第1章 把学生好奇心放在第一位
问题可以成为很好的教学窗口，反之则不然。
——在寻找更多解释该现象的细节的过程中激发质疑
想一想你对某事真的感到好奇时的心情。也许它会像是你看到最喜欢的电视剧的下一集或者一本好书的最后一页时的感受；或者像是你长时间未听某首歌曲，因而忘了它的曲调，想要迫切找回时的感觉；也或许，就像是我的外科医生想要改进复杂过程的期望之心。对他来说，好奇心和心内直视手术相关；对你而言，好奇心可能与烘焙、木工、编码或教学有关。
无论你的好奇心来源是什么，激发好奇心的信息都有一个共同点：存在信息差距——一个在知道和不知道之间缺失内容的空间。这是一种无形的认知障碍，将挫折和奖励分开。从表面上看，我们从缩小信息差距中获得的情感利益似乎是一种简单的现象、一种短暂的感觉，与每天我们的生活方式交织在一起，我们很少花时间去思考它，或者甚至很少去利用其潜在的力量。
目前的研究表明，好奇的情绪不仅仅来自对缺失信息的追求。好奇心超越了我们对那只陷入边走边丢困境的傻猴子的固有印象，并帮我们将这一过程重新定义为一种非常理性的东西：对认知奖励的期待。这种期待是如此强烈，以至于一旦好奇心被激起，我们的思想就会得到强化，与外界的联系就会得到加强，认知能力也会提高。在整个过程中，我们的潜意识准备帮助我们填补信息空白。简而言之，当对信息的渴望消失时，好奇心的力量就不存在了；相反，正是未知的存在才能激发我们的好奇心，增强我们的意志力。好奇心能够激发人类大脑对学习的需求，使其能够成功处理众多错综复杂的事务。
科学对好奇心相对较新的理解激发了研究人员去调查信息差距为大脑学习做准备的方式。在加利福尼亚大学戴维斯分校的一项具有里程碑意义的研究中，神经科学家查兰·兰加纳特（Charan Ranganath）和他的团队要求19位被试回答100多个问题，并让他们根据对答案的好奇程度对每个问题进行评分。每位被试在对好奇程度进行评分后，会重新回答问题，而兰加纳特和他的团队此时会使用功能性磁共振成像（fMRI）扫描他们的大脑活动。在扫描期间，被试将查看问题，然后等待14秒，并在看到答案之前查看与问题完全无关的面部照片。
在扫描结束后，该团队测试了被试，看他们如何能够回忆并同时记住问题的答案和他们所看到的面孔。研究显示，具有统计意义的是，参与者对问题的好奇心不仅可以使其更好地记忆问题的答案，还可以帮助他们记忆和问题无关的面孔。对此，他们解释道，当你对某事感到好奇时，你的学习能力会有所提高。事实上，当你很好奇时，你可以更容易地学会任何东西。
威廉姆斯学院的心理学家纳特·科内尔（Nate Kornell）进行的研究证实了兰加纳特的发现，好奇心可以增强我们解决复杂问题的能力。在《心理科学》（Psychological Science）上发表的一项研究中，科内尔要求被试查看以不同大小的字体打印的单词列表，并预测他们在以后的测试中记住这些单词的可能性。正如预测的那样，被试表示他们对记住大号字体的单词最有信心，认为字体大小比重复练习更能维持记忆。在接下来对被试的假设进行的测试中，研究结果恰恰相反——字体大小和记忆效果无关，练习却得到了回报。
科内尔的研究直接挑战了困难与学习之间的关系。根据科内尔的说法，“如果某样功课你前后相隔一段时间学习两次，那你第二次学习这些内容时会更困难，人们往往认为这得不偿失。但事实恰恰相反：即使你第二次学习时感觉更难，你也会学到更多。是流畅性影响了你的判断”。或许，在更大范围内，诸如此类的发现暗示着更为重要的窍门，可能对教学和学习产生巨大影响：
1. 当被定义为信息差距时，好奇心并不总是让人感觉良好；
2. 娱乐与参与不是一回事。
虽然好奇心和娱乐之间只有一步之遥，但我们的认知架构会被前者强化。正如科内尔有力地指出：“难度会增强我们的意志力，而轻松只能帮我们建立信心。”
通过上述研究很容易看出，如果使用恰当，信息差距可以成为帮助教育工作者教学的有力工具。如果仅仅意识到信息差距确实能帮忙构建“意志力”，那么激发好奇心应该是所有教学策略框架的核心。对于教育工作者而言，除了使学生有能力高效、有技巧、信心十足地解决复杂问题之外，还有什么可能是更重要的呢？虽然这个论点很有说服力，但对教师来说，将好奇心作为教学工具仍然是一项具有挑战性的任务。我们与信息的关系对于我们如何定义我们的工作至关重要，无论教学主题是什么，向学生传递信息都占了教学工作的很大比重。相反，如果是对信息缺失的意识，而不是信息传递，赋予了学生学习能力，那么教师的角色又是什么呢？毕竟，想要信息与拥有信息不同。
