一、謝爾曼科學遊戲論的基本觀點[1]

  謝爾曼將科學視為一種有規則的遊戲，並認為這種遊戲應遵循一系列的規則。謝爾曼還認為，人們應該而且能夠將科學方法用於人類生活，變成好玩的遊戲，在日常生活中和孩子一起進行科學遊戲。

  （一）科學是一種有規則的遊戲

  對於什麼是科學，謝爾曼表明了他的基本態度：科學是每個人的事。他認為，不少人對科學感到害怕，因為科學家們和他們所做的事，似乎與我們的日常生活相去甚遠。科學不見得真那麼可怕。事實上，科學很有意思，就像我們玩遊戲一樣。我們可以為科學下這樣一個新定義：科學是一個供人了解這個世界的遊戲。玩的時候，必須遵守一套稱為科學方法的遊戲規則。科學家們所公認的、並不斷努力奮鬥的幾個重要規則是：

  1.誠實

  從事科學研究一定要誠實。著名的物理學家理查·費恩曼（Richard Feynman）說：「這是一種科學上的操守，也是科學思考的原則；切切實實的誠實，具同樣的意義——是一種一絲不苟的態度。」這條規則也叫做「費恩曼規則」。費恩曼告誡人們：在做科學實驗的時候，要把每一個你認為會使實驗無效的因素都記錄下來，而不是只記錄你認為能使實驗成功的部分。你的這份實驗記錄包括曾考慮過、但被剔除的各種因素。而這是根據那些實驗的結果，以及如何取得這些結果的原因記錄。如此一來，便可讓所有的人都能清楚地知道這些因素被剔除的原因。也就是把你的實驗全盤告知他人。這個實驗將會有人重做，至少在科學界如此，到最後，事情的真相一定會大白。如果你不夠誠實，在科學界便不能樹立良好的聲譽。

  2.不可作弊

  科學家們不允許虛構的實驗結果。此外，科學家們也不能因個人的信仰、希望及欲望，而影響到這場遊戲的結果。不論是誰做地心引力的實驗——是你、是我，或是愛因斯坦，結果都一樣。

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  3.不隨便相信別人的話——親自操作，看看是怎麼回事

  了解事實的方法之一就是去問別人，尤其是權威人士。我們可能會信賴權威性的書籍，以獲取最後的答案及至高無上的真理；但在科學上，卻並非總是如此。雖然在科學界的確有像牛頓、愛因斯坦等權威人士存在，但科學家們並不盲目地追隨他們。事實上，一位科學家主要靠創意和獨創力來贏得聲名和榮譽——這通常必須向現存的權威挑戰。

  4.根據過去的發現來改進科學遊戲

  科學就和所有的遊戲一樣，隨著時間而改變和進步。今天科學家們所用的儀器和100年前的科學家所用的儀器相比已經有了極大的進步，今天科學家們的知識是建構在往日科學家們的發現之上的。

  5.儘量尋找「合乎自然」的解答

  所謂「合乎自然」的解答，表示這些解答可以透過感官的觀察或實際感受而了解——也就是我們看得到、聽得到、摸得到、感覺得到或嘗試得到的東西。此外，合乎自然的解答就是實際的常識性的解答。如果有一個人說他能讓一頭大象消失，科學家們就會認為這個人很會變魔術，他用魔術使大象消失了。假如這個人說他有「超自然」的神力能使大象消失，科學家就會開始懷疑，因為這不是合乎自然的解釋。

  6.爭辯必須要有依據

  科學家之間，可能會彼此爭辯一個理論問題或一個假設是否有確實根據。然而，孰是孰非，將由科學的證據及實驗室的數據來決定，而不是靠叫囂和辱罵來解決。藝術是主觀的，對兩幅畫的好壞藝術家可以各執己見，彼此攻擊，這些都只不過是個人的意見而已。科學則不然，它僅僅研究事情的真相，爭辯是在實驗室中、學術研究中靠實驗、數據及證據來澄清的。

