科學該如何學？想想我們學校時代學習數理化的經歷，大量的概念、公式、習題……除了少數學霸，即便大部份人的追憶不太美好。
高手級科學家理查德·費曼，恰恰是個從科學中感受了無窮樂趣的人。他是二戰期間推進原子彈研制的重要人物，也是諾貝爾化學學獎獲得者。并且，他除了自己研究成就斐然，同時也是一位杰出的班主任，對于教學方式極有心得。他曾是加洲理工大學最受歡迎的班主任之一。
明天給你們推薦的，是費曼在全省科學班主任商會（NSTA）會議上發表的講演，在講演中，他分享了自己對科學的理解。他用一年級的科學課本舉例，強調向兒子直接灌輸定義，是完全錯誤的。真正的科學，是觀察、思考，是一連串的發覺，同時保持指責……
費曼的銷售總監父母，就是實踐了這樣的理念，培養出了一位真正的科學家。推薦你們研讀費曼的這篇分享，有了這樣的思路，或許我們可以幫助我們的兒子，降低理科學習的痛楚，甚至發覺科學探求的樂趣……
本文由小核桃編輯節選自《發現的樂趣：費曼采訪集》，有刪節，轉載需獲授權
母親對我的“科學啟蒙”
要把“科學是哪些”講清楚有難度，而我又不喜歡哲學化的敘述，這么，明天我要用一個很不尋常的方式來抒發我的觀點。我要告訴大家，我是怎樣理解科學的。
說上去有這么一點點女兒氣。在我還很小的時侯就是如此理解的，可以說從一開始它就步入了我的血液。我要告訴大家，對科學的這些理解是如何潛移默化地改變我的。
這聽上去像是我會告訴大家如何去教學，而且這不是我的原意。我是想通過述說“我是如何學會理解科學的”來告訴大家“科學是哪些”。
這都是母親教我的，他讓我曉得了“科學是哪些”。聽說——我沒有親耳聽見——我媽媽懷我的時侯，我爸爸說：“如果是個女孩，我會把他培養成一個科學家?！彼侨绾巫龅降哪?？他從來沒有對我說過這樣的話：你應當做個科學家。他自己也不是科學家，他是個商人，一個制服公司的銷售總監，但他喜愛科學，常常閱讀這方面的東西。
我很小的時侯——這是我記得的最早的一件事情——那時我還須要坐在高腳的兒童椅子上喝水，母親午飯后會和我玩一個游戲。他從長島市不知哪些地方買回去大堆的舊的浴池地板磚，長圓形的。我們把地磚一個接一個立上去，擺成很長的一條。接著，母親容許我推倒最后一塊地磚，之后我們看著整條地磚長龍倒下去。挺好玩。
再后來，游戲升級了。這些地磚有不同的顏色，他要求我按次序放一塊白的，之后兩塊藍的，接著再放一塊白的和兩塊藍的，就這樣把所有的地磚擺好——我其實想先放一塊白色的，但按他的要求必須先擺一塊黑色的。我想，大家早已領會到其中蘊含的教學智慧，雖然這并不艱深——先讓他喜歡上一個游戲，之后漸漸往上面加教育的內容！
相比之下，我父親要感性得多。她開始意識到兒子的良苦用心，她對母親說：“麥爾，要是這可憐的兒子想放一塊藍的地磚，你就讓他放吧?！备赣H回答道：“不行，我要他注意里面的紋樣。這是我如今惟一能教他的，這相當于最基礎的物理?！?span style="display:none">zWa物理好資源網(原物理ok網)
