第860期：科學(xué)認(rèn)知方式三要素：事實(shí)依據(jù)、邏輯關(guān)系、審辯性思維

鄭騰飛

（上海平和學(xué)校筑橋分校課程總監(jiān)）

按：本文作者畢業(yè)于北京大學(xué)，于美國麻省理工學(xué)院（MIT）獲得化學(xué)生物學(xué)方面的博士學(xué)位。目前，在擔(dān)任筑橋分校課程總監(jiān)的同時(shí)，在平和學(xué)校高中部教授IBDP（高級國際文憑課程）化學(xué)和知識論課程。本文摘編于《教師博閱》微信公眾號和騰訊網(wǎng)。

我上學(xué)的時(shí)候，學(xué)校走廊里常掛著這樣的名言：“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力?！庇谑巧瞄L和科學(xué)技術(shù)相關(guān)的數(shù)理化生學(xué)科的學(xué)生，似乎因?yàn)橐莆者@“第一”的生產(chǎn)力而有種特別的優(yōu)越感，比學(xué)文科的孩子聰明又有前途。

一路理科成績突出的我也曾一直以為科學(xué)就是越來越復(fù)雜的公式、越來越繁復(fù)的知識，直到到美國開始讀博士做科研，才真正開始了解科學(xué)的來龍去脈，并殘酷地意識到我在科學(xué)研究方面并沒有那么擅長。背書刷題得來的碎片化知識很快被遺忘，也不知道怎么應(yīng)用；最基本的科學(xué)研究方法對我來說十分陌生，需要從頭學(xué)起。反觀我的美國同學(xué)們，他們理科院系的學(xué)生比例遠(yuǎn)低于國內(nèi)的大學(xué)，但留下的都是對科學(xué)研究有很深的熱情和理解、決心成為科學(xué)家的學(xué)生。與他們之間的差距，一度讓我十分自卑和痛苦。

回國之后，我關(guān)注教育領(lǐng)域，個人背景的原因讓我特別深入了解了科學(xué)教育的現(xiàn)狀。一方面科學(xué)似乎越來越被重視，國家頒布了全新的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，STEM教育也成了課外機(jī)構(gòu)低年段的新興盈利點(diǎn)；另一方面，學(xué)校內(nèi)的科學(xué)教育，在小學(xué)的寬松之后，初高中仍然在學(xué)科知識加刷題的軌道上，并沒有太大的改變。整體上看，對于科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)的教育，無論在課內(nèi)還是課外，都還十分欠缺。

在美國的高中階段，學(xué)生們深入學(xué)習(xí)理化生學(xué)科之前，總要先學(xué)科學(xué)哲學(xué)，把科學(xué)是什么看清楚。在上海市民辦平和學(xué)校實(shí)施的International Baccalaureate（IB）課程中，高中生也要學(xué)習(xí)一門叫Theory of knowledge（知識論）的課，研究各個學(xué)科的知識來源、方法、歷史、影響。思維方式永遠(yuǎn)比具體的知識更重要，科學(xué)素養(yǎng)比科學(xué)知識更重要。

那么科學(xué)到底是什么呢？科學(xué)是人類認(rèn)識世界的方法之一，而且是我們現(xiàn)有的認(rèn)知方式中被實(shí)踐證明比較合理的一種?？茖W(xué)的歷史并不悠久，直到十七世紀(jì)牛頓的時(shí)代，我們才漸漸地建立起科學(xué)認(rèn)知的基本模式?？茖W(xué)帶給生活非常多的便利，改變了人類文明的進(jìn)程。

但科學(xué)并不代表正確，科學(xué)的生命力恰恰在于它從不宣稱自己正確。所有的科學(xué)結(jié)論都有有限的應(yīng)用范圍，世界上也有很多現(xiàn)象是科學(xué)不能解釋的。非科學(xué)的領(lǐng)域同樣有很高的價(jià)值，例如宗教，也是人類文明的瑰寶。在教育孩子的時(shí)候，要有多元化的態(tài)度。

