儿童科学素养提升课

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  第一部分:妈妈来分享
  我家的科普教育这样做
  科学知识隐藏在孩子的日常生活中,从身边的植物、动物等任何一个角度切入都能开展科普教育,这几位父母的做法值得我们学习。
  1与300 的古树打招呼
  我的女儿7岁了,相比科普知识,她更喜欢到处奔跑,体验各种户外活动或比较有刺激性的运动项目。去年上半年因为疫情,孩子没有去学校,有了很多闲暇时间,我们带孩子去了很多次公园,北京的公园通常有很多古树,爸爸就带着女儿认识这些树是什么品种,树龄有多大,为什么有的树挂红牌(树龄在300年以上),有些树挂绿牌(树龄在100~300岁)。孩子对这个特别感兴趣,后来,孩子再出门就会留意树牌,看上面的信息,每次找到红牌古树都特别兴奋,嚷嚷着让大家一起去看。除了古树之外,孩子也特别喜欢路边的小花小草,但我本人完全是个植物盲,一问三不知,这时候一些可以辨识植物的App能帮我解决大部分的问题,只要对着植物拍照,这种软件就能识别出来这是什么植物。孩子在生活中的“十万个为什么”实在是太多了,一般来说,能回答的,我会直接回答,不能回答的会告诉女儿妈妈需要查一下再答复你。(芊予妈妈)
  2为孩子神游宇宙鼓掌
  我家有一位“火星少年”,至于他对火星的兴趣是如何产生的,我也不知道。为了分享这个故事,我去问儿子到底是怎么爱上火星的,他说:“这我也说不上来,我就是喜欢啊。”我说:“你好好想想,妈妈还要交作业的。”过了两天,他兴高采烈地来找我:“妈妈,我终于想起来了,这个问题的答案是你啊!是你带我去北京天文馆,是你建议我看天文类的纪录片,是你送我《登陆火星》的书,是你……”我说:“那是因为你喜欢呀。”他停了停,抱住我说:“因为你发现了我的喜欢,保护了我的喜欢。”我想起来,在他小时候,就对和宇宙有关的绘本很感兴趣,还喜欢用乐高拼宇宙飞船。学画画之后,他最喜欢画的也是星星。上小学之后,他的日记里有不少科幻文,写的都是“神游宇宙”之类的主题。作为父母,我们—直保持着为他“鼓掌”的姿态,即便他画的星星奇奇怪怪,科幻文写得天马行空,我们也忍住了纠正他的冲动。让孩子对宇宙保有好奇心,也许正是我们父母需要做到的吧。(潇潇妈妈)
  3多角度认识电梯
  我一般都是从生活中孩子感兴趣的事情入手进行科普教育,然后再根据孩子的兴趣去找相关的书和纪录片陪他一起看。比如孩子3岁这一年,对电梯很感兴趣,无论去哪儿,第一时间都是找电梯,我就借此机会给他科普了一下:电梯分很多种,有直梯、有扶梯;它们的工作原理也是不一样的。在家里,我们也用拼插积木试着拼搭出了一些类型的电梯,然后做些简易的机械效果让他了解电梯工作的原理。我还找了一些和电梯有关的科普动画,让他能更直观地看到电梯设计的有趣之处。那段时间,我们还经常在坐电梯的时候讨论一下这部电梯有没有什么特别之处,顺便普及一下安全乘坐电梯的注意事项,孩子觉得很有趣。(桂圆妈妈)
  4在家里开个小型动物园
  我比较喜欢小动物,所以家里养过蚕、甲虫、螳螂、乌龟等,在这个过程中孩子们也都会一起照顾它们。我家现在养的是两只乌龟,老大会每天负责给乌龟喂食。我告诉孩子们乌龟可以适当地吃一小块肉,于是大宝就问我是不是要每天喂,我告诉他一个礼拜喂一次就行了,其他时间还是喂龟粮,所以每到周五,大宝都会提醒我说:“妈妈,明天该喂小乌龟们吃肉了。”一开始的时候,他有点怕乌龟咬他,因为乌龟吃肉的样子还是有点凶残的,慢慢地,他看我喂了几次,就不害怕了,所以喂肉的任务也交给了他。除了考虑到卫生问题没让孩子们清理龟舍之外,其他事情都是兄弟俩负责的,比如定期带乌龟晒太阳,隔几天让乌龟出来放放风,兄弟俩会各自负责一只,免得它们乱跑找不到了。二宝属于胆子比较大的,所以会跟乌龟有更加亲密的接触,比如用手把乌龟拿起来。
  之前我还养過兰花螳螂,这个品种的螳螂特别漂亮,孩子们也觉得很好看,所以从那时候就开始关注螳螂。后来有一次我们去爬山,孩子们看到了普通的大刀螳螂特别兴奋,小心翼翼地观察,直到它跳走了才依依不舍地离开,从这个细节上我觉得孩子已经潜移默化地建立起了保护动物和尊重生命的意识,这是让我觉得特别欣慰的地方。
  除了养小动物以外,我也特别喜欢带着两个孩子一起看科普的纪录片,看的题材比较广泛,海洋动物、野生动物、环境保护等都有。平常我也经常带他们去自然博物馆、海洋博物馆这样的地方。我觉得,通过养小动物,孩子们收获的不只是对动物的了解,各方面的成长都看得见。(元宝妈妈)
  5恐龙专家养成记
  可能恐龙比较神秘,或者显得比较有力量,所以豆毛在一两岁的时候就对恐龙特别感兴趣,我们给他准备了很多与恐龙相关的书,比如《恐龙与史前生命》,以恐龙为主角的绘本故事。除了看书,他还爱听各种恐龙故事,熟知每一种恐龙的英文名称……遇到问题,他会自己请语音助理帮忙去网上找答案,再让语音助理把答案读给他听。
  孩子观察得特别仔细,能很容易地区分出不同恐龙之间的差别。在他还在上幼儿园的时候,我和他爸爸有一次带他去中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,看到一个恐龙雕像,我跟他爸爸说这是霸王龙,但是豆毛就坚持说这是单脊龙,走近一看标签,的确是他说得对。而且他知道恐龙的肤色是科学家或者考古学家自己揣测出来的,因为没有人知道它真正是什么样子的,因为我们目前只能看到恐龙骨头的化石。
  不过,孩子的兴趣会随着年龄的增长而变化,现在豆毛又开始对科考任务特别感兴趣,所以我们就会给他提供很多相关的资料,比如图书、纪录片、玩具,满足他的好奇心。(豆毛妈妈)
