楊雨青：上好科學課，培養創造力_風聞

死記硬背標準答案，並不能讓孩子站在牛頓的肩膀上，科學的智慧和樂趣都在思考和探索的過程裏，科學課就是要讓孩子們體會這樣的過程，保護孩子的創造力，讓更多的孩子們踏着巨人的腳印前行。

五十多年前，美國和前蘇聯太空競賽，美國航空航天局急需招募最具創造力的人才。於是他們組織了一個團隊，專門研究怎麼評估創造力。這套評估體系很有效，五十多年來一直都被採用。他們證明了創造力是可以衡量的。這個非常鼓舞人心。

接下來，他們用這套評估體系測試了1600個5-6歲的孩子，其中具有“天才”級別創造力的孩子，佔到了98% 

不過這個測試還沒有結束，過了5年，他們重新測試了這些孩子，現在已經10歲了，獲得“天才”級別得分的孩子只剩下了30% 

又過了5年，還是這1600個孩子，現在已經15歲了，最具創造力的人數還有多少呢？12%

從98%到12%，這個數據聽起來的確讓人有點沮喪。 

從這些研究，專家們得出幾個結論：第一，創造力是與生俱來的；第二，隨着年齡增長，創造力急劇地下降；第三，死記硬背知識點、單純地滿足標準考試的教育方式，是不利於培養創造力的。 但是同時以標準考試為基礎的人才選拔機制，不管在中國，還是在全球，都是保證教育公平的一個重要手段，在很長時間內都會繼續存在。

那麼在現有的教育體制下，我們要怎麼做才能有效地保護和培養學生的創造力呢？ 

五十多年前這些專家研究創造力的第一步，是定義了“創造的過程”。他們發現這個過程跟科學研究的過程非常相似。科學是瞭解這個世界的過程，而自然世界豐富多彩，有無窮的探索空間，而且每個人一生下來就對自然世界充滿了好奇心。科學探索的這些特質，決定了它是培養創造力的一個重要的工具。 

因此，近幾年，各國政府都在推進中小學科學教育改革。我國教育部也頒發了一系列政策，包括2017年頒發的《義務教育小學科學課程標準》，要求從小學一年級起就必須開設科學課，希望通過科學課激發和保護孩子的好奇心和求知慾，培養科學精神和創新能力。

那科學課到底要怎麼上才能培養創造力呢？ 普遍共識，創造力的構成有三個維度，我們把它定義為知識，能力和態度。

首先，知識是一定要教的。剛才説的那98%的孩子，沒有一個拿到了美國航空航天局的offer，是因為這個時候的他們雖然很有想象力，但是還沒有獲得必需的知識和技能。創造力不是建立在無知的基礎之上的，所以，傳授知識是非常必需和必要的。

我們來看看學校8年級《光的色散》這一節。 教科書上介紹牛頓用三稜鏡分解了太陽光，再介紹了彩虹是經過反射折射之後產生的，接着介紹了光譜、色散的概念，後面還提到了光的三原色。

書上三稜鏡和彩虹的這個實驗圖示，人人都見過，看起來這個實驗很簡單，但是實際上它還是有點兒複雜的，大部分中學可能都不會演示這個實驗。

如果按照傳統的方式把這一節課講完，讓學生們記憶這些概念，沒有思考和探索，顯然是不能達到科學課“培養科學精神和創新能力”的初衷的。記憶是最低級別的學習形式。

在我們的實驗室，學生們通過實踐和探究來理解和掌握知識，更重要的是，他們把知識轉換成能力，而且是可遷移的能力，也就是説離開教室之後，在生活中不同的場景，他們還能帶着這些知識、帶着好奇心去觀察，去思考，去做些什麼。

在我們實驗室，第一我們不做演示性的實驗，第二不做驗證性的實驗。我們讓學生們自己用光源、用三稜鏡把彩虹找出來。大家如果有興趣，可以回去做一下這個實驗，體驗一下它有多難。 

這個時候我們會發現一二三年級的學生跟四年級及以上的學生的不同。首先，越小的孩子越勇於提問、參加討論，大膽地作出預測。既然是預測，那實驗結果就有可能不一樣，沒關係，我們來分析它為什麼不一樣。而高年級的孩子，看到實驗結果跟預測不一樣，第一個反應是去塗改預測表，因為他們以為這又是一個關於標準答案的考試，沒答對是要被扣分的。

