有科學思維的孩子都具備哪些能力？

　　

　　鉛筆頭導讀：

　　兒童天生具有科學思維，要培養得趁早！

　　2008年，北京市教委發起了一個「中小學生科學建議獎」，旨在培養中小學生的科學思維、提高科學素養，讓學生學會科學表達自己的主張。前不久，北京市教委公布了2016年的評選結果。

　　「關於地鐵機場線增加望京南站的建議」、「關於在樓體外建造牆壁式鳥巢的建議」、「關於北京市增加兒童室外健身設施數量及產品多樣化的建議」等等獲得了優秀科學建議獎。你能想象，這種關於城市規劃的建議是僅僅十來歲的孩子提出的嗎？不得不說，這些孩子們的創造力令人佩服。

　　《科普美國人》是美國歷史最長的一本科學雜誌，也是著名的《科學》的姊妹刊。《科學美國人》曾經發表過一個研究，證明兒童天生具有科學思維，可是隨著年齡的增長，這種科學思維反而會退化。

　　兒童以一種弄清因果的方式玩耍，本質上也就是在探索世界。兒童有基本的概率意識，他們會做出預測，實施微型試驗，得出結論，並根據新證據調整最初的假設。

　　在很多人眼裡，一提到「科學」，就覺得是遙不可及的，只有科學家、發明家才搞的。其實培養孩子的科學思維，並不是說要培養孩子成為科學家，也不是讓孩子理解高難度的知識，科學思維是一種學習能力，是一種認識世界的方法。或者說，科學思維就是讓孩子學會像科學家那樣思考問題。

　　培養孩子的科學思維也不是非得去實驗室、去操作試管燒瓶才行，孩子們天性對世界充滿好奇，渴望了解身邊的一切，有著無窮的創造力和想象力，科學思維的培養，在平常的生活中就可以進行。比如在空瓶子里養小魚、蚯蚓之類的小動物、在陽台上培養小植物；在公園散步觀察花草……

　　科學思維包括幾個方面，一般來說有觀察、收集整理信息、提出問題和假設、實踐驗證，當孩子三四歲時，就可以訓練孩子的這些能力。

　　

　　01

　　觀察

　　「關於在樓體外建造牆壁式鳥巢的建議」的提出者秦思語，就是因為在學校的教學樓的保溫層牆體上，觀察到有鳥兒在上面打洞築巢。她認為，這說明鳥兒正在城市裡努力尋找可能的棲息地，從而提出這樣一個給鳥兒提供棲息地的建議。

　　有所成就的人，通常都善於觀察、思考和總結，從而發現現象和規律。觀察不同於看到，而是要看到需要看到的東西，可以說是有目的看到東西。父母平時和孩子玩的時候，引導孩子使用自己的感官（觸覺、聽覺、嗅覺、視覺、味覺）觀察看到的事物，並用語言來表達自己的感受。

　　當孩子摸到一些不一樣材質的玩具時，可以問，「這個摸起來怎麼樣？」

　　去公園見到一朵花，停下來看一下聞一下，也可以問，「這朵花聞起來如何？」三四歲的小孩可能還不懂「聞」這個概念，可以誇張演示深吸一口氣地聞，這其實就是在教她「如何觀察」。

　　

　　02

　　收集和整理信息

　　當我們引導孩子用語言表達自己的感受時，也就是在訓練孩子收集和整理信息的能力。比較物體的大小、輕重、多少、顏色（收集信息），把相同和不同的事物區分歸類（整理信息），這些是最基礎的早期科學思維能力（當然也是孩子的認知能力），可以通過從日常生活中多提問培養的。我們大人會用表格、文字等方法來收集和整理信息，而小孩就要用到另外的方式了。

