美国最牛高中科学老师:怎么把孩子培养成世界级小科学家

本周介绍的一本书是兰登书屋去年9月份出版的新书,英文名特别长:The Class: A Brilliant Teacher, His

World-Changing Kids, and the Most  Inventive Classroom in America。

翻译成中文就是:《科学课:一位改变孩子终身的教师、一群改变世界的学生和美国最具发明精神的课堂》,为了简化下,下面就我就简称它为《科学课》。

这本书介绍了一位非常有创新精神的高中科学教师安迪.布拉芒特(Andy Bramante)和他的六位学生的故事。

安迪老师是美国康州格林威治高中(Greenwich High School)的一名科学教师。他被媒体称为“美国最牛科学老师”。

安迪老师有多牛?他的学生在美国最知名的高中生科学比赛中大放异彩,比如获得谷歌科学比赛的头等奖,还被邀请参加在瑞典首都斯德哥尔摩举行的诺贝尔颁奖典礼。

在2016至2017学年,安迪老师的学生不仅拿下西屋科学奖,七个人进入英特尔全球科学竞赛决赛,还有更多人获得州一级的奖励。

图为安迪老师(中)和他的学生们在获奖后合影

安迪老师和他的学生们的成就吸引到一位名叫Heather Won Tesoriero的记者的注意,Heather本来是CBS新闻的一名杰出制片人,曾经获得过美国电视界最高奖艾美奖。

为了进一步了解安迪老师是如何教育他的学生的,Heather放下手头的其他工作,在格林威治高中跟安迪老师和他的学生们待了整整一个学年(2016-2017),近距离观察安迪老师如何教学,并且跟安迪老师、学生和学生家长进行了深入采访,记录了70个小时的采访、对话和演示,最后才完成了这本《科学课》。

平民窟小子的逆袭

安迪老师在纽约布朗克斯区(bronx)的一个单亲家庭里长大,这里居民主要以非洲和拉丁美洲裔居民为主,是纽约有名的贫民区,犯罪率在全美都高居前列。

虽然出身贫寒,但安迪老师从小就聪明好学,后来一边上大学学化学,一边在纽约的地铁上打扫卫生养活自己。

毕业后他加入一家化学公司做科学家,收入颇丰,过上了中产生活。

本来生活可以这样一直继续下去,但安迪老师开始对枯燥的办公室工作感到厌恶,突然来了一个人生大逆转,决定辞职去当高中老师。

2005年,安迪老师选择去纽约附近康涅狄格州的一所四年制公立学校——格林威治高中(Greenwich High)当化学老师。

格林威治是一个有6.2万人口、富饶美丽的海边小镇。这是一个富人聚居区,房屋的中位价是100万美金。

当地不少居民在纽约上班,家境殷实,但也有一些并不富裕的家长,为了送孩子来格林威治高中读书又承受不起高昂的房价,就在小镇租一间小房子居住。

格林威治高中是一所“巨无霸”学校,有2650名学生,学生构成非常多元化:超过50%是白人,21%是西班牙裔,9%是亚裔,4%是非洲裔。

图为格林威治高中校园

格林威治高中的学生很多是二代移民,来自全球61个国家,20%孩子家中的语言不是英文。

奇葩的科学课

多元化的中产阶级社区使得格林威治高中具有非常开放的文化,正是学校和家长的支持,才使得安迪老师可以开展自己的教学创新,他在加入这所高中的第二年就开创了一门奇葩的科学课——没有课程、没有考试、没有教科书、没有讲座

在科学课开始阶段,每位学生选择一个感兴趣的项目作为未来一年的科研课题。安迪老师并不限制具体领域,只要学生感兴趣,无论医疗、物理、还是化学,都可以大胆选择,唯一要求是:“你必须发自内心的对这个项目感兴趣,否则会坚持不下去的。”

