应试教育、素质教育、风雅教育和科学(或者学科思维)教育

经常看到批评应试教育和为应试教育辩护的文章,基本上批评和提倡的都不是一个东西。同样的情况出现在提倡素质教育和批评素质教育的文章中。因此,我想在这里区分一下这几个概念,希望至少在讨论的时候,针对的是同一个东西。当然,具体的内涵可以继续讨论,但是一定要有一个基本统一的讨论的起点,是必要的。

很多时候,为应试教育辩护的理由是:这是阶层流动的重要机制,尤其是底层往上层的流动。是的,这是一个很好的理由,但是,这不是应试教育的独特的内在特点,只要是具有比较公平的考试(甚至考察)机制的人才培养制度,都具有这个阶层流动的功能。简单地说,就是,只要是考试教育,就具有这个功能。相比于考试教育,应试教育强调在应对考试、应付考试、对付考试这一点上。因此,应试教育指的是为了应对考试把学习和教学的目标定为考试取得好成绩,而采取题海战术通过多练习提高熟练程度培养孩子小心谨慎不犯错熟悉题型这样的方式来教和学。如果在题型和题海教学的基础上,还能够考虑到每个学科的大图景典型思维方式——这个对于任何一个学科一定要明确起来而不是只有一个说法,例如语文的分析性阅读和分析性写作、数学的抽象化也就是在数学语言和日常语言、数学世界和现实世界之间的转换,等等——的培养和体会,则这样的应试教育已经结合了一定的学科思维教育,而不是单纯的应试教育。

因此,用阶层流动来为应试教育辩护,实际上为在为依赖比较公平的考试来做人才培养的教育制度辩护。这一点,不管在教和学的层面是否以题型题海为主,都是可以做到的,和应试教育没有关系。比较公平的考试和考察方式永远是需要的,原则上不应该和教和学的方式混为一谈,甚至有联系。

再来看素质教育。这是一个被用的很坏的词。不知道为什么,说道素质教育好像就是指弹琴(还尤其是钢琴)、画画、跳舞、唱歌,有的时候还会包含围棋、书法。我想大概和古时候的琴棋书画有那么点联系。这些根本就不是素质教育的核心,既不是合适的内涵也不是合适的外延。素质教育的内涵指的是为了应对将来的幸福生活所需要的核心的素养,外延大概可以是思维的质量和习惯,社会和学科的责任感,生活的追求等这些东西。当然,从提供一种调整自己和休闲的方式的角度——这也有助于增加生活的幸福感——来说,确实琴棋书画是有那么点意义的,但是,那也只是小小的一个方面,例如写作、聊天也可以起到这样的作用。为了这个小小的做为方式的一种的方面,扔掉了思维的深度、广度和习惯,扔掉了对社会和文明的责任感,扔掉了对或者的目标的追求,那就完全不是什么素质教育。当然,你可以说,琴棋书画更好操作,而这里的“思维的深度、广度和习惯,扔掉了对社会和文明的责任感,扔掉了对或者的目标的追求”不够明确,于是素质教育就被庸俗化成了琴棋书画。是的,有这个可能。因此,我在这里提出来把琴棋书画这些称为“风雅教育”,把对思维、追求和责任的培养称作“学科思维教育”,并且由于科学在所有的学科中的特殊的地位,特意强调“学科思维教育”中的“科学教育”。

所谓的学科思维教育就是让学生体会到一个学科主要研究什么对象、讨论什么问题、如何来研究者样的问题(有哪一些指导思想和分析方法)、这个学科和社会以及其他学科的关系是什么,也就是我说的学科大图景,并且学会用这样的学科大图景来分析和理解这个世界。

所谓的科学教育,就是这样的学科思维教育中的一种,关于科学这个学科的那一种。它强调实验和测量、强调心智模型的可计算性也就是数学和科学的关系、强调心智模型需要能够帮助描述和理解现实、强调批判性思维——没有任何先验的正确的东西直到你自己的理性通过实验测量和数学计算来验证其正确性、强调系统性和联系——用更少的假设和概念来描述更多的现象。批判性思维、系联性思考、实验、数学,是整个科学的核心。科学教育就要用具有系统性的最少数量的例子来体现这些核心思想,从而帮助学生学会把科学的这些核心思想用来发现提出和解决问题。这才是素质教育。不过,为了表示这样的真正的素质教育和风雅教育的区别,我还是特意把这样的真正的素质教育,称为学科思维教育,以及其中的科学教育。

