STEM 教育的深度解读（二十一）

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。

前一讲解读了科学逻辑的特征，至此科学逻辑的基本概念、意义和价值已经被我们所认识。逻辑是让自己的思维讲得出道理，科学逻辑更是能让自己的思维讲得出科学道理。建立科学逻辑是今后实现科学思维、更好思考和应对世界乃至进行科学研究的基础。那么，对于一个成长中的学习者，尤其是对一个学生，实际中如何能够建立起基本的科学逻辑甚至是进一步养成良好的科学逻辑应用习惯呢？这一讲从最基本的，特别是从一个学生自小开始就应该具备的角度，阐述建立科学逻辑的基本方式与路径。

以下分为总体基本方式和路径，以及七个基本方法论原则要求分别描述如何建立科学逻辑。

总体基本方式和路径

与任何能力的建构一样，科学逻辑的建构需要必要的过程和逐渐的凝练提升修炼。既然科学逻辑是针对科学推理建立的，可行的方式就必然是尝试和探索多推理事情，在不断的典型事例推理中按照“观察—推理—辨识—归纳—鉴审—应用—修正”这样一个有效的基本实践过程不断练习（如图1 所示），以此逐渐实现建构、提高和达成。

七个基本方法论原则要求

在总体基本方式和路径之下，还需要在事例练习过程中，基于事例的本身内容和逻辑情况，遵循以下七个方面的基本方法论原则要求，通过历练逐渐提升自身的推理技巧和凝练总结其中的方法论，最终熟能生巧地达成深化乃至升华（科学逻辑的建构不可能一蹴而就，只有历练多了，才能真正实现有效建构和掌握）。

（1）保持客观的审慎态度和理念视角。即在事例的观察、推理和辨识中，始终坚持客观的态度和方式。有一句话，“客观才是王道”。客观的相对面是主观，这意味着首先要避免掺入主观的情感和情绪看待所观察的事物，以真实的所见所得、客观变化和事实依据对待现象、过程和结果（这一点是自然科学研究人员乃至科学家基本的“祖训”）。“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观判断甚至是臆断。这里也要特别强调两点：一是必须以自身的亲身经历和真实观察结果作为客观判断的基础，他人的特别是道听途说的、谣言风传的绝不可以作为依据；二是需要特别注意“剖开现象看本质”，光看到事情的表面客观和肤浅客观（也包括临时、短时客观）是不够的，还必须深入弄清本质和本来面目，到事情的内部发现真正的客观事实和情况（类似于看到一个戴着漂亮面具的丑陋面孔，需要去除面具实现真正的观察）。严格意义上说，做到真正的客观是很不容易的，一是需要从主观上真正建立起警觉意识，时刻防止自身走入主观视域；二是需要作好足够的条件和能力准备，助力客观进行过程，毕竟单靠人自身的鉴别和判断能力，很多时候是难以真正看清内部和真实的；三是要做到真正完整的客观，不可以哪怕在些小的地方和环节处掺入了主观（最关键之处，即使再小，也不可以掺入主观），必须是全过程、全内容、全方位都实现客观。最终，唯有做到真正的客观，才能找到科学的真正事实作为正确基础，然后由此出发建立起真正的科学逻辑。

（2）学会关联地发现辨识和因果分析。在逻辑的建立中，最为基本的是找准前一个事实到后一个结论的关联性，然后辨识和准确化它们的科学关联规律。怎样发现其中的关联，尤其是在蛛丝马迹中寻找出准确的关联，不是一件容易的事情，就像福尔摩斯探案一样。在这里，首先要树立一个找关联的概念，然后发现和梳理出相应的信息、线索和关联性的关系内容。继而，对这些关联进行深度分析，尤其是辨明其中的因果关系或其他的关联链生方式。可以说，找到了关联，实际上就为推理找到了某种逻辑。而这个时候要达成科学的逻辑，还需要对关联进行更深刻的分析研判，直至找到其中符合科学规律的科学逻辑。