假如我是在講“什么是物理”，我想我早已告訴大家答案了。物理就是找尋紋樣（實際上，這些教育確實有一些療效。我上幼兒園的時侯，要接受一個現場測試。那時侯我們有編織課。這些課對小女兒來說太難了，如今她們早已取消了這個課程。在課堂上，我們要用卡紙穿過垂直的帶子來編織紋樣。幼兒園的老師很驚訝，她特地給我父親寫了封信，說這小孩很不尋常，由于他能提早曉得接出來會編織出哪些樣的紋樣，并且能編織出令人嘆為觀止的復雜紋樣?？磥?，小時候的地磚游戲對我確實有些幫助）。
好，我繼續講我自己小時候學物理的親身經歷。
我媽媽告訴我的另一件事情——我說不好，說是一件事情，雖然更多的是情感誘因——所有的圓，不管它規格多大，其邊長與半徑的百分比都是一樣的。
對我來說，這并不是很難理解的，而且這個百分比很奇妙，那是一個美妙的數字，一個很艱深的數字，它叫“派”。那時侯我還是個孩子，不能完全理解這個數字的奧秘，但這是個了不得的東西，自此我四處留意找尋這個π。
后來我上了高中，學會了如何求小數，如何估算，我估算出的結果是3.125，而且想，我又曉得了圓的邊長與半徑之比π的另一種寫法。老師把它糾正為3.1416。
我說這種事情就是想說明初期教育的影響?！斑@還是一個未解的秘密”“這個數字很神奇”這樣的看法對我很重要，那種數字本身是哪些并不重要。
許久以后，我在實驗室做實驗——我說的是在自己家里弄的一個實驗室，似乎也就是擺弄點小東西——不，對不住，我沒有做實驗，從來不做；我只是胡亂擺弄點小東西。我組裝了一臺收音機和一些小玩意，就是瞎擺弄。
慢慢地，通過書本和指南，我開始發覺一些方程式可以用在和電相關的東西上，例如電壓和內阻之類。有三天，在一本書上，我發覺了一個振蕩電路頻度的估算公式:
其中L是電感，C是電路的電容。這里有個π，而且圓在哪里呢？
大家在笑，而且我當時是很認真地在思索這個問題。在我印象里，π是和圓相關的一個東西，如今電路里也下來了個π，這么圓在哪里？是用哪些符號表示的呢？大家那些在笑的人，大家曉得這個π如何來的嗎？
我身不由己地愛上了這個東西，不由自主地去找尋它，思索它。之后，我意識到，線圈是圓的，一定跟這個有關系。大約半年后，我聽到另一本書，書上有方形線圈形成的電感，還有矩形的線圈，它也能形成電感，而這種公式中也有π。
我又開始思索，我認識到π不是從方形線圈里來的，它們之間沒有哪些關系。如今我能更好地理解π了，而且在我心里，我一直不太清楚那種圓在哪里，那種π又是從哪里來的……
科學是思想，不是概念...
我想就語言和定義的問題說幾句，先中斷一下我的小故事。由于我們必須學習語言。它不是科學，但這并不意味著：僅僅由于它不是科學，我們就可以不教語言。我們不是在談怎樣教學，我們是在談科學是哪些。
曉得如何把攝氏氣溫轉換成華氏體溫，這不是科學。這些知識很重要，但它不是嚴格意義上的科學。同樣地，假如你在討論哪些是美術，你不會說，美術等同于“3B鋼筆比2H鋼筆厚實”這樣的知識。二者完全不是一碼事。
這并不是說，美術老師不該教這種鋼筆的知識，也不是說作家不懂這個也會畫得挺好（當然，你只要試一下，一分鐘之內能夠發覺3B鋼筆確實比2H鋼筆厚實，但這是個科學的方式，而美術老師可能不會想到要去解釋它）。
為了與他人攀談，我們必須使用語言，就是這樣。你想曉得這三者有哪些不同，這挺好，你要弄清楚我們哪些時侯在教科學的工具——比如語言，哪些時侯在教科學本身，這也挺好。