科學(xué)結(jié)論是可證偽并有連續(xù)性的?？勺C偽性是指對一個論斷，一定可以假設(shè)出來一種可觀測的條件，這個條件如果不成立的話，那這個論斷就是錯誤的。如果某個論斷具備這樣的性質(zhì)，它就是可以用科學(xué)的方法來研究的。例如“上帝是否存在”這樣的命題，在“上帝全知全能”的前提下，不管觀測到什么樣的情況，都可以說這是上帝的意志，那么就不存在一種條件，可以使得“上帝存在”這一命題是假的。

因此它不可證偽，就不是科學(xué)研究的范疇。連續(xù)性是指，在條件成立的前提下，科學(xué)結(jié)論在過去是對的，在將來也是對的，在中國是對的，在美國也一樣。也就是說科學(xué)結(jié)論在時(shí)間和空間上是連續(xù)一致的?；诳茖W(xué)的這個特質(zhì)，我們才能夠基于科學(xué)成果建造工具、發(fā)展技術(shù)和推測未來。

科學(xué)的認(rèn)知方式有三個要素：事實(shí)依據(jù)、邏輯關(guān)系、審辯性思維。

事實(shí)依據(jù)是指所有科學(xué)結(jié)論都要建立在一個人人皆可觀測的事實(shí)證據(jù)之上。在所有的科學(xué)研究領(lǐng)域中，都是通過實(shí)驗(yàn)取得數(shù)據(jù)來證明理論。如果理論沒有事實(shí)依據(jù)，那就不能夠被相信。科學(xué)領(lǐng)域有了一個新的發(fā)現(xiàn)，世界各地的科學(xué)家們第一反應(yīng)是重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)事實(shí)，而不是像我們現(xiàn)在的很多媒體一樣，看到一個標(biāo)題，馬上改成一個更吸引眼球的標(biāo)題，然后傳播出去。對于孩子和處在信息洪流中的每個人來講，重視事實(shí)依據(jù)，才不會被那些煽動性言論所迷惑和操縱。

邏輯關(guān)系是連接事實(shí)依據(jù)與科學(xué)結(jié)論的橋梁。邏輯關(guān)乎事實(shí)依據(jù)是否能支持結(jié)論，是至關(guān)重要的思維品質(zhì)。例如充分條件和必要條件、相關(guān)性和因果關(guān)系的區(qū)別，是最基本的邏輯學(xué)常識，在我們的日常生活中有非常多的應(yīng)用。對于邏輯的教育是我們非常欠缺的。很多成人，即使大學(xué)畢業(yè)，也沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過邏輯學(xué)，在生活中也因?yàn)楹艹Ｒ姷倪壿嬛囌`被誤導(dǎo)、起爭執(zhí)。

審辯性思維是獨(dú)立地思考的態(tài)度。正是因?yàn)榭茖W(xué)世界并無權(quán)威，科學(xué)工作者們各自獨(dú)立思考事實(shí)是否支持理論、邏輯是否合理，有了新的事實(shí)發(fā)現(xiàn)，會去驗(yàn)證之前的理論，看看能不能推翻，看結(jié)論中有沒有隱藏假設(shè)，才逐漸建立起了我們今天看到的無比宏偉的科學(xué)大廈。

信息爆炸的時(shí)代，我們尤其需要審辯性思維來避免人云亦云。但在我們的教育環(huán)境中培養(yǎng)審辯性思維是比較困難的，因?yàn)橹袊幕缟小奥犜挕?，對家長和教師的話要服從。因此，保護(hù)并且賦予孩子獨(dú)立思考的權(quán)利是很必要的。

觀察到事實(shí)→用邏輯推出結(jié)論→審辯性地看待結(jié)論并對其進(jìn)行調(diào)整→尋找新的事實(shí)，這樣一個循環(huán)，構(gòu)成完整的科學(xué)思維體系。這樣的思維過程，是違背人類本能的。人是群居的動物，天性傾向于合作和聽信他人，拋開情感訴諸事實(shí)并獨(dú)立思考的思維方式，需要后天刻意訓(xùn)練去習(xí)得。對科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)特征的理解，以及對科學(xué)思維過程的掌握和運(yùn)用，可以幫助孩子們解決比數(shù)理化習(xí)題寬廣得多的問題，這是科學(xué)教育應(yīng)該達(dá)到的重要目標(biāo)。

