内的大学，但留下的都是对科学研究有很深的热情和理解、决心成为科学家的学生。与他们之间的差距，一度让我十分自卑和痛苦。 回国之后，我关注教育领域，个人背景的原因让我特别深入了解了科学教育的现状。一方面科学似乎越来越被重视，国家颁布了全新的小学科学课程标准，STEM教育也成了课外机构低年段的新兴盈利点；另一方面，学校内的科学教育，在小学的宽松之后，初高中仍然在学科知识加刷题的轨道上，并没有太大的改变。整体上看，对于科学本质和科学素养的教育，无论在课内还是课外，都还十分欠缺。 在美国的高中阶段，学生们深入学习理化生学科之前，总要先学科学哲学，把科学是什么看清楚。在上海市民办平和学校实施的International Baccalaureate（IB）课程中，高中生也要学习一门叫Theory of knowledge（知识论）的课，研究各个学科的知识来源、方法、历史、影响。思维方式永远比具体的知识更重要，科学素养比科学知识更重要。 那么科学到底是什么呢？科学是人类认识世界的方法之一，而且是我们现有的认知方式中被实践证明比较合理的一种。科学的历史并不悠久，直到十七世纪牛顿的时代，我们才渐渐地建立起科学认知的基本模式。科学带给生活非常多的便利，改变了人类文明的进程。 但科学并不代表正确，科学的生命力恰恰在于它从不宣称自己正确。所有的科学结论都有有限的应用范围，世界上也有很多现象是科学不能解释的。非科学的领域同样有很高的价值，例如宗教，也是人类文明的瑰宝。在教育孩子的时候，要有多元化的态度。 科学结论是可证伪并有连续性的。可证伪性是指对一个论断，一定可以假设出来一种可观测的条件，这个条件如果不成立的话，那这个论断就是错误的。如果某个论断具备这样的性质，它就是可以用科学的方法来研究的。例如“上帝是否存在”这样的命题，在“上帝全知全能”的前提下，不管观测到什么样的情况，都可以说这是上帝的意志，那么就不存在一种条件，可以使得“上帝存在”这一命题是假的。 因此它不可证伪，就不是科学研究的范畴。连续性是指，在条件成立的前提下，科学结论在过去是对的，在将来也是对的，在中国是对的，在美国也一样。也就是说科学结论在时间和空间上是连续一致的。基于科学的这个特质，我们才能够基于科学成果建造工具、发展技术和推测未来。 科学的认知方式有三个要素：事实依据、逻辑关系、审辩性思维。 事实依据是指所有科学结论都要建立在一个人人皆可观测的事实证据之上。在所有的科学研究领域中，都是通过实验取得数据来证明理论。如果理论没有事实依据，那就不能够被相信。科学领域有了一个新的发现，世界各地的科学家们第一反应是重复实验，确认事实，而不是像我们现在的很多媒体一样，看到一个标题，马上改成一个更吸引眼球的标题，然后传播出去。对于孩子和处在信息洪流中的每个人来讲，重视事实依据，才不会被那些煽动性言论所迷惑和操纵。 逻辑关系是连接事实依据与科学结论的桥梁。逻辑关乎事实依据是否能支持结论，是至关重要的思维品质。例如充分条件和必要条件、相关性和因果关系的区别，是最基本的逻辑学常识，在我们的日常生活中有非常多的应用。对于逻辑的教育是我们非常欠缺的。很多成人，即使大学毕业，也没有系统地学习过逻辑学，在生活中也因为很常见的逻辑谬误被误导、起争执。 审辩性思维是独立地思考的态度。正是因为科学世界并无权威，科学工作者们各自独立思考事实是否支持理论、逻辑是否合理，有了新的事实发现，会去验证之前的理论，看看能不能推翻，看结论中有没有隐藏假设，才逐渐建立起了我们今天看到的无比宏伟的科学大厦。 信息爆炸的时代，我们尤其需要审辩性思维来避免人云亦云。但在我们的教育环境中培养审辩性思维是比较困难的，因为中国文化崇尚“听话”，对家长和教师的话要服从。因此，保护并且赋予孩子独立思考的权利是很必要的。 观察到事实→用逻辑推出结论→审辩性地看待结论并对其进行调整→寻找新的事实，这样一个循环，构成完整的科学思维体系。这样的思维过程，是违背人类本能的。