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如何让青少年对科学产生和保持好奇心?

本帖由 漂亮的石头2021-05-21 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    2012-02-10
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    [​IMG] 谢寅,科学教育搬运工(._.) 阅读原文

    我觉得我们在科普的“软件”建设上,还需要多下一些功夫。

    身处北京,曾任教于小学和幼儿园,是一名科学老师,工作的时候,我也多次带孩子们参观各种北京的科技场馆。其实如今的科普场馆,在“互动”和“体验”上其实已经做的很好了。在科技场馆中,丰富的展品、真实的情境都能带给小孩子很好的体验。

    但是在我看来,其实做的还不够。

    我有时候会观察这些孩子操作时的状态,在我看来,“好奇的体验”和“好玩的体验”并不能完全区别开,我的意思是:如果我们要想培养孩子的好奇心,那么我们带给他们的,一定是一份独特的感受和体验,这种体验和应该是同玩一个玩具带来的那种“好玩的体验”是完全不同的。

    培养好奇心,是一定要给孩子带来与众不同的感受和体验的。如果以这个标准来看待我们的科普活动的话,我觉得我们并没有做的很好。

    不可否认很多展品的确能激发孩子的好奇心,但是我们没有形成一个套路(缺少系统性),也没有把成功的经验总结、提炼出来,并且分享给更多的教育者发扬光大。
    而孩子们的好奇心,更像是泼在沙地上的水,很快就消失在生活的喧嚣中了(缺少稳定性)。
    我在工作中能够看到,随着孩子们年龄的增大,科普场馆中的“体验设备”已经很难让他们在产生之前那么强的好奇心了。
    也许真是应了那句话:懂得越来越多,好奇却越来越少。​

    激发好奇心是可以有套路的吗,好奇心可以有系统的、稳定的方式来培养吗?

    我觉得可以的。我觉得在这下面这三个点上进行努力,或许可以是激发和培养出孩子的好奇心的。

    1.为孩子创造“对照”的场景
    在展品中努力的去设置对照的场景,凸显出差异,用差异现象来激发好奇心
    2.让孩子多去体验”预测“的魅力
    努力的让孩子去做预测,预测则是寻找例子的过程,为自己的模型寻找例子时,人是最好奇的
    3.让孩子学会“有意识的摸索”
    对我们了解和熟知的”对照实验“加以改造。
    逐步了解到“分析对照——进行预测——加以检验“是一个自我摸索和有意识的摸索的过程。​


    1.让孩子多去接触“对照的场景”


    在北京科学中心的二楼,有一个展品,演示的是神经元和神经信号。

    这个展具还是下了功夫的,人们把手放在神经元下方的触摸屏幕上,触摸后装置就会被启动,一系列的“神经元”灯就会依次亮起,展示出一个神经信号在神经细胞间的传导过程。

    这其实是一个很不错、很有体验性的展具。我也在现场看到了不少小孩子不断地在触摸这个展品。但是,他们其实只是把它当作了“好玩的灯具”,因为无法理解“神经信号”,“神经细胞”这些基础知识,可惜这个展品想法很好,在他们这里其实失去了应有的作用。

    是知识的门槛造成了阻止认知和体验得以深入的障碍。

    但是有没有更好的办法呢?直到我在另外一侧看到了另一个展具。

    它是关于睡眠和脑电波的关系的。

    我们能不能把这两个展具各自的特点结合一下呢?

    如果我们设置几种不同的按钮,对应着不同的情绪状态下神经信号的传导方式?
    是不是就可以让孩子体会到“原来不同的情绪状态,是会对应着不同的身体反应啊”
    按下其他的按钮,那么还有其他的身体反应吗?我是不是可以再试试?

    这是不是一种好奇心的体验呢?
    我想是的。
    (假如在科学性上是 ok 的,我其实不知道这种信号传递的差异是否存在)​

    好奇心来自于何处?我觉得是对照的场景。

    对这个展具小小的改造,其实关键一步是设置了对照,可以说,是对照的存在,引发了孩子的思考,进而激发出了好奇心

    有了对照我们才会好奇,为什么会这样?