鄭騰飛博士談自己的心路歷程：

答《教師月刊》記者問：

Q：你回到小學(xué)教育領(lǐng)域幾年了？這幾年最大的收獲是什么呢？

鄭騰飛：真正進(jìn)入到學(xué)校里其實(shí)只有兩年的時(shí)間，但這兩年可以說是能量密度非常大的兩年。最大的收獲是對人性的更深理解。在此之前，我的工作主要是和自然科學(xué)打交道，注重的是客觀、冷靜、嚴(yán)謹(jǐn)、簡潔，但進(jìn)入教育領(lǐng)域之后，我面對的是充滿不確定性的個體思想。雖然科學(xué)家的思維方式可以幫助我很快洞察本質(zhì)，排除干擾信息，獨(dú)立決策，但教育發(fā)生的基礎(chǔ)是情感連接，更多時(shí)候事物的發(fā)展不是遵循邏輯規(guī)律，而是有很多錯綜復(fù)雜的隨機(jī)因素，而且必須將人性的影響考慮其中。這像是幫我打開了看世界的另一個視角，每天都在解決新的問題，非常有趣。同時(shí)，我也在結(jié)識很多優(yōu)秀的人，常常是想著需要某一方面的支持，就會有相關(guān)的新朋友出現(xiàn)，讓我感到自己確實(shí)是在做一件正確的事，非常幸運(yùn)。

Q：你對個人的受教育經(jīng)歷多有反思，并為此重新回到了小學(xué)，在新創(chuàng)辦的學(xué)校做了許多努力。經(jīng)過這幾年對義務(wù)教育的親力親為，你認(rèn)為從整體上看，中國教育在不斷進(jìn)步嗎？與你自己曾經(jīng)的中小學(xué)生活相比，你認(rèn)為今天的中國教育有了哪些變化？ 還有哪些需要改變之處？

鄭騰飛：中國的教育的確是在不斷進(jìn)步的，從有越來越多像我一樣的跨行業(yè)人士投入其中并被接納就可見一斑。國家對教育方向的引領(lǐng)越來越趨向素養(yǎng)而不是成績，對教育的投入持續(xù)加大，我面對的是充滿不確定性的個體思想社會上的教育創(chuàng)新力量也開始有了一定的影響力，我對于中國教育的發(fā)展是樂觀的。與我受教育的那個階段比，最大的變化就是多元發(fā)展?，F(xiàn)在的家長可以有很多的選擇，應(yīng)試的、寬松的、西式的、素質(zhì)的，甚至可以不上學(xué)自己培養(yǎng)。有選擇當(dāng)然是好事，但選擇也意味著放棄，必然會帶來遺憾和焦慮。同時(shí)在各個教育選項(xiàng)中，其特點(diǎn)都在以更快的速度加強(qiáng)，比如應(yīng)試的學(xué)校，比我小時(shí)候更加變本加厲，甚至到了恐怖的程度，家長在做選擇的時(shí)候可能有更大的風(fēng)險(xiǎn)。另外還有一些關(guān)于教育本質(zhì)的問題，比如孩子為什么目標(biāo)學(xué)習(xí)，學(xué)校與真實(shí)生活如何打通、連接，對于學(xué)習(xí)本身的規(guī)律研究，教師在教學(xué)中應(yīng)該扮演什么角色等等，我覺得無論什么特色的學(xué)校，都還應(yīng)該投入資源繼續(xù)探究。

Q：你是麻省理工學(xué)院的博士，來到上海市民辦平和學(xué)校后花費(fèi)了很多精力規(guī)劃、設(shè)計(jì)科學(xué)課程。幾年實(shí)踐下來，有什么好的經(jīng)驗(yàn)跟科學(xué)教師們分享嗎？