其次，我們也不做示範實驗。四年級以上的學生，如果他們剛來我們實驗室，大概自己嘗試5分鐘，就會停下來。問他們為什麼停下來，他們會説在等老師示範，我們説，這裏的導師不做示範，他們的第一反應是“不可能！”因為他們不太相信“老師不做示範”這件事，不太習慣自己去掙扎、自己去搞明白一件事；也很怕説錯，很怕做錯，所以他們等着老師給出正確的答案、演示正確的步驟。而三年級以下的學生更快地接受“老師不做示範”這個現實，他們會自己去想各種辦法，跟導師和小組討論，分析原因，提出新的解決方案…….不停地測試。 

，時長01:05當然他們很快發現這個實驗遠遠比他們想象的複雜，這個時候，他們開始去找源頭，認真地思考牛頓當時在什麼情境下做的這個實驗，牛頓當時到底是為了回答一個什麼樣的問題？進一步思考和分析他們自己做實驗的方法、實驗的步驟出了什麼問題。“踏着巨人的腳印前行”，這個時候他們開始去尋找巨人的腳印了。盲目地背誦知識點，盲目地跟着書上寫的步驟做實驗，是達不到這個效果的。 

就這樣，足足兩三週的時間，他們都在研究彩虹，可以説他們對彩虹朝思暮想。他們有很多問題：為什麼彩虹只是偶爾出現？為什麼天空只有藍色，而不像彩虹那樣？在家用水管澆花的時候，能不能製造一道彩虹？接下來，他們還會問，人的眼睛為什麼可以看到色彩？這時候他們會解剖一隻牛眼睛。然後，他們對眼睛的結構非常瞭解了，但是他們的功能呢？每一層是做什麼的？他們再打開一隻電子眼。然後再進一步分析大腦對色彩的處理機制。而這個時候，又會有學生問，為什麼會有焰色反應？ 

通過一個問題，帶出無數問題——這就是我們瞭解世界、瞭解新事物的方式。學生們以問題為導向，順着自己的好奇心提問，為了回答這些問題，跨越了光學、生命科學、機械工程、腦科學和化學等等，把點連成了線，打開了很多扇門，看到了非常豐富的世界。現實世界不是割裂的物理生物化學，而是一個整體。所以，如果我們把這麼鮮活的現實世界切成不同科目的不同知識點，而且不給學生建立聯繫的方法和機會，那麼，他們就會以為科學跟教室外的世界沒有關係，那培養科學思維和科學精神，也就無從談起。 

當學生在對了解新事物這麼入迷的時候，我們其實已經重新定義了學習。學習不是背誦跟生活脱節的原理、公式和孤立的知識點；學習是自我驅動的，帶着無盡的求知慾和熱情去了解一個自己還不知道的東西，瞭解之後，還會進一步思考，我能拿它做什麼。

讓學生背下牛頓的答案，他們就沒有機會站在牛頓的肩膀上——牛頓的智慧和樂趣都在思考和探索的過程裏，我們需要讓學生體會這樣的過程，他們才會獲得樂趣，獲得智慧，思維才會得到培養。 

道理顯而易見，但是實際生活中我們是怎麼做的呢？有一次一個家庭來我們實驗室參觀，孩子大概五六歲，看到一個燒杯，一顆雞蛋泡在液體裏。我的同事問這個孩子：“這裏面為什麼在冒泡泡？”

孩子沒有回答，看了看他爸爸，他爸爸馬上對他説：“碳酸鈣和醋酸發生化學反應，產生二氧化碳……你知道這個的啊。“， 這就是非常典型的傳授知識點、剝奪了孩子思考的機會的做法。就算孩子記下來這句話裏的每個化學名詞，甚至能把方程式寫出來，這就是科學嗎？

這個思維導圖列出了一部分我們本來可以跟孩子討論和探索的內容，每一個問題都是他們感興趣的，多好的機會啊。可是那個孩子跑開了，因為他爸爸給出了一個標準答案，把討論終結了，沒什麼可聊的了。很多時候，家長一邊抱怨死記硬背的教育方式，另一邊卻無意識地在推行這種方式。就像這個爸爸説“你知道這個的啊“，這句話的潛台詞，就是就算你沒搞懂，你都應該記得。 

創造力的重要思維之一是發散性思維。我們的飛行項目，學生需要自己設計和製作一架小飛機，從零開始，從原材料開始。他們每往前走一步，都需要經過無數的發散，無數的聚合。比如説，選擇螺旋槳這個步驟。學生在實驗室找螺旋槳，導師首先要他們定義什麼是螺旋槳，問他們：你要什麼螺旋槳？幾片葉子的？長的還是短的？什麼材料做的？你把它放在飛機的哪個部位，為什麼？你説飛起來的東西都要螺旋槳，是嗎？那飛鳥有螺旋槳嗎？風箏呢？如果有的話，在哪裏？如果沒有，他們怎麼飛起來的？ 發散思維需要打破限制、打破邊界，探索各種各樣不同的可能性。如果要求學生在最短的時間內找出一個唯一的標準答案，就沒有給他們任何發散的機會。 