  第二部分:科普达人经
  守护孩子仰望星空的梦 高爽
  孩子越小,越容易对星空和宇宙的问题感兴趣,爸爸妈妈可以从带孩子看星星、看月亮开始,了解天文知识,激发孩子探索宇宙的兴趣。
  我—直在做天文方面的科普工作,就是希望越来越多的孩子能感受到星空和宇宙的魅力,对天文学感兴趣,这对我来说是一件特别有成就感的事情,但是我认为这并不是我个人的成就,而是天文学本身的魅力对孩子们极具吸引力“太阳为什么会发光?”“天上有外星人吗?”“星星为什么会眨眼睛?”孩子越小,越容易对星空和宇宙的问题感兴趣,但是长大之后反而不再对“仰望星空”感兴趣,这背后有复杂的原因。怎样才能让孩子保持对星空、宇宙的向往和兴趣呢?接下来结合我的工作经历和生活经验与大家分享,希望每个孩子在了解天文知识的同时,也养成乐于探索、善于思考、勇于求真的科学精神。   走近天文科学,需要营造一个科学的环境
  先想象一下,如果没有孩子,我们在家里会说起多少与太阳、星星和月亮相关的事情呢?我们会自然而然地讨论火星探测器成功环绕火星,中国空间站发射成功这些最近的科学新闻吗?如果你的答案是肯定的,那么恭喜你!你已经比其他父母领先了一步。其他的答案也没有关系,我今天就是要跟大家分享如何来营造一个这样的科学环境。
  培养孩子对天文学的兴趣,首先要从爸爸妈妈感兴趣开始。我一直从事天文科普与教育相关的工作,但我从来没有专门坐下来,给我的儿子土土讲过一节完整的天文课,而是通过我对天文学的热爱在日常生活中激发孩子的兴趣。我曾经在家里的墙上贴了一张太阳系行星的挂图,所以土土在2岁的时候,就已经可以熟练地从图上找到太阳和8大行星,而且能记住每颗行星的颜色和特征。我也特别喜欢带土土看月亮,新月、满月、弦月……看到任何形态的月亮我都很欣喜,都会和土土分享,以至于后来,土土总是能比我还善于发现夜空中月亮的变化,总是兴奋地冲我喊:“看,今天的月亮是这样的!”
  带孩子从看星星、看月亮入门
  其实要想让孩子对天文学真正地产生兴趣,可以从孩子身边经常见得到的,感兴趣的星星、月亮开始。
  ·画一画月亮的阴晴圆缺
  只要稍加留心,孩子就能发现月亮的形状是不一样的,我们就可以以此为契机,帮助孩子了解月有阴晴圆缺的规律。当然,这不是指机械地给孩子讲解这些知识点,否则,即使孩子在短时间内记得住这些知识,过不了多久也会忘记,所以,更好的方式应该是带着孩子一起观察月亮,让孩子画下来或者用黏土制作模型,这样持续一段时间后,孩子就能直观地感受到月亮形状的变化轨迹了。
  同样的方式还可以运用于对太阳的观察,在不同季节,即使是在同一时间,太阳升起时照射在窗户上的位置是不一样的,我们可以引导孩子每隔一段时间在窗户上标记—次太阳光照射进来的位置,一年过去,孩子根据窗户上的标记,就能很容易地发现变化。可别小看这些简单的观察记录活动,人类的天文学研究就是以这种方式起源的。
  ·看一看属于自己的星空
  我也非常建议父母带着孩子到野外去看星星,在观察的过程中激发孩子主动探索的欲望。我认为“看”星星的方式有3种。
  我建议先从真正的“看”开始——爸爸妈妈陪孩子用肉眼去欣赏整个星空。
  另外的“看”是与肉眼相对应的,是用星空望远镜看,星空望远镜能帮助我们获得更好的体验,也能因为看到不一样的月亮或星星而让人印象深刻,感动不已。但我要提醒爸爸妈妈的是,星空望远镜属于专业设备,操作复杂而且搬运困难,很容易因为这些外在的限制条件而被闲置,而且如果孩子年龄还小的话,也不一定能正确地从星空望远镜里看到不一样的月亮或星星,建议有条件的家庭可以等孩子年龄更大一些再准备。
  除了以上两种“看”的方式之外,我们还可以充分发挥孩子想象力充沛的优势,加入想象的部分“看”。5000年前,古巴比伦人在看夜空群星的时候,把它们想象成了熊妈妈、巨蛇或者狮子,才有了我们现在对星座的认识,其实我们也可以选择在晴朗、干燥的天气中,和孩子一起仰望星空,让孩子带着想象去看,让他讲讲自己看到的星空是什么样子的,讲讲专属于他的星空故事。
  ·地球围着太阳转,我要围着爸爸转
  除了让孩子了解、理解天文知识以外,更需要让孩子通过动手体验和亲身体验,获得更深刻的感受。比如,如何让孩子更好地理解地球是围着太阳转这个事实,我经常和土土在家进行角色扮演,我扮演太阳,他扮演地球,让土土圍着我转,这样既能让孩子真正地理解了天体运行的规律之外,我们也玩了一个非常有趣的亲子游戏,孩子会特别喜欢。
  ·从月亮上看地球是什么感觉
  去年寒假期间,因为不能出门,所以我突发奇想,和土土一起在家做视频,把我们日常的活动和对话完整地呈现给大家,一方面可以记录生活,另一方面也希望通过这种方式给更多的父母、孩子介绍宇宙的知识,其中有一节就是介绍月亮的主题。在这期节目中,我跟土土用黏土制作了月亮和地球的模型。当时土土已经知道了地球和月亮大小的比例,所以我们就按照这个比例用黏土模型进行了同比缩小,用直径1.5厘米(按照标准应为1.36厘米,但考虑到孩子的年龄,实际操作时用1.5厘米进行模拟)的小黏土球代表月亮,用直径5厘米的大黏土球代表地球,这样孩子就能比较形象地了解到地球和月亮二者的大小对比了。土土对5厘米还没有清晰的概念,我还专门拿出了一把尺子作为参照,土土尝试了好几次,终于制作出了大小合适的地球黏土模型。另外,我们还模拟了地球和月亮之间的距离,通过计算,同比缩小后,地球和月亮之间的距离是150厘米,我就借用家里的地板砖(我家的地板砖是长度为80厘米的正方形),让土土理解了两者的距离应在两块地板砖之内。确定好距离之后,我们把黏土地球模型和黏土月亮模型分别固定在了相应的位置上,之后,我和土土分别站在模型背后看对方,这样土土就理解了什么叫从地球的角度看月亮、从月亮的角度看地球。