    因为对照意味着差异,而差异则暗示着秘密的存在:不同的模式,一定有不同的原因。
    而模式在被我们识别出来之前,以差异的形式存在和表现出来​

    差异其实就像是浮在水面上的冰山,我们虽然不知道具体的原因是什么,但是我们却能够把差异作为一个线索,去追根溯源。

    [​IMG]
    思维之山
    ”为什么会不同?“
    ”为什么会这样?“​

    我想这便是好奇心被激发出来的表现了。

    科学界的模式是很多的,小到日出日落,大到元素周期表,地球上的气候带、这些都是不同的模式,如果能够有科学工作者把这些模式,特别是模式之间的差异展示出来,我想这会超越知识,无差别的激发出成人和孩子的好奇心。

    [​IMG]
    这些都是模式

    2.让孩子多去体验到“预测的过程”

    日本的 NIMS(日本国立材料研究所)制作过一部迷你剧: 《致未来的科学家们》。

    因为是做材料科学的研究的,所以这部迷你剧主题也是展示各种各样的特种材料,但是这迷你剧的剧情,一般没有太多的“科学名词”,而是这样的一种画风:

    介绍一种新型的材料
    用实验展示和说明它的特性
    利用新的材料来制作一个装置
    让观众去预测这个装置能做什么
    揭晓装置的结果​

    传播的目标,不是这个技术有多么的牛逼,而是观众看完后发现:从这个技术出发,我们可以体验一次很有意思的思考的历程啊!

    为什么我们能够体验思考的历程呢?因为他们一直都在引导观众,在介绍了这种材料的特性之后,做各种的预测。

    预测记忆材料制成的“跷跷板”是怎么运动的
    预测超级疏水材料制成的玻璃(一半特种材料,一半普通材料),滴上会如何反应​

    预测,激发的是“试一试的兴致”,开启的也是好奇的历程。

    是不是这样做,就会有哪样的结果呢?​

    为什么预测会激发好奇,@YJango 的《学习观》系列视频,做过系统的阐释:

    学习和进食一样,当大脑产生求知欲的时候,会无法抑制的想要学习。 我们无法通过记忆知识来学习知识,只能通过归纳例子来构建知识,因此我们更为好奇的内容,其实是例子
    ......
    为什么我们如此喜欢故事?因为一个故事可以瞬间让大脑清楚知识的输入和输出,而例子是从输入到输出的一个具体变换,缺一不可。 所以当只有输入或输出时,好奇心会使我们的大脑急切的想要知道另一个,帮助自己搜集完整的例子。 ——《学习观》第二季第 2 集​

    【学习观 09】标题党是如何用这些招数把你当宠物诱骗的

    具体到《致未来的科学家们》

    首先先通过一个对照实验,了解到材料的特性。其实这就在观众的脑中就构建了一个知识,而当编剧引导着观众,进一步利用材料的特性制作新的设备,并且去预测可能发生的情景时,他就已经完成和明确了问题的输入和输出唯独缺少一个例子来验证自己的想法,而实验则给了他一个机会,给了他一个主动的去寻求一个例子,来验证自己的想法的机会。

    而在这一时刻,他是最为好奇的。​

    所以,我就把这种激发好奇心的经验总结为“特性 + 预测”,其实很多的化学类、材料类的科普部门,都可以试一试他们的方法。

    这样的设计同样可以超越于知识,让孩子体验到科学的魅力。

    因为我们的天性本来就如此,好奇心,本来就是能够超越现实的


    3.让孩子学会“有意识的摸索”


    提到这个“有意识的摸索”,我觉得最佳例子是日本的纪录片《像乌鸦一样思考》。在第 11 集里面,那个“判断乌龟生长方式”的实验,我觉得是最好诠释了“逐步摸索”的例子。

    [​IMG]

    对于此短片我已经专门撰文做过详细而系统的分析,各位可以去看原文,现摘录一部分内容[1]:

    可以看出,《乌鸦》一剧,有一个套路

    1.巧妙的引入了对照的场景,调动了人们探究的热情和好奇心
    2.通过对照的场景来引导人们思考,找出可以控制的变量
    3.控制和改变变量进行预测,验证自己的结论​

