［STEM 教育與科技教育］ STEM 教育的深度解讀（十五）

向世清，博士，中國科學院上海光學精密機械研究所研究員。長期從事激光物理與工程技術的前沿研發(fā)，是參與產業(yè)經濟戰(zhàn)略與決策咨詢、基礎教育改革咨詢、科技創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略設計等多領域戰(zhàn)略專家，也是上海市最為活躍的科技創(chuàng)新教育專家之一。

前面數(shù)講，我們不僅給出了6 種典型的弱化思維教學方式的針對性應對方式和討論，而且進一步闡述了在教學中提升思維教學效果和效能的強化過程的8 個要點方面。從這一講開始，我們將特別闡述強化過程的第8 個方面，即對科學思維展開深度的描述和解讀。通過接下來的幾講，能夠讓大家在一般普通思維的基礎上，學習和感知科學思維與普通思維的不同，然后帶動大家逐步進入科學思維的優(yōu)化和進階過程，并通過科學思維的規(guī)范化和科學化過程達成更好的思維升華趨近。

以下給出科學思維相關的幾個基本點方面。

（1）何謂“科學思維”

在更通俗的意義上，思維可以說是與生俱來的，對于每一個人就是天生的概念，也就是說，每一個人都會思維，通俗意義上講就是能夠思考。然而，科學思維卻不是這樣的。

科學思維在本義上，當限定在狹義的范疇時，基本上就是指有關科學性問題的科學化推理的那樣一種思維方式和過程。甚至有人認為，就是和科學家所做的思考那樣的思維才能叫作科學思維。這樣講本身沒有什么錯。但是，這樣卻沒有真正地給出人類的科學思維所包括的完整內涵。而且，也并沒有說清楚，什么和怎樣才是科學家的思維方式，這里面所稱的科學又究竟指的是什么樣的意思呢？

縱觀人類的發(fā)展，以及思考人類過去在思考中的方式的變化和演進時，我們可以發(fā)現(xiàn)，我們人類在進行問題思考的時候，無論是從不同時間的角度、不同地域的角度，還是從人的不同個體的角度，都會遇到許許多多同樣或者共性的問題。每一個人在此時都可以有各自不同的思考方式，而并沒有什么所謂的“誰思考得更好”和“誰思考得更對”之分。然而，在經歷一定的過程后，經過眾人不斷的思考改進，尤其是經過“高明的人”不斷判斷和改善后的思考，人類整體就已經趨向了一種更為符合共性規(guī)律或者被優(yōu)化至合理化結果的思考方式，這樣的思考方式最終基本可以成為思考當下問題的最佳方式，比一般的思考方式毫無疑問具有更好的準確性、規(guī)律性、共同性和通用性。這時，人類所呈現(xiàn)出的思維就既有了專業(yè)角度的科學本身思維，類似于科研工作者從事專業(yè)科技工作時的思維方式和方法；也有了一種科學化的優(yōu)化或更好的思維在其中，其基本內涵就可以稱為“對于生活性問題科學性了的思維”。這等于說，這樣的思維既適用于專業(yè)科技工作者所進行的專業(yè)科技工作，又適用于任何一個普通人更好地思考常見的生活問題，然后達成接近最好的正確思考過程和結果。而達成這樣的思考結果，乃至具備這樣的思考方式和能力，就成了每一個普通人的基本要求。我們就把這種思維叫作科學思維，如圖1 所寓意（您自己可以就此思考一下，您具備了科學思維嗎？您有過按照科學思維進行思考的時候嗎？相信您有的！笑）。

（2）科學思維的已有界定和發(fā)展情況

國際上已經對科學思維進行了持續(xù)的深入研究和界定工作，迄今為止科學思維的概念和內涵取得了不斷的演化性遞進（這里不詳述）。最值得給出的是享有較高國際聲望的美國哥倫比亞大學的科學教育專家、發(fā)展心理學專家和課程與教學論專家迪安娜·庫恩（Deanna Kuhn，圖2）所提出的“Scientific thinking as knowledge seeking”的學說，這一學說將科學思維上升到了一個廣泛而深刻的層次，也把科學思維進一步拓展為人類追求知識的所有優(yōu)化過程，不再將其限定在某種狹義的范疇之內。這一學說的本義是， 科學思維是人類探索和追求知識、不斷形成新知識的過程和方式。在這種形成最終只有高度的“真理性”才可被接受為新知識的過程中，人的思維一定是具有不斷優(yōu)化和不斷進步的發(fā)展過程的，到最后形成的一種思維方式就是剛才我們所說的“科學化了的思維”。經過這一過程，人類的知識更加科學化，而人類自身的思維方式也更加科學化。所以，這樣的界定事實上將科學思維明確界定為“人類思維發(fā)展和知識發(fā)展的科學化結晶”，而這種結晶又反過來成為人類思考發(fā)展的最佳思維方法論和思維工具總理念。