  从了解天文现象到认识宇宙运行规律
  曾经有人问过我天文学给我带来了什么。除了神秘的宇宙知识以外,我觉得更多的是一种思维模式和底层逻辑——地球之所以成为今天的样子,是地球以外其他行星相互作用的结果,再抽象一点说,其实就是因为整个宇宙的运行规律导致了我们今天感受到的一切自然现象。有些规律孩子自己能觉察到,比如不同的季节,太阳升起和落下的时间不一样。还有些规律,我们可以通过引导孩子去观察自然现象而发现,比如土土特别希望在每天晚上看到月亮,但遗憾的是,能不能看见月亮是不确定的事,因为月亮每天从东边升起,西边落下,时间并不一样,有时候,月亮在中午就出现了,到了夜晚反而看不到了。只要引导孩子坚持观察月亮,他就能慢慢地发现这样的规律。
  自然现象背后的宇宙运行规律,是天文学真正有意思的地方’也是这个学科真正关心的问题。所以我希望孩子能通过观察自然现象发现问题,意识到和了解规律,并开始自主地探索规律,我认为这就是在帮助孩子养成科学精神。   勇于求真的精神:我不知道,咱们一起查一查吧
  在科学精神的培养上,父母的引导非常重要,但引导不意味着直接教孩子知识,而是要善于引导孩子自己思考。当孩子提出问题时,不急着给他正确答案,不妨先听听他怎么说,说得不对,也不要急于否定,先听听他的思考过程。如果一开始就把正确的知识灌输给孩子,孩子不一定感兴趣,也没有了思考的机会。
  很多父母特别担心孩子的问题回答不上来。其实我们应该建立一个观念,父母的知识储备一定是不够的!即使我是专门从事天文研究的,但在天文学这方面也并不是“百科全书”。任何人都不可能掌握所有的知识。面对孩子的提问,回答不上来,被孩子问住了,又有什么关系呢?!此时,我们不妨直接承认:“孩子,对不起,这个我也不知道,但是我觉得你很厉害,你是怎么想的呢?”多倾听孩子的想法,是个养成科学精神的好办法。我们还可以成为共同学习者,比如对孩子说:“咱们一起查一查资料好不好?”也可以鼓励孩子说:“也许以后你可以把这个问题搞明白了给我讲讲。”总之,不知道就是不知道,这没什么可担心的!至于怎么教孩子,其实没有那么难,越是年龄小的孩子,越不需要涉及太多的抽象知识理论,可以通过我们前面介绍的方法,让孩子有更多的观察、体验和感受,在这个过程中激发孩子的兴趣,再和孩子共同探求科学问题的答案。
  对于真相的追求,是最直接也是最核心的科學精神。因此我坚信,父母平时对知识实事求是的态度也是科学精神的一种体现,父母承认自己不知道的过程,就是给孩子做出的很好的榜样,是在帮助孩子树立勇于求真的科学精神。
  专家简介
  高爽
  德国海德堡大学天文学博士,曾在中国科学院国家天文台进行科研与教学工作,现为著名科普作家。
  开启一场与鸟的约会 岳颖
  观鸟,不是为了记住鸟的名字,而是通过观察它的外形特点、活动方式、栖息环境等,激发孩子对自然的兴趣,主动做到关爱动物、保护动物。
  如果把观鸟活动比喻成一场我们与鸟的约会的话,那么,我们就要提前与这位尊贵的客人约好时间,因为按照是否需要迁徙划分,鸟类可以分为留鸟和候鸟两种,如果是留鸟,可能见面时间比较随意,但如果是候鸟,就只能在特定的时间与之相遇了。
  鸟没有失约,可能是你记错了时间
  以北京为例,北京处在鸟类的迁徙通道上,所以春季的时候能看到很多迁徙过程中路过北京的鸟,夏季也能看到来北京繁殖的夏候鸟,还有一些在北京越冬的鸟,比如斑鸫。除此以外,也能看到很多留鸟,这些年全年都生活在北京,一般情况下,如果去天坛,就能很容易地看到十几种鸟类,比如麻雀、喜鹊、灰喜鹊、乌鸦、白头鹎、乌鸦。所以,爸爸妈妈如果想带孩子观鸟,要先确认好与鸟约会的时间,千万别弄错了。
  北京雨燕,住在古建里的特殊客人
  这次,我很想向大家介绍一种住在北京古建里的特殊客人——北京雨燕。北京雨燕是北京地区的夏候鸟,每年4月份从非洲飞回北京,到7月中下旬就会离开北京,是唯一以北京命名的鸟类。这个亚种最早是在北京发现的,所以就命名为北京亚种,但并不是只有北京有,我带着孩子出去玩的时候,从北京到甘肃一路上都能够看到北京雨燕的身影,实际上,它的分布挺广的。
  北京雨燕有一个特殊习性,喜欢住在古建里,比如故宫、颐和园、正阳门等地,都有北京雨燕的身影,这与它的身体结构有关。北京雨燕四趾向前的身体结构,使它们几乎没有抓握能力,以至于无法在地面上平稳地站立或跳跃,一旦意外跌落,很难再次起飞,只能选择攀附在有挑檐的古建中,古建梁椽交错的缝隙,正好给它们提供了很好的筑巢场所。老百姓也管这种鸟叫楼燕,所以它们和北京的古建以及一些传统文化有着很深的渊源。下次带孩子去故宫的时候,除了看故宫宏伟的建筑,也可以和孩子一起找一找北京雨燕的身影。
  认真观察,比知道它的名字更重要
  在带孩子参与观鸟活动时,我一般都会选择一些比较容易识别的鸟,比如鸳鸯、雨燕、麻雀,引导孩子认真观察。以我们都熟悉的麻雀为例,虽然大家都认识,但是麻雀是怎么叫的,有什么样的习性,喜欢吃什么,在什么时候活动,这些问题其实鲜有人知。相比记住它的名字,父母更应该引导孩子关注麻雀的颜色、花纹特点、嘴巴和脚的形状、叫声、走路姿势、吃东西的动作等,这些都是很好的观察乌的角度。只要孩子能抓住这些鸟的关键特征,就能够记住它的名字。但如果一上来就先告诉孩子鸟的名字,是很容易损耗孩子观察鸟的积极性的。所以我认为,在观鸟这件事上,最关键的不是让孩子记住多少种鸟的名字,而是让他觉得这件事真好玩!