為了把這一點說得更清楚些，我要挑一?？茖W課本，強調一些問題，可能不怎樣留情面。這可能有些不公正，由于我相信，不用費哪些力氣，我同樣能在其他書里找到類似的問題來批評一番。
這是一本一年級的科學課本，很遺憾，一年級的第一堂科學課，它就以一種錯誤的理念來教中學生學習科學——對于科學是哪些，教科書自身的理念就是錯誤的。
書上有幾幅圖：一只可以上發條的玩具狗，一只手按下發條的按鍵，之后這狗才能動。最后一幅圖的下邊寫著一個問題：“是哪些讓它動上去的？”緊接著是一張真狗的圖片，還是這個問題：“是哪些讓它動上去的？”在這旁邊，是一張摩托車的圖片和同樣的問題——“是哪些讓它動上去的？”就這樣一路問下去。
一開始，我以為她們打算向中學生介紹科學有什么學科門類，譬如說化學、生物、化學?？墒聦嵅皇俏蚁氲哪菢?。這本書的教學參考給出了這樣的答案：“能量讓它動上去的?！?span style="display:none">zWa物理好資源網(原物理ok網)
能量是個很難飄忽的概念，人們很難正確掌握它。我的意思是，能量這個概念，人們假如想要才能正確運用它，想要用能量的概念正確地推導入一些東西，是很難的。這超出了一年級高中生的接受能力。
（這樣子來回答哪個問題，）還不如說“上帝讓它動上去的”“意念讓它動上去的”或“可聯通性讓它動上去的”（就實際療效來說，這樣的回答和“能量讓它動上去的”是一樣的）。
我們應當這樣來看：那只是能量的定義。我們應當反過來解釋。我們應當說“如果某個東西能運動，它上面就有能量”，而不是“使它運動的是能量”。這個差異很微妙。慣性也一樣。我來把這個差異說得更清楚一點：
你問一個兒子“是哪些讓玩具狗動上去的”——假如你問一個正常人這個問題，那你就應當先思索一下。答案是：你旋緊發條，而發條要松出來，于是這個力帶動蝸桿轉動。
這是多好的科學課啟蒙?。∥覀儼淹婢卟痖_，瞧瞧里頭是如何運轉的。你要觀察蝸桿的巧妙設計，你要觀察棘輪。學一些關于這個玩具的知識，安裝玩具的方式物理學家的實驗故事，人們能設計出棘輪還有其他東西，由此可見人類的智慧，等等。這樣會挺好。
（那本教科書上的）問題提得挺好，答案未免有點缺憾，由于她們想要教給中學生的是能量的定義，而且中學生哪些也沒學到。
構想一下，如果一個中學生說：“我不覺得是能量讓它運動的。”你該如何把問題討論下去呢？
我最終想出了一個辦法，可以拿來測量你到底是傳授了一個思想還是教了一個概念。
我們如此來測量：“不要用你剛學到的新詞，用你自己的語言復述一下你剛學到的內容?！薄安灰谩芰俊@個詞，請告訴我，關于哪個玩具狗的運動，你如今學會了什么知識？”
假如你說不下來，這么，你不僅概念哪些也沒學到。相關的科學知識你哪些也沒學到。這或許還不大要緊。關鍵是你可能立刻不想學習科學了，由于你不得不學習好多定義。
拿來啟蒙的第一堂科學課就是這個樣子，這莫非沒有可能（給科學教育）帶來毀滅性的災難嗎？
我覺得，在第一堂課上只是為了回答問題去學習一個神秘的詞句，這簡直太糟糕了。那本書上還有其他反例——“重力使它下落”“你的鞋跟銹蝕了，是由于磨擦力的作用”。
衣服銹蝕了，是由于它和人行道頻繁接觸，人行道上坑泥濘洼，很容易銹蝕外套。僅僅扔出“摩擦力”這個專用名詞來解釋，實在令人提不起興趣，由于這不是科學。
科學是觀察，和美妙的發覺...