人是群居的动物，天性倾向于合作和听信他人，抛开情感诉诸事实并独立思考的思维方式，需要后天刻意训练去习得。对科学本质、科学特征的理解，以及对科学思维过程的掌握和运用，可以帮助孩子们解决比数理化习题宽广得多的问题，这是科学教育应该达到的重要目标。 郑腾飞博士谈自己的心路历程： 答《教师月刊》记者问： Q：你回到小学教育领域几年了？这几年最大的收获是什么呢？ 郑腾飞：真正进入到学校里其实只有两年的时间，但这两年可以说是能量密度非常大的两年。最大的收获是对人性的更深理解。在此之前，我的工作主要是和自然科学打交道，注重的是客观、冷静、严谨、简洁，但进入教育领域之后，我面对的是充满不确定性的个体思想。虽然科学家的思维方式可以帮助我很快洞察本质，排除干扰信息，独立决策，但教育发生的基础是情感连接，更多时候事物的发展不是遵循逻辑规律，而是有很多错综复杂的随机因素，而且必须将人性的影响考虑其中。这像是帮我打开了看世界的另一个视角，每天都在解决新的问题，非常有趣。同时，我也在结识很多优秀的人，常常是想着需要某一方面的支持，就会有相关的新朋友出现，让我感到自己确实是在做一件正确的事，非常幸运。 Q：你对个人的受教育经历多有反思，并为此重新回到了小学，在新创办的学校做了许多努力。经过这几年对义务教育的亲力亲为，你认为从整体上看，中国教育在不断进步吗？与你自己曾经的中小学生活相比，你认为今天的中国教育有了哪些变化？ 还有哪些需要改变之处？ 郑腾飞：中国的教育的确是在不断进步的，从有越来越多像我一样的跨行业人士投入其中并被接纳就可见一斑。国家对教育方向的引领越来越趋向素养而不是成绩，对教育的投入持续加大，我面对的是充满不确定性的个体思想社会上的教育创新力量也开始有了一定的影响力，我对于中国教育的发展是乐观的。与我受教育的那个阶段比，最大的变化就是多元发展。现在的家长可以有很多的选择，应试的、宽松的、西式的、素质的，甚至可以不上学自己培养。有选择当然是好事，但选择也意味着放弃，必然会带来遗憾和焦虑。同时在各个教育选项中，其特点都在以更快的速度加强，比如应试的学校，比我小时候更加变本加厉，甚至到了恐怖的程度，家长在做选择的时候可能有更大的风险。另外还有一些关于教育本质的问题，比如孩子为什么目标学习，学校与真实生活如何打通、连接，对于学习本身的规律研究，教师在教学中应该扮演什么角色等等，我觉得无论什么特色的学校，都还应该投入资源继续探究。 Q：你是麻省理工学院的博士，来到上海市民办平和学校后花费了很多精力规划、设计科学课程。几年实践下来，有什么好的经验跟科学教师们分享吗？ 郑腾飞：经验不敢谈，我也还只是一个行业新人，也在积极地向前辈老师们学习。可能有一点我感触比较深的，是我们可以更多关注一些科学知识的历史和应用。我理解作为科学教师以及高年段的理化生教师，他们有很多的知识需要传授，时间非常紧张。但我还是觉得知识是教不完的，理清知识是如何产生的，又会有怎么样的影响，对于学生的未来生活可能有更重要的作用。我在小学科学和高中的化学课里都做了这方面的尝试，在教材之外补充了一些科学史和前沿成果的内容，学生们的反馈都很好。 Q：你现在主要精力应该是用在新建的学校上吧？为了这所新的学校，你们在环境、课程、科学教育等方面做了很多探索。那么，你期望未来走出这个校门的孩子是什么样的？ 郑腾飞：就像我在前面“一所理想的小学”那一部分阐述的，我希望孩子们是有热情、有目标也有行动力的终身学习者。他们内心自信、乐观积极、关心他人、热爱生活，与世界、与他人、与自己都有稳定健康的连接。他们不会每个都成为举世瞩目的成功人士，但希望他们都能做出符合初心的选择，过丰盈充实的人生。 Q：为了理想中的学校、理想中的教育，你觉得教师应该有哪些努力的方向？谈谈你的期待或者建议吧。 郑腾飞：关于这个问题，我推荐帕克·帕尔默的《教学勇气 ：漫步教师心灵》这本书给大家。初入教育行业的时候，我对于怎么样才是好教师有非常多的想法，但真正进入课堂之后，才发现自己实在是太浅薄太天真了。