本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
以下節選自《拯救我們的科學：如何激勵新一代科學家》（TED圖書，2013年），作者是艾妮薩·拉米雷斯——一位科學傳播者、材料科學家和《大眾科學》谷歌科學展評委之一，已獲得TED圖書的許可轉載。
藝術家巴勃羅·畢加索曾經說過，所有孩子天生都是藝術家，訣竅在於成年後保持這種狀態。我相信所有孩子內心都有一位科學家，我們需要讓他們與內心的科學家聯絡起來。實現這一目標的方法是改善科學、技術、工程和數學（STEM）教育。
可悲的是，良好的STEM教學所激發的那種發散性思維、問題解決能力和好奇心，因為對考試和死記硬背的強調，而被扼殺在孩子們身上。每年，數百萬兒童帶著一個詞的問題進入幼兒園：“為什麼？”
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他們好奇且感興趣，不斷地詢問關於一切事物的解釋。父母和照顧者盡力為手頭的問題提出答案，但在每個孩子的問題背後，都有另一個後續問題。接二連三。對成年人來說，這個過程可能很棘手，但這種不斷的提問對孩子來說至關重要。他們的大腦正在忙著建立通路；他們正在學習，並且正在學習如何學習。他們是試圖瞭解世界如何運作的迷你科學家。
但是，當這些好奇的生物開始上學時，可悲的是，隨著時間的推移，無休止的問題開始消退。作為一名長期教師，我已經習慣了在我的材料科學課上出現的這種沉默，特別是我在教一些對大多數學生來說不熟悉且可能具有挑戰性的東西時。我會停頓一下，然後問：“有什麼問題嗎？” 通常，沒有。當我想與他們進行眼神交流時，學生們會懶洋洋地趴在桌子上，並避開我的目光。他們不能示弱。他們想說些什麼，但常常會猶豫自己的好奇心，想知道提出任何問題是否會讓他們在同學面前顯得愚蠢。
STEM的組成部分不僅能建立經濟，還能建立孩子們的思想，併為他們的情感和智力發展提供所需的生態。STEM支援在與他人和周圍環境互動、建立概念、建立聯絡、參與交流和尋求發現等領域的成長。這些都是使孩子們成為完整、富有同情心、有韌性、有創造力和快樂的成年人的發展階段。
為了使美國的教育重回正軌，我們需要採取多管齊下的方法，透過這些方法來激發學生對STEM的興趣並讓他們參與其中。
使其有趣
使STEM變得有趣是使其在公民中越來越受歡迎的主要因素。如果孩子們無法在學校獲得STEM，我們需要將STEM帶給他們，並將其帶到學校操場、購物中心和網路上。我們需要在任何地方都提供有趣的科學和數學。無論年輕人在哪裡閒逛，我們都需要創造引人入勝的STEM機會。這可以是星巴克和購物中心的3D印表機；手機上更多有趣的科學移動應用程式（如憤怒的小鳥）；以及巧妙地嵌入流行音樂中的科學概念（有人要“科學迷惑了我”的混音嗎？）。我小時候，我收看了《碟中諜》和《百戰天龍》。諸如此類的節目可以激發下一代人有趣的解決問題的能力，並且觀看起來也很有趣。
此外，我們還需要學校停車場裡的書車式STEM巴士；購物中心、麥當勞和圖書館裡的科學博物館展品；小商店裡便宜的科學工具包；以及當地的科學節（在每個社群都有衛星活動或免費交通）。我的夢想是，一位錄音藝術家演唱關於STEM的歌曲，以便這些概念透過無線電波傳達給孩子們。
從很小的時候開始，父母就應該儘量在可能的情況下加入現實世界的問題，從而使數學變得有趣。讓它成為一個遊戲！在去奶奶家的路上，計算一下需要多長時間。在製作餅乾時，使用分數來計算較小的批次。鼓勵好奇心是消除算術無能（即數學文盲）的第一步。而且我們需要在孩子們成長過程中繼續保持這種做法。將數學加入所有年齡段的流行文化只能有所幫助——例如，像《數字追兇》（一部面向青少年和成人的前犯罪劇）、曼哈頓的國家數學博物館和像《漫畫數學之謎》這樣有趣的書籍，它們利用了漫畫小說的流行度。所有這些都是鼓勵接觸和喜歡數學的途徑。將這些努力與數學專家教授的引人入勝的數學課程相結合，肯定會使這艘數學之船駛向正確的方向。為了使STEM重回正軌，我們必須（正確地）計算數學。
