STEM教育的深度解讀（二十四）

前面3講總體上闡述了如何建立科學邏輯的方法論，包括“七方面原則”和“三步法”，其中，“結構化思維”可謂令人印象深刻。有了這樣的方法論和具體的實用方法，只要我們勤加練習，逐步提升科學邏輯能力，肯定是水到渠成、大有成功的。在此基礎上，這一講我們進一步闡明，科學邏輯正像是一個非常具有“靈魂性”的好東西。它就好比一個“珍珠項鏈”的絲線，串起了眾多的思考相關能力的“珍珠”，從而使得每一個建構科學邏輯的人，會不斷在相關能力上獲得提升，并最終成為一個具有全面科學思維能力的人（在前有各講的基礎上，您現在肯定易于理解“科學邏輯”的總體“串聯能力”了，它的價值非同一般，您會越來越覺得它的深刻影響）。

圖1給出的就是這樣一個簡明但深刻的示意圖，這正是一個“珍珠項鏈”的深層次體驗。

科學邏輯能力是科學思維正確、合理的基礎能力，包含了對事物的科學化觀察、比較、分析、抽象、概括、判斷和推理能力，是采用科學的邏輯方法，準確而有條理地表達自己的思維過程的能力，和形象思維能力截然不同，它是生活中必不可少的更高階能力。在這里，限于篇幅，不對圖1中的所有相關能力項一一再細致闡明，下面選擇其中數個更有關鍵意義的能力項進行一些延展性的闡明討論（事實上，單從名詞本身您就已經基本可以理解相關的內涵和意義了，所以也不一定必須多作說明）。

（1）觀察力 是借助人的視聽等感官感知與思維活動獲取信息的能力。思維與邏輯的建立一定是建立在基于觀察和事實基礎的實踐過程之上的。這其中反映了人的認識過程，必然是從感性認識到理性認識，然后不斷螺旋上升，最終實現接近真實規律的科學真理的認識（憑空推理的方式是不可能真正高效建立科學邏輯的，尤其是對于初學者）。觀察力是一切科學認識的出發點，其對象是客觀世界，包括人的思維空間和意識空間（只不過對人的相關認識比對客觀世界的認識目前相對滯后一點點）。更需要講到，觀察力是科學邏輯的起點，是一切科學認識能力的基礎，就像一座大廈的地基類似的意義和作用。所以，為了實現學習者更好的科學認識能力，不論怎樣提升他們的觀察力都不為過。在進行學生的科學教育過程中，不要以為觀察力是一個最基本也最簡單的事情就把它經常放在忽視甚至忽略的位置。我們現在的應試學習中其實就是忘記了讓學生要從觀察和感性認識出發，所以學習的結果都只能在低階層次上建構，學生的高階理性認識都沒有牢固的基礎，最終都成為無法再深刻建構的產物。最重要的，是要讓學生細致入微地觀察事物，充分、充足地觀察，繼而發現其本質和規律。

（2）想象力 這是人的一種在外界現實刺激的情況下，在大腦中對觀察和記憶的表象進行加工、變化、改造和遷移等，形成和創造出新形象的一種特殊能力，也就是基于看到的“象”再構建新的“象”的能力（如圖2所示）。它是一種高級思維能力，是基于知識發展知識，從而實現創新的核心能力。想象力一般都需要結合場景、空間、情境，所以它往往難以描述，卻又實實在在表現為科學邏輯發展中的必需。愛因斯坦曾講過：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，是知識進化的源泉。”發展想象力首先要給予學生有足夠視野的機會，然后讓他們豐富地觀察、感受和體驗，換句話講，要讓學生在“沒事兒干的方式下，看到看好看足他們身邊的世界”（我們的教育現在給到孩子們這樣的機會和時間了嗎？應該非常值得反思）。