我媽媽也講過一點跟“能量”有關的事情，在我有點兒理解它以后，他就開始使用“能量”這個詞。如果他要給我講解能量問題，我想他會如此做——他確實做過類似的事情，即使他舉的反例不是玩具狗。
假如他真的拿玩具狗做事例，他會說：“它動了，是由于陽光的照射。”我會說：“不是的。這和陽光的照射有哪些關系？它動了，是由于我給它上了發條。”
“那么，我的同事，你如何有力氣上這個發條呢？”
“我吃東西了?！?span style="display:none">zWa物理好資源網(原物理ok網)
“你吃哪些了，我的同學？”
“我吃糧食了。”
“糧食是如何生長上去的？”
“因為陽光的照射?！?span style="display:none">zWa物理好資源網(原物理ok網)
狗也是這樣。柴油呢？也是太陽能的積累：動物吸收太陽能，隨即把它儲存在地下。其他事物也一樣，最終都和太陽有關。你看，同樣是自然界的一件事情，我們的教科書上敘述得這么生硬，這兒卻講得如此生動。我們看見的所有運動著的東西，它們之所以還能運動都是由于陽光的照射。
這確實解釋了一種能量可以轉變為另一種能量。并且女兒也可以不接受這樣的解釋，他會說：“我覺得這不是由于陽光的照射?！比缓竽憧梢院退归_討論。這就是區別所在（稍后我可能向他提更有難度的事情，例如潮汐，例如哪些力量讓月球轉動，這樣我就又要用到這些神秘的字眼了）。
這只是一個反例，說明拋出這些數學學名詞和真正教科學的區別。這些數學學名詞是必不可少的，我們反對的只是在第一堂課上就講這種。學到旁邊肯定要引入這個名詞的定義，告訴你哪些是能量，而不是針對“什么讓狗動上去的”這樣簡單的問題。
面對女兒，我們應當給出符合她們興趣的答案：“拆開它，我們來瞧瞧上面有哪些?！?span style="display:none">zWa物理好資源網(原物理ok網)
和妻子在樹林里遛彎時，我學到了許多東西。諸如看見鳥，他不會忙著告訴我鳥的名子，而是說：“看，那鳥總在啄自己的羽毛。它老是在啄羽毛。你想想看，它為何啄羽毛呢？”
我推測：“是羽毛亂了，它想把羽毛理順?！备赣H會問：“那鳥的羽毛哪些時侯弄臟的？還有，它的羽毛為何會弄臟呢？”
“飛的時侯。它在地上走的時侯，羽毛不會亂。并且飛的時侯，羽毛就亂了?！?span style="display:none">zWa物理好資源網(原物理ok網)
之后他會說：“照你如此想，鳥剛才落地時，才會去啄羽毛，而它理順羽毛以后，在地上走來走去時物理學家的實驗故事，就不怎樣啄羽毛。好，我們來瞧瞧?！?span style="display:none">zWa物理好資源網(原物理ok網)
于是我們就過去看，仔細地觀察。我觀察到的結果是：鳥不論在地面上走了多久，它就會去啄羽毛，就跟它剛才從空中飛出來時一樣。
我猜錯了，但是我真的猜不出真正的誘因。這時侯，我爸爸都會告訴我答案：
那是由于鳥的頭上有跳蚤。鳥的羽毛里會掉出來一些小眼屎，那東西是可以吃的，跳蚤就吃這東西。跳蚤頭上有一點點蠟，那是由于陰虱手臂的關節能分泌出這東西。在哪里有一只十分小的蟑螂，它靠吃蠟生活。小飛蟲能有如此多的東西吃，最后造成它消化不良，因而它排尿出的液狀物里就有好多甜度，還有一種微小的生物就靠這甜度生存，等等。
母親所說的那些，即使不完全正確，而且這些方式是對的。首先，我學到了“寄生”這個概念，一個生物靠另一個生物生存，這個生物再依賴另一種生物，仍然有能依賴的對象。
其次，他接著說，在自然界，只要有可以吃的東西，能維持生命，不管它是哪些東西，就會有某種方式的生物找到借助這些資源的方式，并且一點點吃剩的東西就會有別的生物來吃。
我要說的就是，即使觀察后，我還不能得到最終的推論，但是，觀察得到的結果就是一塊金子，這是很有價值、非常神奇的結果。這確實很神奇。
大家假定一下，假如當年他要求我去觀察，要求我拉一個單子，要求我把觀察的結果記出來，去做這做那，還要去觀察。而假如我真的列了這張單子，這么這單子會和其他130張單子一起被歸檔，置于一個電腦的前面。若果是這樣，我都會認為這些觀察的結果沒哪些意思，可是我從中也不會學到多少東西。
我覺得有一點很重要——至少對我來說很重要：假如你想教導他人去觀察，你得讓他曉得，通過觀察他會發覺美妙的東西。我就是在觀察時懂得了科學是哪些。
科學須要耐心。假如你看了，你仔細觀察了，你確實用心了，你會得到巨大的回報（盡管不是每次就會有這樣的回報）。所以，當我更大一些的時侯，我會不辭辛苦地研究問題，一個小時接著一個小時地工作，堅持數年如一日——有時一干就是好多年，有時侯時間短一些。其中有好多工作都失敗了，好多東西都進了廢茅房，但偶爾會有靈光一現，問題有了新的突破，那是我童年時就懂得期盼的東西——觀察得到的結果。由于我曉得觀察是值得耗費精力的。
費曼在諾貝爾頒獎典禮上逗趣
科學要經得住重新檢驗...
