看點 科學思維，一直都是頂尖名校要求的一項重要能力，在哈佛校報一項調查當中，哈佛副教授Mona Sue Weissmark又一次的強調科學思維的重要性，在她看來，儘管學校開設了大量的科學課，但是都是對科學知識的講解，而對科學思維的培養卻少之又少。實際上，科學思維對世界保持好奇心和探究精神的一種能力，這種思維方式可用於改善學生的學習，因此，在這封給學生的信中，她強調了科學思維的重要性及特徵，也呼籲學生們用科學思維來應對全球挑戰。
文丨Jane 編丨李臻
“如果要寫一封信給學生，你最想告訴他們什麼？”
這是哈佛大學的校報發起的系列話題，並向多名哈佛教師徵集答案，在最近一期更新中Mona Sue Weissmark教授談到了“科學思維”。
Mona Sue Weissmark是哈佛大學精神病學和行為科學行為科學副教授。她之所以強調科學思維，是因為在過去30年時間，她一直在與團隊一起進行關於科學的多樣性教學方法。
然而，當她第一次開始這項研究時，她發現，科學教育與科學思維教學之間存在驚人的差距。
儘管學校開設了大量的科學課，但是都是對科學知識的講解，而對科學思維的培養卻少之又少。
但實際上，科學知識只是科學思維的基礎，在她看來，科學思維本身包含一個邏輯系統和證據標準，科學的世界觀是一種習慣，一旦掌握，就不會丟失，這種思維方式可用於改善學生的學習。
作為教授和研究人員，Mona教授看到了科學思維教育的可實現性。因此，在這封給學生的信中，她強調了科學思維的重要性及特徵，也呼籲學生們用科學思維來應對全球挑戰。
科學思維的6個特點
國際學生能力測試（Programme for international Student Assessment，簡稱PISA）中有一項測試就提到了科學素養。
PISA認為，當今時代，生活中時刻轟炸著各種觀點，每個人都必須“像一個科學家一樣思考”。
但遺憾的是，我們的科學教育並沒有跟上時代的步伐。
事實上的生活中，孩子們習慣於在網絡上找到某一問題的答案，而很少人願意去觀察探究自然現象背後的原因。
其實這就是缺乏科學思維的一種表現。
什麼是科學思維？它與日常思考有何不同？Mona Sue Weissmark談在文章中到了6點關於科學思維的特點：
首先也是最重要的一點，科學思維不依賴任何紙上談兵的理論、政治信念或個人見解，而依賴於任何人都可以獨立獲得的經驗性研究方法。
Mona教授認為，科學思維是對開放世界進行審查的一種手段，所有的觀點都應該被看作是經驗性的假設，而不是出於情感的表達。
第二，科學思維有一個特點，常常沒有被明確地談論，那就是科學誠信。
什麼是科學誠信？
就是當研究人員在進行一項研究時，他們應該報告所有他們得出的信息，而不是僅選擇性地報告出哪些他們認為正確的信息。這些信息可能有無效的，也可能有不可靠的，但都不該被隱瞞。
這是科學思維非常重要的一點，也是Mona教授希望向學生強調的：要學會對面對錯誤、接受錯誤。
第三，具備科學思維的人會考慮所有可能的事實和信息，並邀請其他人評估研究的價值。
這就好比科學家們會讓同伴重複自己的實驗，真相最終會顯現出來。因此，Mona教授鼓勵學生檢查自己的假設，這可以讓學生清楚地看到自己的意圖和能力。
第四，科學思維始終存在試探性，會受到挑戰和反駁。這是科學思維的侷限性，但這並不意味著它的質疑會消除那些好的研究，相反它會讓研究者意識到研究中的錯誤，以及人大腦理解上侷限性。
第五，所有的科學思維，都是容易出錯的。因此，Mona教授強調，研究錯誤的原因並評估錯誤的重要性也是科學思維的一環。
科學思維的目的就是促進就有爭議的話題、在不同觀點之間的對話，並促進理解。
Mona教授認為，多樣性是自然界的一個特徵。總會有相對立的人群認同兩極分化的觀點。科學思維正是評價兩極分化觀點、假新聞、假信息的一種公平方法。
最後一點，也是Mona教授最常向學生強調的：不要相信老師的話。老師也可能錯了。所以請自己測試一下，看看是否有效。
哈佛零點計劃的科學思維課
那麼，如何具備科學思維，做到像科學家一樣思考呢？
零點計劃（Project Zero）是哈佛大學教育學院1967年成立，專門對思維方式一項研究。
這門長達50年背景的研究，其中就有一門課，專門教孩子理解科學思維的本質。
這門課程有5位作者合力完成，共有137頁，分為三節，目的就是教學生理解科學家的想法，具備科學思維。
儘管這門課是設計給老師的教學方法，但課程易懂好操作，家長也可以在家跟孩子學起來。
課程中給出了多名科學家，例如牛頓、愛因斯坦、達爾文等等的參考資料。通過了解科學家試用的思維方式，幫助孩子進行學習。
