小时候，我只有两个世界，一个是物质世界，由木头、桌子、屋子等组成的，还有一个是精神世界，在我的脑子里。
但是，现在的孩子生下来就有一个全新的世界：数字世界。他们是立体动物，我们是平面动物。所以，现在孩子的科学教育和我小时候就应该不一样。
回顾过去70年，我们见证了数字时代、分子生物学时代和太空时代。然而，我们的科学教育似乎并没有跟上这些变化的步伐。
如今，站在科学范式转折点上，科学教育也正迎来一个拐点。
创造力的来源：
在兴趣和志趣之外，还要“有趣”
人如何进行创新？创新过程始于观察现象，提出问题，并将问题转化为研究课题。
例如，孩子们常会好奇地提问：“妈妈，为什么你没有长胡子，而爸爸却有？”这类问题虽好，但并不构成科学研究的起点。真正的科学问题应当能够激发进一步研究。
如果孩子能使用显微镜或放大镜来探索问题，表明具备了初步的科学素养，而不是简单的提问。这也解释了创造力的来源：对某一事物的痴迷，并把兴趣转化为志趣。
兴趣是大脑对探索未知的奖励，通过分泌多巴胺和产生α波来让我们感到愉悦。当一个人对某事感兴趣时，会投入大量时间探索，即使他人可能认为这是愚蠢的。如果当兴趣消退，仍能持续研究，便上升为志趣。
而在兴趣和志趣之外，还要“有趣”。我见识过的所有科学家几乎都很有趣，这个“有趣”不是指很幽默，而是视角独特，富有远见，给他们带来了极大的创造力。
布朗特因为对黄金的渴望而意外发现了磷元素就是个很典型的例子。他注意到人的尿液呈黄色，便推测其中可能含有黄金，于是收集了5000升尿液进行实验，最终虽然没有得到黄金，却炼出了白磷。这一发现使他的名字载入了化学史册。
此外，富有创造力的人通常具有某些规律性的特点，如《创造力：心流与创新心理学》中研究了91位富有创新精神的顶尖人才，总结出创新型人才的10种明显对立的性格：
1.富有创造力的人通常精力充沛，但也会经常沉默不语、静如处子；
2.富有创造力的人很聪明，但有时又很天真，爱因斯坦就是这样的人；
3.富有创造力的人有时喜欢秩序有时又破坏规矩；
4.富有创造力的人可以在想象、幻想与牢固的现实感之间切换；
5.富有创造力的人似乎兼容了内向与外向这两种相反的性格倾向，生活中的狄拉克腼腆内向，但是在科学研究时的狄拉克却是热情似火还有点话痨；
6.富有创造力的人非常谦逊，同时又非常骄傲；
7.富有创造力的女性比其他女性更坚强，富有创造力的男性比其他男性更敏感、更少侵略性，因此，富有创造力的个体不仅拥有自身性别的优势，还具有另一种性别的优势；
8.富有创造力的人既传统、保守，又反叛、反传统；
9.富有创造力的人对自己工作充满了热情，同时又非常客观地看待自己的工作，保持了很强的开放性；
10.富有创造力的人在研究时既能感到痛苦煎熬，又能享受巨大的喜悦。
创新就是
“经常犯错，总有一次是对的”
人的思维可以分为三种：分析思维、创造性思维和实用性思维。
分析思维者往往是学术成绩优异的学生。创造性思维者可能成绩平平，但天生能提出好点子，喜欢独立思考。实用性思维者可能学业成绩不佳，但在特定领域可能创造出意想不到的成就。
三种思维方式的差异与个人成长经历密切相关，因为大脑中微小的连接差异可能导致不一样的“脑回路”。所以在探讨思维的本质时，不得不关注大脑的发展，这是教育工作者和家长一张重要的地图。
对每个人来说，新学习总是以形成脑神经元的新连接来学会已有的知识。每个新生儿的大脑中都含有神经元，这些神经元通过树突和轴突相互连接，但尚未被髓鞘所包裹。
为什么人6岁时的学习能力最强？因为这个年龄阶段，人的神经元连接达到最高峰，树突和轴突数量众多。与此同时，髓鞘开始形成，尽管还很脆弱，但已经足够让信息在神经元之间传导。
更有趣的是，每当我们学习新知识，大脑就会形成新的连接回路。然而，这些回路有时会出错，这种所谓的“神经搭错”有时会导致创新思维的产生。
一些人的大脑更容易产生这种“搭错”，他们因此更具创新性。这解释了为什么有人说科学家是“神经病”，因为他们的大脑更容易形成新的连接。
相反，如果我们永远是对的，那就不大容易搭错。那些大脑不易出错的人可能不太容易产生新思维。
科学教育的精神：
创新没有天选之人，人人可以创新
