科学思维,科学就是想知道
前段时间周末逛街的时候,我看到商场有一家店在装修,再仔细看,上面赫然印着“STEAM教育”几个字。STEAM代表科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),艺术(Arts),数学(Mathematics),是目前非常受推崇的一种教育理念,强调学科间的融合。我们今天分享的内容就和科学有关。
在日常生活中,时而不时,我会跟噗噗说,“今天我们做个小实验吧。”然后会做一些适合她这个年龄,她可以理解可以操作的小实验。她的第一个小实验是10个月大的时候,玩儿的“冰块融化与染色”。
我想大多数人都和我一样认为:从某些科学实验书上看到的,从网上看到的,从各种关于科学的媒体材料上学到的,写着“实验材料,实验步骤”等等的,才是科学实验,才是在培养孩子的科学思维。
至少,我是这样的。
我总是会查好资料,筛选好适合噗噗的实验,然后和孩子打招呼:“今天我们做个小实验吧。”虽然,其实那些小实验在孩子看来也只是玩儿,也没有什么高难度的操作。但在我自己的潜意识上,那些写着实验步骤的小实验,才是小实验,才是科学思维的培养。
但是随着孩子的长大,我慢慢发现,其实科学思维的培养,远远比我们想象的简单。
大型真香现场
科学其实无处不在——这句话我们都知道——我们日常生活中到处都是科学:水煮沸了的蒸汽、影子变长又变短、人为什么站在地面上而不是飞在空中、玻璃制品易碎不锈钢制品不容易碎......只是作为成年人很少有意识地注意到,或者注意到了也不知道怎么开展,更进一步去引导。我想这是大多数人的困惑,认为这些都太遥远,且无从下手的原因。
关于科学的定义,有非常多,我印象最深刻的是一句很简单的话:“科学就是想知道(want to know)”。当孩子基于好奇心(想知道),想弄明白到底发生了什么,为什么会发生,如何弄清楚它怎么发生的时候,就已经是在进行科学探究了。
以下这些行为,都属于科学学习。
★感官:闻一闻花是什么味道(嗅觉);尝一尝这一口冰激凌与另外一种冰激凌的口味有什么不一样(味觉);摸一摸大树树干的疤痕(触觉);听一听路边小鸟的叫声/洒水车的音乐声(听觉);看一看树叶在空中飘落的过程(视觉)。所有这些运用感官去探究感受观察事物的行为,其实都是科学学习。
图片来自网络★提问:“妈妈,噗噗为什么不对你说谢谢?这不公平。”这是前几天小姐姐对她妈妈说的话,因为她妈妈总是要求她道歉和说谢谢,所以,在其他小朋友没有这么做的时候,她发出了疑问。“妈妈,这里没有果果,那里有果果,树上怎么没有果果?”秋天的时候,和噗噗去逛公园,柿子树上的柿子都被敲下来了,旁边有一些胡桃树的胡桃,还有很多挂在树上。这种关于周围发生的事件或者环境的提问,其实也是在科学学习。发现问题,是科学中很重要的一步。
★动手:冬天最冷的时候,和噗噗去河边看冰,并且拿石头砸冰面,用树枝捣一捣冰面,拿起一块冰块来研究,这些都是动手操作并去观察。因为河面结冰,只有短短的那段时间才能见到。对于孩子来说,动手操作应该是科学学习中最具有吸引力的地方,喜欢动手也是孩子的天性。孩子通过直接与真实世界互动,去动手操作与直接探究,来获取知识,把事情弄明白。
★特征:将看到的观察到的事物,按照特征去描述、分类、比较和排序。“妈妈,你的衣服没有帽子,我的衣服有帽子。”很常见的一句话,小孩子常常会有这方面的语言,他们就是将看到的事物描述出来,进行了比较。“快递柜和我的书包颜色一样,都是绿色的。我的裤子和妈妈的裤子都是黑色的。”这就是将事物进行了描述和分类。“爸爸最高,妈妈第二高,我第三高。”排序。描述、分类、比较和排序,也是科学中非常基本的能力,对于数学学习也很重要,而且我们会发现,其实孩子每天都在做。
★工具:像放大镜、望远镜、捕虫网、小桶、杯子、沙漏等等,都是孩子在进行观察或者实施他们想法的时候,非常经常用到的工具。即使是简单的工具,也使得孩子的探究活动更有趣,并且帮助孩子更好地完成观察等工作。
