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月亮催生了天文學,天文學催生了科學:孕育學術研究的「亞歷山卓圖書館」——《月球之書》

時報出版_96
・2020/02/07 ・3187字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 512 ・六年級

  • 作者/大衛.翁弗拉許;譯者/林柏宏

孕育學術研究的亞歷山卓圖書館

在古代,月亮催生了天文學,天文學催生了科學整體。

到了西元前三世紀,科學研究集中在埃及的亞歷山卓,創建這座城市的是來自馬其頓的亞歷山大大帝(Alexander of Macedon,西元前 356-323),他支持科學研究,而他最信任的將軍托勒密一世(PtolemyI Soter,約西元前 367-282)亦然。托勒密後來成為埃及的統治者,創建了一個王朝,王位一直傳到著名的埃及豔后(Cleopatra VII,西元前 69-30)。

這幅十九世紀版畫呈現學者們在亞歷山卓圖書館工作的樣子。圖書館裡收藏了大量的莎草紙書捲,就像圖中書架上的那些。圖/時報出版提供

在位的四十一年間,托勒密監督著一座巨大研究中心的建造,也就是亞歷山卓謬思宮(Museum of Alexandria)。建築工程在托勒密之子托勒密二世(PtolemyII Philadelphus,在位時間西元前 285-246)統治下繼續,最後造就的場所內有實驗室、關著異國生物的籠子、一座存放屍體的醫學院、來訪學人的起居空間,並提供王室聘任常駐學者所需的協助。

謬思宮與一座圖書館相連,首批館藏便是從雅典運來的亞里斯多德藏書。

亞歷山卓圖書館與謬思宮經歷興衰起落,持續營運了約六世紀之久,在托勒密二世與托勒密三世(在位時間西元前 246-222)時期,學術研究最鼎盛。在這段托勒密時代的初期,藏書規模大幅增長,估計有五十到一百萬卷書。那時候極為重視蒐羅書冊,亞歷山卓的警員甚至負責搜查入港船隻,一旦找到新書就送回圖書館,讓抄寫員在莎草紙上謄寫複製,供學者取閱。

圖書館裡的學者包括幾何學家歐幾里得,以及各式各樣的天文學家、物理學家與數學家,如埃拉托斯特尼、阿基米德與後來的克勞迪亞斯.托勒密(Claudius Ptolemy, 約 100-170), 這些人對月球的科學研究都做出了關鍵貢獻。

圖書館還接待了一位愛奧尼亞學者,這個人結合幾何推理與精密觀測,大大改變了未來幾世紀天文學的發展方向,讓月球登上主角。他名叫阿里斯塔克斯,接下來我們要來講他的故事。

阿里斯塔克斯測量出月球的直徑與距離

月球在希臘化時代成了研究重點,無論是測量它本身的體積、與地球之間的距離,抑或是計算地球與太陽的距離、這三個天體之間的相對大小,月球都是不可或缺的要角。薩摩斯島的阿里斯塔克斯是以上這些工作的靈魂人物。

薩摩斯島位於愛奧尼亞地區,阿里斯塔克斯懷抱著愛奧尼亞式求知傳統,透過觀察自然求取解答。雖然出生於薩摩斯島,他卻在亞歷山卓受教育,生存年代正好是托勒密王朝前三任君主在位時期,也難怪他想留在這個埃及大都會,以便利用龐大的圖書資源與謬思宮的設備,並取得資助研究者的獎助經費。

光憑手持一枚硬幣遮住眼前的滿月,阿里斯塔克斯就有辦法畫出測量圖表,本圖為其最終複製圖。這張圖讓他估算出月球與地球的相對體積,以及地球到月球的距離。圖/時報出版提供

希臘人追尋可詮釋宇宙的物理模型,巴比倫人使用量化方式進行測量,而阿里斯塔克斯是史上第一位結合這兩者的人。

從這種觀點出發,他產出了一連串洞見,將月球推入天文研究的鎂光燈底下。阿里斯塔克斯的深刻見解之一是,測量月食開始後,月亮要經過多久才會暗下來,以及昏暗維持了多久,這麼做其實已經是在測量相對於地球陰影的月球體積了,並藉此得知地球直徑大約是月球的 3.5 倍。