  随着孩子年龄增长,我会给他们讲一讲不同类群的鸟的特征,虽然有时候他们在观察中还不知道某种鸟的名称,但是可以根据它的外形特点,找到对应的分类,比如判断某只鸟是属于雁鸭类、鹭类,还是鸥类。这就相当于教会了孩子查字典——下次再遇到生字的时候,就可以用这个方法找到相应的工具书进行查询了。至于最后要认多少种不同的鸟,记住多少鸟的名称,就是孩子自己的事情了。但只要掌握方法,就不用担心遇到不认识的鸟类。
  特别的观察角度,记录鸟儿四季的变化
  引导孩子观鸟,还可以从物候的角度出发。物候观察法是指对一种生物在一年四季,在不同环境和温度、气候条件下进行持续性的观察。农业谚语有时候说的就是物候,比如《数九歌》,这是我们宝贵的传统文化,也是科学的一部分。物候观察法可以成为父母带孩子观鸟的一种方式——聚焦于某一种鸟,关注并记录它一年四季的变化。事实上,这也是很多生物学研究的方法。只有通过持续性的观察,才有可能得出相对科学的结论。
  眼、耳是最好的观鸟设备
  刚开始带孩子观鸟,我们并不需要准备专业的设备,眼睛、耳朵就是最好的设备,对于观鸟来说,要用眼睛看,更要用耳朵听。当孩子对鸟类有了初步认识之后,再使用专业设备,也许才对他的探索更有帮助。设备并不需要很复杂,一个8倍的双筒望远镜就足够了。   像我们画画一样,只要有一支笔,就能开始画,等练习到一定程度,可能才需要对专业工具有追求。去野外观鸟也是一样,最重要的是先让孩子进入到大自然,或者先注意到身边的这些鸟类,这才是最关键的,至于各种观鸟设备,只是辅助工具。
  养成随手记录的习惯
  建议给孩子准备一个记录本,养成随手记录的习惯。看到不认识的鸟,可以让孩子把鸟的形态画出来或者写下来。不同的鸟的叫声也是不一样的,因此也可以引导孩子把鸟的声音特点也记录下来或录制下来,回去再根据这些特征求助专业的老师或者自己查找资料。认真观察,做好记录,善于求证,这会让观鸟这件事变得更有趣,这也是我们帮助孩子养成科学素养的基本方式。
  观鸟,从日常生活开始
  其实,我不建议父母一定要在周末或者放假的时候专门带孩子去观鸟,我们在日常生活中完全可以顺手做好鸟类科普。比如空调外机上来了斑鸠,可以叫孩子来看一看;走在路上,听到了喜鹊声,可以让孩子停下来听一听、找一找;带孩子遛弯的时候,如果看到一只没有见过的鸟,可以引导孩子观察它的颜色、动作,然后记录下来。比如我们曾开展过“阳台上的斑鸠”这个调查活动,就是让父母带着孩子来做的。北京全年都能看到斑鸠,它们发出咕咕咕咕的声音,适应性很强,经常在阳台上繁殖、筑窝,甚至能直接在花盆里孵化下一代。我们就让孩子和父母一起记录斑鸠繁殖、下蛋、孵化、育雏的时间。斑鸠父母是如何轮流照顾小宝宝的,小斑鸠多久能独立飞行……这些孩子都可以通过观察找到答案,不仅是满足孩子好奇心的过程,更是一次科学的探究过程。带孩子观鸟,最重要的目的就是让孩子保持探究的好奇心。
  参与有组织的野外观鸟活动
  当然,当孩子升级为观鸟“铁粉”的时候,就可以跟随专业老师到野外参加观鸟活动。长耳鸮是我非常喜欢的一种冬候鸟,是一种大型猫头鹰,体形相对来说比较大。北京的长耳鸮数量挺可观,我在南海子公园发现了一个小种群,有三五只,所以我就经常带小朋友专门去那里观察这种鸟,这就是相对专业的观鸟活动了。长耳鹗是夜行性动物,晚上行动、白天休息,所以我们的观鸟活动除了要观察前面提到的长耳鹗的外形特征,还要看它白天休息时的状态,观察它的栖息环境,比如孩子们通过观鸟活动,知道了这种鸟一般情况下喜欢躲在远离人群的柏树林里,虽然栖息的位置不一定很高,但会把自己隐藏得特别好,从旁边经过很难看出来。我还会让孩子了解长耳鹗的食性,这主要是通过分解它的食丸获得的。像长耳鹗这类猛禽,一般都没有牙齿,所以是整吞猎物,那些它消化不了的骨骼、皮毛会被吐出来,卷成一个个类似小球的东西,這就是食丸。在活动中,我会带孩子去搜集食丸,并带回来进行解剖。通过解剖,我们发现食丸中有老鼠的牙齿、蝙蝠的骨骼,还有一些小型鸟类的头骨,从而可以分析出长耳鹗的食物有哪些……这对孩子来说,其实就不是一个简单的观鸟活动了,而是一个小型研究。另外,孩子通过了解这种鸟类的生活习性、食性之后,会真正地理解如何去关爱动物、保护动物,这其实也是我们对孩子进行科学素养培养的意义之一——有科学的观念,才能更好地保护物种,保护我们赖以生存的环境。
  观鸟小攻略:北京市首批“十佳生态旅游观鸟地”都在哪儿?