自做完手术以来，我花了很多时间来反思学生的真实动机和上面提到的想要信息和拥有信息之间的紧张关系，我已经认识到对知识的好奇和拥有知识不是分离的，而是共生的。对知识的渴望和拥有就像一个教育的“动态二重奏”，其顺序是有意义的学习和教学的关键。为了更好地解释这种教学配对，研究图1.1 “好奇心与信心水平”关系图是有帮助的，图中，对某一主题的信心水平与对该主题的了解程度相关。
图中显示的倒“U”形曲线证实了“信息差距”假设，即感到好奇与信息缺失有关，而与信息的存在无关，它提供了有关信息差距参数的附加信息。也就是说，当对一个主题的信心或了解程度不足时，好奇心就不足；当对一个主题的知识掌握过多时，好奇心也不足。然而，有一个“最佳位置”，在这一点上，你对某一主题的了解不多不少，能够让你拥有最强的好奇心。电影制片人兼作家J. J. 艾伯拉姆（J. J. Abrams）在他的TED演讲《神秘盒子》（The Mystery Box）中如此雄辩地说道：“隐瞒信息……更具吸引力……你之所以喜欢它，是因为你没有听说过它。”
回顾查兰·兰加纳特和纳特·科内尔的研究就会发现，你在充满好奇时不但会更喜欢这些信息，而且会更有能力应对这些信息的烦琐性和复杂性。图1.2对比了在同一问题中被试回答问题的准确率与好奇心水平，显示了科内尔提到的“意志力”与好奇心之间的关系。
图1.1和图1.2都对好奇心研究文献中的一个主要悖论进行了澄清：通过保留信息可以加强我们的认知，而不是提供信息。尽管如此，我们作为教育工作者的责任仍然是找到“最佳位置”——我们需要去除多余的信息，以获取学生最强的好奇心，并加强他们的意志力，同时又不让他们失去动力。这是一项艰巨而有价值的任务。我相信，教学的艺术在于接受将好奇心放在首位的教学挑战。我们必须让大脑进行有意义的学习，隐瞒信息，然后传递信息。正是这种教学组合使学生对某个主题的真实理解和兴趣变得完全不同。从我作为一个好奇的病人的角度来看，正是这种组合赋予了我的外科医生能够抢救他人生命的技能。
作为教师，仅仅了解有关认知机制或好奇心的研究是不够的。我们还必须努力弥合好奇心的图形表示与学生的实际情况之间的差距，并准确定位每个学生与“最佳位置”相距的位置。对教育工作者来说，特别有用的一种概念是“自发的好奇心”。研究文献中将其描述为“由于接触了激发好奇心的刺激因素，而无意识地获知了信息差距”，“自发的好奇心”的“自发”含义与美国普通学生的现实情况恰好重叠了。我们无法回避的事实是，在美国，要成为年轻的公民就必须上学。是的，这是一种荣誉，一种权利，甚至是一种祝福，但这也是一项要求。
无论真实与否，每天一进入课堂，我总是愤世嫉俗地假设我的学生不想来上课。我认为我有责任通过保留和提供信息来定位内容，从而吸引和激励学生们。因此，我的工作是使信息差距显著——看得见摸得着，以帮助学生形成意志力。虽然我希望我的许多学生主观上渴望解决问题的过程并且对化学有自发的好奇心，但对我而言，教学的艺术就在于接受这一挑战。我意识到，在这个假设中，我的立场有争议，有些人可能会称之为教学的消极因素。尽管这个假设存在消极因素，但这样的定位对我产生了相当大的帮助，将我的日常工作转变为一份真正的职业。我可以让每个学习主题都引起学生自发的、真实的探究吗？这个问题激励着我！
让我们暂时回到对于好奇心的研究上。关于自发的好奇心的文献讨论了许多激发好奇心的方法，但只有三种策略特别适用于课堂教学。下面列出的三个激发好奇心的方法的目标是，将学生直接定位在“最佳位置”，战略性地保留信息，最大限度地锻炼意志力。这是展示和消除信息差距的一个关键点。掌握好这一点，无疑将使教育工作者成为这一领域的专家。
激发方法1：保留部分信息
描述：为学生提供与教学内容有关的资料，战略性地删除其中一些信息。
目标：激发对该主题基本要素的质疑。
激发方法2：让学生预测解决方案
描述：为学生提供与教学内容有关的资料，通常是提前结束的音频或视频片段。
目标：激发学生询问该片段中的问题是如何被解决的。
激发方法3：展示令人惊讶的结果
描述：为学生提供与教学内容有关的资料，通常是图像、视频剪辑片段或阅读材料，其结果往往令人惊讶、困惑或震惊。
目标：在寻找更多解释该现象的细节的过程中激发质疑。