當引導學生對多名科學家進行研究後，會發現，儘管科學家們得出結論的方法各不相同，但他們都遵循著相同的科學思維模式：
1、創造性和批判性思維：這涉及提出新想法，跳出條條框框的思考，將想象力於邏輯聯繫起來，並將這些想法傳達給其他人。
2、廣泛的文檔資料：許多科學家都保留著詳細的筆記本、圖紙以及他們的觀點、講座、實驗的評論、建議和修訂的對應信息。文檔是一種幫助他們將思想落實的紙上的方法，並幫助他們進行反思。
例如牛頓在小時候就嚴格保存著詳細的筆記本，200年後人們發現了這個筆記本，其中內容超過300萬個字，描述了他對數學、化學和天文學多個領域的興趣。
3、強大的觀察力：許多科學家對細節的關注涵蓋了多年的研究，以達到理解。
例如發現了“核桃夾子人”的英國史前考古學家和人類學家瑪麗·利基在挖掘現場時就以“系統且細心”著稱。她在非洲坦桑尼亞遛狗時，發現了一個古代人遺骸，頭頂有一個山脊，這項驚人的發現為科學家們提供了有關早期人類的重要信息。
4、信息的綜合和與他人的緊密合作：科學家們通常通過跨領域研究來支持自己的思想，他們相互協作，並對他們想法持開放態度，並與同時進行交流。
5、利用偶然性：許多發現是科學家在尋找其他東西時發生的，有時是經過特定的實驗得出令人驚訝的發現，
除了牛頓看到蘋果掉下來發現了萬有引力這個例子外，還有德國化學家凱庫勒午睡時夢到了蛇在咬住了尾巴，激發出了他對苯環結構的思考。
6、技術和資源的使用：科學家們一般會利用當時可用的技術，並對即將發生的事情保有遠見。
不過研究科學家的思維模式不是為了成為科學家，而是像科學家一樣保持一種好奇心，教會孩子在日常生活中尋找要探索的問題，併為這些問題可能存在的答案進行推理。
在瞭解思維模式後，哈佛大學科學思維課第二步就是教學生建立模型的意義。
課程中提到，模型是描述事物的一種方式，可以代表任何事物，在日常生活和科學中使用模型可以幫助學生在思想中發展出一種想法，從而思考事物是如何運作的。
模型通常代表看不到的東西，有助於我們克服思維的侷限性，並根據模型的假設對現象進行推理。
部分課程截圖
例如課程中有一節是利用“神秘管”學習。
家長可以準備一個紙板管（可以是捲筒衛生紙筒）、一個金屬環、一根繩子、記號筆、紙和膠帶，製作如圖所示模型。
“神秘管”示意圖
製作好後，拉動繩子，觀察繩子的變化，教孩子思考內部可能發生了什麼？是否有複雜的東西？
由此逐步引導孩子思考模型對思維方式的影響，促使他們分析模型，以瞭解模型如何支持科學思維，瞭解建模的價值。
從瞭解科學家到建模，哈佛零點計劃的這套課程可以很好的幫孩子理解科學思維。（注：文末附有完整課程下載方式）
課程中的參考資源部分截圖
科學思維是一種通用的思維方式
所以，我們可以將科學思維簡單地歸納為6步：
做出觀察
提出問題
形成假設，或可測試的解釋
基於假設做預測
測試預測
迭代：使用結果來做新的假設或者預測
而這6步不僅適用於科學學習，實際上也是其他學科解決問題的6個步驟。
Lori Leo在美國德克薩斯和愛荷華州的一所學校科學和閱讀老師。
在30年的教齡中，他就發現，科學思維也可以很好的幫助學生進行啟發式寫作。
寫作實際上是運用大量資料有邏輯地論證自己的觀點，這和科學思維的特點不謀而合，都是幫助學生建立論證和批判性思考的過程。
因此在Leo的課上，他要求學生在提出主張、提供證據後討論，以產生反思，達到對內容和觀點的深度理解。
當學生提出觀點後，他會問學生這些問題：
你的觀點是什麼？
你的證據是什麼？
為什麼你會這麼想？
你觀察到了什麼？
你收集到了什麼數據？
Leo強調他不希望在問出這些問題聽到學生回答“它發生了一些改變，”這樣籠統的答案，相反希望得到學生思考得更深入的答案。
因此，為了避免學生經常脫口而出的一些簡短、膚淺、模稜兩可的答案，Leo禁止學生使用“它”（it）、“東西”（stuff / thing）、“像”（kinda）、“一些”（some）這一類的詞語，Leo在教室裡貼了一張海報：在這些詞上畫了一個大紅叉，並在下面寫上“要具體！”。同時花時間教學生寫出清晰的、有證據支撐的論據。
所以，為了讓學生把自己當作科學家一樣每天多問一些問題，Leo設計了5條“班訓”：
我是一個科學家我會批判性思考
我能解決問題
我可以為自己的教育負責，今天我將盡全力去學習
我會尊重我的同學
每天上課前，會讓學生背誦以下幾句話以提醒自己：我們可以深入思考並提供解決方案。這不僅是科學學習需要的能力，更是各個學科的通用能力。
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