可以明確的是，庫恩教授是課程與教學論、科學教育等多個學科的領軍人物，涉及領域包括科學思辨能力發(fā)展、元認知能力發(fā)展、批判性思維發(fā)展、基于問題的課程設計等，其在科學思維方面的研究和思考在目前國際范圍內得到了很高的認可，所以這一學說背后所包含的深刻內涵與意義是值得我們進一步學習和思考的（大家有興趣的話，可以去尋找相關文獻進一步學習，庫恩的論文《What isScientific Thinking and How Does it Develop？》是最具代表性的，非常值得一讀）。

（3）科學思維的典型特征

在其廣義的概念之下，科學思維的對面或者反面，就是不具備科學性的非科學思維、科學性不夠的欠科學思維，以及看似科學但實則不科學的偽科學思維。基于更具完備的科學性，一般說來，科學思維主要有9 個典型特征：客觀性、普適性、精確性、可檢驗性、邏輯性、模式性、規(guī)范性、系統(tǒng)性和預見性（這里給出主要的特征，還有一些其他特征，例如量化性、證據性等，這里不詳述）。而這9 個特征更是直接決定了科學思維具有更高層面的方法論性和創(chuàng)新性。以下簡單分別闡述其9 個典型特征。

客觀性 科學思維首先明確必須從實際出發(fā)進行思考，而且必須如實地反映事物的本質和規(guī)律，盡可能完整而真實地反映認識的對象，然后要求思考后形成的結論又必須符合實際的客觀事實。這一點從本質上彰顯出科學思維的支撐基礎，以及其思維的出發(fā)點和終點。其他的出發(fā)點，例如從不尊重事實、不通過實際實踐、某些不真實的觀點、書本或某種未經實踐證實的理論原則等處出發(fā)，都不可能成為真正合格的科學思維。

普適性 科學思維一定是具有同類問題普遍適用的特征的，不會因為主觀差異、認識不同、地域區(qū)別、文化區(qū)分等形成思維結果的不同。在這一點上，它繼續(xù)彰顯出其客觀性，即與其他因素不存在受影響的關系，堅持只尊重客觀事實，然后思維結果又回到符合客觀。只要是客觀存在的對象，任何人思維之下，都應該形成同樣的結果和結論，尤其是其中的核心本質是完全一致的，盡管不同的人有可能形成的結果表象不同。

精確性 這一特征指的是科學思維在考慮問題時最終是以達到過程和結果都實現(xiàn)精準為目標的。而為了這一目標，其采用的方式和方法也經過了準確和正確的優(yōu)化，然后經歷一個不斷接近最精準目標的結果，最終精準反映出客觀的對象及其表現(xiàn)、內涵、變化和規(guī)律等。

可檢驗性 科學思維能夠稱得上科學，是因為其思維的結果建立在可驗證的基礎之上。這不僅是可重復性檢驗，更在于最終能經得起實踐檢驗。所以，科學思維是趨向于正確、最終必然達成正確的思維。當然，這不意味著科學思維不會犯錯誤，而是意味著它可以在實踐的檢驗中不斷堅持真理和修正錯誤，只要它自身犯了錯誤或存在錯誤，它就勇于自己改善和糾正。例如，隨著認知的發(fā)展，已有在過去可能被認為是正確的東西，今天可能不再正確，就勇于修正；而今天被認為是正確的東西，也絕不堅持明天一定絕對是正確的。這告訴我們，科學思維是不斷接受實踐檢驗的思維，是不斷堅持真理、修正錯誤的思維。

邏輯性 科學思維最突出的特征，就是它堅持其正確的邏輯性（圖3）。科學認識活動的邏輯，既包括以歸納推理為主要內容的歸納邏輯，也包括以演繹推理為主要內容的演繹邏輯。遵循邏輯性就是遵循邏輯法則，達到歸納和演繹的統(tǒng)一。如此可以說，科學思維本身就是一種科學邏輯。在科學認識活動中，科學思維一般必須遵守三個基本原則：在邏輯上要求嚴密的邏輯性，達到歸納和演繹的統(tǒng)一；在方法上要求辯證地使用分析和綜合兩種思維方法，實現(xiàn)邏輯的自身融洽；在體系上要求實現(xiàn)邏輯與歷史的一致，達到理論與實踐的具體的歷史的統(tǒng)一。有了這樣的邏輯性，科學思維在科學認識活動中，才能科學化對感性認識材料進行加工處理，然后才能成為一種自身邏輯嚴密的關于思維方式與途徑的理論體系；也才能對各種科學的思維方法實現(xiàn)有機整合，成為基于人類實踐活動而又高于人類實踐活動的真理性認識產物。