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“培养科学思维”到底意味着什么?

“培养科学思维”到底意味着什么?

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最近,知名学者吴军博士的青少年科普系列第三册《给孩子的科学课》出版,我们借此机会对他做了一次采访,聊了聊什么是好的科普读物?家长应该带着怎样的心态让孩子阅读科普?所谓“培养科学思维”到底意味着什么?

Q:先来聊聊您的书吧。为什么想到写这套青少年科普系列?

A:我曾经写过一本《全球科技通史》,也给成年人开过科普课,比如飞轮原理,一个大轮子,一开始转起来很慢,怎么费力也快不起来,但后来越转越快,越转越轻松。这种累加的原理就是微积分,飞轮体现的速度来源于它的加速度。但这个道理,别说孩子了,很多大人也难深入理解。孩子努力学习了一周,结果考试没考好。于是家长认为孩子不够努力,孩子也开始怀疑自己,努力读书真的有用吗?但实际上,“努力读书”和“成绩好”是积分关系,累加的效果才是重要的。如果有这种数学思维,就不至于因为一次考试感觉天塌地陷了。

这一代年轻人中,估计95%以上都不会当科学家,而做研究的人里,也有50%非理工科。但是科学思维重要之处在于,无论科学研究还是生活中,它不是一个单独的实验或事情是否可以成功,而是一种成功是否可以复制,一种失败可以如何避免。做成一件事不重要,掌握这种底层思维方法,可以不断做成事,这才重要。

《天才少女》剧照

Q:对青少年而言,您觉得怎样才算好的科普读物?

A:科普教育的主要目的,是引发、维持、满足读者的好奇心。好的科普作品至少有两方面让人受益。

第一,它能用大众听得懂且容易接受的方式,告诉读者很多(世界是怎么样的)常识,帮助每个人认识世界,更好地生活。科普达人卓克解释“嗑瓜子为什么会上火”——首先,“上火”是什么?这个概念其实很泛泛,比如感染,红肿,发炎。其次,他做了很多研究,比如瓜子里有很多灰尘、土、细菌等等,造成了咽喉感染,洗净煮熟后症状就降低很多。

第二,好的科普能够帮助读者清晰了解某个专业科学领域。证明费马大定理的数学家霍尔斯,就是从一本科普书中接触到了相关定理。我自己对数学产生兴趣,也是读了伽莫夫的一本科普书籍,叫做《从一到无穷大》——这本书也可以推荐给孩子们,很有趣。在还没踏足这些领域时,我们很难因为对一件事感兴趣就去读专业的论文,所以科普读物的作用,就是把这些专业的知识通俗地讲清楚。美国核聚变是怎么回事?核能是否安全?电动汽车相对于燃油汽车有什么优势?这些都是很好的科普话题。

Q:《给孩子的科学课》这本书内容横跨物理、化学、生物等历史,筛选这些重大事件时,您如何进行取舍?

A:我会选择那些带来巨大突破和转折点的历史科学事件介绍。比如,富兰克林之前,人们搞不清天上的电和生活中的静电是不是同一回事。富兰克林发现电是闭路双向传播,纠正了在此之前“拿根电线就能产生电路”的错误观点。所以在他前后,电学研究是完全不同的。

科普跟其他学科一样,需要系统性。学习一大堆零散的知识点,不是完全没用,但效率太低。这三本书自成体系,包括这本《给孩子的科学课》,它的主线,是历史上自然科学发展的过程,按照顺序,不能跳步:只有当测量单位确定后,才可能出现更复杂的实验;只有当科学仪器迭代后,才可能观测出更精准的现象和全新的发现。科学的过程就是一个数学化的过程,在想法-实验的交替验证中不断前进,这是自然科学发展的必然性。也是这个脉络,可以在阅读时不断巩固读者的底层思维逻辑。科学是“探索”。它没有一个“绝对正确”的结论,但有一个相对的真理存在。怀疑,质疑结论,验证,得到发展。一个科学的结论,一定有办法得到证实或证伪。它本身就是一个过程。

《亨利之书》剧照

Q:您觉得家长应该对“科普教育”抱有哪些期待?如果孩子总是不感兴趣,该要求他读吗?

A:当孩子解决不了一件事时,往往是因为掌握的工具还不够。成年人需要为他们提供工具,而不是答案,更不是在他们还不需要时强制地把我们认为重要的东西灌输给他们。我认识一个孩子,为了做游戏,自行去学了编程,原因很简单,“我不会编程的话,这个游戏我做不出来”。他的动力就是他的好奇心,以及他解决问题的思维方式:通过学习去满足自己的好奇心。

如果你想毁掉一个孩子,就毁掉她的好奇心吧。孩子天然是想做成一些事,获得他人和社会认可的。科普教育应该强化这一点,而不是做相反的事。我的小女儿对数学没兴趣,我尝试引导过几次,发现她兴趣缺缺,就放她去做她感兴趣的事了。但是上大学后,她参加暑假实习,忽然发现很多地方都要用到数学,身边数学好的同学在工作上得心应手。她受到影响,于是回来后也发自内心打算读这样一个学位了。所以,不要让孩子厌烦。只要好奇心还在,当她意识到时,她会主动追求这个目标。

《小谢尔顿》剧照

现在教育中,最糟糕的就是刷题。就连北上广这样的大城市,整个高三到了后面都不学新知识,就在不停地刷题。偏远地区教育资源更稀缺,我知道一个孩子,最后上了北大,但是他高中三年是怎么学习的?英语单词每个错了抄1000遍。就是这样学习,成绩唯一。好奇心和科学思维对于他们来说,太奢侈了。

世界上是没有万能药的。如果你想一劳永逸,请放下这本书,也不要对任何的“科普读物”抱有那么高的期待。我第一次读霍金的《时间简史》就是看热闹,了解世界上不了解的一些事情,即便那时我已经读了研究生,有了不错的教育基础。再读的时候,就会有其他思考。为什么我们生活在三维空间、不是二维和四维?霍金解释三维是唯一的稳态,二维过于简单,四维从计算形式上就能体现出,任何一个微小变化都会造成更大的影响(至少需要乘三次方),导致空间形态更加敏感。这种“物理常识”能进一步告诉我们,那些说我们生活在八维宇宙中的理论根本就是伪科学。

我认为,读者可以从好的科普作品中得到这三点:


一、一些常识。

二、获得一个结论的过程和方式。

三、在不断尝试中,对某一两个领域产生兴趣,主动寻找相关资料深入探索。


Q:您认为目前科普教育的局限性有哪些?

A:不够快。新的科学成就和技术出来后,需要有人做准确但简明的解读。比如关于引力波的科普,大部分媒体报道如果只能通过新闻通稿进行报道,无法通俗易懂地将引力波的原理讲给大众。我是听MIT理学院的院长有一次在硅谷做的科普讲座,才明白其中原理:实验是怎么回事,设备需要多么精准,测出来的意义是什么……当时,解释这些花了院长半个小时。

我们学校里学的那些知识,其实是不够的。培养起一个科学思维的脉络,再把这些知识点补充在里面。《摩根弗里曼之穿越虫洞》这一科普纪录片,讲述了世界是能量的。它改变了我们对世界的认识。那为什么世界还是物质的?因为希格斯场像胶水一样把能量粘在一起,形成物质性质。我觉得那部片子比许多科普片拍得都好。

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