  7.在科學界，沒有一件事是可以完全肯定的

  在科學界，沒有人知道會有什麼新發現，也沒有一件事可以百分之百的證明。也正因如此，科學才如此有趣。科學界也沒有無所不知的人。科學是不斷進步的，每次的新發現，就表示了再進步。

  8.科學是沒有秘密的

  科學家們都以能發表研究結果為榮。要測試其他科學家的研究結果，就必須了解獲得這些結果的過程。因此，一般的科學期刊便翔實記載了科學實驗的過程，透過圖表、曲線及數字，讓所有想證實是否正確的人都可以重複測試。當然，隨著智慧財產權的發展，必須稍加修正。當今很多科學實驗室是由私人擁有的，而科學上的發現具有申請專利的潛能，可以帶來商業利潤，因此，在這種情況下，很多科學家的發現便受到保密，不為他人所知。

  9.科學家們都勇於認錯

  由於科學是經得起測試的，科學家們常常重做其他科學家做過的實驗。一般而言，倘若某位科學家在做實驗時很嚴格而且小心謹慎，其他科學家在重做這個實驗時會得到相同或相近的結果。但是不同的結果，偶爾也會出現。

  偏見和偽造在科學界確實出現過，而科學家和任何人一樣，也難免會犯錯。但重要的是，在科學界，錯誤可以糾正；科學家在犯錯誤後，會勇於認錯。當有人指出錯誤，以及將新的結果及證據擺在科學家面前時，他們會改變原來持有的觀點。雖然這件事做起來並不容易，但他們卻會去做。

  每一門科學都有其特殊的規則，例如，天文學和生物學的規則可能會稍有不同，但所有的科學家都要遵守上述九條規則。可以說這九條規則是科學遊戲的基本規則。幼兒是天生的科學家，他們充滿了好奇心，喜歡追根究底，並有與生俱來的能力，能了解因果關係。儘管如此，他們仍需要學習科學遊戲的規則，來幫助他們完成真正的科學遊戲。

  （二）把科學方法用於人類生活，變成好玩的遊戲

  科學的方法和法則可以廣泛地運用於人類的生活，變成好玩的遊戲，而且每個孩子都是科學家，因此要把科學變成好玩的遊戲，教孩子在遊戲中做科學式的思考，並幫孩子選擇一門適合的學科深入研究，在日常生活中進行科學探究。

  1.使科學成為生活的一部分

  讓科學普及化，成為生活的一部分，這是謝爾曼的研究和宣傳科學教育的宗旨。由於身為大學教授，加上對科學的熱愛，他覺得，把令人感到神秘甚至感到困惑不解的科學，用淺顯且清楚明白的方式呈現給大家，換句話說，把科學落實在生活層面上，是自己的義務。他認為，到目前為止，科學的方法僅用在物理科學（指物理、化學、天文學及地質學等）及生物科學的範疇內，但在社會科學方面，尤其是政治學上，科學方法尚未得到良好的運用。從幼年起就教導孩子科學方法，可以使他們在長大後，把科學的法則廣泛地運用到人類的生活上，而非只限於學說或理論。他說：「我熱愛科學，也熱愛科學的思考方式，想把這一腔熱忱與所有的人分享。科學很有意思，就像玩遊戲一樣，一旦你學會了遊戲規則，就可以和你的孩子一起同樂。除此之外，科學還教我們對事物有『想法』，更教我們對事物『如何』思考。簡言之，科學不僅是學說，更是一種『思考』方式。最後一點，科學打開了世界之門，讓我們能與地球上每一個角落的人成為朋友。」

  2.每個孩子都是科學家

  各門各類的科學都有一個基本的大前提——科學是為了解萬事萬物的原因而努力的。了解因果關係是我們與生俱來的能力。小孩子個個都是天生的科學家，他們好奇、好問，生氣勃勃、充滿活力地探索周圍世界，他們什麼都想知道。