既然日食是因為從地球所見的月球最大剖面剛剛好勉強遮住太陽剖面,阿里斯塔克斯也明白了如何按比例縮減遮擋的影響。只要在面前拿著一枚有一定直徑的硬幣,在一定距離中,這枚硬幣就可以完全遮住一輪滿月,與月球遮住太陽的道理相同。

阿里斯塔克斯畫出圖表後,利用簡單的幾何推算出月球與我們之間的距離估計有月球直徑的三十五倍或地球直徑的十倍。對照今日的測量結果,這只有實際長度的三分之一,但就一個只用擺在眼前的硬幣充當測量工具的研究者來說,能算到這樣真是相當了不起。更了不起的是,阿里斯塔克斯的天才使他懂得運用月球相關知識來求得從地球到太陽這麼遠的距離全長。

弦月與日心說

讓阿里斯塔克斯受到後世紀念的地球繞日宇宙模型累積了好幾項發現才開花結果。

從他畫的月球、地球與太陽的相對直徑比較圖可看出他的幾何推理,可惜保留至今的圖表沒能展現他最偉大的見解:當月球呈現弦月時,地球、月球與太陽正好會形成一個直角三角形。

當月亮處於弦月階段(如圖中背景所示),地球、月球與太陽會形成直角。測量出 α 的角度後,阿里斯塔克斯便能計算地球和太陽之間的距離以及和地球尺寸相較下的太陽體積。圖/時報出版提供

遇到弦月時,阿里斯塔克斯會開始測量自地球中心射出、分別通向太陽與月亮的兩條直線所夾的角度,測量結果可確定地球到太陽距離和到月亮距離的比例。他利用簡略的幾何方法就抓出了這個比例,發現前者是後者的十八到二十倍。

我們現在已知,地球和太陽的實際距離與到月球距離相比幾乎是四百倍,所以阿里斯塔克斯誤差了二十倍,但這是因為他的角度測量不夠精細,量成了 87 度,實際夾角應為 89 度 51 分。

因此可以說,阿里斯塔克斯的方法是恰當的,如何應用觀測結果的推想也是合理的。如果太陽看起來和月亮一樣大,離我們的距離卻是月球的二十倍,那麼太陽的體積約是地球的六倍。

阿里斯塔克斯認為,一顆這麼大的太陽繞著地球轉似乎挺荒謬的,然而在一百年前,亞里斯多德已經思考過並拒絕了以太陽為宇宙中心的理論,理由是沒有人觀看星星時會出現視差,要是地球在太空中移動,顯然看到的星星也會動才對。

由於沒人見過恆星視差(stellarparallax,星星顯現出的位置改變),亞里斯多德於是說,星星必須遠得難以想像才會如此。阿里斯塔克斯對此回應,星星的確離我們難以想像地遙遠,他主張,正由於這麼遠,這些星星本身一定也像太陽一樣─ 大概就是像太陽,有它們自己的行星與生命形式。

埃拉托斯特尼計算地球圓周長

阿里斯塔克斯計算地球到月球距離和地球到太陽距離時,並未算出確切長度,只求得比例。他估算地球到月亮的距離為地球半徑的二十倍,而地球到太陽的距離是這段間距的十九倍,也就是三百八十段的地球半徑長。

要將這些比例轉化成確定的長度,以揭示月球實際體積與它到地球的距離,就得有人量出地球的大小。完成這任務的是埃拉托斯特尼,一個和阿里斯塔克斯一樣、任職於亞歷山卓圖書館的人。

埃拉托斯特尼就是利用這口井計算出地球圓周長,這口井位於今日埃及亞斯文。圖/時報出版提供

埃拉托斯特尼是館長,因職務之便擁有大量的時間讀書。他的任期正是圖書館與相連的謬思宮蓬勃成長的時期,書冊從他們已知的世界各地持續輸入。

埃拉托斯特尼從館中一本書裡讀到南方有座城市,塞耶尼(Syene,現稱為亞斯文〔Aswan〕),那裡有一口深井,夏至當天正午時分,陽光直射可深入井底,不會切出任何陰影。於是,埃拉托斯特尼利用亞歷山卓城某座塔夏至當天的影子長度,算出了兩座城市之間在地表上的弧度,得到的結果是圓的五十之一。也因此,地球圓周會是亞歷山卓到塞耶尼距離的五十倍。

