【CC讲坛】杨雨青：上好科学课，培养创造力

死记硬背标准答案，并不能让孩子站在牛顿的肩膀上，科学的智慧和乐趣都在思考和探索的过程里，科学课就是要让孩子们体会这样的过程，保护孩子的创造力，让更多的孩子们踏着巨人的脚印前行。

杨雨青

噢哇啦OWALA联合创始人

五十多年前，美国和前苏联太空竞赛，美国航空航天局急需招募最具创造力的人才。于是他们组织了一个团队，专门研究怎么评估创造力。这套评估体系很有效，五十多年来一直都被采用。他们证明了创造力是可以衡量的。这个非常鼓舞人心。

接下来，他们用这套评估体系测试了1600个5-6岁的孩子，其中具有“天才”级别创造力的孩子，占到了98%

不过这个测试还没有结束，过了5年，他们重新测试了这些孩子，现在已经10岁了，获得“天才”级别得分的孩子只剩下了30%

又过了5年，还是这1600个孩子，现在已经15岁了，最具创造力的人数还有多少呢？12%

从98%到12%，这个数据听起来的确让人有点沮丧。

从这些研究，专家们得出几个结论：第一，创造力是与生俱来的；第二，随着年龄增长，创造力急剧地下降；第三，死记硬背知识点、单纯地满足标准考试的教育方式，是不利于培养创造力的。 但是同时以标准考试为基础的人才选拔机制，不管在中国，还是在全球，都是保证教育公平的一个重要手段，在很长时间内都会继续存在。

那么在现有的教育体制下，我们要怎么做才能有效地保护和培养学生的创造力呢？

五十多年前这些专家研究创造力的第一步，是定义了“创造的过程”。他们发现这个过程跟科学研究的过程非常相似。科学是了解这个世界的过程，而自然世界丰富多彩，有无穷的探索空间，而且每个人一生下来就对自然世界充满了好奇心。科学探索的这些特质，决定了它是培养创造力的一个重要的工具。

因此，近几年，各国政府都在推进中小学科学教育改革。我国教育部也颁发了一系列政策，包括2017年颁发的《义务教育小学科学课程标准》，要求从小学一年级起就必须开设科学课，希望通过科学课激发和保护孩子的好奇心和求知欲，培养科学精神和创新能力。

那科学课到底要怎么上才能培养创造力呢？ 普遍共识，创造力的构成有三个维度，我们把它定义为知识，能力和态度。

首先，知识是一定要教的。刚才说的那98%的孩子，没有一个拿到了美国航空航天局的offer，是因为这个时候的他们虽然很有想象力，但是还没有获得必需的知识和技能。创造力不是建立在无知的基础之上的，所以，传授知识是非常必需和必要的。

我们来看看学校8年级《光的色散》这一节。 教科书上介绍牛顿用三棱镜分解了太阳光，再介绍了彩虹是经过反射折射之后产生的，接着介绍了光谱、色散的概念，后面还提到了光的三原色。

书上三棱镜和彩虹的这个实验图示，人人都见过，看起来这个实验很简单，但是实际上它还是有点儿复杂的，大部分中学可能都不会演示这个实验。

如果按照传统的方式把这一节课讲完，让学生们记忆这些概念，没有思考和探索，显然是不能达到科学课“培养科学精神和创新能力”的初衷的。记忆是最低级别的学习形式。

在我们的实验室，学生们通过实践和探究来理解和掌握知识，更重要的是，他们把知识转换成能力，而且是可迁移的能力，也就是说离开教室之后，在生活中不同的场景，他们还能带着这些知识、带着好奇心去观察，去思考，去做些什么。

在我们实验室，第一我们不做演示性的实验，第二不做验证性的实验。我们让学生们自己用光源、用三棱镜把彩虹找出来。大家如果有兴趣，可以回去做一下这个实验，体验一下它有多难。

这个时候我们会发现一二三年级的学生跟四年级及以上的学生的不同。首先，越小的孩子越勇于提问、参加讨论，大胆地作出预测。既然是预测，那实验结果就有可能不一样，没关系，我们来分析它为什么不一样。而高年级的孩子，看到实验结果跟预测不一样，第一个反应是去涂改预测表，因为他们以为这又是一个关于标准答案的考试，没答对是要被扣分的。