★数据:很多小实验或者日常生活其实很简单,比方预测接下来发生什么、实施实验过程、收集数据信息、识别过程模式以及最后得出自己的结论。前一段时间,和噗噗玩了一个“会跳舞的牛奶”的小实验,前后做了两次,有一次特别漂亮,有一次就是很污浊的液体(收集数据信息),原因在于有没有添加洗洁精形成表面张力(结论)。
★记录:我觉得记录是一个比较有仪式感的事,对于学龄前的小朋友来说,大多数都不认字,但是记录有助于他们形成一种自豪感,即使是在鬼画符。之前做了一个醋泡生鸡蛋的小实验,噗噗做记录的时候,画了一个椭圆(鸡蛋),小碗和醋瓶子我握着她的手画的,她就很开心,觉得特别好。记录也是科学学习的一部分。
★合作:科学学习很多时候是一个需要团队合作的事情。以前在沙坑里,看到好几个小朋友,有的挖坑,有的去接水,有的维护,他们就是在研究,他们挖的洞是不是会有利于水的流动。前几天看了一篇申请麻省理工成功的案例分享,其中,我印象最深刻的就是,那位同学练手速,速度非常快,完成了不可能一个人完成的生物实验,大比分领先,获得了奥林匹克竞赛金奖。从侧面来看,就是科学更多还是需要团队合作。
★交流:对结果或者观察结论的交流解释分享,是科学学习的重要一部分,也是我们在日常生活中,极其容易被忽视的一部分。就像去“发表论文”“参加科学研讨会”一样。像上面的醋泡生鸡蛋,噗噗第二天起床以后,立即跑过去要去观看,她发现鸡蛋壳的周围有一大团泡沫,“妈妈,这里有泡泡,那里没有。”没有被泡住的地方,还是鸡蛋本来的蛋壳。这其实就是交流。
★调整:和他人交流以后,听了别人的想法后,也有可能会调整自己的观点和看法,这也是科学学习的一部分。比方有一次做硬币小实验,噗噗每次都用非常大的力,将硬币撞飞,虽然也能看出“金属弹性”的存在,但是跟我做的效果不一样。她观察了一会儿,发现了差异,我就告诉她,要力量小一些再试试,果然就是几枚硬币去撞击,就滑开几枚硬币。
以上这些活动,都是科学学习。“科学就是想知道(want to know)”,孩子用多种感官去感知世界,是因为他们想知道;孩子经常提问问题,“十万个为什么”,也是想知道;去动手去操作,也是想知道......从这个角度来看,孩子其实每天都在科学学习,所以也有一句话“孩子是天生的科学家”。
我们知道了这些内容,就会在孩子提出问题时更有耐心去解答,因为提问也是科学学习的重要部分;就可以在孩子要去摸摸带刺的树枝时不横加干涉,因为五感学习,是孩子探究世界的重要方式;也可能会更愿意给孩子准备一些小工具,而不会认为那些东西没什么用等等等等。
也期待看完这些内容以后,爸爸妈妈们可以在生活中将这些科学学习的内容实施起来,其实都是很生活化的东西,并不一定是瓶瓶罐罐做实验才是培养科学思维。而且,会发现,即使是新生儿或者小婴儿,也是可以利用上面的内容进行科学启蒙的。后面有时间的话,会再按照不同年龄分享一个不同年龄科学启蒙的内容。
KWHL与科学技能
上面的科学学习的内容是在日常生活中就可以应用的,但是很多人可能会像我一样觉得,还是不够,总觉得少点什么,难道没有更系统的或者更深入的方式?或者,孩子四五岁以后,已经有能力去应用更专业的方式。下面介绍两种简单的方法,可以用来引导孩子有一个系统的科学探究的过程。
有一些关于孩子科学思维的步骤也好,方法也好,看到最后,我发现,其实它们是一个内容,只是起了不同的名字。
1.KWHL
KWHL是缩写,分别是Known(我已经知道的),Want(我想知道的),How(我怎么去知道),Learned(我学到了什么?)。这种方法的优点就是完全适合孩子的理解能力,非常口语化。使用的时候,可以制成表格,将内容写进表格里,简单清晰。
孩子对一个问题有疑惑时,可以用这四个步骤来帮助他理清思路,设计步骤。
用溶解的问题来简单应用一下;比方孩子发现了盐能溶解到水里,就像完全消失了一样。他就有疑惑是不是所有东西都会被水溶解等等。用KWHL来设计实验步骤,理清思路就是这样的:
(1)Known我已经知道的:盐放进水里会消失不见,溶解了。
(2)Want我想知道的:白糖放进水里会溶解吗?小苏打会吗?面粉会不会?木屑会不会?洗衣粉呢?盐放水里会溶解,如果我将一整包盐都放进去呢?