何謂科學，我想，它可能是這樣一回事：在這個星球上，生命進化到了一個階段，智慧生物出現了——不僅僅是指人類，也包括這些能嬉耍的植物，它們能從這種活動里學到一些東西（例如貓）。
但在這個階段，每位植物只能從自身的經歷高中到東西。它們又逐漸進化，直至個別植物學習能力顯得更強，除了能更快地從自己的經歷學校到東西，能夠從別的途徑學習，例如通過觀察其他鳥類的經歷，或是有別的植物給它親身示范，或是它還能模仿另一個昆蟲。
于是就有了這樣的可能性：所有的植物都可能學到這種經驗，而且這些經驗的弘揚沒有效率，但是把握這種經驗的植物可能會跑掉，至于學到了這種經驗的植物，其實在它才能把經驗傳授給其他植物之前就跑掉了。
問題是，有沒有可能學得更快一些——學習的速率能趕超遺忘的步伐？這些偶然學到的東西，可能由于學習者的記憶力不好，也可能由于學習者或發明者的死亡而被遺忘。
其實，就出現了這樣一個階段，某種植物的學習效率提升到了這樣一個程度，忽然之間整件事情有了一個嶄新的面目：某個植物學會了一些事情，緊接著就傳授給另一個植物，它再接著傳授給下一個植物，它們傳授知識的速率這么之快，足以使這種知識不會在這個種群內消失。于是整個種群的知識就有可能積累上去。
這些現象被稱為世代累積性（time-）。我不曉得是誰發明的這個詞，不管怎樣說，昨天說的那一個種群的植物，她們中的一些現今就坐在這里，想把這個經驗和那種經驗結合上去，每一個都努力向另一個學習。
一個種群擁有自己種群的記憶，擁有代代相傳積累上去的知識，這是自然界的一個新現象。并且，這也有一個隱憂，由于有可能傳遞錯誤的東西——對這個種群沒有用處的思想。這個種群有思想，但有些思想不一定有益。
于是我們又到了如此一個時期，思想十分平緩地累積上去，除了包含實用和有用的東西，還混雜著大量形形色色的偏見和千奇百怪的信仰。
后來，人們發覺了一個防止這些弊端的技巧。那就是存疑。人們不確定留傳出來的東西是否真的正確，想重新親自驗證事情的真相，不想盲目相信學到的東西。
這就是科學：經過重新檢驗的知識才是可信的，而不是一味相信前人留出來的知識。我就是如此看待科學的，這是我能給出的最好的定義。
為了提升你們的興致，我想談談你們都很熟悉的事情。宗教人士傳教的時侯，她們不是對人們說教一次就完事的——他們要反復說教。
我想，向人們傳授科學知識也有必要如此做，運用不同的方式，孜孜不倦地激勵人們學習科學，讓你們記住科學的意義所在，除了教兒子們，還要教成人，教每位人。我們這樣做，不僅僅是為了讓自己成為更好的公民，或則更有能力去控制大自然；我們如此做還有別的意義。
學習科學的意義...