強調從失敗中獲得成功
在STEM中，失敗是生活的事實。整個發現過程就是試錯。當你創新時，你會透過失敗找到答案。你做出了一系列不奏效的選擇，直到你找到奏效的選擇。發現是一次次失敗地取得的。設計和工程的基本原則之一是，人必須失敗才能成功。關於這個主題，有很多書可以參考。在土木工程中，我們走過的每一座橋樑都是建立在失敗的嘗試之上的，這些嘗試教會了我們一些東西（並付出了許多生命）。這都是試錯的過程。科學家們一直都在失敗。我們只是以不同的方式來定義它。我們稱之為資料。
不僅在STEM中，而且在生活中，失敗也是一個事實。如果你能從中學習，你就是幸運的。在科學中處理失敗會給你堅韌和耐心，這是你在其他任何地方都很難得到的。
正如一句中國諺語所說，“失敗不是跌倒，而是拒絕站起來”。現在，我不希望任何人失敗，但如果孩子們必須學會這一點，我會選擇一個可控且安全的環境，例如STEM課堂實驗。在這裡，他們學會重新嘗試。STEM提供了失敗的輔助輪。
我已經指出，由於其固有的僵化性，標準化考試教授的技能與解決問題、從失敗中學習和培養好奇心等基本STEM技能背道而馳。事實上，標準化考試的行為本身會產生不幸的副作用，即降低人們對某個主題的興趣。動機研究表明，對錶現（成績、考試分數或任何評估）的關注實際上會使學生們遠離對一門學科的熱愛。
在電影《阿波羅13號》中，我最喜歡的一個場景是一群工程師必須使用位於太空艙中的隨機物品製造一個救命的二氧化碳洗滌器。這需要一種解決問題的思維方式才能找到解決方案。我喜歡這個場景，因為它雖然很可怕，但它描繪了工程師們一直期待的時刻——當他們從火箭科學家變成搖滾明星的時候。這部電影捕捉到了工程師們的緊張和激情。從本質上講，他們必須將一個圓形的釘子（空氣軟管）安裝到一個方形的孔（方形過濾器）中，並且只有一些活頁夾、拉鍊式月球岩石袋、一根軟管、一雙襪子、一根高空彈跳繩和膠帶。他們所依賴的技能，其核心是STEM技能。
如果你想一想在標準化考試中取得成功的學生型別，那麼就可以毫不誇張地說，標準化考試可能無法讓尼爾·阿姆斯特朗登上月球。創新和發明需要比標準化考試要求的更深入地理解概念，以及它們似乎沒有激發出來的強烈好奇心。
以下是父母可以做的一些事情
參加當地的科學展覽和節日。
去你當地的科學博物館。
和你的孩子們一起拆卸東西。
嘗試下面的實驗（不在書中）。
與失敗交朋友：甩動水桶
材料：（此實驗最好在戶外進行）
一個小水桶（像海灘用的那種）
一個塑膠杯
水
步驟
往水桶裡裝滿水，抓住把手。現在，伸出你的手臂，在你的頭頂上，在你面前，然後再回到你的身邊，以垂直圓圈的方式甩動水桶。嘗試不同的速度，看看你能慢到什麼程度才不會灑出水。記住要玩得開心。這只是水。（弄溼不是失敗，而是資料收集。）
嘗試一個更具挑戰性的實驗，做同樣的事情，但這次是在塑膠杯裡甩水。你能把杯子甩到頭頂上然後再甩下來而不灑出水嗎？（提示：用你的食指最靠近杯子的底部握住杯子。你的手是上下顛倒的，這與你通常拿杯子的方式不同。現在，用杯子在圓形路徑中甩動你的手臂，看看會發生什麼。）
解釋
甩動水桶的人之所以沒有被水淋溼，是因為作用在水上的力大於重力，從而使水留在桶中。當水桶倒過來時，通常裡面的水會掉出來，但由於慣性作用在水上，它會留在水桶裡。這種慣性力大於重力，從而使甩動水桶的可憐的人不至於被淋溼。慣性與當汽車急轉彎時你作為乘客被擠到一側時的感覺相同。
我們能做到
21世紀的技能需要我們培養能夠連線不可連線的事物的學者；那些願意在找到正確答案之前嘗試多種組合的人，以及那些能夠以新的創造性方式玩弄概念的人。改善STEM教育對於人類發展和經濟發展至關重要。STEM教育使孩子們能夠創造一個比他們繼承的更好的星球。培養好奇的、富有創造力的、能夠掌握解決問題藝術的問題解決者，將使他們為這個未知的勇敢的新世界做好準備。
那才是我們能留下的最好的遺產。