我渐渐发现，好教师的样子其实千差万别，并没有所谓的方向或者标准。教师的职业是站在个人与公众相遇之处，个人的生命状态，时刻在公众的目光之下。我们似乎被天然赋予权威，但也因此格外脆弱。教师需要更强大的精神力量才能不被公众的评判左右，不被失败的恐惧束缚手脚，并且不把这种恐惧传递给孩子。这样的精神力量，需要教师自身的勇气和对自己的接纳与高度认同。找到教学的乐趣，认识到自己的特点，并将其发扬光大成可以影响学生的力量，就是好的教师。从学校的角度，也需倡导多元价值，让教师能感受到自己的个人特点是被看到和认可的，而且没有一个教学法或课程是“正确”的。灌输式也好，项目式学习也行，只要与教师自我相统一，都是有生命力的好教育。这样的学校，也更有可能成为“理想中的学校”。 Q：你参与过很多儿童科学教育项目。对家长如何引导孩子爱上科学、探索科学，你有什么建议？ 郑腾飞：每一个孩子都是爱自然爱科学的，我们要做的就是保护和支持。有一个非常强大的工具是“提问”。每个孩子都有过一段“十万个为什么”的时期，大多数家长都不胜其扰。其实我们可以用提问的方法很好地引导他们。当孩子们问出为什么时，我们不用给予回答，而是可以把问题拆解，再抛回去。比如孩子问为什么蚯蚓要吃垃圾？我们就可以在肯定孩子的问题后，反问 ：人和蚯蚓有什么区别呢？蚯蚓有嘴巴吗？蚯蚓生活在哪里？我们为什么都要吃东西？一步步引导孩子自己探寻答案。平时聊天时，也可以多问问孩子关于事实、原因、可能性的问题 ：你看到了什么？发现了什么？比较一下有什么不一样？这件事情发生的原因是什么？ A 发生了一定会导致 B 发生吗？还有什么其他东西会导致 B 发生吗？……科学探索不一定是严肃科学知识的探索，对于科学思维方式的点滴培养也是重要的组成部分。 Q：在这几年的小学教师生涯中，有哪些印象深刻的事件？ 郑腾飞：让我印象比较深刻的事件有两类。一类是孩子们的意外反应，一类是团队的集体力量。例如我们曾有一位小朋友，一年级刚入学时情绪管理不好，经常哭。学校全面实行正面管教的方式与孩子们互动，教师和其他孩子都尽力帮助她，可她还是经常情绪崩溃，甚至课都上不下去。一次放学前的结束会上，大家轮流反思和总结一天的学习。轮到这个小朋友时，她很安静地说 ：“我知道我很多时候都做得很糟，惹了很多麻烦，但我非常爱大家，大家也都爱我！”其他的小朋友听了都很感动，教师更是觉得惊喜、温暖。孩子的感受是非常敏锐和准确的，安全的氛围让孩子们能勇敢地表达自己，互相之间有积极真诚的连接。这样的班级文化正是我们十分希望达到的，它可以给每个孩子都带来直抵内心的支持。 作为一个新办的学校，加上很多的创新想法，教师和学生们都面临很大的挑战，但无论多艰难，为了同样的目标，教师团队的集体力量使得这些尝试最终都收到了令人满意的结果。例如我们为了让孩子们接触真实的社会，将社会实践放到完全开放的繁华商场里做慈善义卖。选址、接洽、活动组织、物资安排、安全保障等等都因为这个“真实”的场景而难度陡增。商场午间人流高峰时可以说是摩肩接踵了，如何保证义卖顺利进行，孩子们不会走散，老师们和家长志愿者们付出了很大的努力。最后义卖筹得了很多善款，孩子们也通过和陌生人的互动售卖，得到了真实的锻炼。但其实在提出这个设想时，我并没有很大的把握可以实现。是整个团队的推动，才让活动真的得以落地。孩子们的反馈和团队表现出的力量，让我更加坚信我们努力的方向是对的。 Q：工作之余，阅读之外，你还有哪些兴趣、爱好？ 郑腾飞：我比较喜欢科幻作品和到大自然中去旅行。不管是科幻电影还是科幻小说我都比较喜欢，因为它们可以让我从日常生活中抽身，以宇宙和跨越时空的视角去看待世界，那种宏大感和虚无感特别让我痴迷。大自然能够让我内心平静喜悦，也充满了未知和真诚。我可以被一片绝美的晚霞感动得痛哭流涕，也可以在自然里静静地待一天都不厌烦。 |
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