(3)How我怎么去知道:做一个关于多种物质是否溶解于水的小实验;查阅图书;问老师。
下面是科学实验的详细步骤:
①表格:除了准备KWHL表(也可以自己动手画一个)、另再创建一个表格,标签为“可溶解”与“不可溶解”,附有白糖盐面粉等的图片(如果可以的话)。表格用来记录。(没有大家想的复杂,拿张白纸也可以,当然不想准备也可以。毕竟动手操作更重要。)
②实验材料:准备干净的杯子,水,勺子,面粉,白糖等等。
③操作步骤一:让孩子选择一种物质并用勺子倒入水中。
④操作步骤二:轻轻搅拌,观察是否可以溶解,将结果记录再表格里。
⑤操作步骤三:当孩子完成对所有物质的测试以后,再观察看看杯子,看看是否有可能发生其他的变化。让孩子再次搅拌,观察有没有变化。
(4)Learned我学到了什么:有些物质能溶解,有些不能;盐能溶解,可是多到一定程度以后,也开始不溶解等等。将这些结论总结出来,可以和其他人交流。
KWHL表格法是比较容易理解与操作的,这一整个过程,可以让孩子非常清楚他的整个思考过程与实施过程。就是将孩子整个思考的过程完全外化表达了出来。
如果还是不习惯什么事情都列个表,也可以先将这种思维过程应用起来,哪怕没有应用表格。
2.科学技能四大步
另外还有一种方法,是康尼泽尔与弗伦奇(Conezio & French,2003)提出的,将科学技能发展概括成四大步:
①提问与反思——问题是什么?我们已经知道了什么?——相当于上面的“Known我已经知道的”;
②计划与预测——你想知道什么?哪些预测可能成真?——相当于上面的“Want我想知道的”;
③行动与观察——实施计划,观察结果——相当于上面的“How我怎么去知道”;
④记录与反思——与他人分享信息,比方告诉某些人、听写、绘画、作图或者创作小短剧等——相当于上面的“Learned我学到了什么”。多说一句,我特别喜欢这里介绍的记录与反思的方式。其实不仅仅是表格记录,做一幅画,创作一部短剧,也是交流表达分享信息的方式,只是我们可能比较少这样去考虑。
我为什么要提到这四个步骤,是因为我觉得这更像我们成年人的思维与用语,但本质上,它和KWHL法是差不多的。
还有一种孩子发展科学的方法,也是分四步:提问、猜想、尝试、回答。仔细品一品,其实还是一样的。
如果孩子在生活中有一些疑惑,可以用上面的四个步骤,去帮助引导孩子一步步拆解问题。结果并不是最重要的,这整个过程对孩子思维的训练,对孩子解决问题能力的训练与培养,都是非常有用的。
总结
1.大型真香现场:科学学习行为包括:感官、提问、动手、特征、工具、数据、记录、合作、交流、调整。
2.KWHL:Known(我已经知道的),Want(我想知道的),How(我怎么去知道),Learned(我学到了什么?)
3.科学技能四大步:①提问与反思②计划与预测③行动与观察④记录与反思
PS.希望看到的多捧场。如果有用,一定在生活中应用起来。
今天就酱!