STEM 教育的深度解讀（二十一）

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，是參與產業經濟戰略與決策咨詢、基礎教育改革咨詢、科技創新中心發展戰略設計等多領域戰略專家，也是上海市最為活躍的科技創新教育專家之一。

前一講解讀了科學邏輯的特征，至此科學邏輯的基本概念、意義和價值已經被我們所認識。邏輯是讓自己的思維講得出道理，科學邏輯更是能讓自己的思維講得出科學道理。建立科學邏輯是今后實現科學思維、更好思考和應對世界乃至進行科學研究的基礎。那么，對于一個成長中的學習者，尤其是對一個學生，實際中如何能夠建立起基本的科學邏輯甚至是進一步養成良好的科學邏輯應用習慣呢？這一講從最基本的，特別是從一個學生自小開始就應該具備的角度，闡述建立科學邏輯的基本方式與路徑。

以下分為總體基本方式和路徑，以及七個基本方法論原則要求分別描述如何建立科學邏輯。

總體基本方式和路徑

與任何能力的建構一樣，科學邏輯的建構需要必要的過程和逐漸的凝練提升修煉。既然科學邏輯是針對科學推理建立的，可行的方式就必然是嘗試和探索多推理事情，在不斷的典型事例推理中按照“觀察—推理—辨識—歸納—鑒審—應用—修正”這樣一個有效的基本實踐過程不斷練習（如圖1 所示），以此逐漸實現建構、提高和達成。

七個基本方法論原則要求

在總體基本方式和路徑之下，還需要在事例練習過程中，基于事例的本身內容和邏輯情況，遵循以下七個方面的基本方法論原則要求，通過歷練逐漸提升自身的推理技巧和凝練總結其中的方法論，最終熟能生巧地達成深化乃至升華（科學邏輯的建構不可能一蹴而就，只有歷練多了，才能真正實現有效建構和掌握）。

（1）保持客觀的審慎態度和理念視角。即在事例的觀察、推理和辨識中，始終堅持客觀的態度和方式。有一句話，“客觀才是王道”。客觀的相對面是主觀，這意味著首先要避免摻入主觀的情感和情緒看待所觀察的事物，以真實的所見所得、客觀變化和事實依據對待現象、過程和結果（這一點是自然科學研究人員乃至科學家基本的“祖訓”）。“是啥就是啥”，不是“你想是啥才是啥”，其中不要也不能加上自己的任何主觀判斷甚至是臆斷。這里也要特別強調兩點：一是必須以自身的親身經歷和真實觀察結果作為客觀判斷的基礎，他人的特別是道聽途說的、謠言風傳的絕不可以作為依據；二是需要特別注意“剖開現象看本質”，光看到事情的表面客觀和膚淺客觀（也包括臨時、短時客觀）是不夠的，還必須深入弄清本質和本來面目，到事情的內部發現真正的客觀事實和情況（類似于看到一個戴著漂亮面具的丑陋面孔，需要去除面具實現真正的觀察）。嚴格意義上說，做到真正的客觀是很不容易的，一是需要從主觀上真正建立起警覺意識，時刻防止自身走入主觀視域；二是需要作好足夠的條件和能力準備，助力客觀進行過程，畢竟單靠人自身的鑒別和判斷能力，很多時候是難以真正看清內部和真實的；三是要做到真正完整的客觀，不可以哪怕在些小的地方和環節處摻入了主觀（最關鍵之處，即使再小，也不可以摻入主觀），必須是全過程、全內容、全方位都實現客觀。最終，唯有做到真正的客觀，才能找到科學的真正事實作為正確基礎，然后由此出發建立起真正的科學邏輯。

（2）學會關聯地發現辨識和因果分析。在邏輯的建立中，最為基本的是找準前一個事實到后一個結論的關聯性，然后辨識和準確化它們的科學關聯規律。怎樣發現其中的關聯，尤其是在蛛絲馬跡中尋找出準確的關聯，不是一件容易的事情，就像福爾摩斯探案一樣。在這里，首先要樹立一個找關聯的概念，然后發現和梳理出相應的信息、線索和關聯性的關系內容。繼而，對這些關聯進行深度分析，尤其是辨明其中的因果關系或其他的關聯鏈生方式。可以說，找到了關聯，實際上就為推理找到了某種邏輯。而這個時候要達成科學的邏輯，還需要對關聯進行更深刻的分析研判，直至找到其中符合科學規律的科學邏輯。

