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视点|青少年科技创新素养培育的三个基本判断

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大国崛起,本质上是科技的崛起。科技的崛起,要靠创新人才,靠教育。青少年科技创新素养培育是一个重大的课题,判断正确,才能方向对路。 1998年,中国科普研究所“96中国公众科学素养调查”课题完成的最终分析数据表明,我国公民达到基本科学素质水平的比例仅为0.2%,与欧共体国家(1989年达到4.4%)相差21倍,与美国(1990年达到6.9%)相差35倍。而到2015年,新的调查表明,我国

大国崛起,本质上是科技的崛起。科技的崛起,要靠创新人才,靠教育。青少年科技创新素养培育是一个重大的课题,判断正确,才能方向对路。

1998年,中国科普研究所“96中国公众科学素养调查”课题完成的最终分析数据表明,我国公民达到基本科学素质水平的比例仅为0.2%,与欧共体国家(1989年达到4.4%)相差21倍,与美国(1990年达到6.9%)相差35倍。而到2015年,新的调查表明,我国具备科学素质的公民比例达到了6.20%,比2010年的3.27%提高了近90%,进一步缩小了与西方主要发达国家的差距。上海、北京和天津的公民科学素质水平分别为18.71%、17.56%和12.00%,位居全国前三位,达到了美国和欧洲的水平。

虽然我们宋代的时候就有了避雷针的技术,但却从来是用辟邪的方法来解释的。古人相信的阴阳五行、天人合一并非科学,而是哲学。鲁迅先生在《电的利弊》一文中尖锐地指出:“外国用火药制造子弹御敌,中国却用它做爆竹敬神;外国用罗盘针航海,中国却用它看风水。”

我们的科学教师只要能够用语言把问题解释清楚,他们就不会去动手,宁愿多讲几道题目,也不愿意却认真做实验,甚至认为做实验是浪费时间。归根结底是不理解科学教育的本质在于让学生发现问题,并自己寻找解决问题的方法,做实验看上去很费时间,而只有动手实践才能培养孩子们的动手能力,只有自主探究才能培养孩子们的探究能力,这就是科学课最大的效率。

我们科学教材中的内容远远落后于科技发展,有人就把中学物理称为考古学,教科书的内容已经不再代表科学界的观点,再加上教学方法单调,孩子们就很难爱上科学课程了。

从脑科学角度看,学习就是人大脑建立新的连接。实际上人的知识都是后天学习而来的,哪怕是看见东西,都是一个逐步建立连接的过程。初生的小猫的视觉在3-8周是关键期,科学家把小猫在第3周把小猫的左眼睛缝起来,过了关键期后拆线,发现视觉皮质本来应该处理这只眼睛送进来信息的地方没有发展,这只猫一辈子左眼都看不见了。如果我们的经历不同,学习内容和学习方法不同,就会形成不一样的大脑连接。而不一样的大脑是创新的来源——智商无论多高,如果大脑是一样的,就不会有创新。创新也不是知识多,而是要把人的思维带到一个从来没有去过的地方。

2002年化学诺贝尔奖获得者田中耕一,在偶然的实验中发现了生物大分子的质谱分析法,但他并非博士,也非硕士,算不上是一个科学家,只是一个普通研究所里的底层职员。这个故事再次告诉我们:创新是每个人的本能,人类从200万年前把石头加工为砍砸器开始,就一直不停地创新才有了今天的伟大成就。今天我们熟知的伟大的科学家们,不是因为他们伟大而创新,恰恰是因为他们创新而伟大,关键问题是:他们是如何通过与众不同的思维方法达成伟大的创新成就的?

科技创新素养具有童子功特点,过了高中阶段就很难再去培育科技方面较高的能力了。在中小学阶段有过科技创新的经历,对一个孩子拥有科技创新素养至关重要。

在欧美有车库创新文化的说法,因为很多创造发明一开始来自于车库工场间。我们的大多数家庭没有车库,但我们可以在家里弄一个创造发明角,安排一个家庭实验室,只要买一些科学小设备,比如显微镜等探究工具,孩子们就可以自己开展科学研究了。家长往往看到女孩子就会给孩子买洋娃娃,实际上,女孩如果从小玩搭积木等结构性玩具,对女孩子形成科技素养很重要——玩怎样的玩具,就会有怎样的思维。

证据是科学的核心,任何无法证明的东西,无论多么正确,都不是科学。科学的态度就是质疑、求证和开放的态度。

孩子们天性是好奇的,在孩子们的生活里,要尽量提供丰富多彩的选择,逐渐形成孩子们的兴趣,并保护这种兴趣。很多孩子喜欢拆家里的东西,这就是探究的开始。珍妮古道尔小的时候曾经躲在鸡窝里一整天,想把鸡蛋孵出小鸡来,母亲虽然焦急地找了一天,但并没有怪小珍妮,这让珍妮古道尔最终爱上了生命科学,成为研究黑猩猩的世界级专家。

伟大的创新都是持续学习、尝试、探索的结果,在某一方面持久的学习是形成大脑多样化的基础,就是所谓的深度学习。

深度学习,它首先应该是一种收敛的学习。什么叫收敛?如果是一个抛物线,这个球是在抛物线的里边,如果让它偏离一点,这球就会回到底部,这叫收敛;但是如果这个球在抛物线的顶部,它就回不来了,这叫发散。深度学习显然是收敛的学习。“智商之父”路易斯·特曼在1921年做了长达35年的天才跟踪研究计划,跟踪1500多名IQ超过135的天才儿童,但这个“天才军团”几乎全军覆没,没有对社会作出什么创造性的贡献,30%的男孩和33%的女孩甚至没能大学毕业。

50年后,美国心理学家朱利安·斯坦利在1971年启动了一个超常儿童研究项目,在45年时间里跟踪了美国5000名全国排名1%的超常儿童的职业和成就。这次大获成功,5000名儿童绝大部分成了一流的科学家、世界500强的CEO、联邦法官,包括扎克伯格、谢尔盖·布林等人。不同的是,斯坦利用的不是智商测试,而是SAT考试的数学分数。一个人的成功到底和智商有什么关系?为什么数学强比智商高更能反映人的未来成就?

研究表明,智商和学习的关联性远不如自我控制力和学习的关联度强,也就是说,一个人的自我控制力越强,他就越容易形成深度学习,他将来获得成就的比例就越高。为什么数学比智商的表现要好得多呢?智商高只是在刚开始学习的时候会学得更加快一点,但是,如果他没有自我控制力的话,他的高智商在后面就显示不出优势。而数学学习除了智商有要求以外,已经能够体现出孩子自我控制力的水平了。学生只有达到在外界看起来十分专注、刻苦、勤奋,而自身认为十分自然的时候,学习也就进入了深度学习的阶段。

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