為了求得這段距離,埃拉托斯特尼可能雇用了勘測員進行測量,不然就是他知道前往塞耶尼的駱駝商隊以特定速率行進大概要花五十天才會抵達,依此為估算根據並求得距離。那個時代的希臘人也可以使用一種阿基米德剛剛發明的里程量表。

總之,不管用哪一種方法,埃拉托斯特尼求得兩座城市相距只有 5,000 斯塔德(Stadion),以此推算,地球圓周長就是 252,000 斯塔德。(1 斯塔德即是一座運動場長度,但運動場有好幾種。)如果埃拉托斯特尼是取長度最短的運動場當作距離單位,那麼計算結果就得到地球最大圓周長為 39,564 公里,只比真正的長度少了一點點。

——本文摘自《月球之書》,2019 年 9 月,時報出版

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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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月娘你從哪裡來?月亮形成的新線索!關鍵就在隕石中?
linjunJR_96
・2022/09/07 ・2467字 ・閱讀時間約 5 分鐘

作為我們宇宙中的鄰居,以及夜空中最明亮的一盞燈,月亮自古以來便讓人類心生著迷。古人望向滿月的同時,想起了遠方的至親;天文學家望向滿月時,心中卻出現了另外一個問題:「月亮為什麼在那裡?」

月亮是從地球這邊「飛出去」的嗎? 圖/GIPHY

月球作為繞地球運轉的衛星,並不是和太陽系的其他行星一同形成。目前最受歡迎的月球起源說是所謂的「大碰撞」(The Giant Impact)。今年八月,在中秋節即將到臨之際,科學家在月球隕石中找到了來自地球內部的原生惰性氣體,為大碰撞事件的始末提供了全新的線索。

大碰撞起源:月球是從地球分出去的?

大碰撞學說認為月球是地球遭到撞擊的產物。

一顆與火星差不多大的天體和古代地球斜向碰撞,把地球撞得團團轉的同時,撞擊產生的巨大能量也將大量地殼與地函物質融化、蒸發、向外噴出。這些殘骸碎屑繞著地球高速旋轉,形成一個甜甜圈狀的雲狀區域。月亮便是由這團高溫物質互相吸引聚集而成。

大碰撞學說中,月亮形成的過程。圖/wikipedia

聽起來或許十分異想天開,但這個猜想可是經歷了許多實證考驗。

首先,一個最簡單的觀察是:現今月球公轉的和地球自轉方向一致。這是擦撞過程中「甩」出去的殘骸形成月球會有的現象。據我們所知,月球的公轉方向和轉速自形成後,便沒有太大改變。大碰撞學說通過了第一關!

在化學成分方面,同位素比例提供了有力的證據。同位素比例是指某種元素的同位素(例如氧元素可以分為氧 16、氧 17、氧 18)在物質中各占多少比例。這些同位素形成穩定的化合物後便不會變動,因此成為科學家追本溯源的重要工具。

也因此在天體地質研究中,地層中的同位素比例是每顆星體獨一無二的指紋,太陽系中每顆星體都有相當不同的氧同位素比例。不過,科學家在二十世紀初期,檢驗了阿波羅十三號帶回的月球岩石樣本。其中,氧同位素比例竟然和地球一模一樣,強力暗示了月球物質和地球有著神聖不可分割的淵源。

除此之外,許多地質證據顯示月球在形成初期,表面是高溫的熔融態,符合大碰撞的說法。類似的撞擊事件也曾經在其他星系被觀測到。

種種證據使大碰撞學說成為最受歡迎的月亮起源說。 圖/wikipedia

六個月球隕石,可能解開月球原生惰性氣體之謎

如今,月球物質是來自古代地球這件事已被廣為接受,但詳細的形成過程究竟是如何,仍持續隨著觀測證據的增加而不斷地修正討論。目前的一個疑點是揮發性物質的存在。

大碰撞時的高溫理應讓大部分的揮發性物質(例如水和二氧化碳)揮發殆盡,但在月球深處的原始岩層中找到的水樣本,和地球地函中的水有同樣的氫同位素指紋,表示這些水或許是「原生」的,在撞擊形成時便一直留存至今,而不是來自外部的隕石。

