［STEM 教育与科技教育］ STEM 教育的深度解读（十五）

向世清，博士，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。长期从事激光物理与工程技术的前沿研发，是参与产业经济战略与决策咨询、基础教育改革咨询、科技创新中心发展战略设计等多领域战略专家，也是上海市最为活跃的科技创新教育专家之一。

前面数讲，我们不仅给出了6 种典型的弱化思维教学方式的针对性应对方式和讨论，而且进一步阐述了在教学中提升思维教学效果和效能的强化过程的8 个要点方面。从这一讲开始，我们将特别阐述强化过程的第8 个方面，即对科学思维展开深度的描述和解读。通过接下来的几讲，能够让大家在一般普通思维的基础上，学习和感知科学思维与普通思维的不同，然后带动大家逐步进入科学思维的优化和进阶过程，并通过科学思维的规范化和科学化过程达成更好的思维升华趋近。

以下给出科学思维相关的几个基本点方面。

（1）何谓“科学思维”

在更通俗的意义上，思维可以说是与生俱来的，对于每一个人就是天生的概念，也就是说，每一个人都会思维，通俗意义上讲就是能够思考。然而，科学思维却不是这样的。

科学思维在本义上，当限定在狭义的范畴时，基本上就是指有关科学性问题的科学化推理的那样一种思维方式和过程。甚至有人认为，就是和科学家所做的思考那样的思维才能叫作科学思维。这样讲本身没有什么错。但是，这样却没有真正地给出人类的科学思维所包括的完整内涵。而且，也并没有说清楚，什么和怎样才是科学家的思维方式，这里面所称的科学又究竟指的是什么样的意思呢？

纵观人类的发展，以及思考人类过去在思考中的方式的变化和演进时，我们可以发现，我们人类在进行问题思考的时候，无论是从不同时间的角度、不同地域的角度，还是从人的不同个体的角度，都会遇到许许多多同样或者共性的问题。每一个人在此时都可以有各自不同的思考方式，而并没有什么所谓的“谁思考得更好”和“谁思考得更对”之分。然而，在经历一定的过程后，经过众人不断的思考改进，尤其是经过“高明的人”不断判断和改善后的思考，人类整体就已经趋向了一种更为符合共性规律或者被优化至合理化结果的思考方式，这样的思考方式最终基本可以成为思考当下问题的最佳方式，比一般的思考方式毫无疑问具有更好的准确性、规律性、共同性和通用性。这时，人类所呈现出的思维就既有了专业角度的科学本身思维，类似于科研工作者从事专业科技工作时的思维方式和方法；也有了一种科学化的优化或更好的思维在其中，其基本内涵就可以称为“对于生活性问题科学性了的思维”。这等于说，这样的思维既适用于专业科技工作者所进行的专业科技工作，又适用于任何一个普通人更好地思考常见的生活问题，然后达成接近最好的正确思考过程和结果。而达成这样的思考结果，乃至具备这样的思考方式和能力，就成了每一个普通人的基本要求。我们就把这种思维叫作科学思维，如图1 所寓意（您自己可以就此思考一下，您具备了科学思维吗？您有过按照科学思维进行思考的时候吗？相信您有的！笑）。

（2）科学思维的已有界定和发展情况

国际上已经对科学思维进行了持续的深入研究和界定工作，迄今为止科学思维的概念和内涵取得了不断的演化性递进（这里不详述）。最值得给出的是享有较高国际声望的美国哥伦比亚大学的科学教育专家、发展心理学专家和课程与教学论专家迪安娜·库恩（Deanna Kuhn，图2）所提出的“Scientific thinking as knowledge seeking”的学说，这一学说将科学思维上升到了一个广泛而深刻的层次，也把科学思维进一步拓展为人类追求知识的所有优化过程，不再将其限定在某种狭义的范畴之内。这一学说的本义是， 科学思维是人类探索和追求知识、不断形成新知识的过程和方式。在这种形成最终只有高度的“真理性”才可被接受为新知识的过程中，人的思维一定是具有不断优化和不断进步的发展过程的，到最后形成的一种思维方式就是刚才我们所说的“科学化了的思维”。经过这一过程，人类的知识更加科学化，而人类自身的思维方式也更加科学化。所以，这样的界定事实上将科学思维明确界定为“人类思维发展和知识发展的科学化结晶”，而这种结晶又反过来成为人类思考发展的最佳思维方法论和思维工具总理念。

