逻辑力：引导探索精神，教会孩子逻辑思考
郝景芳 “雨果奖”得主，清华大学物理学硕士、经济学博士
父母没有科学背景也能培养孩子的科学思维吗？
科学思维并不是只有科学家才需要的思维方法，它能让一个人更理性、更睿智地面对生活，因此我们每个人都需要具备一定的科学思维。科学思维对孩子的学业和未来发展都有积极影响，家长要学会从小给孩子培养科学思维。没有科学背景的家长也不用担忧，因为你也能培养孩子的科学思维。
/ 认识科学思维 /
很多人认为科学教育的门槛很高，但实际上并不是这样，家长和孩子在家里就能完成，而且可以享受其中。家庭中的科学教育为何重要？为什么说没有科学背景的家长也能培养孩子的科学思维？我们先通过两组亲子对话作为导入案例，帮助家长建立对科学思维的感性认识。
第 一组对话：雨下到地上，到哪里去了？
孩子：妈妈，雨下到地上，到哪里去了呀？
妈妈：被太阳晒干了呀！走快点，我们快要迟到啦。
孩子自然会说：哦，好吧……
孩子：妈妈，雨下到地上，到哪里去了呀？
妈妈：你猜猜？
孩子：可能是，又融化了吧？
妈妈：为什么说又？你想到雪融化吗？
孩子：对！雨也融化了！
你感受到这两组对话有什么不同了吗？
第二组对话：天为什么是蓝色的？
孩子：妈妈，天空为什么是蓝色的呢？
妈妈：嗯……这个问题很复杂，你现在还理解不了，等你长
大以后就会明白的啦。
孩子：哦……
孩子：妈妈，天空为什么是蓝色的呢？
妈妈：嗯，你觉得是为什么呢?
孩子：嗯，我想是因为地球外面罩了一个蓝色的气球！
妈妈：如果真像你所说的，地球外面罩了一个蓝色的气球让天变蓝，你有没有办法来证明这个想法是对的，或者是不对的呢？
孩子：嗯，如果真有气球，我做一个火箭或者飞机一直往上飞， 终肯定会碰到这个气球，把它戳破。戳破这个气球再往外飞，回头能看到我们居住的家，被罩在这个蓝蓝的大气球里面。
从刚刚听到的这两组对话里面，你发现了什么，又想到了什么呢？
从孩子层面来看，如果两个孩子分别按照这两种沟通方式成长的话，哪一个更有可能成长为对世界充满好奇和求知欲的人？
科学思维能让孩子主动了解和探索这个世界，而不是被动适应。当孩子问为什么的时候，他们内心深处可能有这样一个信念：世界上的事物之所以是现在这个样子，一定是有原因的。而且，他们相信自己有权利也有能力去探索这个原因，把世界的来龙去脉搞清楚。他们会相信自己和自己所处的客观世界，从根本上是可以被认识、被理解和被改变的。这就意味着他们不会被动地接受事物本来就是如此，不会只满足于蜻蜓点水式地看世界，而是像科学家一样深入地、主动地探究世界。这种探索精神对于他们的学习和成长以及适应变化越来越迅速猛烈的未来世界，尤为重要。
从家长层面来看，第 一，在日常对话中就可以渗透科学思维的引导，家长并不需要过多的知识储备。比如说，天空为什么是蓝色的这个主题，本来要解释这个问题至少需要大学物理的水平，因为它涉及瑞利散射，而且，瑞利散射也许也不是 终答案，因为很多人在质疑瑞利散射到底能不能解释这个问题。但是，在刚才的对话中，我们并不需要知道瑞利散射这些科学知识，而是通过对话这种形式的讨论让孩子意识到，万事万物的背后确实藏着科学道理，你有权利对此感到好奇。第二，我们可以随心所欲提出想法，但是这些想法也需要用某一个方法来检验，哪怕仅仅是开脑洞来检验。这是个一步步深入理解世界的过程，并不需要过多的知识和技巧，轻装上阵即可。科学思维不是科学家或者说理工科家长的专利，它渗透于生活中的每一个角落。每一个孩子感兴趣的问题，都可以用来给孩子进行科学启蒙。当孩子有了科学思维，长大后思考所 有的问题都会比其他人更理性、更深刻一点。