当然,还会有其他形式的学科思维教育。例如我前面提到的分析性阅读和分析性写作,就是语文这个学科的核心素养。

当然,这是一个不完整的列表。除了学科思维教育,甚至还有技能培训,例如如何使用电脑、如何使用office软件之类的,那些在职业技能层次上面的教育。我暂且称之为“职业技能教育”。那是另外一个世界,原则上,有了在前面这些更加基础的层面的素养,后者,是容易教和学的东西。当然,技能的传承也不是一件平庸的事情——很多时候,这些技能的核心并没有被明确地写下来,这时候,就需要一定程度上回到学科和科学,甚至依靠写作或者制作概念地图这样的方式来把隐性知识显式化。

小学科学教育教什么怎么教

昨天看到小学科学教育主编郁波关于小学科学教育的思想的一个说法:

为什么要开设科学课?科学到底学什么?
科学…并不仅仅是要孩子们掌握碎片化的知识,例如植物的组成部分、动物的身体结构等等。

这些知识固然重要,但更重要的是更宏观、更接近自然的图景下,让孩子们了解自然科学的概念和理论,以及人们认识自然的方法和过程。

…需要学习像科学家那样时间和思考。

这个说法很好,至少是思考了科学是什么,应该教什么以后的一个说法。至少比中学物理编写组那个“凡是难点都去掉或者变选学”的说法和指导思想好很多。至少比语文教材编写组的“语文主要是培养情操,文以载道”高很多很多倍。后两者都没有从一个学科是什么的角度来思考教什么。如果某些难点的学习对于理解这个学科是什么,这个学科的研究者是如何思考的,那么这个难点就很应该称为学习的内容。如果一个难点的学习可以把很多知识融会贯通,(现在或者将来)起到了桥梁的作用,那么这个难点就必须成为学习的内容。比如说,力学的动量守恒。同样,语文学习最关键的地方在于帮助学习者更好地听说读写,以及愿意来听说读写,也就是能和喜欢交流,尤其是思想的交流。因此,分析性听说读写才是最重要的教学内容,也就是我说的WHWM(说什么,怎么说,为什么说这些这么说,对读者意味着什么)分析。当然,对于外语学习者,字词本身可能会稍微重要一些。这就是我一直说的以学科大图景为目标的理解型学习。首先,我们要问这个学科的大图景——基本对象、基本问题、典型思维方式、典型分析方法、和世界以及其他学科的关系——是什么,然后再决定用哪些例子、概念和概念之间的联系来体现这个大图景,从而帮助学生建立一个这个学科的大图景以及其中的核心概念的一个组织。有了这个大图景和大骨架,将来,学生可以自己来学习和探索新的东西,并且,这个新的学习和探索是通过把这些新的东西联系到这个骨架上的方式来进行的。

说完了这个说法好的地方,我们来说一个不够的地方。然后,我们来做一个补充,并且从这个补充我们来看科学教育,尤其是小学科学教育,教什么怎么教。这个说法的主要缺点是不够明确:像科学家那样思考值得是“怎样”,具体什么是那个更宏观的图景,什么是人们认识自然的方法?对于教材的主编来说,这个几个问题灭有明确的回答,是不够的。当然,也有可能是没有写出来,实际上郁波主编有答案。

具体的碎片化的科学知识,例如,“植物的组成部分、动物的身体结构”,甚至,“物质有分子原子构成”,这个被Feynman认为科学里面最最重要和值得传播(Feynman设想如果有一天人类即将毁灭,这个时候有机会留给下一个可能的文明的一句话,这样的场景)的一个知识,都是没有太大意义的。科学只不过就是技术的进步使得我们能够做测量,以及在尊重测量结果的前提下,我们展开批判性思维的结果。也就是说,科学的基石不过就是测量和批判性思维。举两个例子。我们的日常生活经验可能会告诉我们,重的物体下落更快,力是维持物体运动的原因(当我们把推一个桌子的力撤掉的时候,桌子也就不动了,因此,运动需要力来维持)。历史上,这两个说法确实在很长的时间内都被认为是正确的。直到,Galileo做了(或者说据传说做了)斜塔实验和滑块实验。前者中,两个不同重量的铁球同时从斜塔上落下,发现差不多同时达到。后者中,一个物块从一个斜面滑下来到达一个平面上,发现随着平面的光滑程度的提高,物块可以走的很远。这部分是测量和实验。想起来用测量和实验来检验一个命题,则是批判性思维:任何一个进入我的思考的事实、概念和命题,必须经过理性的拷问和实验的检验,而不是因为它是任何人说的。对于物块的滑动距离这个事情,我们来接着运用批判性的逻辑思维。如果说进入平面以后,物块已经不受力的作用,那么,它就应该马上停下来,这个和平面的光滑程度无关。因此,也就是说,要么前提“力是维持运动的原因”错了,要么在进入平面以后,物块继续受着力的作用。这个实验还可以做一个外推,假设平面做得非常非常光滑,按照越光滑物块走得越远推测,有可能物块可以继续运动下去。于是,问题来了,这个时候,维持运动的力是什么?经过批判性思维和实验测量的结合,我们就发现,之前的两个命题都是错的。