（3）歸納力 一般又稱為“歸納總結能力”，這是一種包括了抽象和概括，以及更多的綜合提煉然后表達的能力，是把諸多信息綜成一體然后給出恰當表述的核心。對于科學邏輯而言，沒有每一個遞進的歸納，就不可能形成遞進的結果和結論，也就不可能形成“串起來”的科學邏輯。所以，沒有歸納，就沒有遞進，就沒有進階。歸納力越強，越能夠建立起更好的科學規律、科學過程的準確描述和本質升華，越能發現表象背后的真正實質。對于一個學習者而言，沒有歸納力，就談不上學習的繼續升級和升華，最后就連說話都會沒有水平甚至語無倫次。歸納中還有一些有關整理、訂正、修正、轉換視角和轉換表述的意義，能夠使得感性認識最終表達成為“科學化的”理性認識。我們現在的教學中，實際上給予學生自我歸納的機會太少，即便有，多數也僅僅停留在對知識點的梳理和歸納上，使得學生的學習層次難以上到真正高階。這也是非常值得重視和反思的。

（4）專注力 如同其本義，這是指注意力本身的一個概念，是一種思維始終沿著既有思維不旁開、不跳轉、不走神兒的保持能力，特別是在復雜環境中保持對特定任務的持續關注和深入思考的定力。在科學邏輯中，這一點其實也很關鍵，就像獵犬緊盯目標，決不放棄追蹤，決不隨便改換注意焦點。然后，這是科學思維乃至科學研究走向深度思考的重中之重（也是基于此義，很多時候，一個科學家終身關注某一樣科學，才能最終成就偉大的科學發現或科技發明）。如圖3所示，專注力意味著堅持目標，也意味著不被外界干擾所隨便“帶走”“帶偏”。這其中也代表著一定要讓思考者有靜下來的時間和空間，心無旁騖，才能有專注思考的可能性（應試教育中讓學生有靜下來的時候嗎？）。

（5）架構力 就是從一個概念開始推導出另外一個概念；也是從一個線索出發，再到一個線索。有這樣的連接，就能把整件事的順序盡可能梳理清楚并連接成一個整體。最終一個系統內部怎么關聯、有什么結構、這樣的結構為什么要如此形成、這樣的結構為什么合理等，就是架構力常規的關注和表現。因此架構力是一種整體系統的連接框架的建立能力。英文有一個對應的詞，framework，它的含義就是包括一系列假設、概念、邏輯的知識體系，憑借這個知識體系，我們可以用來理解事實和觀察事實，最終完整形成描述或者判斷。架構力是一個人最重要的能力，是一種戰略能力，對于科學邏輯而言，最終科學邏輯整體上體現為什么樣，架構力極其關鍵。在平常的學習者引領中，我們要特別關注形成他們的架構力，因為學習的重要目的之一，就是形成一個人的架構力，有了這樣的能力，學習者的知識才能成為知識體系，才能真正讓其可以使用知識完成應用乃至創新（但凡高階能力的人，尤其是具有戰略水平的人，例如領導者、戰略管理者、戰略科學家等，這是必備和必需）。

（6）系統力 又叫“系統能力”，與架構力更多關注連接結構不同，系統力更多關注整體的特征與表現。一個具有系統力的人在“一體化”的概念之下，整體協調內部，不斷優化配置內部各相關元素、資源、結構等，使得系統外部表現得更協調、更優化、更有效能和效率，最終在“全域目視”下，系統是一個看不出內部的“整體”。最為特別的是，系統性之下，并不一定是系統內部的每一個單元、每一個零部件、每一個局部等都是自身最好的極端結果或是自身最好的最佳功能表現，而是整體最好是最根本的標準。最終，系統力還有看穿系統本質的特點。所以，系統力可以實現最好的系統結果建構，并實現更好的整體問題解決。這樣的意義下，科學邏輯一旦形成，它就達成了全局的最優基礎，最終一定是在關聯的事物系統中起到整體作用的決定性“貫穿聯系機制”，所以真正建立起很好的科學邏輯的人，一定會在系統力之上有更多的體驗、發展乃至提升。

其他能力項這里就不再一一說明。從上述數個更有關鍵意義的能力項的再細致闡明，我們也能看到，科學邏輯能力實際上代表了一個人全面發展的要求，其中的每一項能力都具有“珍珠”般的價值和意義。當然，反過來，理解了各個“珍珠”能力項的內涵和意義，我們也可以更為清晰地說，不斷加強這些“珍珠”能力項的建構，最終整體也是“修煉”科學邏輯能力的必需。那么，就請您，作為科學教育工作者，記住圖1給出的“項鏈”圖，引領學生不斷發展相關的能力項，也更關注讓他們整體形成科學邏輯能力吧！