在科学思维的引导上，什么样的具体启蒙方法才是更好的？美国教育带来了什么启示？

加州州立大学旧金山分校物理与天文系终身教授满威宁分享了自己对美国科学教育的分析。

从一个小学生科研比赛的结果谈起

2019年，我参观了一个美国的科学竞赛，小学生们做了很多原创研究。

最终，一个五年级小孩的研究得了整个学区的第一名：《WIFI辐射对植物有害吗？》，引发了很多讨论。

简单地说，这个小学生想研究无线WIFI信号对植物的影响，经过12天的实验，他声称：靠近WIFI路由器的那盆“快死了”，远离的那盆则“长得很好”。

得出结论：WIFI如他想象的一样，严重危害了植物，大家要小心辐射。

还配有一个数据图表，是他称的“植物的重量”，从第1天到第12天，单位是克。(蓝色代表的A盆，距离WIFI近；橙色代表的B盆，距离WIFI远。)

刚好我在网上开了一个物理启蒙课，于是，我把实验内容发到我的学生群里，请孩子们看看。

我说 : “首先肯定这个孩子的创造性想法和努力。但大家对这个结论有没有什么疑问？能想到哪些问题？”

群内的中小学生立刻各抒己见：

A: WiFi真的会影响植物的生长吗？对人体也有影响吗？

B：在种植过程中，泥土的重量相同吗？土质一样吗？每次浇水的克数一样吗？植物生长的温度、湿度、阳光照射一样吗？离窗户的远近都相同吗？否则会导致蒸发不一样，吸收阳光的程度也不一样。

C: 靠近机器有光源和热的话，会不会虫子比较多，适宜病虫害的温度？

我觉得很好，大家没有白上我的课，都对实验条件的一致性提出了合理的怀疑。

我于是又提醒大家，再仔细看看原作者本人的数据图表，还能发现哪些问题？

马上有同学提出来说，作者是以重量为单位的，但植物重量不好称：

D: 这个实验中是不是可以用整体植株高度的变化来当测量数据？

E: 我认为还可以观察植株的色泽。

F: 用植物叶片的数量与叶片的大小及叶片的颜色来做数据，可能会比植物的重量做数据更合适。

G: 还是量高度或根茎粗细好点。

我说：这些都是很好的想法。

不过，12天以后，确实有一盆长得没有另一盆好。用叶片的多少、植株的高低的差别，就可以得到结论说“WIFI让这株植物受害了”吗？

假设、实验、数据、结论之间的逻辑关系到底应该是怎样的？

这是一个绝佳的例子，用来真正培养孩子们的科学思维方式。

果然，很快同学们就注意到原数据图表的重大问题：

H: 植物的重量是如何称出来的呢？从第1天到第12天植物总重量呈下降趋势，这与植物生长规律是违背的！

I:如果土壤重量、浇水量都一样,都在室内，只是离Wi-Fi的距离远近不同的话，我认为他测量数据有问题。植物吸收水分养分生长应该越来越重，可是B的重量却比A少？

是啊，大家都发现了，首先“植物的重量”怎么减少了？

其次，大家纷纷反应过来：

J: 他实验中植物的重量是如何测量的？是包含土壤的重量吗？

K: 水的蒸发是无法计算的。L: 他没有考虑到盆间土壤水分蒸发的差异。

这就是锻炼批判性思维（critical thinking)。即使老师说这是得了第一名的项目，你也一样可以质疑。

进而，又有同学提出：

M: 一次实验不足以得到结论，偶然性太大，需要多次验证。

N: 有养花经验的人知道，即使是一样的植物在一样的环境下，也可能有差别，太多偶然因素可以导致差别。

越来越清晰了。

总之，如此不严谨的实验过程和不一致的实验环境，怎么能够说明植物长得不好的原因是WIFI影响呢？

原作者可能是因为强烈的主观愿望，选择性地指向心仪的结论，把自己都骗到了。

可是，为什么这样的项目能在美国得奖？从中我们能得到什么启发或者反思？

美国科学启蒙优与劣

美国的科学启蒙教育是怎样的？

首先不要迷信美国。

来美近二十年，我了解到，美国的文科教育（语言、阅读、演讲、写作、哲学等等）很棒， 可美国的数学教育在全球排名非常靠后，科学更一言难尽。

一个现实是：在美国，直到高中毕业，物理、化学、生物都可以不是必修课。只有想上好大学的学生才选修这些课。

文章来源：《大学教育》 网址: http://www.dxjyzz.cn/zonghexinwen/2020/0924/915.html