（3）秉持實證的推演方式和分析框架。這要求在完成事情的關聯推演時，確保推演結果與實證具有驗證性一致。如果所發生的變化、進展與推演和驗證性審核沒有達成一致性，推演就不能被有效認可。只有經過驗證的，特別是經過符合實際的反復驗證的，才能以可重復性驗證構成邏輯推進的合理性和準確性的基本保障。人類歷史上，科學在早期曾經發生了很多人為（實際上也是主觀的）推理性發展，后來都因沒有找到合適的實際驗證結果而被界定為需要進一步解決和修正。今天的科學研究中，實證已經成為最為基本的科學基礎準則。真正的實證需要在同樣的實際條件和情況下，對相應的過程做一致性實驗，在確保實驗是合適的，以及可模擬目標要求的前提下，最終可重復性地達成一致的結果。所以，科學邏輯的建立必須以實證為基本，也必須圍繞實證建構科學推理的分析框架。

（4）保留開放的研判心態和分析模式。在邏輯性的遞推中，從前一個事實向后一個結論進行研判時，絕不能“固執”和“死腦筋”，而是要始終維持一種開放的思考方式，不認死理，不局限于“只能這樣”或者“非此即彼”等方式。符合科學邏輯的思考往往需要在許多思考中經過比較和優化找到最佳的符合客觀和優化的結果。如果一開始思考就陷入一種不可調整的路子，特別是在主觀上一開始就認定某種結果一定是最終的結果，那么推演出現偏差的可能就大大增加并偏離科學推演的結果。在這里，經常練習多樣、多向、多層次、多角度等方面的靈活思考和推理是十分有幫助的。有的人天生性格比較固執，就尤其要在這里加以注意。只要有開放心態，遇到推演不是那么絕對和固執，相對就更容易形成更多的推演路子，然后就可能更快找到科學的邏輯。

（5）實現關聯的遞推銜接和邏輯統一。遞推，意味著多個關聯按照先后順序形成逐次遞進的關聯銜接和連接。重點還在于，遞推之間應具有高度的一律性和順序性，即各個關聯之間連接成一個具有高度一致規律的多環節遞進順序性，且順序彼此之間構成相對緊密且不可隨意變更順序的關系，就像由A 到B 再到C，不可隨意變為由A 到C 再到B。這其中，因果律往往會顯得更為突出，即A是B 的因，B 是A 的果；而B 又是C 的因，C 是B 的果。這樣，A 到B 到C 就構成一個規律一致性的遞進因果關系，清晰明了準確。在許許多多符合科學規律的事情中，這一點顯得十分突出，通常都能易于看出其中的那種規律遞進，把前后很準確地銜接和貫穿在一起。所以，尋找規律性遞進，是建立科學邏輯的最好聯系方法。

（6）審辨頭尾的閉環自洽和規律統一。這要求在關聯的遞推銜接基礎之上，對整個事情的頭尾或者始終之間進行統一規律性的完全自洽性審辨。一旦達成這樣的閉環自洽，我們可以很清晰地看出事情背后的整體規律是怎樣的、是如何發生作用的、是如何約束事情變化的、是如何界定事情的變化范圍的……那種“貫穿規律性”很鮮明，而且易于感覺到其中規律的統一和一致性，甚至是單一性（當然，很多時候也會具有復雜性和多個單一規律的交織作用）。如果尚未達成這樣的感覺，就可能還需要對其中的邏輯進行反思甚至進一步修正。根據歷史經驗，但凡完成了自洽審核的，一個科學推理最終一般都很容易被理解和解釋，易于被展開和剖析，還易于遷移應用至同類的其他事情。科學家一般都在長期經歷中逐漸養成了這種習慣能力，會習慣地檢驗自己研究過程的頭尾科學邏輯性，這往往就是一個科學家水平高低的標志。只要最終科學邏輯檢驗沒有問題，他們通常就會形成對自我研究成果的自信。這種自信不是一種盲目的和主觀的，而是一種建立在長期的科學經驗和基于事實邏輯的正確自信。這樣的自信也在最終能夠被未來的科學演進所證實。總體來說，自洽的審辨是一個科學邏輯整體判斷的高度，非常重要，沒有這種高度的邏輯往往到不了科學邏輯的層面。

（7）考察系統的外部兼容和內外融洽。在事情自身的自洽基礎上，還有一個更高的高度，那就是事情的本身和外部（包括環境）整體達成一個全系統的規律兼容和融洽。這一點更是所形成的邏輯是否“經過科學化了”的一個顯著標志。如果不兼容和不融洽，更多說明還沒有發現更為準確的整體規律，也就說明其內在科學邏輯還沒有達成和找到。

按照上述總體方式和七方面的原則要求，只要在平時的科學探究和推理活動中針對事情進行不斷的練習和總結，一個人的科學邏輯（能力）就會慢慢被準確地建立起來并能不斷提升。