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怎么读科学童书?来看这位科学家奶爸的建议

发布时间:2019-11-12 11:14:05   人气:4679

这篇文章发表在2017年第46期《三联生活周刊》上。如何阅读原始标题“科学儿童书”?“,”严禁转载,侵权将受到追究

温/王黎明

科学的力量来自科学知识背后的思维方式和方法——观察、发现问题、提出假设、实验和分析、验证或推翻假设。或者一句话:这种力量的源泉就在每一项科学知识的背后,“我们怎么知道?”

科普作家王黎明(张磊拍摄)

我是一名科学家,有两个可爱的女儿。我的大哥雅雅今年6岁。可能是因为她还不到2岁,拿着一本儿童书籍边看书边讨论是我做的最愉快的事情之一。像许多孩子一样,从三四岁开始,她就开始谈论“为什么”,并不停地指着这个和那个缠着她父亲问问题。对我来说,作为一名科学家的父亲,我把和她一起阅读的重点转向了科学儿童书、dk儿童百科全书、拉卢斯百科全书、魔法校车和加库利兹的科学图画书……在床边和灯下消磨了我们很多时间。

事实上,严格来说,我故意选择这些科学书籍一起阅读,不是因为我自己的职业。

一方面,我认为科学可能是回答孩子们“为什么”问题的最佳入口。在我看来,“为什么”是一个神奇的问题。当孩子们问“为什么”这个问题时,他们的小脑袋里一定藏着一个预设:我相信这个世界上的一切都不能乱七八糟,一定有各种奇妙的联系和神秘的原因在背后;我想知道这种联系和原因是什么。换句话说,在问这个问题的时候,我们知道我们的孩子已经注意到了世界上一切事物背后的联系和逻辑。

自近代以来,可能没有什么方法能比科学更好地解释事物的关系和逻辑。在我看来,即使想象力、纯美、震撼力和科学的故事也远远超过文学的故事。例如,在牛顿万有引力定律之前,即使是富有想象力的神话传说和文学作品也不会想象一个人生活在球体上,头和脚不会掉下来的世界,是吗?在达尔文进化论之前,谁能想象人类的远祖长着长发,看起来像猩猩?在量子力学进入这个房间之前,谁能真正想象并接受一个世界,在这个世界里,你可能同时在这里和那里,一只猫可能活着也可能死了?

正是怀着这种期望,我和女儿阅读并讨论了许多面向本科生的书籍。然而,必须说,我对这些书本身并不十分满意。说书人的制作并没有什么问题,事实上,许多科学儿童书籍的设计对儿童非常有吸引力。无论是精美的装帧、有趣的插图,还是特别设置的故事线(比如《魔法校车》故事中孩子们在校车上探索的设计),我女儿都能喜欢。然而,如果这些壳被剥掉,我最不满意的是,在这些书中,科学内容以“点”的形式存在。换句话说,从课文中,孩子们看到了一系列“科学事实”。

当然,辛苦的作者确实成功地将这些分散的点联系起来——无论是以百科全书索引的形式还是以虚拟故事的形式——但是这些知识点本身仍然是分散的。

分散的科学知识有什么问题吗?广义地说,我们成年人的科学知识是,八颗行星围绕太阳旋转,氢和氧的点燃会变成水,人类和猿类有共同的祖先...事实上,它们也是一个接一个的知识“点”。对孩子们来说,从小就熟悉这些知识点难道不是件好事吗?

图画书《世界上最大的蛋糕》插图

在我看来,这个问题的答案并不那么明显。

让我们后退一步,问自己一个问题:我们在做什么来学习科学知识和启发我们的孩子学习科学?

当然,不管我们今天有什么样的考试,我们可能离不开科学课题,这是一个非常现实的原因。除此之外,这些知识真的很重要吗?