可以明确的是，库恩教授是课程与教学论、科学教育等多个学科的领军人物，涉及领域包括科学思辨能力发展、元认知能力发展、批判性思维发展、基于问题的课程设计等，其在科学思维方面的研究和思考在目前国际范围内得到了很高的认可，所以这一学说背后所包含的深刻内涵与意义是值得我们进一步学习和思考的（大家有兴趣的话，可以去寻找相关文献进一步学习，库恩的论文《What isScientific Thinking and How Does it Develop？》是最具代表性的，非常值得一读）。

（3）科学思维的典型特征

在其广义的概念之下，科学思维的对面或者反面，就是不具备科学性的非科学思维、科学性不够的欠科学思维，以及看似科学但实则不科学的伪科学思维。基于更具完备的科学性，一般说来，科学思维主要有9 个典型特征：客观性、普适性、精确性、可检验性、逻辑性、模式性、规范性、系统性和预见性（这里给出主要的特征，还有一些其他特征，例如量化性、证据性等，这里不详述）。而这9 个特征更是直接决定了科学思维具有更高层面的方法论性和创新性。以下简单分别阐述其9 个典型特征。

客观性 科学思维首先明确必须从实际出发进行思考，而且必须如实地反映事物的本质和规律，尽可能完整而真实地反映认识的对象，然后要求思考后形成的结论又必须符合实际的客观事实。这一点从本质上彰显出科学思维的支撑基础，以及其思维的出发点和终点。其他的出发点，例如从不尊重事实、不通过实际实践、某些不真实的观点、书本或某种未经实践证实的理论原则等处出发，都不可能成为真正合格的科学思维。

普适性 科学思维一定是具有同类问题普遍适用的特征的，不会因为主观差异、认识不同、地域区别、文化区分等形成思维结果的不同。在这一点上，它继续彰显出其客观性，即与其他因素不存在受影响的关系，坚持只尊重客观事实，然后思维结果又回到符合客观。只要是客观存在的对象，任何人思维之下，都应该形成同样的结果和结论，尤其是其中的核心本质是完全一致的，尽管不同的人有可能形成的结果表象不同。

精确性 这一特征指的是科学思维在考虑问题时最终是以达到过程和结果都实现精准为目标的。而为了这一目标，其采用的方式和方法也经过了准确和正确的优化，然后经历一个不断接近最精准目标的结果，最终精准反映出客观的对象及其表现、内涵、变化和规律等。

可检验性 科学思维能够称得上科学，是因为其思维的结果建立在可验证的基础之上。这不仅是可重复性检验，更在于最终能经得起实践检验。所以，科学思维是趋向于正确、最终必然达成正确的思维。当然，这不意味着科学思维不会犯错误，而是意味着它可以在实践的检验中不断坚持真理和修正错误，只要它自身犯了错误或存在错误，它就勇于自己改善和纠正。例如，随着认知的发展，已有在过去可能被认为是正确的东西，今天可能不再正确，就勇于修正；而今天被认为是正确的东西，也绝不坚持明天一定绝对是正确的。这告诉我们，科学思维是不断接受实践检验的思维，是不断坚持真理、修正错误的思维。

逻辑性 科学思维最突出的特征，就是它坚持其正确的逻辑性（图3）。科学认识活动的逻辑，既包括以归纳推理为主要内容的归纳逻辑，也包括以演绎推理为主要内容的演绎逻辑。遵循逻辑性就是遵循逻辑法则，达到归纳和演绎的统一。如此可以说，科学思维本身就是一种科学逻辑。在科学认识活动中，科学思维一般必须遵守三个基本原则：在逻辑上要求严密的逻辑性，达到归纳和演绎的统一；在方法上要求辩证地使用分析和综合两种思维方法，实现逻辑的自身融洽；在体系上要求實现逻辑与历史的一致，达到理论与实践的具体的历史的统一。有了这样的逻辑性，科学思维在科学认识活动中，才能科学化对感性认识材料进行加工处理，然后才能成为一种自身逻辑严密的关于思维方式与途径的理论体系；也才能对各种科学的思维方法实现有机整合，成为基于人类实践活动而又高于人类实践活动的真理性认识产物。