其实，接触自发的好奇心这个概念并不是我课程计划的一部分，是我的一位非常敏锐且勇敢的学生凯文让我开始思考这件事情。在手术后的第一个星期，和往年一样，我开始教授高中二年级化学课，内容是很简单的科学方法和化学变化与物理变化。我决定，在我开始新改进的课程计划之前，我会慢慢热身并先用上一学年同样有效的教学顺序上课：
第1阶段：讲座——化学反应的特征是什么？
第2阶段：实验——当你在罐子里放一支蜡烛时会发生什么？
第3阶段：扩展——如果将蜡烛放在不同大小的罐子里会发生什么？
我喜欢这个介绍性的活动，它包括一个清晰的讲座，介绍了学生应该如何设计实验、记录数据和测试变量。除此之外，还有一个简单的实验过程——涉及火和一个易于操作的因素，即罐内的氧气量。从小学生到研究生到走在街上的任何人，当被问及蜡烛放在罐子里为什么会熄灭时，几乎每个人都会有相同的答案，就像条件反射一样。你现在可能也正在考虑这个答案：因为蜡烛耗尽了罐子里所有的氧气。
虽然这种回答包含一些正确的信息，但实际上罐子里蜡烛熄灭的现象涉及的原因要比这复杂得多，而且正如我很快就会发现的那样，我的化学课被误传了。做完实验后，我又做了一个简短的讲座，在此期间，我告诉了学生他们认为他们知道的：罐子里没有氧气了。与上面提到的典型反应非常相似，这个信息基本上源于我的直觉，盲目地建立在误解而不是坚实的化学基础之上的思维惯性。
“我不相信你。”
在我结束演讲后，这句话立刻响了起来。凯文，一名高中二年级的学生，通常安静地坐在课堂后面，此时他做了大胆的发言，似乎成了一位知识巨人。这位令人生畏的“人物”的“食物”是我的“欺骗行为”，目标是证明我错了。
“不好意思，你说什么？”我带着一丝不安说道。
全班回头看看凯文，又转头看着我，最后目光再回到凯文身上。
“我不相信你。我认为不会这么简单，我觉得罐子里还有氧气。”
全班同学又转头看向了我，然后目光再回到凯文身上，最后又回到我身上。给凯文的一些潜在回应在我脑海中闪现：凯文，罐子里的所有氧气确实耗尽了，但我们可以在课后对此进行更多的讨论；你可以给我发电子邮件，以便我们以后再讨论；有人愿意帮凯文解释为什么蜡烛会耗尽罐子里的所有氧气吗？
当我每次进行不自信的反驳时，我感觉自己就像个骗子。在这一点上，我确信他和全班同学都认为我的包里装着傻瓜科学系列《化学要点》，上边还写着潦草的重点和凌乱的笔记。他们是否知道我只是一名高中化学老师，因为我没有像我最初计划的那样进入医学院？我突然确信他们知道我参加的两次MCAT考试1中的最低分（并且没通过）都在化学部分。我的主修专业实际上是生物学，只是在我应聘时，化学教师是唯一开放的岗位。我相信他们知道这一切，他们已经弄明白了：我是一个骗子，一个十足的骗子！
就在我像骗子一样开始要做出一些令人生厌的典型老师居高临下的回应，比如“我才是老师，你不是”时，我想到了另一种选择。这个新的回复源于夏天时我对自己作为一名教师的反思。我不确定这个词从何而来，但回想起来，我意识到它激发了我职业生涯的新阶段——证明一下。
这句话从我嘴里说出来之后，教室里的氛围发生了变化。凯文不再是几秒钟前那种两米高的知识分子巨人了，学生们似乎不再因他的智慧和我的遗忘而左右为难了。最重要的是，我不再觉得自己是个骗子了。
“证明一下。”
凯文的声音从惊吓变为好奇，他说：“我没有在不同大小的罐子里放一支蜡烛，相反，我注意到桌子上有一些橡皮塞。我在一个橡皮塞顶部放一支蜡烛，另一支则放在桌面上（图1.3），然后把两支蜡烛都点燃并将其用罐子罩住。随后你会发现，当一支蜡烛高于另一支时，上面的一支首先熄灭（图1.4），下面的蜡烛燃烧时间更长！”
“展示给我们看，凯文！”我用一种同样好奇的语调说。这个语调似乎让我的学生平静下来，并让每个人开始感到好奇。我拿起手机将凯文设计的巧妙系统拍了下来。
凯文似乎感知到了我计划改进的教学方向，并且善意地（可能有些令人生畏）给了我所需的动力，帮助我的课程规划过程做出了微妙但重大的改变。这就是第一条法则：把学生好奇心放在第一位。随着学生们不断尝试新方法、挑战旧范式，更多的混乱将会随之而来。那就来吧！一切似乎都偏离了原来的轨道，但其中的反思赋予我们力量。事实上，凯文的实验为我们班提供了一个“展示令人惊讶的结果”的完美示例，告诉我们自发的好奇心可以激发学习兴趣。当整个班级开始研究燃烧蜡烛的化学反应时，突然间，就像一扇强大的窗户被打开，好奇心蜂拥而入。