有了这个最最核心和基本的科学是什么之后,我们就要设计好的例子,找到具体的知识以及具体知识的发现过程,找到具体知识和其他知识以及现实生活经验的联系和区别,来体现这个核心的科学是什么。除了实验测量和批判性思维,当然,我们还有一些其他的核心理念。例如,还原论,也就是把事物不断地分解,就是一个科学的典型思维方式。跟还原论相配套的还有一个叫做还原以后的整体论,也就是叫做综合的典型分析方法。这里我们仅仅举例讨论分解。设想,你家电脑坏了。如果你是土豪,那跳过别看了。否则,你可能希望找出来哪里坏了然后去换那个坏的部分。其中一个方法就是找一个型号完全一样或者非常接近的好的电脑,然后采用替换元件的方法来找到坏的那个部分。例如你发现,替换了主机以后就好了。这个时候你把电脑看做了主机和显示器(电源线、网线暂时忽略)两个部分。接着,如果你还是想省点钱,也有时间,则继续把主机拆分成主板、硬盘、内存、电源、机箱等部分,继续用好的那个来替换。也许你就会发现,主板坏了。这时候,你就差不多可以去买主板了。但是,假设你跟我当年一样好奇,你就会把主板继续拆分和替换。没准能够发现是一个电容坏了,于是花五毛钱换个电容就好了。你看,这就是层层分解的思路。这是解决问题的很自然的思路,很科学的思路。当然,这个方法不解决所有的问题,在有的系统里面,完全都运行良好的各个部分放到一起会出现整体功能上的问题。这个时候,需要把各个部分分解之后在运用综合的分析方法。例如两个非常优秀的人放到一起就是没有产生更高的产出率。如果真的要解决这个问题,不是拆开就行,还需要对每一个人做某种分解,找出来真正的原因为止。因此,就算是综合分析法,其基础也是分解。只是,确实,分解有的时候不解决所有的问题。

顺便,在这个“体会还原论和还原之后的整体论”的意义上,Feynman所选的“物质有分子原子构成”具有了纯粹知识之外的价值。

除了实验测量、批判性思维、分解和综合,科学理论的表现形式往往是数学模型。因此,准备一些核心的数学概念来当做武器库,以及了解如何用数学概念来解决实际问题,也是科学非常重要的内容。具体到每一门具体的科学学科,还会有更多(其实也不是这么多)的典型思维方式和典型分析方法。关于数学和数学怎么用,以及其他具体学科的内容,在这里就不再展开具体的例子了。

有了实验测量、批判性思维、分解和综合,数学作为科学的语言,这几个核心的什么是科学的特质以后,我们就可以围绕这些来选择具体的例子、概念和概念之间的联系来做科学的教学了。

当然,第一总结出来这些核心特质,尤其要考虑到每一个具体学科,不是容易的事情。第二,就算脑子里面有了这些核心特质,如何用它们为指导来选择和组织具体科学知识,也是不容易的。第三,选择和组织好了具体科学知识,能够在教学中做好实现,也是不容易的。因此,如果要做好科学教育,尤其是小学的科学教育,我们首先要找到能够做到以上三点的人。

具体来说,前面两点,只要有一个真的能够搞懂的人就行了。其他的老师可以帮助这个老师。那么,我想一个还过得去的小学,找到一个这样的科学老师,还是有可能的。或者说,在师资的培养上,我们也只需要培养这样的人就够了。第三点,在这样的老师的带领下,有很多其他的老师是做得到的。