鄭騰飛：經(jīng)驗(yàn)不敢談，我也還只是一個行業(yè)新人，也在積極地向前輩老師們學(xué)習(xí)?？赡苡幸稽c(diǎn)我感觸比較深的，是我們可以更多關(guān)注一些科學(xué)知識的歷史和應(yīng)用。我理解作為科學(xué)教師以及高年段的理化生教師，他們有很多的知識需要傳授，時(shí)間非常緊張。但我還是覺得知識是教不完的，理清知識是如何產(chǎn)生的，又會有怎么樣的影響，對于學(xué)生的未來生活可能有更重要的作用。我在小學(xué)科學(xué)和高中的化學(xué)課里都做了這方面的嘗試，在教材之外補(bǔ)充了一些科學(xué)史和前沿成果的內(nèi)容，學(xué)生們的反饋都很好。

Q：你現(xiàn)在主要精力應(yīng)該是用在新建的學(xué)校上吧？為了這所新的學(xué)校，你們在環(huán)境、課程、科學(xué)教育等方面做了很多探索。那么，你期望未來走出這個校門的孩子是什么樣的？

鄭騰飛：就像我在前面“一所理想的小學(xué)”那一部分闡述的，我希望孩子們是有熱情、有目標(biāo)也有行動力的終身學(xué)習(xí)者。他們內(nèi)心自信、樂觀積極、關(guān)心他人、熱愛生活，與世界、與他人、與自己都有穩(wěn)定健康的連接。他們不會每個都成為舉世矚目的成功人士，但希望他們都能做出符合初心的選擇，過豐盈充實(shí)的人生。

Q：為了理想中的學(xué)校、理想中的教育，你覺得教師應(yīng)該有哪些努力的方向？談?wù)勀愕钠诖蛘呓ㄗh吧。

鄭騰飛：關(guān)于這個問題，我推薦帕克·帕爾默的《教學(xué)勇氣 ：漫步教師心靈》這本書給大家。初入教育行業(yè)的時(shí)候，我對于怎么樣才是好教師有非常多的想法，但真正進(jìn)入課堂之后，才發(fā)現(xiàn)自己實(shí)在是太淺薄太天真了。我漸漸發(fā)現(xiàn)，好教師的樣子其實(shí)千差萬別，并沒有所謂的方向或者標(biāo)準(zhǔn)。教師的職業(yè)是站在個人與公眾相遇之處，個人的生命狀態(tài)，時(shí)刻在公眾的目光之下。我們似乎被天然賦予權(quán)威，但也因此格外脆弱。教師需要更強(qiáng)大的精神力量才能不被公眾的評判左右，不被失敗的恐懼束縛手腳，并且不把這種恐懼傳遞給孩子。這樣的精神力量，需要教師自身的勇氣和對自己的接納與高度認(rèn)同。找到教學(xué)的樂趣，認(rèn)識到自己的特點(diǎn)，并將其發(fā)揚(yáng)光大成可以影響學(xué)生的力量，就是好的教師。從學(xué)校的角度，也需倡導(dǎo)多元價(jià)值，讓教師能感受到自己的個人特點(diǎn)是被看到和認(rèn)可的，而且沒有一個教學(xué)法或課程是“正確”的。灌輸式也好，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)也行，只要與教師自我相統(tǒng)一，都是有生命力的好教育。這樣的學(xué)校，也更有可能成為“理想中的學(xué)?！?。