其次，我们也不做示范实验。四年级以上的学生，如果他们刚来我们实验室，大概自己尝试5分钟，就会停下来。问他们为什么停下来，他们会说在等老师示范，我们说，这里的导师不做示范，他们的第一反应是“不可能！”因为他们不太相信“老师不做示范”这件事，不太习惯自己去挣扎、自己去搞明白一件事；也很怕说错，很怕做错，所以他们等着老师给出正确的答案、演示正确的步骤。而三年级以下的学生更快地接受“老师不做示范”这个现实，他们会自己去想各种办法，跟导师和小组讨论，分析原因，提出新的解决方案…….不停地测试。

当然他们很快发现这个实验远远比他们想象的复杂，这个时候，他们开始去找源头，认真地思考牛顿当时在什么情境下做的这个实验，牛顿当时到底是为了回答一个什么样的问题？进一步思考和分析他们自己做实验的方法、实验的步骤出了什么问题。“踏着巨人的脚印前行”，这个时候他们开始去寻找巨人的脚印了。盲目地背诵知识点，盲目地跟着书上写的步骤做实验，是达不到这个效果的。

就这样，足足两三周的时间，他们都在研究彩虹，可以说他们对彩虹朝思暮想。他们有很多问题：为什么彩虹只是偶尔出现？为什么天空只有蓝色，而不像彩虹那样？在家用水管浇花的时候，能不能制造一道彩虹？接下来，他们还会问，人的眼睛为什么可以看到色彩？这时候他们会解剖一只牛眼睛。然后，他们对眼睛的结构非常了解了，但是他们的功能呢？每一层是做什么的？他们再打开一只电子眼。然后再进一步分析大脑对色彩的处理机制。而这个时候，又会有学生问，为什么会有焰色反应？

通过一个问题，带出无数问题——这就是我们了解世界、了解新事物的方式。学生们以问题为导向，顺着自己的好奇心提问，为了回答这些问题，跨越了光学、生命科学、机械工程、脑科学和化学等等，把点连成了线，打开了很多扇门，看到了非常丰富的世界。现实世界不是割裂的物理生物化学，而是一个整体。所以，如果我们把这么鲜活的现实世界切成不同科目的不同知识点，而且不给学生建立联系的方法和机会，那么，他们就会以为科学跟教室外的世界没有关系，那培养科学思维和科学精神，也就无从谈起。

当学生在对了解新事物这么入迷的时候，我们其实已经重新定义了学习。学习不是背诵跟生活脱节的原理、公式和孤立的知识点；学习是自我驱动的，带着无尽的求知欲和热情去了解一个自己还不知道的东西，了解之后，还会进一步思考，我能拿它做什么。

让学生背下牛顿的答案，他们就没有机会站在牛顿的肩膀上——牛顿的智慧和乐趣都在思考和探索的过程里，我们需要让学生体会这样的过程，他们才会获得乐趣，获得智慧，思维才会得到培养。

道理显而易见，但是实际生活中我们是怎么做的呢？有一次一个家庭来我们实验室参观，孩子大概五六岁，看到一个烧杯，一颗鸡蛋泡在液体里。我的同事问这个孩子：“这里面为什么在冒泡泡？”

孩子没有回答，看了看他爸爸，他爸爸马上对他说：“碳酸钙和醋酸发生化学反应，产生二氧化碳......你知道这个的啊。“， 这就是非常典型的传授知识点、剥夺了孩子思考的机会的做法。就算孩子记下来这句话里的每个化学名词，甚至能把方程式写出来，这就是科学吗？

这个思维导图列出了一部分我们本来可以跟孩子讨论和探索的内容，每一个问题都是他们感兴趣的，多好的机会啊。可是那个孩子跑开了，因为他爸爸给出了一个标准答案，把讨论终结了，没什么可聊的了。很多时候，家长一边抱怨死记硬背的教育方式，另一边却无意识地在推行这种方式。就像这个爸爸说“你知道这个的啊“，这句话的潜台词，就是就算你没搞懂，你都应该记得。

创造力的重要思维之一是发散性思维。我们的飞行项目，学生需要自己设计和制作一架小飞机，从零开始，从原材料开始。他们每往前走一步，都需要经过无数的发散，无数的聚合。比如说，选择螺旋桨这个步骤。学生在实验室找螺旋桨，导师首先要他们定义什么是螺旋桨，问他们：你要什么螺旋桨？几片叶子的？长的还是短的？什么材料做的？你把它放在飞机的哪个部位，为什么？你说飞起来的东西都要螺旋桨，是吗？那飞鸟有螺旋桨吗？风筝呢？如果有的话，在哪里？如果没有，他们怎么飞起来的？ 发散思维需要打破限制、打破边界，探索各种各样不同的可能性。如果要求学生在最短的时间内找出一个唯一的标准答案，就没有给他们任何发散的机会。