解剖另一只麻雀来看科学思维

最近有个帖子特别火《一个让中国人断子绝孙的公司》。这个帖子和上次的我解剖的那只麻雀“不要买加碘盐”的帖子类似地,或者说更严重地,没逻辑。为了再一次强调独立思考能力和一点点信息获取能力,这些科学素养和科学思维方式,这里我再来解剖一只麻雀。

帖子的主要论点是:孟山都公司企图(主观)或者事实上在(客观)毒害全世界,尤其是中国;于是,我们要起来把它赶出中国去。其论证思路大概如下:农民用的孟山都的农作物种子每年都要买新的,不能自己留种,这是这个公司为了垄断(注意,这个和是否在中国应该没有联系。我没有查证,猜的。如需要,应该可查);孟山都公司的除草剂能够除草而农作物不死,是这家公司特意让除草剂不能杀死某植物,然后把这个植物的基因转到农作物里面,因此,也是阴谋;最近,权威机构认定草甘膦(就是上面那个除草剂?)属于2A类致癌物质,这也是这家公司的阴谋或者不属于主观阴谋,但是肯定是客观上在毒害全世界(这个好像也不是中国与否的问题,除非这个草甘膦的成分在中国的不一样。我也没有查,猜的,应该是一样的,而且权威机构也是国外的机构。所以,也不清楚为什么强调中国);孟山都能够影响美国和中国的决策层,资本和权力机构共谋,所以黑身份,所以要赶出中国去;孟山都的产品受到非洲国家等抵制,附近其他国家收获了农作物而且自己挨饿也不要吃。

为了让这个论据更加好地支持论点,作者开篇做了感情铺垫:第一个场景,农民让“我”用除草剂,“我”很疑惑,怎么就能草死苗不死呢?第二个场景,以前我妈妈都留种,现在留种下一代长不出来,有人在种子上搞鬼。第三个问题,以前亩产很低,现在高很多,怎么可能?第四个问题,农作物虫子不吃,人能吃吗?

我稍微google了一下背景。类似的帖子一直有,而且很多很多人信,甚至影响了决策和农作物种植。最近又兴起的原因是,确实一个还算正式的国际机构把草甘膦列入2A类致癌物质。然后,我就去看了一下这个类别里面都是什么,其他更厉害的都是什么。没有找一手文献,仅仅看网络帖子我发现咸鱼和酒在更严重的级别(原则上,也应该找一手资料的,但是,好像论辩双方都没有疑义)。不过,这个是知识方面的信息。按照我的目的和习惯,这个方面,我不会作为攻击和分析的点。这里也是仅仅当做这个帖子兴起的背景,不作为我的论据。

现在,我们回到逻辑。

袁隆平杂交稻也不能留种(几百年前孟德尔就用豌豆杂交实验告诉我们了,杂交的东西的下一代可能性状不保,会返祖。不过,这是知识,不能作为我的论据。算了,忽略这个),也大大提高了亩产。我们也要把袁隆平赶出去?这个袁隆平的贡献,不能算太专门的知识,应该大多数人都了解的。于是,亩产高,不能留种,不能成为阴谋论的论据。万一作者真的觉得,也该把袁隆平和杂交稻赶出去呢?那我只好说没见过这么傻的。但是,好吧,这个类比性的反驳证据,我们不算好了。

在关于不能留种和亩产高很多的论述中,作者之所以用这两个东西做论据,背后还隐含了这样的逻辑链条:这个和以前我熟悉的农作物种植完全不一样了,不一样(而且白白好这么多,怎么可能白捡这么大的好处呢,肯定有相应的不好的地方),就是有问题。这是什么逻辑?人类科学和技术的发展使得我们得到了大量的好处,白白得的(很多时候,我们中国人付出了环境代价。但是,那不是必须的代价,可以鱼和熊掌兼得的)。要是白白得到的都不能用,那么汽车铁路不能用,得用牛车,或者相比于人抬,牛车的好处也是白白得到的,也不能用。社会的改变(不一样了)就一定是坏事?那只好让作者住山顶洞了。

再来说除草剂的阴谋:留着某个植物不杀,然后把这个植物转入农作物。就算孟山都是这样设计的,除了对生态问题的担心——杂草的集合如果太大可能影响生态平衡,又怎样呢?这是一个很好的科学方法啊。例如,我们想消灭一种特殊种类的蚊子,我们可以寻找一种药物直接针对这样的蚊子。我们也可以让其他种类的蚊子——假设有好的蚊子——种上疫苗,都对我们这种药物免疫,然后把这个药物投放给所有蚊子啊。这有什么问题吗?当然,如果孟山都公司在商业上这么运作的话,有垄断的嫌疑。但是,跟人类,尤其是中国的人类,有什么关系呢?这样就是在消灭人类,尤其是消灭中国人?中间的逻辑是如何过来的?

