［STEM教育与科技教育］STEM教育的深度解读（十）

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。

这一讲，我们要进入我国当前教育（包括科技创新教育）的第三种“不完备”（即“思维与知识的教学分离”）及其根源所在的剖析了。在人的基本素养中，思维与方法维度的层次是第二层次的，比第一层次（也是基础层次）的知识与技能维度的层次要高一个层次。所以，从本讲开始，我们算是进入了有关“不完备”的更高讨论层次（您也觉得自己上了一个层次吗？我期望您有这个感觉！笑）。当然，我们不要忘记，第二层次是以第一层次为基础的。按照前述数讲阐述“不完备”的方式，从本讲开始逐步描述“思维与知识的教学分离”的基本情况和特征，然后接着我们再给出如何改观这种“不完备”。

那么，本讲将首先简单阐明“思维”的概念与内涵，及其与知识的关系，为下一讲讲明“思维与知识的教学分离”的基本情况和表现作好铺垫。

稍许有些高层面学习经历的人，应该是知道思维导图的；也或许知道托尼·布赞（Tony Buzan）这样一位将思维导图首次明确阐述并上升到基本规范的英国著名心理学家、大脑学家和作家（您知道吗？不知道的话，没关系，查一下百度等，立即可见）。图1 给出一个典型的思维导图范例，如果您不知道的话，花点时间认真观察一下，肯定能看到并看出其中的有关思路的关联或者连接的感觉。我们在这里更需要的就是让您关注到这样一种关联与连接。请大家注意，思维导图最终最应该关心和理解的是其中的“思考的发展、递进与连接”，而不仅仅是图中内容的本身。为什么呢？因为思维导图最基本和最通俗的理解就是“想法的关联图”，其中的关联就是把想法的先后关系、相关关系等连接起来，让您看到其中面向一个概念或者主题的内容时，一个人所发生的有关思考的过程和相关性，这其实反映的就是这个人的“思维”（图1 使用的是计算机软件绘制的较为规范的图，其实手工绘制的虽有点儿杂乱但却有章法的图也是一样的，例如托尼·布赞在他的《思维导图》（MindMap Book）一书中所给出的手工绘制的多个图，因为那些图中不约而同地都反映了对相关内容的有章法的思考的连接和表征。我在此特别建议，您一定要学会思维导图，这是一种人生利器，用处多多，帮助多多。您在今后会越来越觉得我的建议的重要性的）。

思维导图反映的是思维，那么思维究竟是什么呢？我相信您肯定至少能基本理解或者大致明白其内涵，但您还能深刻地说明白它究竟是什么和有什么重要性吗（我们今天的世界中，已经发现思维的超级重要性，比如您去书店看一看，任何一个现代的书店我相信都会有许许多多关于思维的书籍）？

按照常规的、也是能够容易理解的定义，思维，在英语中称为thinking；在汉语中，则与思考、思索是同义词或近义词，我国的《词源》中简单定义思维就是思索、思考的意思。而截至目前的思维科学研究认为，思维是人（的大脑）接受信息、存储信息、加工信息及输出信息的活动过程，而且是概括地反映客观现实的过程（这就是思维本质的信息论观点）。所以， 我们可以再概括性地理解为： 思维就是一个描述人在认识事物的时候在大脑中所发生的脑活动过程的概念，其本质是人用头脑對所看到的世界实现反映，然后进行逻辑推导的属性、能力和过程（如图2 示意，关于这里的基本定义，您可以通过查资料进一步明确，这里不再赘述）。

已有研究也发现，从生理学上讲，思维是产生第二信号系统的源泉。所谓第二信号系统是以语言作为刺激的反应系统，与第一信号系统——以声、光、电等为感官直接接受的信号作为刺激的反应系统相区别。这可简单地说明，思维是一种相对更高级的生理现象，是脑内一种生化反应的高层次过程，而不是简单地在大脑内形成印象和记录。同时，思维也是更为高级的心理现象，从思维的本质来说，思维是具有意识的人脑对客观现实的本质属性、内部规律的自觉的、间接的和概括的反映，其中所发生的心理过程是在对事物初步反应的心理现象基础上的高层次心理。所以现在可以确认，思维是认识的理性阶段，在这个阶段上，人们在感性认识的基础上，形成概念，并用其构成判断（命题）、推理和论证。总而言之，思维一定是面向某个“对象”展开大脑活动，通过思索建立有关“对象”的各种认识结果。