（3）秉持实证的推演方式和分析框架。这要求在完成事情的关联推演时，确保推演结果与实证具有验证性一致。如果所发生的变化、进展与推演和验证性审核没有达成一致性，推演就不能被有效认可。只有经过验证的，特别是经过符合实际的反复验证的，才能以可重复性验证构成逻辑推进的合理性和准确性的基本保障。人类历史上，科学在早期曾经发生了很多人为（实际上也是主观的）推理性发展，后来都因没有找到合适的实际验证结果而被界定为需要进一步解决和修正。今天的科学研究中，实证已经成为最为基本的科学基础准则。真正的实证需要在同样的实际条件和情况下，对相应的过程做一致性实验，在确保实验是合适的，以及可模拟目标要求的前提下，最终可重复性地达成一致的结果。所以，科学逻辑的建立必须以实证为基本，也必须围绕实证建构科学推理的分析框架。

（4）保留开放的研判心态和分析模式。在逻辑性的递推中，从前一个事实向后一个结论进行研判时，绝不能“固执”和“死脑筋”，而是要始终维持一种开放的思考方式，不认死理，不局限于“只能这样”或者“非此即彼”等方式。符合科学逻辑的思考往往需要在许多思考中经过比较和优化找到最佳的符合客观和优化的结果。如果一开始思考就陷入一种不可调整的路子，特别是在主观上一开始就认定某种结果一定是最终的结果，那么推演出现偏差的可能就大大增加并偏离科学推演的结果。在这里，经常练习多样、多向、多层次、多角度等方面的灵活思考和推理是十分有帮助的。有的人天生性格比较固执，就尤其要在这里加以注意。只要有开放心态，遇到推演不是那么绝对和固执，相对就更容易形成更多的推演路子，然后就可能更快找到科学的逻辑。

（5）实现关联的递推衔接和逻辑统一。递推，意味着多个关联按照先后顺序形成逐次递进的关联衔接和连接。重点还在于，递推之间应具有高度的一律性和顺序性，即各个关联之间连接成一个具有高度一致规律的多环节递进顺序性，且顺序彼此之间构成相对紧密且不可随意变更顺序的关系，就像由A 到B 再到C，不可随意变为由A 到C 再到B。这其中，因果律往往会显得更为突出，即A是B 的因，B 是A 的果；而B 又是C 的因，C 是B 的果。这样，A 到B 到C 就构成一个规律一致性的递进因果关系，清晰明了准确。在许许多多符合科学规律的事情中，这一点显得十分突出，通常都能易于看出其中的那种规律递进，把前后很准确地衔接和贯穿在一起。所以，寻找规律性递进，是建立科学逻辑的最好联系方法。

（6）审辨头尾的闭环自洽和规律统一。这要求在关联的递推衔接基础之上，对整个事情的头尾或者始终之间进行统一规律性的完全自洽性审辨。一旦达成这样的闭环自洽，我们可以很清晰地看出事情背后的整体规律是怎样的、是如何发生作用的、是如何约束事情变化的、是如何界定事情的变化范围的……那种“贯穿规律性”很鲜明，而且易于感觉到其中规律的统一和一致性，甚至是单一性（当然，很多时候也会具有复杂性和多个单一规律的交织作用）。如果尚未达成这样的感觉，就可能还需要对其中的逻辑进行反思甚至进一步修正。根据历史经验，但凡完成了自洽审核的，一个科学推理最终一般都很容易被理解和解释，易于被展开和剖析，还易于迁移应用至同类的其他事情。科学家一般都在长期经历中逐渐养成了这种习惯能力，会习惯地检验自己研究过程的头尾科学逻辑性，这往往就是一个科学家水平高低的标志。只要最终科学逻辑检验没有问题，他们通常就会形成对自我研究成果的自信。这种自信不是一种盲目的和主观的，而是一种建立在长期的科学经验和基于事实逻辑的正确自信。这样的自信也在最终能够被未来的科学演进所证实。总体来说，自洽的审辨是一个科学逻辑整体判断的高度，非常重要，没有这种高度的逻辑往往到不了科学逻辑的层面。

（7）考察系统的外部兼容和内外融洽。在事情自身的自洽基础上，还有一个更高的高度，那就是事情的本身和外部（包括环境）整体达成一个全系统的规律兼容和融洽。这一点更是所形成的逻辑是否“经过科学化了”的一个显著标志。如果不兼容和不融洽，更多说明还没有发现更为准确的整体规律，也就说明其内在科学逻辑还没有达成和找到。

按照上述总体方式和七方面的原则要求，只要在平时的科学探究和推理活动中针对事情进行不断的练习和总结，一个人的科学逻辑（能力）就会慢慢被准确地建立起来并能不断提升。