再说这个草甘膦的阴谋。上面已经提到,如果我们假设在中国的草甘膦和国外的没有区别(注意:这个也是作者的假设,因为那家权威机构检测的是国外的草甘膦,说致癌),那么,为什么说这家公司针对中国,让中国人断子绝孙了呢?当然,如果作者的逻辑足够好,在这里,他/她可以这样反驳我:你看,孟山都在毒害全世界,中国也是全世界的一部分,所以,也在让中国断子绝孙啊。要是这样,我就继续抠字眼下去:哪里断子绝孙了,说的是致癌,得癌症的可能性,就算有了癌症之后,肯定不能有子孙吗?更何况之前呢?

所以,这个标题已经到了,完完全全没有逻辑的地步了。就算那个致癌是很高的危险性,哪里中国了?哪里断子绝孙了?更何况排在酒和咸鱼的后面(说了不能拿知识和智力压人,只能用逻辑。实在不好忍住啊)。

那么,这个断子绝孙的结论从哪里来的呢?我再稍微查了查。有一个大概这样的说法:你看以前的农作物可以长出下一代,不用再次购买种子不可,现在的种子不能生育下一代。于是,人吃了这些作物,慢慢地,也就不能生育下一代了。这个难道是吃什么长什么的逻辑的延续?作者,我能不能也不要脸一下,你可能(或者你家这一支人)吃石头或者浆糊吃多了,慢慢地脑袋就按照石头或者浆糊一样长了,并且遗传下来了?

至于用非洲兄弟们的国家拒绝吃孟山都的农作物来佐证,呵呵,你为什么不支持和呼吁一下人家的少女割礼呢?你怎么不想想不用草甘膦之后,其他除草剂的危害呢?其他除草剂都是列在无敌无害系列的?或者想想农民增加的劳动力负担?或者想想产量降低以后多少人活不下去,上不了网?当然,这些还是算了,说好了不能用智力和知识来碾压的。

咱就说逻辑。论据到论点之间距离非常大。第一,论据中基本不体现中国的特殊性,论点中强调中国。作者的基本目的就是标题党,轰动一下。你要是这么说也好点啊:让我们把孟山都赶出地球,赶出银河系,它是在消灭银河系的未来啊。至少,逻辑上,通啊。

第二,论据中没有人生育的任何信息,论点中有断子绝孙,除非用吃什么补什么来补充论证。可是,用什么来论证吃什么补什么呢?除非作者家族从今天起吃浆糊,吃上几年或者你百年,脑子都成了浆糊。也不对,凭啥像过去以后就在脑子里呢?需要检验是不是多少年之后,全身都成了浆糊,才行。

第三,论据到论点的逻辑中还隐含着老的过去的就是好的,好处不能白白得到的思想。为什么呢?我为什么要问为什么呢?作者就没想讲逻辑啊。为什么我们不回去茹毛饮血住山洞啊,作者的这一支的某个时期的一个先人问这个先人的后辈。社会变化太快了,都能在网络上发表自己的见解了,我还是回山洞里画画壁画好了。

按照惯例,我这个分析帖子不涉及草甘膦是否真的危害很大,转基因作物是否真的安全的问题。我仅仅要求,作者们,你们讲点逻辑好不好?读者们,你们讲点逻辑好不好?不要标题党,不要人云亦云,独立思考,构建逻辑,多问为什么。

联系到平面几何教什么。
首先,证明的每一步需要用一个已经证明的定理来建立两个步骤之间的联系。
其次,证明过程可以需要运用各种构造性(例如辅助线,例如看成某个其他东西)证明或者反证法。
再次,从少数公理(公理本身从现实来,不过这个不属于平面几何而是科学领域)开始然后通过逻辑推理建立理论体系的这样的抽象化理论化方法。
最后,才是几何学的具体知识。

这些东西学好了,逻辑和思维方式自然就好了。再加上科学讲究证据理论联系实际的理念,多问几个问什么的习惯,科学思维就有了。科学知识忽略不计。当然,在真正学习的时候,这些几何和科学里面的重点,都要通过合适的例子来体现。

有心的老师们,按照这个思路,整理一下平面几何?