要研究揮發性物質的源頭,氦或氖這類的惰性氣體的同位素指紋,便是重要的追蹤工具,可惜我們一直未能在月球礦物中找到惰性氣體。由於月球大氣層十分稀薄,外來的小行星以及富含氫氦原子的太陽風持續轟炸月球表面。想對原生惰性氣體進行研究,還得先排除這些外來汙染的可能。

蘇黎世聯邦理工學院的 Patrizia Will 所帶領的研究團隊,以南極拾獲的六個月球隕石作為研究對象。這六顆隕石皆為玄武岩材質;也就是說,它們是由月球內部的岩漿快速凝結而成。形成後,它們受到更上層的岩層保護,免於宇宙射線和太陽風的高能輻射。這六塊岩石很可能是在某次大型隕石撞擊中,才從月球的岩漿流中被撞擊而出,並在漫長的旅途後抵達地球。

光學顯微鏡下,含有原生惰性氣體的月球玄武岩隕石 LAP 02436。圖/ETH

要取得隕石的同位素指紋資訊,需要用到質譜儀。這份研究使用的質譜儀靈敏度極高。實驗室人員曾經為了防止外界振動干擾,將它懸掛在天花板上,並為它取名為「Tom Dooley」。Tom Dooley 是美國內戰時期民謠中因謀殺被判處絞刑的人物。

儘管取名的來由十分詭譎,但是這座 Tom Dooley 質譜儀威力十足。它是世界上唯一能夠測量如此微量惰性氣體的儀器,也曾負責分析地球上最古老的物質——高齡七十億年的默奇森隕石(Murchison meteorite)。

目前發現地球上最古老的物質,高齡七十億年的默奇森隕石(Murchison meteorite)。

研究團隊將隕石中的黑色玻璃微粒用 Tom Dooley 進行分析,嘗試找出當中各種同位素的比例。它們在玻璃微粒中發現了存量遠高於預期的氦和氖。從岩石的形成歷史以及同位素特徵中,他們排除了太陽風或小行星汙染的可能,而氖同位素的比例則和地球地函的深處不謀而合。

這些證據表示這些惰性氣體是直接來自地球的地函。這是首次在月球內部礦物中發現地球原生的惰性氣體,研究結果發表在 Science Advances 期刊中。

這次的發現為大碰撞學說再添一筆證據。往後的研究將繼續挑戰較難測量的氪和氙元素,以及其他容易揮發的鹵素元素等等,藉此追蹤揮發性物質在月球形成的歷史中,究竟是如何存活下來。

美麗的月亮,神奇的月亮,還有許多問題待我們繼續發掘。 圖/GIPHY

參考資料

  1. Will, P., Busemann, H., Riebe, M., & Maden, C. (2022). Indigenous noble gases in the Moon’s interior. Science advances8(32), eabl4920.
  2. One more clue to the Moon’s origin
linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。

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凡事都想知道「為什麼」,是踏入科學探究的第一步——《教出科學探究力》
親子天下_96
・2022/08/14 ・2566字 ・閱讀時間約 5 分鐘

在某個燠熱難耐的夏日午後,你打開電風扇,卻發現吹出來的風好像比印象中來得小。你眉頭一皺,覺得案情並不單純。就在走近電風扇的那幾步裡,好幾種可能性閃過心頭:

「會不會是按錯按鈕了?」、「會不會是扇葉太髒了?」、「會不會是轉軸黏住了?」、「會不會是⋯⋯?」這些猜想背後,都是根據你對電風扇原理的一些些認識才會做出的假設。

當你打開電風扇卻發現吹出來的風好像比印象中來得小,心中會冒出許多假設。圖/Pexels

在提出疑問和假設之後,尋找問題的答案

靠近電扇之後,你看到按鈕確實是按下了「強」。接著你切斷風扇電源,看了看扇葉,發現確實有點髒,於是把電風扇拆洗後裝回去,再按下按鈕。結果風吹起來,就如同你印象中的那麼涼了。這證實了你的第二個猜想,並且解決你所關心的問題。