　　給小孩穿衣服的時候，可以問他：「這兩條褲子哪一條長呢？」吃點心時零食，我有時故意會拿出一塊大的，一塊小的，然後問，「你要大的餅乾還是小的餅乾？」這就是比較。

　　比如整理玩具時，我跟他說：「我們把所有紅色的積木放這裡，藍色的積木放那裡。」這就是歸類。

　　這樣的思維訓練是隨時隨地就可以發生的，並不是每次都要「上課」才能教孩子的。「比較和歸類」是第一步觀察的提升，只有先學會觀察，有了初步的信息，再通過比較和歸類整理信息。

　　

　　03

　　提出問題和猜想

　　很多知識並不能從觀察中直接得到，它可能隱藏在某些線索當中。提出問題並出做出假設，也是在培養孩子預測未知的能力。比如一件東西在水裡會下沉還是會浮在水面上，三四歲的兒童無法看一眼就能得出結論，那麼我們就可以指著身邊的小物件（比如小石塊、泡沫塑料塊、回形針、小木塊、帶蓋的空瓶、蘿蔔、橡皮等各種各樣的物品），問他：「我們把木頭放到水裡會怎麼樣？它會沉下去還是浮上來？」

　　給小孩洗完衣服的晾曬的時候，可以問他：「你覺得什麼情況下衣服乾的快一些呢？」她可能會說：「曬到外面衣服乾地快。」

　　當孩子說晾在外面的衣服幹得快，可以再問他，為什麼覺得晾在外面的衣服幹得快？這樣的提問，又是進一步引導孩子如何表達信息來支持自己的推測。這不是無聊的提問，而是引導孩子通過觀察進行猜測，再從自己之前的知識來論證。

　　我們引導孩子提出問題，鼓勵他試著做出猜想，讓后把猜測結果記錄下來。然後一樣一樣去驗證，讓孩子帶著疑問進行驗證實驗，會更有針對性，也更容易提起他們的興趣。通過這樣的活動，讓他們學會猜想，猜想的后一步就是通過實驗去求證，從而習得科學方法。

　　

　　04

　　實踐驗證

　　腦子裡光有猜想還不夠，猜想僅僅是猜想，不能保證它就是正確的。為了得到正確的認識，我們還要進行實踐驗證。我們可以同時洗完兩件一樣大小、厚薄的衣服，一件掛在陽台上，一件掛在室內，看看哪一件先干。

　　驗證也是有技巧的，之所以要曬兩件同樣大小、厚薄的衣服，就是為了控制驗證的過程中只有「室內」和「室外」兩個變數，這叫控制變數法。雖然控制變數法要到初中的生物課才講到，但有研究證明，實際上四五歲的小孩就已經擁有這種科學思維了。

　　麻省理工學院和斯坦福大學的科學家給60名四五歲大的孩子出了一個難題，他們向孩子展示一個播放音樂的盒子和一些珠子，這些珠子外表一樣，但有些珠子放到盒子上面，盒子就播放音樂，有的不會。科學家然後拿出來兩對珠子，一對粘在一起，另一對可以分開，並向這些孩子演示，兩對珠子放在盒子上的時候都可以啟動機器。由此可以判斷，每對珠子可能只有一顆起作用。然後，科學家讓這些孩子自己玩。他們會不會把珠子分開，分別放在機器上，看看是哪顆啟動了機器？

　　孩子們的確做到了。他們強烈地感覺到，只有分別試驗每顆珠子才能弄清答案，於是做出沒有任何一位科學家想象到的事情：當兩顆珠子粘在一起時，他們豎著拿珠子，這樣每次就只有一顆珠子接觸到盒子。從而知道是哪顆珠子啟動了機器。

　　斯坦福大學的諾厄·古德曼說：「他們實際上設計出一項試驗以獲得想要的信息。這些基於科學原理的提示幫助年幼的孩子了解世界。」

　　然而，這種幼年孩童本能地掌握科學方法，卻會在幾年後就退化消失。隨著兒童年齡的增長，他們有了更多知識，對世界更加了解，於是對已有知識的信念就戰勝了科學推理能力。

　　培養孩子的科學思維，就是要強化兒童的這種本能，孩子像個科學家一樣思考，通過這種科學思維來獲得知識，認識世界。