    而这一切的目的,让孩子学会一套思维的方法:如果你想发现事物的秘密,就要

    关注差异背后的原因
    做"自以为是"的预测
    积极的去验证和进一步的去观察
    从而了解到,发现事物的秘密是一个有意识的摸索的过程

    而有意识的摸索,其实就是一种“属于成人的好奇心”而这应该是可以从小孩子阶段开始培养的。

    《乌鸦》一剧,提供了很多的例子,说明了这种有意识地摸索的过程,我特别想分享的,是他们这种思考的源泉在哪里?其实,就是我们熟知的、科学方法中经典的”对照实验“

    • 对照实验也称为“science control” ,一般步骤是这样:
    1.我们对于某个问题,有了自己的解释。
    2.为了验证我们的这个看法,我们设计实验,控制其他可能影响结果的因素(被称为变量),让其保持不变,只对一个因素来进行改变(单一变量)。
    3.如果结果和我们的期待相符,那么我们的看法为真,反之为假。
    4.如果我们发现自己的解释错了,就重新提出新的解释。​
    • 用四个关键词来归纳,就是这样的一个流程:
    自己的解释 - 设计对照 - 验证想法 - 如果错了重新解释​
    [​IMG]
    • 《像乌鸦一样的思考》对这个传统的方式进行了一些更改,相比原有的四步探究的流程
    “重新解释”这一步的位置进行了提前
    “设计对照”的目的和效果发生了改变和颠倒
    • 我觉得好奇心应该有三种境界
    1.这个世界上有些事情是很有趣的
    2.有一种很有趣的、独特的思维方式,能帮助我们更好的发现这些有趣的东西
    3.并且这种思维方式还能更好的帮助我们认识这个世界,发现更多有趣的事物​

    如果我们能让孩子意识到上面的三点,他的好奇心就算是被培养出来、被稳定的维持下来了。

    回到纪录片的例子,我们来解释这三点是怎么被培养的

    1.利用对照,激发的是孩子的好奇心。让他想去看看”为什么“
    2.独特的思维方式是做”自以为是的预测“
    让他把自己的发现在脑子里”试试看“,然后再同现实发生的进行对照

    这样做的好处有二:
    第一,这样的对照,哪怕失败了,其实也会进一步的激发好奇心,因为”想到的“和”实际的“本身就又是一种差异,从而会激发我们更深入的思考。”既然我们想的很有道理,为什么实际会不一样,肯定是有我们未知的东西在那里“(所以我会强调”自以为是“,就是在做之前先想一想)
    第二,这样的对照,哪怕失败了,也会给孩子以信心,因为失败并不是否定,或许还是发现的机会。
    甚至,我们如果预测成功不算什么,那只是现有的知识发挥了作用,如果预测失败,那才是有趣的,那是我们触碰到了知识的边界,边界就因为差异和对照的存在而被打破了!

    这就叫”有意识的去摸索“

    在《乌鸦》的第 11 集中,我们认为”乌龟长大的方式是长出新的背板“,这是“自以为是”的预测但是我们做了数背板的实验,来检验自己的想法的时候,现实的情况和想出来的情况形成了对照,启发了我们进行进一步的观察和思考。

    从而注意到了”背板上的生长线“这个关键的因素,从而找到了揭开乌龟生长秘密的钥匙。

    [​IMG]

    更精彩的是,编剧再一次引导观众们进行了”预测“(把乌龟照片剪下来,然后剪掉背板生长的部分,是不是就可以让乌龟还原成小时候的样子了?)通过这个实验,让观众的好奇心达到了一个更高、更饱满的高度。

    这种”有意识去摸索“的过程,其实是可以在《像乌鸦一样思考》中展现的套路培养出来的

    我们如果掌握了理论,或许就能够设计出属于自己的科普产品。

    也许现在还没有,但是如果有一个方向呢?

    总结和尾声

    这便是我想分享的一些例子,我觉得日本人能够做到,我们也一样能够做到的,希望在阅读到这里,有志于做科普的、作为科学工作者的你,能够有一些启发和帮助。

    说实话,特别羡慕你们,可以做科研,顺便做做科普,我只是个小学科学老师。

    希望我们国家的科学普及能够做的更好。

    阅读原文
     
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