安迪老师会与学生一对一讨论他们要选择的课题,就项目的可实施性提供建议,并鼓励学生利用自己的创造力和想象力大胆创新,解决现实世界的问题。

学生们研究的项目可不是一般的小儿科实验,他们要解决的可是世界级难题,比如癌症、帕金森症、艾滋病、心脏病、低廉的水过滤方案、二氧化碳捕捉器等等。

孩子们的一些发明甚至解决了年龄是他们三倍的科学家都未曾解决的世界难题。

这些听上去需要科学家团队和高端实验室才能实施的项目在一所公立高中进行很有挑战性,格林威治高中毕竟是公立高中,预算有限,给安迪老师每年的经费只有区区1200美元,为了解决研究经费紧张的问题,安迪老师经常要想方设法找实验设备。

例如,他通过自己化学公司前同事的关系,竟然弄到了一台价值25万美金的电子显微镜。

但实验设备只是问题之一,安迪老师还需要说服学生和家长,支持孩子花至少一年时间研究一些突破性科研课题,而不是把所有时间花在申请大学的考试和AP课程(大学预科)上。

挑选孩子也非常重要。安迪老师的科学班只招收50名左右的学生,由于过去几年科学班拿到不少全球性大奖,声名鹊起,所以申请竞争非常激烈。安迪老师经过多年的历练,已经积累了一套选拨学生的方法论。

安迪老师在筛选学生的时候,不会完全看以往的成绩,会综合考虑学生对科学的热情等因素。比如,有一位印度裔学生的成绩并不突出,还有科目拿到了C+,但仍然被安迪老师招进了科学班。后来,这位同学的项目成功拿到了英特尔全球科学竞赛的大奖。

在一年的时间里,安迪老师会帮助学生查阅论文、开展试验,解决各种具体的操作问题。

按照学校要求,为了保障安全,只要有学生在实验室,安迪老师就必须陪同在侧。对于个别“学习狂”型学生,安迪老师有时候也抓狂不已,因为他必须牺牲大量业余时间跟学生待在实验室里。

虽然安迪老师不会设置考试环节,但是他会让学生带着研究结果去参加全国性,乃至全球性的高中生科学比赛,比如谷歌科学大赛、西屋科学奖、英特尔全球科学竞赛等。

经过13年的尝试,安迪老师不仅收获了很多科学竞赛领域的人脉,也对比赛规则非常熟悉。这些人脉和比赛经验,对于指导学生如何选择课题及如何在比赛中宣传自己的项目成果,帮助极大。

对高中生来说,参加科学比赛可以名利兼收,有些比赛为一等奖提供了令人咋舌的25万美金的奖金,相当于大学四年的学费。

除此之外,拿到国际性大奖还能一举成名,上热门电视访谈节目,进行TED演讲、参加诺贝尔颁奖礼,被常青藤名校录取等等。

比如,安迪老师的一位女学生奥利维亚发明了一种埃博拉病毒快速检测试剂,获得了2015年谷歌科学大赛一等奖,不仅将5万美元的奖金收入囊中,还顺利拿到了斯坦福大学的录取通知书。

安迪老师的学生奥利维亚目前正在斯坦福大学攻读本科学位

2014年,奥利维亚加入了安迪老师的科学班,那一年埃博拉病毒在西非大爆发,疾病蔓延得很快,一万多人因感染病毒而死亡,引发全球关注。

有什么办法可以控制埃博拉的传播速度呢?

奥利维亚通过查阅资料了解到,要想控制传染病的大范围传播,最有效的办法就是找到快速诊断疾病的办法,让病人在传染他人之前得到最快的治疗。

而当时,埃博拉病毒的诊断试剂非常贵,而且需要低温保存,在炎热的非洲运输并不方便。于是,奥利维亚就想,是否能发明一种快速、便宜、可常温储存的埃博拉病毒诊断试剂呢?