  幼兒和我們的祖先一樣，他們最初關心的問題都和自然環境有關，想要知道很多事情是怎麼一回事，以及世界為什麼是現在這個樣子。例如：

  天空為什麼是藍的？

  風是什麼？

  為什麼冬天冷，夏天熱？

  為什麼會下雨？

  幼兒所關心的這些現象便是最基本的科學問題。

  可以說，科學家們以專業的方式從事小孩子自然而然在做著的事。然而科學家們所做的不僅僅是問問題而已，他們還利用科學的方法儘量設法回答這些問題。但我們也要讓幼兒通過科學教育學習科學的思考方式和科學方法。

  3.教孩子做科學式思考

  謝爾曼認為，研究「究竟是什麼」在科學上是非常重要的意念。每個人都可以死背事實資料，但不了解大原則，細微枝節便空洞無物。他舉了一個費恩曼說過的故事，這是一個關於費恩曼的爸爸在他還很小的時候，曾教他如何區分一樣東西「叫」什麼和一樣東西「是」什麼兩者之間的差別。

  有一天，我和一些小朋友在草地上玩。

  有一個小朋友對我說：「你看到那隻小鳥沒有？你知不知道那是什麼鳥？」

  我說：「我不知道那是什麼鳥。」

  他說：「那叫褐頭畫眉。你爸爸難道都沒教你嗎？」

  事實正好相反。爸爸教過我：「看到那隻鳥沒有？那是一隻會唱歌的鳥（我曉得他不知其名）。在義大利文『朱特拉比底達』、葡萄牙文『龐達佩達』、日文『卡他諾德克達』、中文裡它各有不同的名字，就算你弄清楚了它在全世界的稱呼，你對它仍一無所知。我們不如來看看這隻鳥在做什麼——這比較重要。」所以我很小就知道，記誦事物的名稱並不是真正的知識。

  據此，謝爾曼提出了教孩子做科學式的思考。他認為對孩子進行科學教育最主要的目標並不在於教孩子想「什麼」，而是在於教他們「怎麼」想——用合乎科學的方式。如果想要教會孩子想什麼，那麼該教的東西可以說永遠也教不完；但是如果教會他們怎麼思考，那麼，孩子便會自己弄清楚該想些什麼。從著手做科學實驗中可學到的幾個基本的思考技巧，便是最好的開始。

  我們教給孩子「一件神奇的東西」，使他此後也會「不斷地追尋這樣東西」。

  4.幫助幼兒選擇一門適合的學科深入研究

  幫助孩子選擇他個人最感興趣、也最適合他的學科，對於引導孩子的發展具有重要的意義。

  我們為孩子作出的選擇應以孩子的興趣為依據。

  要選定某一門學科作深入的探索，首先要把百科全書中對該科目的分支所作的介紹一一詳讀，以決定哪一門學科最有意思。然後，到圖書館去借幾本相關的書。幾乎每門學科都有特地為孩子寫的書。

  5.把科學變成好玩的遊戲

  科學遊戲如何進行也就是如何結合日常生活作科學實驗的問題。科學實驗雖然在細節上各不相同，但都有幾個共同的特性，而這幾個共同的特性形成了科學方法的基礎。我們可以用四個簡單的過程：觀察、推論、預測、實驗，來概括說明什麼是科學方法。

  第一步：觀察

  科學家所要做的第一件事是搜尋與周圍環境有關的資料。對於他所選定的主題，一定要盡最大可能努力學習：不是在圖書館中閱讀，就是在自然界中觀察。科學家絕不能一開始就先下結論，然後再去找資料來支持自己先入為主的想法。

  第二步：推論

  第二個步驟，就是針對觀察到的特定事物，做一個推論（科學家們稱之為「假設」）。這種推論，還有一個非正式的名稱，叫做「可測試的假想」，或者叫做「最接近所觀察到事物的結論」。

  第三步：預測

  這一步，便是根據推論作預測。所謂的「預測」，就是一段陳述，如果推論正確的話，這段陳述便也屬實。

  第四步：實驗

  為了證實預測是否正確，科學家們必須靠做實驗來證實或排除推論。實驗是科學方法中最主要的一環。這表明任何合乎科學的事物，都必須經得起反證的考驗——也就是說，一位科學家必須設法證明推論是錯誤的。如果各種方法都不能推翻自己的推論，那麼，他就可以對自己所做的觀察、判斷更有信心。