學習科學締造了我們的世界觀。我們重新驗證知識，從中可以發覺自然的美與神奇。
也就是說，我剛才向你們提及的這些事情的神奇和美妙：物體之所以運動，是由于陽光的映照。這個說法很深刻，很奇特，也很美妙（其實，并不是世間萬物的運動都是由于陽光的映照。月球的自轉就和陽光照亮無關，還有，最近的核反應也能形成能量，這是我們這個星球的新能源。另外，恐怕造成火山爆發的能量也與太陽能無關）。
學了科學以后，我們看見的世界就顯得很不一樣了。舉個事例，我們曉得樹木生長的原料主要來自空氣（中的氣體），行道樹燃燒的時侯，它們又被釋放到空氣中。而燃燒釋放的熱量，正是先前來自太陽的熱量，它們曾在光合作用中起作用，借助空氣（中的氣體）產生行道樹（的有機養分）。最后剩下一小堆灰燼，它們不是來自空氣的，而是來自底泥的。
這種都是很美妙的事情，科學的世界里四處是那些美妙的東西。它們很有啟發性，也可以拿來啟發別人。
科學的另一個價值，就是提倡理智思索，它同樣也提倡自由思索的重要性；懷疑前人教給我們的東西是否都是正確的，其成果就是理智思索。
你一定要把科學和科學研究的方式或流程（前者有時能促使科學的發展）區別開來，尤其在教學中，大家老師一定要分辨兩者的不同。
說出科學研究的流程，例如我們寫（報告）、做實驗、觀察，等等，這個很容易，你完全可以照樣畫葫蘆。我們可能只重視科學（研究）的方式，還把它當成科學，實際上充其量也就是偽科學。
我們對教學做過許多研究，例如說，人們進行觀察、記錄和統計，而且這些行為并不是真正的科學研究，得到的結果也不是普遍獲承認的知識。
它們只是模仿了科學研究的方式——就好象南太平洋島嶼上的市民用木頭建造飛機場和無線電發射塔，期望有朝一日一架大飛機會降落在哪里。她們甚至還造出了木頭客機，外觀跟她們在周圍國家的飛機場上見到的客機一模一樣，而且奇怪的是，這種客機就是飛不上去！
這些偽科學模仿的結果就是締造了好多專家，大家當中好多人就是專家。大家這種班主任，真正從事基礎教育的班主任，經常大家也可以懷疑一下專家。并且學習了科學精神后，大家必須懷疑專家。實際上，我還可以從另一個角度來定義科學：科學就是深信專家也有無知的時侯。
當一個人說“科學指導我們這個指導我們哪個”，他說得不大確切。科學并不會教我們這種這些，那是經驗在教導我們。假如她們對你說“科學早已表明……如此如此的”，你應當反詰：“科學是如何證明這個的？科學家是如何發覺這個的——怎樣發覺，發覺了哪些，在那兒發覺的？”
能說明問題的不是科學，而是實驗，實驗結果才可以說明這個問題。你和其他人有同等的權力，在獲取實驗結果的基礎上（而且我們一定要了解所有的實驗證據），自己去判定：通過這個實驗，我們是否早已獲得一個可以被再度運用的推論。
在一個真正的科學還沒有發展到一定地步的復雜領域，我們不得不依賴一種古老的智慧——絕對的輕率。我想鼓勵從事科學基礎教育的班主任們，大家要豁達一點，對待常識要有一些自信，要有自己的腦子。大家要曉得，指導大家的專家其實是錯誤的。
在弘揚先賢的知識這個問題上，我們很有必要教中學生一種技能：怎樣在“取其精華”和“去其糟粕”兩者之間保持一種平衡，這須要相當嫻熟的方法?？茖W的各個學科門類在其發展過程中都有過這樣的教訓：覺得先賢大師們字字珠璣、說的都是絕對真理，這樣的信念是很危險的。
諸位繼續努力！感謝你們！
本文由小核桃編輯節選自《發現的樂趣：費曼采訪集》，有刪節，轉載需獲授權
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