上述這樣的過程,其實就是「察覺差異,提出問題」、「根據理論,連結現象」、「提出假設,進行驗證」、「預測結果」等等的探究過程。

再舉個例子。

我有一天走在馬路上,看到白色分隔標線的一端閃著黃色的光。我心想:「難道馬路地上埋了一顆黃色的燈?是要作為交通警示用途嗎?」

我覺得奇怪,記得前幾天沒看到這裡有燈。接著我把視野放大,往左往右看了看周圍。發現有一台車停在遠處,車頭開啟方向燈,燈是黃色的,而且還在閃爍。然後我馬上注意到,兩者閃爍的頻率是相同的。

於是我有了新的猜想:「地上的神祕閃光,非常可能來自於汽車閃爍的方向燈的反光。」

但是柏油路面怎麼會反光呢?

仔細一看,地上似乎有一小灘水。汽車的方向燈發出來的光,剛好通過那一小灘水的反光進到我眼睛,讓我覺得地面在發光。接著馬上一台車經過,就擋在方向燈和積水的中間。我看到的亮光馬上消失,證實我的第二個猜想是正確的。

你可能會猜想:「地上的閃光,可能來自於汽車方向燈的反光。」但是柏油路面怎麼會反光呢?圖/Pexels

「哪裡怪怪的」這個念頭,會帶領我們尋找答案

像這樣的心智活動,在我們的生活中無時無刻都在進行著。只要我們發現「哪裡怪怪的」,腦袋幾乎就會立刻啟動探究的機制:

  • 廚房怎麼那麼多螞蟻?(察覺問題)
  • 是不是有食物殘渣沒有清理乾淨?(根據理論提出假設)
  • 仔細觀察一下,發現⋯⋯(得到結論)

既然這些能力是我們原本就自然會的,那又為什麼要學呢?因為我們雖然很習慣對於意料之外的事情展開探索,但是以直覺來進行思考及解決問題的方式,往往並不太科學。

抓住內心的每次疑惑,成為具有好奇心和探究心的人吧!圖/Pixabay

古人說的「地牛翻身」,其實也是一種探究的精神

古人在觀察自然現象的時候,會提出自己的解釋。例如面對地震的時候,台灣民俗的說法是「地牛翻身」,日本民俗的說法則是「棲息在地底的大鯰魚搖動身體」;至於日食在中國的傳說中是「天上的狗把太陽吃掉了」。

於是後人也會根據這些「理論」來規劃解決問題的方法。例如,綠島人認為地牛不只一隻,還會彼此打架,所以地震時要敲打金屬臉盆來分開牠們;同樣的,古時候的中國人看到日食,也會敲鑼打鼓、放鞭炮來趕走天狗。

有趣的是,根據這些「理論」採取的「實驗」,還真的每一次都會成功喔!一代又一代的人反覆進行著下圖這樣的實驗,所以千年來人們始終對這些「理論」深信不疑。

如果你是一位受過基礎科學教育的公民,這時候可能就會提出質疑,認為這樣的實驗並沒有對照組。

例如下一次出現日食的時候,如果不要敲鑼、打鼓、放鞭炮,日食是不是也會結束?如果不這麼做,日食仍然會結束的話,那麼用敲鑼打鼓的方式趕走天狗的假說就會受到挑戰了。

當然,在一個深信天狗傳說的社會中,沒有人會膽敢拒絕敲鑼打鼓,不然萬一太陽真的就被吃掉而永遠消失了,這責任誰負擔得起?用這個角度來看會發現,有時候要突破傳統,其實是一件非常困難的事情。

恐懼源自於未知:想消除恐懼,需要探究未知

人對於未解的現象,往往會用隨意的想像與歸因來尋求解釋,用很直覺的方式來建立對自然現象的理解,也是人類天生的習慣。

直到距今兩千六百多年前,古希臘哲學家泰利斯才撥開直覺的迷霧,主張應該拒絕再用人格化的神祇來解釋自然現象,而是要藉由理性的假說來理解和解釋自然現象。但即使西方在兩千六百多年前已經出現這樣的思想,但近代科學真正臻至蓬勃發展,還是近半個世紀內的事情。