科学思维的引导不等于科学知识的介绍。日常对话中的科学思维引导，目的不是为了让孩子掌握多少知识点，而是鼓励孩子学会用逻辑推理和观察事实的方法，自己得出一个合理的，或者是可验证的结论。比起记住多少知识点，这套内化的思维方法才是令孩子受益一生的智慧。
/ 拆解科学思维，3个实用建议 /
通过前面两组对话，大家应该对于科学思维的价值有了初步的认识。下面就来介绍一下如何认识科学思维，如何从科学思维要素出发，通过日常生活的亲子对话，培养孩子的科学思维。
科学思维可定义为：对于可证伪的问题进行观察、提问，形成自己的假设，并且通过逻辑推理或者实验，验证假设是否正确的思考与实践活动。
什么是可证伪的问题？如果一个问题的解释或者结论，可以通过实际观察到的现象或者逻辑推理来否定和推翻，这样的问题就是可证伪的问题。“可证伪”是奥地利科学哲学家卡尔•波普（Karl Popper）在20世纪提出来的重要概念。“可证伪”意味着问题的解释可以不断被修正，形成更有解释能力和预测能力的科学理论。只有通过这种可证伪的问题，人们才能有效地、深入地去研究、去讨论。比如地球是怎样运动的这个问题，就是一个可证伪的科学问题，也由此推进了我们对地球乃至太阳系的认识，从地心说发展到日心说。
那么什么样的问题是不能证伪的呢？不能证伪的问题就是那些没有办法证明是错的问题。比如说，有人告诉你，他养了一只火凤凰，但是这只火凤凰是透明的，我们其他人都看不到，也没办法令它出现。那么，要想证明这只火凤凰是否存在，就是不可证伪的问题。因为我们不可能想出一个办法让它出现，就没有办法证明它存在还是不存在。
从科学思维的定义，我们发现在这种思维活动里，观察、提问、提出猜想、验证猜想是关键要素，根据这些要素，我在此提供以下建议。
第 一个建议：带着比较的目的去观察不同事物
我们可以在生活中让孩子留意事物的特征，比如颜色、大小、质地等等，孩子在具备了找特征的能力后，就会注意到很多特点和原理。接下来我们可以去对比，对比不同事物的差异，再提出问题去解释这些差异，每一个问题背后会有原因，每一个原因背后都有更深层次的原因。
比如去动物园时可以让孩子观察各种动物的脚有什么不一样，他们可能会说大象的脚是圆圆的，袋鼠的脚是长长的。然后再引导孩子
去思考：你觉得它们的脚为什么不一样呢？如果他说我不知道，家长也先不要直接给他答案，而是让他去假设，如果大象长了袋鼠的腿和脚，会怎么样呢？孩子们就会靠自己的思考推理：大象这样巨大的身体，长了袋鼠很细的腿，可能就会被压断。因为这个结论是孩子自己通过想象推断出来的，那么在这个过程中他就发现了动物的脚和它们的体型、生活习性有什么样的关系，逻辑能力也得到了提升。
我们还可以在此基础上做延伸，让孩子玩分类的游戏。在分类游戏中，孩子会观察比较每样事物的特点，从中找出它们的共同特征和差异。每一种共同特征，都可能成为孩子分类的依据。
“分类”本身就意味着我们对事物有了一定程度的观察和分析，分类是我们的大脑认识世界、把世界化繁为简的关键能力。而将事物进行多角度的分类，尤其是当孩子突破对事物的表面认知，找到不容易被发现的潜在共通点，给事物建立新的分类方式时，意味着孩子对事物的认识达到了不一样的深度。
