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[STEM教育与科技教育]STEM教育的深度解读(十七)

文_向世清

2024-01/总第334期

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前几讲,我们对科学思维的基本特征及其重要性已经有了初步的了解。这一讲,基于对科学家的思考方式的解剖,我们更为清晰地解读科学思维的基本构成或者关键因素。这是一种更为直接的对科学思维的界定和描述,可以使得我们简单地看到,科学思维究竟是怎样构成的、包含了哪些关键因素,让我们可以看清一个处于原生态的思考者其思维究竟有何和为何不足和不够,而且也由此促进科学思维如何培养的基本路径和方法的明了和理解。

我们已经知道,科学家的思维方式与常人有所不同(一般都觉得科学家的脑子特别好用),特别是与未受过思维训练的“处于原生态的思考者”(这样的常人占很大比例)有很大的不同。当我们在生活中观察、记录、描述、发问、形成解释并最终形成结论时,常人一般都是很随意的、依据简单的经验常识的、基于不足够的知识和认知方式基础的、可能带有一定的但却只是不充分甚至不合理的推理的、结果也不一定是经历过循证的,更多还可能带有明显的主观人为的个人情绪和倾向。所以这样的思维结果很多时候是有着某种或者某种程度的偏离的、扭曲的、变形的、不全面的、未成形的甚至是远离正确判断的。而科学家因为有所训练(少数人是天生的),一般都具有比这样的思维更为“科学化”的结果和方式,可以说达成了一种更为精准的思维模式,尤其是他们在进行科学研究工作时,包括理论建立、实验设计、假说验证、数据诠释和科学发现等的时候,按照这样的模式,他们就相对容易到达更为准确和可靠的思维结果和效果。这样的一种甚至于达成了相对较为固化和套路的思维就是科学思维。

那么,科学家的科学思维究竟是怎样的一个方式,使得他们较常人有着鲜明的区别和超越呢?而反过来说,认清了这样的区别和超越,我们就很容易知道,常人的思维为什么往往不够、不准、不可靠、不正确(一句话,俗语说:“还是读过书的人相对更会考虑事儿!”笑!如图1寓意)。

直截了当地,图2给出了一张用英文原文表达的科学思维的关键因素构成图。图中,“Scientific Thoughts”与“Scientific Thinking”意思是一样的,都表达的是“科学思维”,用词虽然不同,但基本无差异(某些特别的小差异,这里忽略)。这张图说明,科学思维至少由8个方面的因素构成。下面我们简明扼要地看一看这8个方面的关键因素及其具体内涵。

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图1 常人的思维为什么相对较差,思绪乱、无技巧是关键,类似于头脑中像是“一团乱麻”

●  Purpose of Scientific Thinking:科学思维的目的(或目标) 科学思维与一般思维的不同首先在于科学思维在思考前都会弄清本次思考的目标究竟是什么(科学家往往会在思考前更多考虑自己希望趋近什么结果)。这一点说起来容易,其实大多数时候常人会极为忽视。人们往往并没有仔细想一想(或者不会仔细想),自己究竟为什么思考、想达到什么、想获得什么、想取得什么方面的预期等,绝大多数情况下只是一种大而化之、毛估估的、想到哪里算哪里的粗略目的(或目标)在牵动着思考。而科学家往往在进行思考前,会非常认真、仔细、谨慎和深入地界定目的(或目标),甚至是没有准确地清晰界定目标时,都不往下进行思考。所以,常人在这里往往最需要提升自己的方向感、目标感,并且多花点儿时间弄清最终可以得到什么答案。然后,在合适的时候开始继续思考。

●  Scientific Question at Issue:有关思考主题或者议题本身的科学问题 思考究竟要解决什么问题,这是思考的目的所决定的。但是,明确凝练和给出思考的问题,是极为关键和重要的。特别是采用准确甚至是科学概念般的语言描述清楚问题,是一个重要的工作,很多时候问题清楚了,思考可能就成功了一半。这里,问题大致分为两个层面,一个层面是用生活化的语言描述清楚问题本身,要求最终是描述准确;一个层面是将生活化的问题上升到科学化的语言或者专业性描述的问题,这叫作问题的科学化乃至科学化表达。没有经历过专业训练的,包括没有受过较好的专业学习的人,第二个层面几乎是难以达到的。这里,也特别解释一下“专业化”,那就是在前人的思考基础上经过反复归纳提炼,将已有的思考更加上升到一种“久经考验的”说法层面。所以,专业化本身并没有什么特殊之处,只不过是基于前人更为准确的专门化思维结果进一步实现思考,所谓站在“前人的肩膀上”。


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