正由於科學的研究和思考方法並不直覺、並不符合人類的天生習慣,所以必須透過後天的教育與訓練,才能慢慢熟練並妥善運用在生活之中。

雖然探究是我們的天性,但是具有科學素養的探究卻不是天性,無法一蹴可幾。就像科學家需要訓練有素的探究技術,才能做好自己的研究。

一般公民也需要具備科學探究的素養,來幫助自己在面對生活中諸多不熟悉的現象時,能運用一套思考和研究的方式來做判斷,特別是幫助我們更加注意到生活中不尋常的現象,能對許多直覺、缺乏事實支持的歸因有更高的警覺。

正因為我們的生活離不開探究,所以更應該透過學習來提升探究品質。這正是國民教育自然課程中所應教會每個公民的事情。

——本文摘自《教出科學探究力》,2021 年 8 月,親子天下 ,未經同意請勿轉載。

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不要過度指導!如何兼顧規矩與探索,才不會扼殺孩子的與生俱來的探究之心?——《教出科學探究力》
親子天下_96
・2022/08/13 ・3039字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

孩子天生就充滿好奇心:看到就想摸、摸到就想吃

觀察是探究之母。觀察是多面向的,每個孩子一出生、開始有知覺感受,就展開他的觀察旅程。他們會用手去抓身邊的任何東西,也常常會把東西放進嘴裡。

他們總是很想知道,身邊這些東西是「什麼」?

等孩子長大一點之後,也都會經歷一段破壞力很強的階段,拿到筆就想亂畫,拿到什麼裝置就想把它拆開看看,在外面看到車子就會想摸一下,看到水坑就想踩下去。直到父母對他們說過無數次「不可以」之後,他們才慢慢「變乖」。不再亂畫,也不再亂摸、亂踩。

孩子大一點之後會經歷一段破壞力很強的階段,拿到筆就想亂畫,拿到什麼裝置就想把它拆開看看。圖/Pexels

放心讓孩子探索世界吧!會飛快的成長

當然,好奇心會殺死貓,也會造成危險。我不是說小孩做任何事都該被鼓勵,不需要被教育,他們當然需要被指導去適應安全和社會規範,慢慢的學習做出適當與安全的行為。

許多時候父母心無餘力,只能用最快速、有效的方式告訴孩子:「不行」,讓他們快速學會某些規範。

然而當大人對於孩子所有的探索,給予的回應一律都是「不行」,就可能會讓孩子失去許多探索與發現的機會,因此,大人需要多花一點心思,讓孩子在合適的情況下進行探索。

如何在「讓孩子盡情探索」和「維護孩子安全與家庭整潔」的拉扯之間進行權衡,是相當考驗家長智慧的事,不過我想提醒的是:許多小小孩的遊戲,像是那些亂摸、亂咬、亂拍,常常是他們的「實驗方式」,只要在安全的前提下,有時候家長不妨放手讓他們試試看。

大人需要多花一點心思,讓孩子在合適的情況下進行探索。圖/Pexels

平時家長如果心有餘力,不妨在家裡準備一面牆,告訴孩子:「在這裡,你畫什麼都可以。」當孩子用手觸摸路上的車子時,可以停下來請他看看手指說:「你看看手指上有什麼?」然後幫他擦一擦,繼續往前走;偶爾可以在下雨時,幫孩子穿上雨褲、雨鞋,告訴他:「你今天可以盡情踩。」在確定水坑不深、安全的情況下,踩水坑是很過癮的。

這些看起來不受控的孩子亂玩行為的背後,潛藏的是孩子不受局限、對世界充滿好奇的心靈。

孩子對世界的各種探索與觀察,一開始或許的確看不出什麼「成果」,但長期下來就會累積非常多的經驗,成為更多、更深入觀察的基礎,逐漸將觀察結果轉化為一個個疑問的素材。

避免 Emotional Damage!試著不過度干涉

等待小小孩長大一點,口語、繪圖、書寫等能力更好一點時,他們就會用說的、畫的或寫的,把他們觀察到的有趣事物記錄下來。家長其實只需要扮演跟小孩對話的角色就行了,多跟他們聊聊他們說的、畫的、寫出來的東西。