我认为一个非常重要的原因是,在过去的200到300年里,科学确实改变了我们的世界、我们的生活和我们对世界的看法。这段历史告诉我们,对科学的无知可能会让我们在今天的世界中不知所措,不知所措,并不断感到恐惧。

让我们举个例子来说明这一点:照相机是100多年前由外国人带到中国的,但是这个巨大的奇怪的东西真的吓坏了中国人。显要人物和普通人都怀疑这种能一丝不苟地描绘人类形象的外国小玩意没有用,甚至“有能力策划”。今天,当然,我们认为这种观点是荒谬和幼稚的,但在那个时间和空间,这种想法实际上是非常自然的。

为什么?相机看起来很简单,但在它的背后,它实际上代表了欧洲科学自文艺复兴以来数百年的成就,至少包括光学(知道光以直线传播,知道折射定律,知道针孔成像),生物学(知道人眼将事物视为光入射而不是人眼发光,知道透镜是放大镜),化学(卤化银看到光分解产生银粒子,开发和固定技术等。)。

奇怪的是,如此多的科学成果被堆在一个方形盒子里,突然呈现给对现代科学一无所知的中国人。应用神秘主义和阴谋论可能更符合逻辑。

你看,这是科学的力量。它给了我们理解当今世界的信心和知识基础。

还没有结束。

我们继续问:科学是如何产生的?例如,如果一个人死记硬背地记住相机后面的一切——从直线传播的光到卤化银到光能分解——他/她能立即获得这种信心和知识库吗?

我不这么认为。

科学的力量和传统的力量有着非常深刻的区别。它的力量并不来自权威——否则,引用《圣经》说人类是上帝创造的和引用《物种起源》说人类是猴子没有区别。这只是两个不同当局之间的斗争。另一个例子是,如果我们只记得教科书中提到的太阳系中行星的名字,那么信息本身并不提供任何力量,因为它只不过是权威人士的某种声明。举这个例子的原因是,就在几年前,国际天文学联盟正式修改了行星的定义,将冥王星从行星名单中剔除。教科书中使用了几十年的“九大行星”被正式改为“八大行星”——你看,如果你只记得一个知识点,你可能一分钟内就被打败了。

科学的力量不在于它指导和干涉人们生活的能力。我们可以做一个极端的类比。即使在今天,对于一个农民来说,无论地球绕着太阳转还是太阳绕着地球转,太阳系中都有几颗行星,对他/她来说,理解季节、计划工作、预测晴天和雨天实际上没有什么不同。我们可以想象,当今世界上积累的绝大多数科学知识是不可理解的,对普通人没有实际用途。例如,今天普通人的世界观可能仍然是牛顿力学和经典决定论。他们很难想象为什么光速不能超过,为什么光会在太阳的边缘转动,为什么薛定谔的猫可以生存和死亡,但这不会影响他们的生活和工作。

科学的力量是如何产生的?

我认为这种力量来自科学知识背后的思维方式和方法论——观察、发现问题、做假设、实验和分析、验证或推翻假设。或者一句话:这种力量的来源是每一项科学知识背后的“我们如何知道”。

太阳系有几颗行星。你可以通过死记硬背很好地掌握它们。但是这种知识最重要的力量是我们如何知道太阳系中有多少颗行星——通过日复一日记录天空中每颗恒星的位置,我们的祖先发现了行星运动的规律;为了解释这些定律,假设地球围绕太阳旋转要比反之容易得多。为什么人们会先假设地球绕太阳转一圈,然后把它修正成椭圆轨道?椭圆轨道本身直接表明万有引力的存在。重力不仅解释了五颗行星的运动,还直接引导我们计算海王星...

正是这些“我们如何知道”的过程让我们逐渐接近客观世界的真相,这样我们不仅可以解释已知世界,还可以对未知世界做出可靠的预测——这是科学力量的源泉。

正是这个过程让我们对科学方法论和已经过科学检验的陈述有了足够的信心。

说到这里,我想你应该理解我的不满。大多数科学儿童书籍强调知识本身,让儿童学习“我们知道什么”,而不是“我们如何知道”。

当然,我也能理解儿童图书创作者的困难。与有趣而生动的科学知识本身相比,讲述“我们如何知道”是一件吃力不讨好的事情。在许多情况下,科学发现的过程是枯燥、漫长和痛苦的。此外,与公主、王子或萌萌的动物相比,科学家作为故事的主要人物尤其无聊。然而,科学儿童书籍已经失去了最重要的科学力量来源。我认为这是一件特别令人遗憾的事情。