  因此，在與孩子共同進行科學研究時，應遵守以下幾個要點：

  （1）從書本或自然界中開始「觀察」

  圖書館是幫助孩子開始觀察最好的地方。科學書籍能幫助我們和孩子尋找大自然中可以研究的事物。

  （2）讓孩子知道，沒有一個問題是不該問的「傻」問題

  一些研究人類解決問題的心理學家指出：在許多方面，孩子比大人更善於解決問題。因為孩子較願意承認錯誤、放棄不正確的想法，不停地問問題，無論是聰明的問題還是「傻」問題，一直到獲得正確答案為止。而和幼兒比起來，大人往往對「犯錯」感到過於焦慮，不敢問「傻」問題。可以說，在這方面，科學家和幼兒具備了共同的特質。要接納、支持和鼓勵幼兒的每一個問題。

  （3）用孩子聽得懂的語詞解釋科學

  謝爾曼認為，有些人斥責問「傻」問題的孩子，原因之一可能是大人自己也不知道答案，或者是不知道怎樣使用孩子懂得的話來回答。但作為教育者，只要可能，就儘量查閱參考書籍，用孩子聽得懂的詞語來回答孩子的問題。如果實在找不到答案，或者這個問題根本沒有答案，也要設法給孩子留下一個樂觀的思考空間——那就是，如果沒有人知道，也許他將會是第一個發現答案的人。夢想就是這樣產生的。

  （4）事先做充分的準備

  針對我們和孩子將共同研究的主題，花幾分鐘的時間看看百科全書或其他科學書籍，也就是要在向孩子解釋任何科學原則之前，自己一定要先對那個主題有所了解。這樣做，不但孩子可以更徹底了解這個原則，獲得寶貴的經驗，你自己也可以學到新的東西，而且在孩子面前顯得很在行。除此之外，這種溝通的過程，提供了一個機會，讓你與孩子之間，能以一種嶄新的方式彼此接近。

  （5）鼓勵孩子優異和大膽的表現

  謝爾曼在回想自己的童年時說：在我的周圍環境中，沒有一項傳統的條件是引導我朝向科學界發展的。我的父母都不是科學家，我的兄妹，甚至親戚中，也沒有一位是科學家，因此，並沒有任何人做我的科學榜樣，或是對我產生即刻的影響力。事實上，我的爸媽甚至沒上過大學，然而，他們卻給了我兩個微妙不易察覺但深具關鍵作用的個性，那就是，做任何事都有追求優異表現的欲望，以及凡事皆敢大膽一試的個性。

  他們為我買整套的百科全書，送給我想要的東西，如自己動手拼湊的全套模型來獎勵我閱讀。甚至我想學什麼，就送我學什麼，並且常鼓勵我要大膽地去嘗試新的事情。我幾乎沒有受過任何限制，我認為，這種（有限度的）寬容，給了我極大的勇氣去面對未知的事物；科學家們幾乎天天面對未知的事物。事實上，與未知的事物抗衡，便是科學家工作的內涵。

  （6）知之為知之，不知為不知

  也許這一點最為重要。當我們向別人解釋某個科學概念時，如果只靠一點點不完整的知識去猜是很危險的，對於老師和父母而言這麼做可能是個錯誤，因為猜錯的次數和猜對的次數往往是一樣的。

  對於一個你所知不多的問題，最好的答案就是「我不知道」。接著，你就可以去查清，或是要你的孩子去查。其實，最好的方法是與孩子一起去查個明白。

  這樣做可以使孩子獲得一種品質：一個人對於所知不多的事，就應該承認自己的無知；更可以教給孩子科學的核心：下結論之前，必須先有充分的證據，學會「後入為主」的判斷，而不是「先入為主」的偏見。並將這一科學原則用於人生其他範疇的問題。