  野鸭湖湿地自然保护区
  天坛公园
  十渡拒马河黑鹳保护小区
  雾灵山森林自然保护区
  北京市植物园
  小龙门国家森林公园
  北京松山国家级自然保护区
  颐和园
  圆明园遗址公园
  南海子麋鹿苑
  专家简介
  岳颖
  北京市宣武青少年科技馆生物教师、北京市十佳科技教师、全国优秀科技辅导员。
  在自然中引导孩子学会思考 史军
  带孩子去野外,不要拘泥于记住多少知识,而是要引导他积极地发现问题、解决问题,这才是培养孩子科学思维的正确路径。
  很多人说现在孩子有所谓的自然缺失症,其实我不认同这种说法,我认为我们从来没有跟自然分离过,小到家里出现的蟑螂,发霉的馒头,大到我们能感受到的天气、温度、降水、风都是自然的一部分,甚至我们生活的整个城市空间都属于自然系统的一部分,更别提随处可见的花草树木了。所以说爸爸妈妈带孩子接触自然,感受自然最好的方式就是从身边的自然元素开始。
  菜市场里的自然科学课
  我经常带孩子在菜市场里展开科学探究活动。这里除了能买到我们喜欢的食物以外,千万别忘了还有各种各样的果实,数量之多、种类之全是任何其他的野外场合无法比拟的。如果要带孩子了解果实的结构和功能,去菜市场再合适不过了。不同水果可食用的部分是一样的吗?不同的水果是怎么长出来的?各个部位是什么样的结构?当我们带着好奇的、科学探究的眼光再去看这些蔬菜水果的时候,自然就感觉不一样了,逛菜市场变得特别有意思。
  ·辨别真假果子
  植物学中把由果皮和种子组成的果子称为真果,比如桃子和樱桃,这跟我们日常所说的果子是不一样的,后者更多的是指苹果、梨等能食用的水果。按照植物学的标准,生活中我们吃到的苹果肉其实是苹果的花托,而通常会被抛弃的苹果的芯(苹果内部的黑色小粒)才是苹果的果子,所以也可以把苹果称为假果子。带着植物学视角对果子的判断标准,我们就可以带孩子去找一找哪些是真果子,哪些是假果子,并买回家和孩子一起探究一下。
  ·寻找菜市场的酸甜苦辣
  了解蔬菜水果,除了用眼睛观察颜色、外形、花纹等,我们还可以动用我们的舌头,品尝不同蔬菜水果的味道。我经常让孩子以酸甜苦辣为主题,分别去菜市场采购相应的食材。一方面,让孩子自己去感受和品尝不同食物的不同味道,了解到生物的多样性;另一方面,我会让孩子想一想为什么苦瓜是苦的,柠檬是酸的,辣椒是辣的,红薯是甜的。这些为什么的背后其实都是很有趣的故事,比如红薯中的甜味,其实是为第二年开花结果提供养分的,为了能让孩子听懂,我会告诉孩子,这就像妈妈为了你们明年上学要存很多钱一样,红薯的甜味就是红薯妈妈为她的孩子准备的“钱”。再比如,为什么辣椒是辣的?这本身有一个特别好玩的现象——辣椒的辣只是针对哺乳动物来说的,辣味能让破坏种子的生物自动远离它,但鸟类是感受不到辣的,因为鸟类没有牙齿,不会嚼碎辣椒,所以鸟类可以吃掉辣椒,顺便帮忙传播种子。类似这样的故事,菜市场里还有很多。只要稍微备备课,爸爸妈妈就可以带孩子一起去菜市场“探秘”,并用更有趣、更浅显的方式讲给孩子听,引发孩子对汲取科学知识的兴趣。   带孩子去野外探访
  除了利用身边生活中的自然资源外,如果有机会带孩子走进野外,感受不同环境中的植物和生态多样性当然更好。尤其是中国南北方的环境差异很大,导致的生物差异也大。如果有機会,父母可以带孩子走进南北不同的地区,让孩子亲身感受和体验这种差异。
  以前段时间我带孩子去热带雨林的研学活动为例,给爸爸妈妈介绍一下怎么带孩子去野外玩。
  ·去野外,做好3件事
  带孩子进入雨林之后,我们大概做了这样的几件事情。
  第一件事是发现各种现象,这是“是什么”层面的问题。我们在这里看到了特殊的热带雨林植物,比如望天树,因为它只能生活在雨林里;再比如我们看到了当地各种各样的果实,和孩子一起观察果实的外形有什么不同,内部结构是什么样子的。
  第二件事是了解生活在当地的人们是怎么利用雨林中的热带植物的,比如之前当地的人会用树皮做衣服。
  第三件事是观察并思考雨林里著名的现象,比如板根、滴水叶尖、巨叶等,为什么会出现这样的现象?这是孩子需要思考的问题,我会让孩子把自己对这个现象的理解展示出来,比如通过分组表演或者用制作手抄报的形式表现出来。
  当然,爸爸妈妈要牢记,去野外的关键目标不在于让孩子能记住雨林里有多少物种,最重要的是让孩子开始学会思考,比如我要求的他们对于板根等热带雨林著名现象的思考就是其中的一部分。另外,我还会给孩子提出很多开放性的问题,比如现在西双版纳面临的一个问题是,当地的人为了谋生,破坏了雨林,种上了香蕉树和茶叶,对此你怎么看。回答这个问题可能就需要引导孩子进行多元思维:如果站在当地人的视角,这是保障生活的方式;如果以环境保护的角度看,当然保护热带雨林更重要,因为雨林创造的生态价值远远超过经济价值。所以,在短时间内,孩子未必能得到一个答案,但是我们就是要去激发孩子去完成这样的思考,帮助孩子养成思考的习惯,培养多元思维方式,这是我希望孩子通过野外探访获得的。至于在过程中学到的科学知识,可能经过一年半载他就会忘记,但思考的过程和方法,会永远留在孩子心里,这可能就是他未来去做科学探究的种子。
  ·带上望远镜等特殊装备
  一般情况下,带孩子去野外,只需要基础的装备就可以了,主要是要根据目的地的特殊性进行不同的调整,比如进入热带雨林,要带上防雨的速干衣、防蚊的长袖和长裤、合适的鞋子、药品等。当然为了让孩子获得更好的体验,父母可以准备一些有意思的特殊装备,比如放大镜、便携显微镜、望远镜等,这些工具会极大地增强孩子在野外的活动范围,另外也会激发孩子的兴趣点,有些东西在放大镜或显微镜底下看,会看到完全不一样的一个世界,这种神奇的体验是可以通过一些简单但又特殊的装备帮孩子实现的。