美国弗吉尼亚大学心理学教授威林厄姆在他的著作《为什么学生不喜欢上学》里面，讲到了学生（初学者）跟专家在思考过程中的本质区别。初学者只能看到事物与事物之间表面的联系，也就是书中所说的表层结构。比如，苹果和雪梨都属于水果，电视机和冰箱都是家用电器。这些按照日常生活的认知赋予事物的常规分类，就是表层结构。而专家不一样的地方就在于，他们能够发现事物和事物之间潜在的、深层的联系，尤其是在功能方面的联系，也就是书中所说的深层结构。比如，专家可能会把手机和人的手脚、眼睛、嘴巴划分为一类东西，因为他们认为，从本质上来看，手机就是人类延伸的器官和感官。所以，专家在看待世界的时候，会比其他人看得更透彻；分析问题的时候，也会比其他人想得更深入。由此可见，鼓励孩子给事物建立新的分类方式，有利于提高他们深入思考的能力。
第二个建议：引导孩子观察自然因果现象，并进行问题启发
在生活中存在很多我们习以为常、觉得理所当然的自然因果现象，比如人跳起来会落回地上。探究这些现象背后的原因，一方面可以更好地激发孩子对生活、对世界的好奇心，另一方面也可以帮助孩子从生活中更好地理解基本的科学常识和概念，为以后在科学方面的学习打好基础。
比如当孩子滑滑梯时，我们可以问孩子：你觉得为什么所有东西都会从滑梯上面往下面滑呢？一个东西放在滑梯上为什么不能往上滑？孩子的第 一反应是，东西往下滑是天经地义的。这个时候我们可以进一步问：“你觉得为什么下楼梯是省力的，上楼梯是费力的呢？”孩子也觉得：“是呀，为什么呢？”这时，我们可以让他进一步思考：平时拉东西、推东西时，怎样的情况下会省力，怎样会费力？可以跟孩子一起感受拉东西、推东西的力量，让他们用身体感受力量的不同方向。这个时候，再从力量开始讨论大地对人的拉力，孩子就会开始理解：
地对人是有一个拉力的。进而他会思考引力，乃至更多力量的原理。像平时生活中吃饭、喝水、拉臭臭这些事情，可以对孩子说，这是新陈代谢。也可以让他对比，你看，树是怎么新陈代谢的？树是从哪儿吸收营养，从哪儿释放出来的？还可以观察其他东西，比如，汽车的能量是从哪儿进来的？怎么变化，怎么出来的？然后孩子会理
的能量是从哪儿进来的？怎么变化，怎么出来的？然后孩子会理解，所有这些过程，都是能量循环的过程，那么，孩子以后再接触能量这个概念的时候就丝毫不会觉得困难。
第三个建议：引导孩子提出假设和猜想，验证假设
在科学思维里，很重要的一环就是能够分辨两种不同的猜想，哪一个更为正确。这种理智并不是所有成年人都有的，但在生活和学业里都很重要。有了这种对比不同猜想的能力，在做题的过程中，就可以高效判断，哪一种思路更符合试卷信息。这种理性分辨的逻辑，也能让我们和他人理智对话，不至于发生人身攻击。
比如孩子骑着滑板车时，如果遇到风特别大的天气，孩子可能会发现滑板车不用蹬就可以往前走。家长就可以启发孩子：“除了风很大，还有可能是什么原因呢？”孩子可能会想到把滑板车放在下坡路上，也可能不用蹬就往前走。家长可以再进一步启发孩子：“你有没有什么方法能够判断，到底是因为风大，还是因为下坡呢？”观察力强的孩子，可能会想到可以看周围的树叶，如果树叶也是往前走的，就说明是风吹的，如果树叶不动就说明没有风，是下坡路。通过观察现象，大胆提出自己的猜想，然后去思考验证自己的猜想，这个过程需要良好的逻辑基础。当孩子这样做的时候，家长要及时鼓励孩子，并引导孩子想想另一种可能性：改天再来同一条路，到没风的时候再来，如果那时还可以不蹬就往前走，说明这条路是下坡，如果那天走不动了，就说明是风的缘故。这就是改换条件再观察现象。
以上给出三个小建议：让孩子带着比较的目的观察事物，引导孩子从自然因果现象里进行问题启发，引导孩子提出猜想和假设、验证假设。这些思维方法是能够培养孩子科学思维的好方法，简单易行，只需要通过对话，不需要太深刻的知识，就可以让孩子的逻辑能力、思考深度得到提升。
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