今天我想和大家分享的题目是：科学问题的来源。我特别想跟中小学老师们解释什么是科学教育？

我们很多老师认为科学教育就是高科技教育。实际上从科学教育角度来看，它不是高科技教育，万物皆可研究，哪怕我们身边的每一件事情，只要连续问三个为什么，它一定会碰触到我们大家都不知道的知识。所以，科学教育的核心是发现现象，提出问题，让我们孩子学会观察，发现现象。当然这个现象有可能是别人已经发现的，但对我来说是第一次发现。然后，有了这个现象以后能够提出高质量的问题，这是科学教育的核心。打个比方，我们都知道郊区蚊子比较多，当你被蚊子咬一口以后，你会感到什么？你会痒，你感到痒了，这就是发现了一个现象。如果说你痒了以后把它拍死了，结束了，你就没有科学素养，如果你问为什么会痒啊？恭喜你，你有科学素养。如果你马上去研究，抓一个蚊子放到显微镜下去研究，恭喜你，你就是科学家。所以，科学素养对科学教育来说非常关键。再回到蚊子的话题，如果你会问，蚊子咬你一口你会痒，这个有什么用？恭喜你，你有发明家或者工程师的潜质。如果你去抓好多蚊子，把蚊子分泌的让你痒的物质收集起来，恭喜你，你就是科学家，你就是工程师。如果我今天讲完以后，你今天再被蚊子咬一口，赶紧把这个蚊子抓下来放到显微镜去研究，就会发现很多出乎意料的情况，比如说蚊子的口器不是一根针，是六根针，而且每根针的形状都不一样，它的功能都是非常独特的。

对于科学教育而言，要发现现象，主要是通过观察。比如说我站在这里，你看见我了，但是“看”不是观察。什么是观察呢？观察就是要仔细地看，有目的地看。比如我今天站在这里，你可能看不见我的背面，你想看一下我后面是不是秃顶，你就有兴趣了，你跑到后面来看，这叫“观察”。但是你看到了我后面，你看到的只是我的外面，你没有看见我里面，如果你想看见我里面，那我把钮扣解开，这叫做实验。但是你把钮扣解开了，只是看见了我表面的皮肤，看不见我的细胞，看不见我的原子。所以，所有的发现都是局部的，所有的科学发现都是有限的。有一句话说“我们听到的一切都是一个观点，我们看到的一切都是一个视角，它不是事实，也不是真相”。

对于我们观察整个科学现象的时候，有三种复杂性。第一种复杂现象是科学的复杂性，或者现象的复杂性。它是我们观察者的位置和被观察者对象之间存在不同的关系，也就是我们平时所说的盲人摸象、管中窥豹。你看的角度，看的位置不一样。就会看到不一样的现象。我给大家介绍上海天文馆里一位非常重要的人物，叫赫歇尔。他是一名音乐家，而且他全家也都是音乐家。但是，他还是一名伟大的科学家，他研究星空，他发现了红外线，他发现了银河系是一个扁扁的星系，这是非常难的，因为我们身处在银河系当中。他发现了天王星，他发现了宇宙当中大量的恒星都是双星，不像太阳是单颗的恒星。我举这个例子希望大家了解从一个音乐家的视角，他会发现很多有意思的现象。

第二种复杂现象是观察者自身因素对不同的现象会产生不同的感受。我们能够看见这个东西是和我们本身有关的，有大量的现象你是看不见的。不是因为这个现象你看不见，而是你大脑里没有这样的东西。所以，发现现象是需要想象力的，生活中有大量的东西可以在你面前视而不见。比如我们看到的超导现象，你看到的只是它的磁悬浮，真正的科学现象背后你是看不见的。

第三种复杂现象，就是暗物质、暗能量。大家都知道我们能够看见的世界只有4%，95%以上都是暗物质、暗能量。这些暗物质、暗能量不会和我们已知的物理的物质产生关系，更不会被我们的感觉器官感受到。那我们什么时候能够感受到呢？我们可能会有新的研究视角和工具，就像400年以前我们人类不知道这个世界有细菌，不知道有病毒，尽管它们在我们身边。但有了新的工具以后，我们就可以发现它。我们的科学老师应该让孩子知道，这个世界有不同发现层次，如果一个孩子知道这个世界可以学的东西是无穷无尽的，那他学习的热情就完全不同。