  尊重孩子的提问
  无论是在菜市场还是去野外,孩子总会提出无数个为什么。面对孩子的提问,我们应该抱有什么样的态度呢?孩子的提问表明了他对世界的好奇心,我们首先要做的就是尊重孩子的提问,尊重孩子的好奇心,这是帮助孩子进入科学认知的一把钥匙。但可能也有不少父母觉得孩子的问题非常幼稚,或者认为这就是一个常识性的问题,无益于科学精神的培养,这就涉及对科学问题的定义了。并不一定所有的科学问题都像爱因斯坦提出的相对论一样高深,任何跟自然界相关的看似普通的问题,都是科学问题,而且孩子也恰恰是在这种普通的问题中学习和成长的。比如孩子问为什么叶子是绿色的,种子发芽的时候它怎么知道哪边是上哪边是下?根为什么往土里钻,为什么不朝天长呢?这些都是值得探讨的科学问题。
  当孩子提出类似的问题时,我们需要认真倾听,如果父母不知道答案,无法回应孩子的提问也没关系,毕竟我们不是植物学家,这时候只需要跟孩子一起去探索就可以了,比如引导孩子一起做相关的一些的资料收集、整理、阅读,甚至还可以一起做些小实验,这对孩子来说,是非常有意义的过程,也是一次次科学探究的过程,是科学精神养成的过程。
  激发孩子的思考
  孩子时时刻刻都可能提出自己的问题,所以我们要善于抓住孩子爱提问的特点,引导孩子尝试去解决问题。我们最近出版的“少年轻科普”系列丛书也是遵从了这样的一个基本原则,每篇文章都是从一个问题开始的,比如其中一篇是探讨为什么核桃树下面不长其他的植物,我们不是平铺直叙地给孩子介绍这个现象,而是通过探究,一步步地进行阐述和解读,给孩子示范解决问题的过程。在这里我想强调的是,不仅要让孩子获得知识,更重要的是培养孩子主动思考的习惯,这才是培养孩子科学思维的正确路径。
  基于这个原则,父母带孩子去植物园或者去野外的时候,想培养孩子的科学素养,就不能是简单地给孩子讲关于植物的科学知识或现象,更不要拘泥于孩子记住了多少知识,而是要积极地引导孩子发现问题,比如让孩子发现有的花有香味,有的花没有味道这个现象,再启发孩子进行思考、进行探究。
  专家简介
  史军
  中科院植物学博士,“玉米实验室”创始人。中国植物学会科普工作委员会成员,中国科普作家协会会员,教科版小学科学课本核心作者。
  把科学教育搬回家的多种方法
  科学教育一般是指在幼儿园或者学校进行的关于科学的教育。如何在家庭中开展科学教育?从儿童身心的发展特点出发,从孩子的兴趣出发,带孩子开展科学探究活动的途径太多了!
  生活本身,就包含了无数科学教育的契机
  从广义上来说,家庭中的科学教育不用刻意寻觅,生活处处皆有科学。比如,只要带孩子到户外,各种不同颜色的花、不一样的叶子、白天的飞鸟、夜晚的虫鸣等,都会引起孩子的兴趣和探索,增加他对周围世界的感知和理解——而这正是幼儿阶段科学教育的主要目标。
  节假日的时候,我们可能都会带孩子回老家或者外出旅行。其实,整个旅途中科学教育也是无处不在,比如孩子体验到了不同的交通工具,如抵达机场或火车站乘坐的公交车、地铁或出租车,到达目乘坐的飞机、火车;不同地区自然环境、动植物、气候、饮食的差异等;路上领略到的高山、大河、道路、桥梁等自然和人造的景观……这些新奇有趣的事物,都在吸引着孩子去观察、体验和探索。   所以我建议如果可以通过动手探索问题答案的,就可以和孩子一起动手操作。如果依旧解决不了问题,还可以请教专业人士或者查阅资料。比如孩子发现植物长虫子了,问父母该怎么办,父母不是植物专家园艺专家,不一定知道,但是这个时候可以带孩子一起去请教会养植物的人,这个请教的过程能让孩子了解到,遇到这样的情况可以采用这样的方法。这种方法层面的示范和引导,给予孩子的是不是金子本身,而是“点石成金的手指”。
  尚无答案的问题:鼓励孩子成为发现答案的人
  还有一种问题在现有的条件下沒有答案的,但它给孩子带来的不应该是失落,而应该是对未知的无限好奇。而这一点与成人的引导密切相关。比如恐龙是怎样灭绝的?直到现在科学家也没有得到明确的结论,只有很多不同的猜想,需要进一步的证据进行验证。我们需要给孩子传递的信息是:你们问出的这个问题,连科学家都还没有研究清楚,真了不起!如果你们对这个问题感兴趣,长大后可以继续研究,说不定你会成为第一个发现答案的人。
  面对孩子的提问,家长可以先在头脑中做一下判断,分类应对。最关键的是要让孩子知道,当我们遇到问题的时候,自己是有责任去寻找答案的;不同的问题可能会有不同的解决方法。解决问题的能力不只是对科学教育有价值,更是孩子学习品质中的重要方面。随着孩子这方面经验的积累,孩子就能形成主动学习的思维习惯,增强解决问题的能力,成为“爱学习、会学习”的孩子。
  受访人简介
  李秀勋
  教育科学出版社编辑、数学教育专家,主编多套基础数学、科学学科教材。
  第三部分:科学家讲故事
  在生活中给科学留个位置
  就像带孩子走进美术馆进行艺术的熏陶一样,父母也要多带孩子走进科学的世界,在生活中给科学留一个位置,才有可能为孩子打开一扇又一扇科学之门。
  认识科学的两大支柱
  培养孩子的科学精神,首先我们要搞清楚科学是什么。爱因斯坦曾经说过,科学有两大支柱,一个是欧几里得开创的几何学逻辑,另一个是伽利略开创的系统实验方法。所以,无论是我作为科学家对机器人的研究,还是培养孩子的科学精神,都是以这两大支柱作为参考和基础的。