已有的研究给出了思维的一般性特点，基本可以概括为以下几点。①言语性：思维基本上依靠语言进行递进，因为思维的每一步都离不开概念，所以思维以言语为外壳和载体。当然，思维是在心里默默进行的，其言语性并不表现为外在的实体语言过程。②逻辑性和形象性：思维反映出很强的逻辑性和程序性，所以其过程展现出明显的形式、方法和规律，尤其是具有高层次和高水平思维能力的人；同时，思维常常借助形象化的概念形成递推，所以形象是思维的载体和工具。实际上，思维活动往往是逻辑性和形象性同时起作用。③概括性和间接性：概括性可以说是思维的最典型特性，因为概括无疑是所有的高级思维特性的基础，例如思维的速度、广度、深度、灵活性、迁移性、创造性等都直接建立于概括性之上。概括性越高，知识性越强，迁移性与变换性越灵活，一个人的思维能力乃至智力和创造力就越高。而间接性指的是思维凭借知识经验对客观事物进行间接反映并二次或者多次“加工”，再由此实现对感觉和知觉所形成的原始客观信息的超越和升级，例如“去粗取精，去伪存真”“由此及彼，由表及里”“逆向反思，组合定向”等，并进一步得以认识客观事物不直接作用于人的感官的更多高级属性，使得人们对客观事物的认识得以全面、完备、准确，最终揭露和获取事物的全面本质规律，并补全事物的过去，预见事物的未知变化与未来。④统一性和差异性：统一性简单地说就是大千世界、芸芸众生，却有着人们思维上的基本一致性、层次一致性、能力一致性，即便地区、民族、国家、宗教等存在差异。而差异性是在统一性主流基础之上的反映个体思维的多种不同差异，更有各种不同的细微区别。⑤历史性、发展性和现实性：主要是指思维往往具有历史时代的烙印特征和顺应时间发展而形成的发展演变，由人类最初的基本和初级思维逐渐抽象化、精确化、系统化、模式化、多样化，这与人的认识发展是基本一致的，因为思维是载体而认识是结果，二者相互依靠并互为促进。这一方面的特性要求我们认清当代发展的现实，适当使用与现实契合的思维方式、形式和方法等，扬弃传统思维并进化新型现代化思维。

据此，思维因其二次性和间接性，它并不能直接发生。同时，思维因其具有历史发展形成的专门性技术方法体系，所以必须专门进行教学培育和实践锻炼，而不会简单地获得和快速地形成。因此，从教育的角度而言，思维一是需要进行基于直接学习之上的二次过程的启蒙、提升和强化；二是需要按照已有的思维方法与技能体系展开循序渐进（某些方面也不必按照循序渐进）的教学过程，并满足充分的过程实践和时间经历。所以，思维不仅需要与普通的学习相结合和相融合，而且需要专门的和单独的有效教学。这自然也需要有效的教学系统性设计和有效化实施。考虑到还需要针对个体的差异性，所以教学不仅要最终实现人群共性的统一性目标达成，而且要尽可能满足个体个性的差异性目标达成。

按照教学的实际发生过程，人类通常基于知识进行教学，而且主要依据信息类知识和概念类知识发生实际的主体教学过程。那么，教学中怎样使得思维培育与发展的发生和实现呢？这里就呈现出一种知识（包括信息）教学与思维教学的关系。这其中，有几个直接的问题立即展开出来：知识与思维的教学是同时发生的吗？它们会同时发生吗？如果不能同时发生，那么应该怎样发生才好？应该设计什么样的过程和方式形成共同的教育达成？而随之而来的问题就是：我国已有的教育尤其是目前仍在发生着的教育形态中，对这一点是怎么应对的？应对的情况怎样？需要具有什么样的反思和改善？等等。当然，还有更多的更高层面的问题，例如思维的教学应该具有什么样的现代教学模式？我国的思维教学究竟在当前怎样发生更为科学？适合当代创新能力培育的思维教学体系和要求应该怎样？这些都会进一步一一呈现，后续数讲我们将逐步给出相关阐述。