满威宁

从一个小学生科研比赛结果谈起

2019年我参观了一个美国的科学竞赛，参赛的小学生们做了很多原创研究。一个五年级学生的研究《Wi-Fi辐射对植物有害吗？》得了整个学区的第一名，引发了诸多讨论。

简单地说，这名小学生想研究无线Wi-Fi信号对植物的影响，经过12天的实验，他声称：靠近Wi-Fi路由器的那盆“快死了”，远离的那盆则“长得很好”。得出结论：Wi-Fi如他想象的一样，严重危害了植物，大家要小心辐射。还配有一张数据图表，是他称的“植物的重量”，从第1天到第12天，单位是克。还标示出蓝色代表A盆植物，距离Wi-Fi近;橙色的代表B盆，距离Wi-Fi远。于是，我把实验内容发到我的学生群里，请孩子们看看。我提到：“首先要肯定这个孩子的创造性想法和努力，但大家对这个结论有没有什么疑问？能想到哪些问题？”

群内的中小学生立刻各抒己见：

A：Wi-Fi真的会影响植物的生长吗？对人体也有影响吗？

B：在种植过程中，泥土的重量相同吗？土质一样吗？每次浇水的克数一样吗？植物生长的温度、湿度、阳光照射一样吗？离窗户的远近都相同吗？否则会导致蒸发不一样，吸收阳光的程度也不一样。

C：靠近机器有光源和热的话，是适宜病虫害的温度，会不会虫子比较多？

我觉得这些质疑很好，大家都对实验条件的一致性提出了合理的怀疑。我于是又提醒大家，再仔细看看原作者本人的数据图表，还能发现哪些问题？马上有同学提出来说，作者是以重量为单位的：

D：这个实验中是不是可以用整体植株高度的变化来当测量数据？

E：我认为还可以观察植株的色泽。

F：用植物叶片的数量与叶片的大小及叶片的颜色来做数据，可能会比植物的重量做数据更合适。

G：还是量高度或根茎粗细好一些。

我说：这些都是很好的想法。不过，12天以后，确实有一盆长得没有另一盆好。用叶片的多少、植株高低的差别，就可以得到结论“Wi-Fi让这株植物受害了”吗？

假设、实验、数据、结论之间的逻辑关系到底应该是怎样的？这是一个绝佳的例子，用来真正培养孩子们的科学思维方式。很快同学们就注意到原数据图表的重大问题：

H：植物的重量是如伺称出来的呢？从第1天到第12天植物总重量呈下降趋势，这与植物生长规律是违背的！

I：如果土壤重量.浇水量都一样，并且都在室内，只是离Wi-Fi的距离远近不同的话，我认为他测量数据有问题。植物吸收水分养分生长应该越来越重，可是B的重量却比A少？

首先他们开始质疑“植物的重量”减少的原因，然后纷纷表示：

J：这个实验中植物的重量是如何测量的？是包含土壤的重量吗？

K：水的蒸发是无法计算的。

L：他没有考虑到盆间土壤水分蒸发的差异。

这个过程就是著名的锻炼批判性思维（criticalthinking）的方法，即使这是一个在比赛中拔得头筹的项目，其他人也照样可以提出质疑。

进而，又有同学提出：

M：一次實验不足以得到结论，偶然性太大，需要多次验证。

N：有养花经验的人知道，即使是一样的植物在一样的环境下，也可能有差别，太多偶然因素可以导致差别。

孩子们的条理变得越来越清晰起来。总之，如此不严谨的实验过程和不一致的实验环境，怎么能够说明植物长得不好的原因是Wi-Fi影响呢？原作者可能是因为强烈的主观愿望，选择性地指向心仪的结论，把自己都骗到了。但是为什么这样的项目能在美国得奖？从中我们能得到什么启发或者反思？

记忆中的中国科学启蒙

记得在国内小学自然课讲天气记录，讲种子发芽时，大部分的时候和思想品德课一样是全程背诵的，需要思考的内容很少。我们那时的自然科学课，一味地只讲“事实”、讲现象、讲结论，就像详尽精准的说明文。基本没有涉及过：讨论事实与观点之间的区别，讨论怎样去寻找答案的过程，培养批判性的思维方式和训练科学的思维方式等等。

到了中学，我有幸遇到几位很好的老师，在物理化学生物方面让我学到了范围又深又广的丰富的知识，这是我之后在自然科学领域能深入学习研究的基础。但那时候实验课唯一的目的是去验证书本原理的正确性，如果实验结果不吻合，要想办法凑出“理想的结果”。而不是让我们在结果的分歧中去探索和发现背后的原因。习惯了结论先行，再去凑理想实验结果的思维，是没法在科学上做出任何新发现的。

重点是：没有人教过我们“怎么做科学”。我一直非常肯定国内基础教育在数学方面非常成功，在物理化学生物方面也有很多可取之处：基本功功底扎实，比国外很多地方都强。但却仅限于提供了很多科学“事实”（知识点），没有怎么提供机会让学生自己去探索、发掘和思考。

美国科学启蒙优与劣

那么美国的科学启蒙教育又是怎样的？