  我的主要工作是开发、研制新型机器人,目前我们实验室已经开发出了上百种各种构型的机器人。以我研制的雪花机器人为例,它的灵感来自于自然界的雪花。为了做出这个机器人,首先我先在大脑里抽象出一个六角形,相当于建造一个数学模型,考虑它的角度、边长、尺寸等,并设定了它能在地上滚、能变形这个目标。围绕这个目标,我通过构思—画图—加工制造—实验的系列操作,最终得到了我当初设想的雪花机器人。这个过程可能会重复好几次,不断地进行调整,保证最大程度上实现最初的目标。在完成机器人制造的这个过程中,几何学建模和系统实验方法这两大科学支柱缺一不可。
  不鼓励所有孩子都成为科学家,但注重培养孩子创造、探索的精神
  科学的灵魂是创新,本质上是什么意思呢?其实就是要通过科学研究发现一些新的规律、现象或者知识。当然,这个新发现可以写下来或者以某种形式固定下来。比如牛顿定律。但我们了解牛顿定律是一个学习的过程,并不等于科学研究。
  科学家要做什么事情呢?我认为科学家应该是人类知识探索的先锋,要冲到最前方开路,发现新的原理,根据新原理进行发明创造。比如我做机器人,我可能只研制最开始的那台,剩余的工作要交给工程师和企业家批量生产,降低成本,让大家都用得起。科学家的创新与开拓精神最为宝贵,把新规律、新知识变成常识,然后再开拓新规律、新知识,这样人类才能不断进步和发展。
  强调科学精神的培养,不是让所有孩子都成为科学家,而是我们要培养出孩子不满足于现状,有意愿去进行创造和探索的精神,因为只有能发现现有技术和科学的问题,才能开拓和创造出更好的世界。这种科学精神适用于孩子将来从事的任何职业。
  科学素养与人文素养共同构成了一个完整的人
  既然不是所有的孩子都要成为科学家,那还有必要从小培养孩子的科学素养吗?答案是肯定的。我认为作为一个完整的人,科学素养和人文素养二者缺一不可。我是从事科学工作的,但我也会从人文、艺术领域中汲取营养。2019年,我们在北京798艺术中心举力、了一个以恒易为主题的艺术与科技机器人作品展,我就是从艺术中寻找灵感,制作了多种形态各异的几何机器人。在追求科学的创新与变化之中,我认为自己找到了一种永恒不变的东西,那就是艺术之美和哲学之思。
  我的一个学生在毕业后去了新闻界工作,做得非常出色,逻辑性极强,更加注重对客观事实的报道,我觉得这其实是跟她长期的科学素养训练分不开的。我觉得如果政治家或企业家具有很强的科学素养,可能在做企业决策或政治决策的时候,也会更有逻辑性。我希望每个孩子在基础教育阶段,甚至是从小就能一方面提升人文素养,另一方面加强科学素养,从而成为一个完整的人。
  在生活中给科学留个位置
  有很多父母担心自己是个“科盲”会影响孩子科学素养的提升,我觉得父母首先要在观念上做出改变,就像我不是一个音乐家也会带孩子学钢琴,接受艺术熏陶一样,普通父母也可以带孩子多体验科学。我们都知道艺术素养的培养需要熏陶,即使父母不懂艺术,也会把孩子带进美术馆,让孩子感受艺术,因为环境本身对孩子来说很重要。科学素养的培养也一样,我们可以带孩子走进科技馆,有条件的话买一些科学实验材料或者科技产品,有机会的话拜访一些科学家,只要父母用心拓展,在生活中给科学留个位置,就能帮孩子打开一扇科学之门。
  和孩子一起提高科学素养
  爸爸妈妈不一定要成为孩子的老师,可以陪着孩子,成为孩子的同学或伙伴,和孩子一起学习科学,一起成长。随着共同学习的深入,父母自己的科学素养也会不自觉地提高起来。
  保有对科学的尊重和崇敬
  郭沫若曾经说过一句话,科学是人类精神的最高境界,科学家的生活犹如古之圣贤。我理解这句话的意思是说,我们应该对科学保有足够的尊重和敬佩,从心底里认同科学对社会推动做出的贡献。所以父母要做到对科学有足够的尊重和敬畏,内心充满对科学的向往,只有这样才可能影响孩子,引导他热爱科学,成为崇尚科学的人,或者走上科学研究之路。   树立科学求证的精神
  科学都是需要实证研究的,这也就意味着遇到一件事情,我们不能盲目相信,而是需要求证之后再做出判断,这就相当于实验的部分;但也不能只相信眼见为实,还要考虑背后的逻辑性,这就对应了数学原理的部分,只有把二者结合起来,我们才不至于盲从。
  在生活中,如果我们能帮孩子养成这样对待日常事务的方式,其实也是一种科学素养和科学精神的培养,会影响到孩子日后的行为风格。
  科学家的分享:机器人学习中的数学知识与原理
  现在很多孩子在学习机器人,机器人是可以激发孩子科学兴趣的很好的工具,但要避免把机器人变成纯粹的玩具。如果像玩积木一样,只是让孩子对机器人进行不同方式的组装,通过按钮控制机器人的方向和不同的变形方式,实现和机器人的互动,孩子可能会在不断尝试的过程中了解一些规律,但这并没有实现机器人教学真正的科学价值。根据孩子的年龄给他们一些数学相关知识与原理,做数学知识的补充,才会对孩子更有帮助。
  以雪花机器人为例,雪花机器人也是一种六角形机器人,它有12个边,我还制作了三角形机器人、四边形机器人、四面体机器人、六角形机器人、立方体机器人,我们可以根据孩子的年龄让孩子从最简单的三角形机器人开始,数一数它有几条边,还可以以此为基础进行点数练习(即数到几就是几),等孩子年龄再大一些,还可以进行加减运算,比如六角形机器人比三角形机器人多几条边。除了数量以外,还可以从几何形状入手,带孩子认识四面体、六面体等最基础的几何形状。
  等孩子再大一些,还可以从角入手,比如三角形有几个角,是不是直角,在三角形机器人变形的过程中角度发生了哪些变化。还可以再结合力学的知识,让孩子了解到因为有力量的驱动,所以才会移动,而提供这个力的是电动机,并延伸到计算机编程知识。
  科学家简介
  姚燕安
  教授,博士生导师,担任北京交通大学机器人研究中心副主任,设计研制出机构与机器人艺术科技作品100余种。2014年曾为中美第一夫人彭丽媛女士和米歇尔女士讲解几何机器人科技课程。
  让孩子成为科学家,我们需要做什么?