发现现象以后提出问题，是我们科学教育成功的一个标志。现象往往和事实有关，但是现象并不直接会把这个事实呈现出来。刚才讲到的超导就是这样，你看到的是磁悬浮，但它的事实不是这个悬浮，事实往往是看不到的，只能被我们想到。所以，怎么来看到一个现象提出问题，这是一个难题。比如说我们一般会问为什么？是什么？有什么用？我举个牛顿的例子，牛顿问苹果为什么会从树上掉下来？如果有一个孩子也问这个问题，我告诉大家，他们问的问题不是同一个问题。孩子问苹果为什么从树上掉下来，他有可能想有更多的苹果掉下来，这样他可以吃，当然他也会想到和科学有关的问题。因为它只是一个现象问题，而不是一个事实问题。所以，我们应该提问事实问题而不是现象问题。

那什么是事实问题呢？有两步，刚才有老师在分享的时候提到五步的研究方法，就是把现象问题转化为事实问题，或者把常识性的问题转化成科学问题。第一步，准确地来描述某个现象，或者说要精准地把这个现象描述出来，比如说“磁悬浮”能不能非常精准地描述出来，你描述得越多，你会发现你不明白的会很多。第二步，当你意识到有不清楚的地方，需要用语言，特别是科学的语言来把这个疑惑清晰地用逻辑的方式表达出来。这个时候它就从一个现象问题转化成了一个事实问题，或者说转化成了一个科学问题。

好的教育特征，我们把它称为疑始疑终，这是我给科学教师最重要的建议。我在上物理课或者生命科学课的时候，都是以问题引入，然后让孩子产生问题结束。如果这节课上完以后，孩子们没有问题了，那么你这节课就是一节失败的课。如果这节课讲完以后，孩子产生了更多的问题，而且这些问题你都答不出来，你就是一名最好的科学老师。举个例子，费曼小时候每次提问，他爸爸的回答都跟一般的不一样。比如，小费曼问爸爸，这辆车刹车了，但为什么还往前走？我们一般回答说是惯性。请注意，这种回答等于不回答。因为孩子们懂一个概念和懂一个概念的事实是两回事。孩子们为什么慢慢就没有了科学的兴趣，就和我们这样的回答有关。小费曼的爸爸是怎么回答的？这是惯性，那什么是惯性呢？如果不是用力去推物体，运动的物体总是趋于保持运动，静止的东西总是趋于静止，这种就是惯性，但是还是没有人知道为什么是这样，为什么有惯性没人知道。

所以，所有的科学并不一定都代表正确，所有的科学可能将被证明是错误的。也许我们今天教科书里所有的东西，都终有一天被证明是错的。比如我们今天教科书里关于研究生命科学的碳基生命，有可能在另外一个星球上有另外一种生命的形态，它的基因有可能是三螺旋的，又或者它的基因可能是六个碱基的。如果让孩子们知道我们学的东西将来都有可能会有新的发现，那么这样的科学教育才是好的科学教育。所以提出问题，提出科学问题，实际上是我们在科学教育过程中最需要强调的。最后我用一个小故事结束今天的演讲。在二十年前，我到美国纽约某所高科技高中参访，我接触到了一群孩子们正展现他们的科研成果。其中有一位女孩展示的是她的课题，标题叫“让牛拉人尿”。她说，我发现一个现象，就是人的膀胱很薄，为什么不漏尿？她带着这个问题敲开了纽约大学医学院的门，纽约大学医学院教授说，孩子你留下来吧，我这里有好多膀胱你可以研究。然后她在研究的过程发现人的膀胱很薄，不能用一次性塑料袋替代，因为膀胱可以分泌物质。在研究的过程中，她发现边上有很多科学家在收集大量的人尿，在人尿里面收集一种物质可以救命。于是，这个小姑娘就问，为什么不从牛尿里提取？人尿多恶心啊！然后这个教授说，牛尿里没有这种物质，人尿里有。然后这个小姑娘又问，为什么牛尿里没有，人尿里有？然后这个教授说，我也不知道，有可能人是要憋尿的，牛想拉就拉，不憋尿。所以可能跟憋尿有关，它有解毒作用，可以用来救命。然后这个小姑娘问，我们能否利用转基因技术把人的膀胱细胞表面的细胞基因转移到牛的膀胱呢？然后，教授说，那你可以尝试一下。最后，这个小姑娘花了一年时间，最后让一头牛拉出了有这种物质的尿，写了这篇论文。所以，请大家注意什么叫好问题。我相信今天我们的活动会带动更多的人来让孩子们发现现象，产生问题。