然而,如果儿童书籍提供的知识“点”被作为阅读和讨论的基础,并从这些点展开,我认为它将再次不同。阅读时,我们可以利用分散的知识点创造一个生动的科学世界。

当然,第一行是“我们到底怎么知道的?”例如,如果儿童书籍提到太阳系中的行星,我经常给女儿讲天文学家的故事。他们如何记录每颗星星在夜晚的位置?他们如何记录记录并发现有五颗非常淘气的恒星经常改变它们的位置,所以它们被称为“行星”;他们是如何发明望远镜来观察更多恒星的,然后他们又是如何发现天王星和海王星的...每个小故事都代表了人类如何运用科学逻辑和方法来获取一点关于现实世界的知识的过程。这些故事有时间、地点、人物和情节(当然,必须承认,在许多情况下,我必须更早地用谷歌搜索它们)。我女儿听起来很有趣,我经常会想到一些更新的问题。

第二行更富想象力:“我们怎么知道自己?”让我们以行星为例。如果今天我们的父女想要验证太阳系中行星是否围绕太阳旋转,有多少颗行星,它们在哪里,我们可以在头脑中建造一艘宇宙飞船,飞得越来越高。我们可以看到脚下的蓝色大地,而我们的城市被云层覆盖,下着毛毛雨。我们可以看到一颗圆形行星围绕地球旋转。是的,它是月亮。如果我们飞得很远,很远去看太阳,我们可以模糊地看到地球绕着太阳慢慢移动。如果我们快进,我们也可以看到它的轨道是圆形的!我们也可以收缩自己,进入我们的身体,看看食物是如何消化的。也可以变成小细菌,看自己如何在水中游泳...

我们经常编织更多“科幻小说”的第三行:如果?).例如,我们将一起想象如果太阳突然消失,地球会发生什么?我们能继续日夜旋转看吗?如果太阳突然变大,变成现在的100倍呢?如果我们身体里的胃消失了,我们吃的食物会怎么样,我们的身体会怎么样?如果我们有几个像牛一样的胃呢?如果我们没有发明飞机,人们的生活会发生什么?如果飞机比现在快100倍呢?在讨论这些问题时,我和女儿总是沉浸在我们创造的世界中。事实上,在假设问题的背后,科学逻辑和方法论仍然在起作用——只有当我们知道现实世界为什么是这样时,我们才能想象假设世界的神奇景象。

图画书《如果银河系被放在盘子里》插图

我推荐的一本书《如果银河系被放在盘子里》就是一个很好的例子。事实上,只要看看这个话题,你就可以猜测这本儿童书已经把“如果”的概念延伸到了极致:如果地球上的生命被压缩到一年,人类的总寿命是多长?如果我们把地球上的水放进100个杯子里,我们能喝多少杯水?如果银河系变成一个板块,宇宙中的板块能堆积多高?对这些问题的讨论本身就是一个追求新知识和新观念的过程:与地球的生命相比,我们人类是如此年轻和渺小;原来,宇宙中有那么多我们可以梦想和向往的地方!

你可能认为读儿童书籍太累了!明明和孩子们已经很高兴在书上看到图片和讲故事了。当然,这是真的。事实上,我不能像这样把每个本科生的书都拆开,然后和我女儿讨论,当然也不是每个主题的书都能让我女儿开心。但同时,我也觉得一本好的科学儿童书籍提供了一个非常珍贵的入口。通过使用书中提供的分散的科学知识瑰宝,我们可以引导我们的科学思维并运用我们的想象力。也有可能穿针引线,编织一张闪亮的地图,把我们带到一个特别美丽和激动人心的科学世界。每次停止寻找宝石难道不遗憾吗?

[·王黎明,神经生物学家,科普作家。浙江大学生命科学研究所教授、博士生导师。毕业于北京大学,博士,美国加州理工学院,“最佳论文奖”获得者,国家“青年千人计划”获得者(2014年),香港求是基金会“杰出青年学者奖”获得者(2015年)。他是流行科学书籍《饮食品的生物成就:脂肪、糖和代谢疾病的科学传说》(该书获得2016年金文图书奖,并入围2016年《中国好书》)和《上帝的手术刀:基因编辑简史》的作者

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