儿童如何掌握科学推理?

我们已经听过很多关于记忆是如何参与学习的，但是当我们学习像科学这样的东西时，你需要的不仅仅是记忆。你需要理解。那么这是如何发展的呢?来自剑桥大学的萨拉·贝克接受了采访金妮史密斯…

莎拉:嗯，这是个大问题。学习科学确实涉及很多事情。学习某些事实以及这些事情是如何运作的，但科学本身更像是一个过程，不是吗?所以，它是关于思考摆在你面前的东西，对所有这些不同的东西进行推理，把证据拼凑在一起，然后得出结论，关于这个世界，什么样的理论可能是正确的。所以，当人们试图做科学研究时，他们需要在很多不同的层面上进行操作。

我们所知道的是，即使是很小的孩子，比如3岁的孩子，人们也会很自然地用科学的方式进行推理，测试不同的事物，然后看看会发生什么，然后根据他们所观察到的情况调整他们的想法。

金妮——我看到过一些婴儿坐在高脚椅上，有系统地把东西从椅子边上往下扔，然后看着它们往哪里去。当他们这样做的时候，我们认为他们是在这样做吗?还是他们只是在制造混乱?

萨拉:的确，在婴儿还不会说话之前，他们就已经在对这个世界做一些实验了。我们这些在这个领域做研究的人认为，孩子们甚至可能天生就有事物如何运作的理论。重力就是其中之一。所以，物体在没有支撑的情况下会直接掉下来似乎是孩子们从很小很小的时候就有的理论。他们没人教过这些。他们只是有了这个理论，然后他们必须根据实际情况学会适应这个理论。所以，很多科学可能是关于忘记你认为正确的事情。

金妮:那么，你是如何着手去发现孩子们的这些信仰呢?

莎拉:嗯，我们做很简单的事情。例如，它可能涉及到，把一些物体放在架子上然后让人们预测当我们把它们从架子上扔下来时会发生什么，如果你改变两个物体的重量，然后问人们，它们会以相同的速度下落还是不同的速度下落，哪个会先落地，会不会是平局。就像这样非常简单的事情，你让人们做出预测，这正是科学家一直在做的事情。他们观察一种现象，对将要发生的事情做出预测，然后收集信息，看看是否得到证实。

金妮:你之前说过不同的人，不同的人，不同的孩子，不同的孩子，他们是如何学习的。当涉及到科学推理时，你看到了什么样的差异?

萨拉:我们做了一项研究，研究3到5岁的学龄前儿童是如何学习重力和惯性的，这是物体运动的基本原理。在这个特殊的研究中，我们让一个物体(比如一个球)滚下斜坡，然后他们必须说出当球到达斜坡边缘时它会往哪里掉，它会笔直地往下掉，还是向前再往下掉，或者会发生什么。我们发现年幼的孩子对应该发生的事情有非常固定的想法，当事情没有发生时，他们就不知道该怎么做了。而大一点的孩子一开始可能有一个固定的想法，但一旦他们得到证据，他们就会说，“哦，是的，好吧。这就是将要发生的事情。”所以，他们比很小的孩子更容易使用证据。

金妮-我们说的是什么年龄?

萨拉:所以，事实上，当我们向三岁的孩子展示这个事件时，他们并没有预料到这一点。有几个人问:“什么?再一次?”你知道，你可以反复这样做，他们仍然不接受然而一个4岁或5岁的孩子，你可能第一次反驳他们的信念，然后他们就会立即适应并说，“好吧，对。所以这就是现在发生的事情。”

金妮-所以，我们学会了随着年龄的增长，我们必须改变我们的信仰?这能应用到课堂和科学教学中吗?

萨拉:是的，希望如此。我的意思是，我们的希望是，很多这样的研究可以在科学课堂上使用。我认为在课堂上，孩子们有机会去尝试和测试这些东西是非常重要的。不只是一次尝试，而是可能要多次尝试，因为我认为这是我们看到真正有趣的东西的地方，这是经过大量探索之后的结果。

金妮-凯特，你在社交媒体上有什么问题吗?

凯特-安东尼在Facebook上问我们:“孩子们小的时候更容易养成习惯吗?”他想知道，“如果我现在开始让我6岁的女儿整理床铺，她会坚持下去吗?”