  作为我国首位兼具大洋深潜和极地科考两项经历的女科学家,唐立梅认为科学家的工作并没有神秘之处,激发孩子的科学兴趣的同时,更要帮助孩子成为一个健康、快乐的人。
  让孩子觉得科学是一件好玩的事情
  在大多数人的印象中,科学家都是在实验室里埋头苦干,专注于自己的事情,这确实是我们科研人员应该有的专注和坚韧,但是这种形象在孩子看来,可能是枯燥、无趣的,所以我觉得,激发孩子对科学的兴趣,父母首先要让孩子了解到科学是好玩的,有广阔的自我展示的舞台。我是团中央青年讲师团的成员,经常面向青少年开展科普讲座,我一般都会给孩子讲一讲我在野外采集样品时的见闻,尤其是像南极、太平洋海底等一般人不太容易抵达的地方,分享我看到的企鹅、极光、冰川、神秘的海底世界等,这些有意思的经历都可以激发孩子对科考和海洋研究的兴趣。
  我女儿现在5岁多,她特别崇拜妈妈能去南极这件事情,每次在电视上看到“雪龙”号,她都会很兴奋地说:“妈妈,这是你之前坐的船吗?下次你能带我一起去南极吗?”虽然现在的她,看到的只是坐船去南极这件事情,但我想这是一颗种子,只要给它充分的滋养,就可能有生根发芽的一天。在孩子的成长阶段,我们需要给他提供引导,可以通过爸爸妈妈的介绍,也可以多带孩子参加一些科普类活动,现在科协、天文馆等很多机构一直在做相关的课程,这些都是激发孩子科学兴趣的重要场所。
  鼓励思考,注重创新
  对科研工作者来说,创新至关重要,高精尖的技术都需要依赖于创新才能完成。
  无论是方法创新、观点创新抑或是研究手段的创新,都要以深度思考为基础,所以在孩子成长的过程中,要鼓励孩子多思考,只有思考才能看到事情的本质,才有助于发现问题,找到创新的具体点。现在,我们的孩子正面临快餐文化盛行的挑战,我们更需要在生活中加强和引导孩子进行深度思考,而且可以是用他们喜欢的方式进行深度思考,比如将科学知识编辑制作成易传播的短视频,也不失为一种思考的方式。
  让孩子有实实在在的获得感
  激发孩子对科学的兴趣,就要让孩子有实实在在的获得感,比如感受到整个社会对科学家的尊重,了解科考为国家做出的贡献,自己进行科学探究感觉很酷,等等。这离不开外界的宣传和引导,我自己一直堅持在做科普工作,其实也是希望通过分享更多关于科研的乐趣,给孩子做好示范,激发孩子的科学兴趣。父母可以在生活中引导孩子多关注科研成果的转化、科学家的动态,让孩子感受科学的魅力和价值。
  培养孩子积极的心态
  科学家的工作跟大部分人的工作一样,都有好玩的和不好玩的部分,我经常向孩子展示的野外科考经历算是相对轻松、有趣的部分——每年会有2个月的时间去野外采集样品。其他时间也许在孩子们看来是不好玩的——我们会昼夜待在实验室里,分析样本数据,形成学术观点,发表科学论文。但是,我也会告诉他们,虽然在实验室里的工作看起来枯燥无趣,但是我们都期待着之前的采集呈现出新的科研数据,有新的发现和成果,保持这种积极乐观的心态,就让我们对自己所做的事情产生不同的感受,也享受其中。所以,无论孩子最后能不能成为科学家,这种看待事物积极乐观的心态的培养都很重要。努力把自己变成一颗小太阳,所到之处都是明亮的。
  孩子总会有各种各样的为什么,发现问题是孩子思考的基础。面对孩子的提问,我觉得父母无论能不能马上解答可以放在其次,首先在态度上要积极,包括积极寻找能帮助孩子解答问题的途径的行动,这是对孩子好奇心的一种保护,也是对孩子积极乐观心态培养的一种示范。
  科学家简介
  唐立梅
  自然资源部第二海洋研究所副研究员,随着“蛟龙”号完成第72次下潜任务,登上“雪龙”号参与中国第34次南极科考,是国内首位兼具大洋深潜和极地科考两项经历的80后女科学家、全国三八红旗手,入选团中央青年讲师团。
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