Q：你參與過很多兒童科學(xué)教育項(xiàng)目。對家長如何引導(dǎo)孩子愛上科學(xué)、探索科學(xué)，你有什么建議？

鄭騰飛：每一個孩子都是愛自然愛科學(xué)的，我們要做的就是保護(hù)和支持。有一個非常強(qiáng)大的工具是“提問”。每個孩子都有過一段“十萬個為什么”的時(shí)期，大多數(shù)家長都不勝其擾。其實(shí)我們可以用提問的方法很好地引導(dǎo)他們。當(dāng)孩子們問出為什么時(shí)，我們不用給予回答，而是可以把問題拆解，再拋回去。比如孩子問為什么蚯蚓要吃垃圾？我們就可以在肯定孩子的問題后，反問 ：人和蚯蚓有什么區(qū)別呢？蚯蚓有嘴巴嗎？蚯蚓生活在哪里？我們?yōu)槭裁炊家詵|西？一步步引導(dǎo)孩子自己探尋答案。平時(shí)聊天時(shí)，也可以多問問孩子關(guān)于事實(shí)、原因、可能性的問題 ：你看到了什么？發(fā)現(xiàn)了什么？比較一下有什么不一樣？這件事情發(fā)生的原因是什么？ A 發(fā)生了一定會導(dǎo)致 B 發(fā)生嗎？還有什么其他東西會導(dǎo)致 B 發(fā)生嗎？……科學(xué)探索不一定是嚴(yán)肅科學(xué)知識的探索，對于科學(xué)思維方式的點(diǎn)滴培養(yǎng)也是重要的組成部分。

Q：在這幾年的小學(xué)教師生涯中，有哪些印象深刻的事件？

鄭騰飛：讓我印象比較深刻的事件有兩類。一類是孩子們的意外反應(yīng)，一類是團(tuán)隊(duì)的集體力量。例如我們曾有一位小朋友，一年級剛?cè)雽W(xué)時(shí)情緒管理不好，經(jīng)?？?。學(xué)校全面實(shí)行正面管教的方式與孩子們互動，教師和其他孩子都盡力幫助她，可她還是經(jīng)常情緒崩潰，甚至課都上不下去。一次放學(xué)前的結(jié)束會上，大家輪流反思和總結(jié)一天的學(xué)習(xí)。輪到這個小朋友時(shí)，她很安靜地說 ：“我知道我很多時(shí)候都做得很糟，惹了很多麻煩，但我非常愛大家，大家也都愛我！”其他的小朋友聽了都很感動，教師更是覺得驚喜、溫暖。孩子的感受是非常敏銳和準(zhǔn)確的，安全的氛圍讓孩子們能勇敢地表達(dá)自己，互相之間有積極真誠的連接。這樣的班級文化正是我們十分希望達(dá)到的，它可以給每個孩子都帶來直抵內(nèi)心的支持。

作為一個新辦的學(xué)校，加上很多的創(chuàng)新想法，教師和學(xué)生們都面臨很大的挑戰(zhàn)，但無論多艱難，為了同樣的目標(biāo)，教師團(tuán)隊(duì)的集體力量使得這些嘗試最終都收到了令人滿意的結(jié)果。例如我們?yōu)榱俗尯⒆觽兘佑|真實(shí)的社會，將社會實(shí)踐放到完全開放的繁華商場里做慈善義賣。選址、接洽、活動組織、物資安排、安全保障等等都因?yàn)檫@個“真實(shí)”的場景而難度陡增。商場午間人流高峰時(shí)可以說是摩肩接踵了，如何保證義賣順利進(jìn)行，孩子們不會走散，老師們和家長志愿者們付出了很大的努力。最后義賣籌得了很多善款，孩子們也通過和陌生人的互動售賣，得到了真實(shí)的鍛煉。但其實(shí)在提出這個設(shè)想時(shí)，我并沒有很大的把握可以實(shí)現(xiàn)。是整個團(tuán)隊(duì)的推動，才讓活動真的得以落地。孩子們的反饋和團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)出的力量，讓我更加堅(jiān)信我們努力的方向是對的。

Q：工作之余，閱讀之外，你還有哪些興趣、愛好？

鄭騰飛：我比較喜歡科幻作品和到大自然中去旅行。不管是科幻電影還是科幻小說我都比較喜歡，因?yàn)樗鼈兛梢宰屛覐娜粘Ｉ钪谐樯?，以宇宙和跨越時(shí)空的視角去看待世界，那種宏大感和虛無感特別讓我癡迷。大自然能夠讓我內(nèi)心平靜喜悅，也充滿了未知和真誠。我可以被一片絕美的晚霞感動得痛哭流涕，也可以在自然里靜靜地待一天都不厭煩。