萨拉:事实上，我只是想告诉你，这不是科学事实，这是我们邻居前几天告诉我的一件轶事。他第一次带着18个月大的孩子和大一点的孩子一起步行去学校，那天他们坐在长凳上吃了一个冰淇淋。所以现在，每次他们去学校的时候，他18个月大的小儿子都想坐在长凳上吃冰淇淋。所以，他一下子就养成了这个习惯，这对上学来说并不一定很方便。但我认为孩子们会很快学会像这样的日常生活。这可能是一件好事，因为如果他们注定要在这么短的时间内学习这么多东西，他们天生就有这个大脑可以做到这一点。但另一方面，像化学这样的东西，你可能要听10遍才能理解它。所以我认为这要视情况而定，不过你可以尝试一下铺床。这是个好主意。

凯特-所以，你的意思是，所有的父母都应该让他们的孩子在下周整理床铺，看看会发生什么。

金妮——还有谁有问题要问我们吗?戴夫有一个。

戴夫-我是戴夫。你是否发现每个人在他们的头脑中都有相同的宇宙模型，或者不同的人有不同的模型，这会影响他们以后的生活吗?

莎拉:对。这是个有趣的问题。我认为这当然要视情况而定。我的意思是，我做过一些研究，比较学龄前儿童对给定事物的看法，并向所有孩子展示同样的事物。他们会以不同的速度学习，他们会提出不同的理论来解释发生的事情。这是真的。还有一些其他的东西似乎或多或少是普遍的。举个例子，如果你让小孩子画世界，把人放在上面，他们会画站在上面的人，这很有趣，不是吗?如果我们回想一下我们对重力的了解以及它是如何遵循的，当然，它们应该是最重要的。所以，有这样的共性，然后是人们自己形成想法的其他事情。

金妮-我觉得我们不能再让汉娜的志愿者顶着电极在那儿等下去了。你要告诉我们你对这位可怜的年轻女士做了什么吗?

汉娜-我们给麦迪装了几个电极。你好吗，麦迪?你感觉怎么样?

麦蒂-好吧。

汉娜-好吧。她怯怯地说。我们找到的是麦迪的大脑波。我们在读取麦迪大脑中的电活动。麦迪的大脑中大约有一千亿个神经细胞，它们通过电流相互交流。有点像点亮灯的电。这种电流使Maddie能够理解她周围的世界并处理所有通过她的眼睛和耳朵等感官进入的信息。

凯特-我看不到很多神经元。我能看到一条蓝线和一条弯曲的绿线。这是什么意思?

汉娜:y轴是图中向上的部分，这是麦迪大脑的电位差或电压。在x轴上，以毫秒为单位的时间有很多弯弯曲曲的线。蓝色的图表是麦蒂波。所以，这是一个特定的电活动频率。麦迪，我要你做的就是尽可能保持不动。

凯特:蓝色的那个上面有很多尖刺，不过它们有点湿了。它们越来越小。这是不是意味着麦迪想得更少了?

汉娜-是的。这意味着她想得更少了。麦迪，我现在要求你反复移动你的头。

凯特-当麦迪移动她的头时，我们可以看到很多尖刺。顶部的波和底部的绿色部分有什么区别?他们有什么特别的表现吗?是快乐还是…?

汉娜:所以，当麦迪集中精力或专注于一项特定任务时，β波的峰值数量会增加。所以，当我让麦迪移动她的头时，她的大脑有一部分在集中注意力使用大量的电活动来让她移动脖子上的肌肉。我们还检测到了麦迪颈部肌肉的电活动。背景噪音。我现在要求麦迪尽可能保持冷静，不要把注意力集中在任何事情上。相反，假装她在度假，和她最好的朋友一起放松。现在我们在绿色的图表中看到了一个峰值。那里有一个小尖峰。现在，绿色的图表与放松的思考有关。因此，我们看到那里的活动发生了变化。

凯特-我们能给麦迪和她美丽的脑电波热烈的掌声吗?

汉娜:这是科学家观察儿童和婴儿大脑的另一种方式，用来发现他们是如何学习和记忆事物的。科学家们正在尝试使用更多的电极，而不是我们在麦迪的大脑上看到的三个电极，试图找出是否可以诊断出可能患有自闭症的婴儿，或者可能倾向于患有精神分裂症或注意力缺陷多动障碍，甚至是阅读障碍，在以后的生活中使用这种电活动分析。我不得不说麦迪的脑电波很美。