除非他們來求助,說他想要描述某件事物,但是一直做不好,希望父母幫他想想辦法,否則大人無須給他們太多的指導規定。藉由一些對話,有時當父母表達一些閱聽之後不理解的點,對孩子來說就能提供許多幫助,因此不需要太過積極的過度指導。

「過度指導」一直是我觀察到台灣父母容易犯的教養錯誤。

父母常常沒辦法忍受孩子的作品太過幼稚,於是忍不住過度指導、甚至直接插手協助。例如我的孩子小時候,曾發生一件讓我印象深刻的事。

有一年放寒假前,幼兒園發給每個小朋友一個白色的紙燈籠,讓他們回家完成彩繪,作品將在元宵節那天掛在幼兒園裡展覽。我們讓孩子依自己的想法創作,想當然,成品就是一個沒有受過訓練的中班小孩能畫出來的樣子。

但到了元宵節當天,我們卻在幼兒園看到一盞比一盞更精美的燈籠。

幼兒園舉辦燈籠彩繪的活動,原想讓孩子們自由發揮,但到了元宵節當天,我們卻在幼兒園看到一盞比一盞更精美的燈籠。圖/Pexels

台灣父母對於這種會產生公開比較,或甚至會有比賽名次的場合,似乎極端敏感,常會希望自己的孩子在那些場合中展現出「神童等級」的作品,而不是符合那個年紀的孩子、真正屬於孩子的作品。

父母彷彿等不及孩子能在一夕之間長大,展現羨煞旁人的天賦,交出一份大人眼中「成熟」的作品。

但請別忘了,長大需要時間,成熟必經歷練,等待與陪伴的耐性,是台灣父母必須學習的功課。

學會放手!讓孩子探索出更多的「為什麼」

等到孩子的能力更成熟一點,當然就可以指導他們用不同的技巧有系統的進行記錄。

我們總是會把觀察到的許多現象納入自己大腦的經驗庫中,也會將讀到的知識一併納入。我們常會自動合理化許多現象,也必然會把觀察到的現象進行分類、歸納、推理。

但只要累積得夠多,就一定會發現許多新的現象和原本認定的分類方式或推理有矛盾,或是對現存知識產生無法理解的現象。這些無法理解或矛盾的訊息,就會促使我們提出一個「為什麼」的問題。

許多孩子成長到某個階段,都會開始瘋狂的問「為什麼」,這段時間也常常是父母最難招架的時期。大人面對孩子的「為什麼」問題時,常常直覺想到的回應就是直接告訴孩子自己腦中記得的答案,如果不清楚的話,就打開電腦查一下 Google 就行。

大部分情況下,我認為家庭裡若能出現這樣的對話與互動是很好的。不過有時候,我們可以對那些「答案」提出一些質疑:「這個答案是真的嗎?」、「我們有辦法證明嗎?」、「他們怎麼知道的?」、「有其他可能性嗎?」有時候我們也可以和孩子一起,試著尋找屬於自己的答案。

別強硬灌輸「權威式」答案!以顏色吸熱能力為例

我們家的小朋友在幼兒園時期,有一次聽到老師偶然提到「黑色的東西比較會吸熱」,當時老師等於提供了這個權威的答案。

小朋友回家提到這件事情,我就問他說:「這是真的嗎?我們來想個辦法實驗一下吧。」我隨手拿了一張白紙和黑布,蓋在兩支溫度計上,然後打開一盞 100W 的白熾燈泡照在上面,過幾分鐘,果然觀察到黑布下的溫度計溫度上升得較多。

「黑色物品較容易吸熱」在孩子的眼中可能會有別於常人的「其他可能性」。圖/Pexels

正當我自我感覺良好,一招實驗就讓小朋友心服口服時,他馬上提出問題:「爸爸,可是我覺得是因為黑布上有很多洞,但是白紙上面沒有洞,所以黑布才會比較熱。」

喔,我的天!原本想說小朋友好騙,隨便弄個實驗就想糊弄過去的結果,就是馬上被打臉啊!一給小朋友機會,他也馬上提出「有其他可能性嗎?」的問題。讓我只能馬上拿另一張白紙,在上面塗黑之後,再做一次實驗,小朋友才心滿意足的相信。

——本文摘自《教出科學探究力》,2021 年 8 月,親子天下 ,未經同意請勿轉載。

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