而創造和創新，就是做別人沒有做過的事，是進入無人區。這個需要勇氣，需要承受孤獨的勇氣。需要做錯了重來的勇氣。不管多少人質疑你，鄙視你，都要有勇氣堅持。這種勇氣和堅持，不是説有就有的，而是需要在這樣的一個環境里長大。 

，時長00:47這個環境是鼓勵試錯的環境。就説飛機這個主題，他們最終的目標是用一節普通的7號電池把自己設計的飛機飛走。他們需要經歷無數次的試飛，每一次試飛都有可能摔得稀巴爛，他們要面對飛機的殘骸，把它撿起來，帶回去修 …….一遍又一遍……我們有個學生，在他的飛機終於成功地飛走的那一天，他很驕傲地對自己的爸爸媽媽説：我能成功是因為我失敗了67次都沒有放棄！他自己計了數，他的飛機摔碎了67次。

他們從自己的實踐中看到，失敗也是值得尊重的，因為每失敗一次，就排除了一種錯誤，就離成功越來越近。在這樣的文化中長大，這個價值觀就會變得越來越根深蒂固。到最後，勇於試錯，坦然面對挫敗，就變成了習慣性動作。 

我們用的這些方法論，全世界的科學教育專家都知道，但是如何大範圍地實踐，大家都在探索。我們走在了前沿。兩年前聯合國教科文組織的教育峯會，我們是受邀發言的全球唯一的中小學教育機構。因為國內外中小學，甚至頂級院校的本科教育，都是以驗證性實驗為主，碩博士才開始以自我主導的探究性實驗。專家們非常好奇我們是怎麼把這套方法論應用在中小學層面的。聯合國教科文組織的一位執委問我：“你們怎麼實現教育普惠？把這套體系分享給中國邊遠山區的孩子？” 

做到這種教育方法的普及，中國有很獨特的優勢。首先，自主實驗的方法需要大量的耗材。中國是世界的大工廠，到了把這個優勢用在教育的時候了！但是，給孩子們發一盒一盒現成的拼裝包，不是在發揮這種優勢。其次，中國的移動通信技術發達，物流發達，有這兩樣基礎設施的支持，再邊遠山區的學生，都能享受到這套全球領先的教育資源和教育方法。

我們給老師們提供的，一是課程設計，除了豐富的課件內容，更為重要的，我剛才説的那些，針對一節課的內容，老師如何一步一步引導學生進行實踐和探究，都包含在課程設計裏，而不是簡單地提供實驗材料和實驗步驟説明，讓學生按部就班地做一些驗證性的實驗；第二，課程內容與線上平台結合，推動學生在課堂上的互動和參與，公立學校一個班四五十個學生甚至更多，如何保證每個學生參與又不影響課堂進度，是可以通過技術來解決的；第三，我們會不斷地給老師們提供探究式學習的培訓，而且，最重要的，我們給老師們提供瞭解最前沿的科學和科技的機會。師者父母心，老師都想把最好的東西分享給學生，但是，只有當我們自己覺得學到了一個新東西，覺得這個東西有趣，才會更加充滿激情地去分享它。對於教育者來説，這種激情至關重要！ 

去年國家航天局面向全國大中小學生徵集載荷實驗，最終挑選一個實驗跟隨嫦娥七號上月球。他們一共收到來自全國的大中小學的實驗設計將近578份，入圍決賽的有20組，其中小學組5組。5組當中，有4組是跟OWALA相關的：兩組以OWALA的名義組隊參加，另外兩組以學校名義參加，但是由OWALA提供指導和支持。最重要的是，從這次活動，我們非常欣喜地看到，這種方法論的成效，不僅僅是他們考試得高分，比賽得名次，而是他們充滿了好奇心與求知慾，而且在考試之後、比賽之後，他們這種好奇心與求知慾都沒有絲毫的消減。

OWALA代表的是人類學習的三個階段，發出的三個感嘆詞，我們希望在孩子們心中種下三句話：

 “我能！” “我熱愛！” “我永不放棄！“

我能！因為我有方法論，願意學習，願意接受挑戰！我熱愛！我熱愛這個世界，我熱愛我做的事情！我永不放棄！因為我相信人生路上沒有失敗，只有放棄！

我們希望把孩子、家長、老師心中的激情點燃。通過大家的努力，把中小學的科學課上好，保護孩子們與生俱來的創造力；如果有一天，60%、70%甚至更多的孩子在高中畢業的時候還能保持他們的創造力———如果我們能實現這個理想，中國的未來會變成什麼樣呢？我們非常期待！