  6.在日常生活中也可以做實驗

  作為教育者，尤其是家長，可以和孩子一起進行科學研究，讓孩子能「看見」並「動手」做科學研究，而非只是閱讀而已。

  我們和幼兒一起做一些簡單、有趣而且花費不多的實驗具有重要意義。如果說自然是一個大圖書館，實驗就像借書證，允許你進入，自由探索知識。謝爾曼選取了有關物理學、天文學、化學、生物學、地球科學及心理學的36個問題，來代表科學思想的主要範疇。

  物理學

  （1）光是什麼顏色的？

  （2）彩虹是什麼？

  （3）望遠鏡為什麼可以看得很遠？

  （4）聲音是什麼？

  （5）為什麼聲音有高有低？

  （6）聲音還可以在其他物質中傳動嗎？

  （7）你能吸收熱嗎？

  （8）你會散發熱嗎？

  （9）能量如何改變？

  天文學

  （10）為什麼會有四季？

  （11）我們為什麼永遠看不到月球的另一面？

  （12）火箭如何進入太空？

  （13）日食是如何形成的？

  （14）月亮為什麼有盈缺？

  （15）北方在哪兒？

  化學

  （16）火為什麼會燃燒？

  （17）隱形墨水如何現形？

  （18）結晶體是如何形成的？

  （19）氣體為什麼會膨脹？

  （20）蒸發是什麼？

  生物學

  （21）動物是如何進化的？

  （22）植物是如何進化的？

  （23）適應環境有多少方式？

  （24）植物如何生長？

  地球科學

  （25）化石是什麼？

  （26）地球有多老了？

  （27）雨是從哪兒來的？

  （28）磁鐵是什麼？

  （29）雷雨和你的距離有多遠？

  心理學

  （30）你的身體和頭腦如何知道冷熱？

  （31）我們怎樣嘗出食物的味道？

  （32）我們如何辨出時間？

  （33）眼見為信嗎？

  （34）夢有什麼含義？

  （35）擲色子時，真的有所謂的運氣嗎？

  （36）你能一眼看穿嗎？

  上述問題是對教育者的提示，在日常生活中，當兒童關注某一問題時，要適時地引導他們進行有關的實驗，以找到問題的答案。

  7.幼兒進行科學探究和實驗所需要的材料和工具

  要把科學變成好玩的遊戲，需要基本的操作材料和工具。謝爾曼提出了以下工具和材料：

  （1）度量儀器

  捲尺、鍾、溫度計、秤、烹調量具（匙、杯）。

  （2）動物儀器

  昆蟲籠、網子（捕捉魚、昆蟲等用的工具）、水族箱（魚類用）。

  （3）一般科學器材

  放大鏡、鏡子，剪刀、美工刀，手電筒，杵，冰棒棍，磁鐵（馬蹄形及條形），安全雙目鏡，吸水儀器，廚房用烤肉澆汁管，指南針，鉗子，地質學錘子。

  （4）特殊科學器材

  三稜鏡、錄放音機、雙目望遠鏡、顯微鏡、照相機、單目望遠鏡、解剖用具、槓桿設備、滑輪及輪子、墨鏡、吸塵器、聽診器、果汁機、手搖型冰激凌機、風箏。

  （5）一般材料

  白紙及筆記本、報紙、砂紙、濾紙、咖啡濾紙、塑膠袋及紙袋、標籤紙、蠟紙、鋁箔、蠟筆、烹飪原料（鹽、太白粉、食油、醋）、螺絲、螺釘、螺帽、彈簧、鋼絲絨、海綿、清洗用品（橡膠品及金屬品）、家用機械油、蠟燭、橡皮筋、繩子、線、風箏線、紙卷及線軸、硬紙捲筒、鉛筆及原子筆、牙籤、鋼絲。

  （6）種植器具

  花盆、盒子、蛋盒，大型工具（鍬、鋤頭、耙子、小鎬），戶外水管、澆水罐、桶，小碟、托盤，手工用具（小鏟子、小桶）。

  （7）科學樣品

  毛皮樣本、皮革製品樣本、各種貝殼、石頭、各種種子、乾果（蘋果、豆類、葡萄乾等）、海草、松果、土壤樣本。

  以上工具和材料有助於幼兒的探究和實驗。