在安迪老师的帮助下,奥利维亚阅读了不少论文,她找到一篇介绍如何利用蚕丝浸泡药物的论文。奥利维亚从中获得了灵感,大胆地设想,把检测埃博拉病毒的化学制剂浸泡在蚕丝中,这样就可以在常温下方便地运输了。

这个项目花了安迪老师和奥利维亚两年时间。最终奥利维亚研究出自己的检测试剂,只需要不到30分钟,花费25美元,就可以检测出埃博拉病毒。

由于埃博拉病毒是当时的全球热点,奥利维亚的发明立刻引发了轰动,也一举拿下谷歌科学大赛一等奖。

这个16岁的金发女孩突然成为了“网红”,开始出现在电视上:不是做TED演讲,就是接受美国知名访谈节目的采访。

奥利维亚参加TED演讲,介绍自己的埃博拉病毒快速检测试剂

奥利维亚带着谷歌科学大赛的奖杯——一个用乐高搭的奖杯——接受CBS脱口秀节目“斯蒂芬·科尔伯特深夜秀”采访

除了奥利维亚,安迪老师的其他学生也在各种全国性或者国际性大奖中夺得头魁,让格林威治高中名声大震。

在安迪老师的科学课开设的13年里,他把超过30位学生送上了英特尔全球科学竞赛的决赛。

2016到2017学年,他的学生拿到了总共14万美元的奖金,多个奖学金,以及免费的印度考察之旅。

掌声中的质疑

对于《科学课》这本书和安迪老师的故事,美国社会并不是一边倒的喝彩,也出现了一些质疑声。

首先,一些媒体指出,安迪老师的成功背后还有一些特殊条件,比如格林威治高中的家长大部分是中产阶级,受过良好教育,生活优渥,能自掏腰包支持孩子的科研项目;有些家长甚至不惜重金,在家里给孩子建设备齐全的实验室。

对于那些家境一般,甚至陷入贫困的孩子,没有钱,没有家长的支持,安迪老师的科学课是否具有可复制性?

第二类质疑主要针对安迪老师让学生参加科学比赛的做法,安迪老师的学生都必须把项目成果提交给各大科学比赛,赢取上万,甚至数十万美金的奖励,频频接受电视台采访……

这些好处所有学生和家长都心知肚明,拿着一份全球科学大奖的奖状,可以轻松敲开常青藤名校的大门。

正如一位美国亚马逊网友在《科学课》的书评中所写,如果鼓励学生为了进名牌大学去做科学研究,而不是源自内心的热爱和激情,这种做法是否太过功利?伟大的科学家是源于热爱,而不是25万美金的奖金。

对于这个问题,安迪老师也有所察觉,他在接受媒体采访时说,自己会提醒学生:“再过十年,没有人会在乎你上了什么大学。你的人生不会被你上的大学所定义。上大学可能会为你把一、两扇门开得更大一些,但最终,定义你的人生的只会是这些因素:你是谁?你如何对待他人?更为重要的是,你如何对待你的工作?

对于安迪老师的科学尝试,我认为,还是有可以借鉴之处。

让学生用一年的时间,去真正发现和解决现实世界中的问题,这比单纯填鸭式的学习更能激发孩子的热情和想象力,锻炼他们的动手能力和解决问题的能力,还能建立起学习和现实世界的联系。

当然,并不是所有现实问题都能被高中生所解决,这就需要一位像安迪老师这样经验丰富的科学家的判断和指导(遗憾的是,安迪老师可能是独一无二的)。否则,学生花费了一年时间,却可能沮丧地发现,凭借自己的能力和有限的资源,根本无法找到解决方案。

对于安迪老师让孩子参加科学比赛的做法,一方面固然让孩子有更大动力去克服困难,以及获得成就感;但另一方面,可能让孩子偏离科学教育的本质——为了荣誉、金钱和名校录取书而战,而不是为了最单纯的热爱。

从更长远的眼光看,在未来的职业生涯中,绝大部分人并不会获得25万美元奖金的激励,或者戴上名人的光环。在没有奖金刺激或者荣誉可追逐,甚至可能面对社会的否定和嘲讽的时候,该如何追求自己的梦想?

最后,送给大家《科学课》开头引用的一段苏格拉底的名言:

I cannot teach anybody anything. I can only make them think。

我不能教会任何人任何事。我只是让他们思考。

END

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