诺贝尔物理奖得主丁肇中说过一句话：“我几乎认识每一位获得诺贝尔物理学奖的科学家，我可以负责任地说，这中间几乎没有一个考第一名的。”这说明，成绩好不等于有创新能力。相反，那些成绩不佳的学生，由于他们追求独特，稀奇古怪，更有可能成为创新者。
无独有偶，诺贝尔奖获得者迈克尔·莱维特也强调了犯错在科学探索中的重要性，他提到顶尖科学家99%的时间都在犯错。
拔尖创新人才有三个显著的品质：一是自主，有行动力；二是对特定领域保持浓厚的兴趣；三是面对困难时的坚韧不拔。这些品质与考试成绩无关。一个孩子如果具备自主、专注和韧性，即使没有进入顶尖大学，也有可能取得成功。
需要提及的是，我们一直存在一个普遍但错误的观点，即认为女性的数理逻辑能力天生不如男性。主要依据是实验显示的成年男性的顶叶比女性更为发达，从而推论男性在数理能力方面具有优势。
然而，这种结论忽略了一个关键事实：新生儿的顶叶并无差异。性别差异的形成更多是后天环境和教育的结果。例如，女孩收到的礼物常常是芭比娃娃，而给男孩的是乐高和玩具枪，这种差异会在早期就开始影响孩子们的空间想象能力。
而随着观念的进步，女性在科学领域的成就越来越受到认可，诺贝尔奖获得者中女性的比例也在逐渐上升。这表明，性别不应成为评价科学能力的标准。
总之，科学教育的精神是，“创新没有天选之人”，人人可以创新。
站在科学范式转折点上，
人人都是科学教育工作者
著名科学家詹姆士·格雷，把科学技术发展史总结为四个范式阶段。
“第一范式”称为实验科学，核心是发现新现象；“第二范式”称为理论科学，核心是研究现象背后的因果规律；“第三范式”称为计算科学，核心是寻找巨量现象之间的相关性；“第四范式”称为数据科学，主要是基于人工智能和大数据技术，而非科学家自身大脑智慧来研究，创新越来越倚重新现象的发现和想象力。
科学的“第四范式”更在于其创造性，而且其基本特征是科学自身的工具化，将让每个人拥有更强大的创造能力。
因为我们利用新技术的成本已经越来越低，机会也越来越多，每个人通过自由研究产生新发现的可能性也在同步增长。这意味着，普通人也可以深度参与科学探索和新世界的创造。
这对未来科学教育的影响将十分深远：人人都可以成为创新者，人人都是科学教育的工作者，全球科学教育正朝着“为创新而学”转向，培养想象力将成为科学教育的主线。
当下，迫切需要重构
基于新科技观的科学教育
科学教育的三个支点
观察的进阶
观察是科学教育的起点，它与现象紧密相关，所有现象都需通过感官来感知。“看”与“观察”的区别在于，观察是发现别人未曾注意到的事物，是对细节的深入洞察。建立在观察基础上的实验，则是通过实际操作来验证或探究现象的过程。
然而，即便是实验，我们也只能观察到局部现象，而非全貌。所有观察都是局部观察。正如《沉思录》中所说：“我们听到的一切都是观点，而非事实；我们看到的一切都是视角，而非真相。”——这正是观察的本质。
学科学习的价值
学科最大的优势是结构化，这种结构化是知识、概念、原理、理论一层层叠加关联的过程。一旦这些结构化的学科事实被人掌握，就会上升到学科观念层面，从而使学科思维能力上升到普遍的问题解决能力。
学科学习的过程可以锻造我们的思维能力，即使学习的是语文，这种能力也是可迁移的。因此，不要认为文科生就无法在科学领域取得成就，恰恰相反，文科生培养的思维能力同样可以在科学领域发挥重要作用。
非正式教育的价值
人的全面而有个性的发展，有的时候并不能通过高度课程化的正规教育实现，而是需要比较宽松和相对自由的环境里养成。校外教育，如科技馆的参观，可以点燃孩子们的人生梦想。
有时候，家长带孩子出去游山玩水，但孩子对大自然的风景不感兴趣，却能对一只小蚂蚁观察数小时，这表明他们已经找到了自己的兴趣点。
非正式教育的目的就是帮助孩子们发现并培养自己的兴趣。无论是对食物的热爱还是其他任何事物，都可能成为他们未来成就的起点。比如有的孩子特别喜欢吃，那么恭喜你，吃也是可以成为“大家”的。
倪闽景
NI MINJING
上海科技馆馆长
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