而创造和创新，就是做别人没有做过的事，是进入无人区。这个需要勇气，需要承受孤独的勇气。需要做错了重来的勇气。不管多少人质疑你，鄙视你，都要有勇气坚持。这种勇气和坚持，不是说有就有的，而是需要在这样的一个环境里长大。

这个环境是鼓励试错的环境。就说飞机这个主题，他们最终的目标是用一节普通的7号电池把自己设计的飞机飞走。他们需要经历无数次的试飞，每一次试飞都有可能摔得稀巴烂，他们要面对飞机的残骸，把它捡起来，带回去修 …….一遍又一遍……我们有个学生，在他的飞机终于成功地飞走的那一天，他很骄傲地对自己的爸爸妈妈说：我能成功是因为我失败了67次都没有放弃！他自己计了数，他的飞机摔碎了67次。

他们从自己的实践中看到，失败也是值得尊重的，因为每失败一次，就排除了一种错误，就离成功越来越近。在这样的文化中长大，这个价值观就会变得越来越根深蒂固。到最后，勇于试错，坦然面对挫败，就变成了习惯性动作。

我们用的这些方法论，全世界的科学教育专家都知道，但是如何大范围地实践，大家都在探索。我们走在了前沿。两年前联合国教科文组织的教育峰会，我们是受邀发言的全球唯一的中小学教育机构。因为国内外中小学，甚至顶级院校的本科教育，都是以验证性实验为主，硕博士才开始以自我主导的探究性实验。专家们非常好奇我们是怎么把这套方法论应用在中小学层面的。联合国教科文组织的一位执委问我：“你们怎么实现教育普惠？把这套体系分享给中国边远山区的孩子？”

做到这种教育方法的普及，中国有很独特的优势。首先，自主实验的方法需要大量的耗材。中国是世界的大工厂，到了把这个优势用在教育的时候了！但是，给孩子们发一盒一盒现成的拼装包，不是在发挥这种优势。其次，中国的移动通信技术发达，物流发达，有这两样基础设施的支持，再边远山区的学生，都能享受到这套全球领先的教育资源和教育方法。

我们给老师们提供的，一是课程设计，除了丰富的课件内容，更为重要的，我刚才说的那些，针对一节课的内容，老师如何一步一步引导学生进行实践和探究，都包含在课程设计里，而不是简单地提供实验材料和实验步骤说明，让学生按部就班地做一些验证性的实验；第二，课程内容与线上平台结合，推动学生在课堂上的互动和参与，公立学校一个班四五十个学生甚至更多，如何保证每个学生参与又不影响课堂进度，是可以通过技术来解决的；第三，我们会不断地给老师们提供探究式学习的培训，而且，最重要的，我们给老师们提供了解最前沿的科学和科技的机会。师者父母心，老师都想把最好的东西分享给学生，但是，只有当我们自己觉得学到了一个新东西，觉得这个东西有趣，才会更加充满激情地去分享它。对于教育者来说，这种激情至关重要！

去年国家航天局面向全国大中小学生征集载荷实验，最终挑选一个实验跟随嫦娥七号上月球。他们一共收到来自全国的大中小学的实验设计将近578份，入围决赛的有20组，其中小学组5组。5组当中，有4组是跟OWALA相关的：两组以OWALA的名义组队参加，另外两组以学校名义参加，但是由OWALA提供指导和支持。最重要的是，从这次活动，我们非常欣喜地看到，这种方法论的成效，不仅仅是他们考试得高分，比赛得名次，而是他们充满了好奇心与求知欲，而且在考试之后、比赛之后，他们这种好奇心与求知欲都没有丝毫的消减。

OWALA代表的是人类学习的三个阶段，发出的三个感叹词，我们希望在孩子们心中种下三句话：

“我能！” “我热爱！” “我永不放弃！“

我能！因为我有方法论，愿意学习，愿意接受挑战！
我热爱！我热爱这个世界，我热爱我做的事情！
我永不放弃！因为我相信人生路上没有失败，只有放弃！

我们希望把孩子、家长、老师心中的激情点燃。通过大家的努力，把中小学的科学课上好，保护孩子们与生俱来的创造力；如果有一天，60%、70%甚至更多的孩子在高中毕业的时候还能保持他们的创造力———如果我们能实现这个理想，中国的未来会变成什么样呢？我们非常期待！