什么是思维 什么是科学思维？

科学思维是形成生命观念的重要途径，是生物学核心素质的重要组成部分。科学思维是认知动机、认知行为、认知方式和认知质量的统一。中学科学课程中的科学思维方法主要是指逻辑思维，包括比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、抽象与概括、批判性思维，是形成概念、构建模型的重要思维；由于研究对象的特殊性，生物学中的科学思维具有复杂性、灵活性和整体性的特点。生物学中的科学思维是基于生命概念和认知模式中的科学思维的统一，具有多维思维的独特性。

关键词:科学思维科学思维方法的独特性

科学思维作为生物学核心素质的主要内容，是形成生命概念的重要途径，是科学探究的重要组成部分。生物学中的一些重要概念，如定律、原理、定律等。，都是人类科学思维的产物。这些概念的形成一般需要分析、比较、归纳、演绎、综合、抽象、概括等科学思维的过程和方法。科学思维不仅关注概念形成的结果，也关注概念形成的过程。因此，培养学生的科学思维能力和素质是生物学教学的重要目标之一。

1.科学思维的定义和特征

科学思维有不同的定义。胡卫平和林崇德在《青少年科学思维能力研究》一文中有这样的定义:科学思维是有意识的人脑对自然界事物的本质属性和内在规律，以及自然界事物之间的关系和相互关系的间接的、概括的、主动的反映。这种定义侧重于思维和概念的整合，没有准确界定科学思维的本质特征；《普通高中生物课程标准》规定，科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。这个定义认为，科学思维是一种态度、习惯和能力，缺乏对科学思维过程和质量的解释。《普通高中物理课程标准》的表述是:科学思维是从物理学的角度理解客观事物的本质属性、内在规律和相互关系的方式；它是基于经验事实构建物理模型的抽象概括过程。是分析综合、推理、论证在科学领域的具体应用；它是在事实证据和科学推理的基础上，对不同的观点和结论进行质疑和批判，检验和修正，然后提出创造性意见的能力和品格。这个定义认为，科学思维是认知方式、过程、应用、能力和性格的统一，从心理学角度解释了科学思维的主导特征。需要指出的是，物理课程标准虽然从物理的角度定义了科学思维，但是科学思维的这些特点在化学、生物等自然科学中也是存在的。

基于科学思维的心理学特征和以上对科学思维的解释，本文认为科学思维是指人的认知行为、认知方式和认知品质对自然界客观事物的反映。中学科学教育层面的科学思维还包括激励学生“崇尚真知识，追求科学知识”的认知动机。科学思维具有以下主导特征:崇尚真知识，认识科学知识、原理和方法在解决问题中的作用；尊重事实和证据，把事实和证据作为科学思维的出发点；正确的逻辑分析，用科学的思维方法去理解事物和事物之间的关系；质疑和批判，创造性地提出解决具体问题的思路和方法。

上述特征之间的关系可以用下面的结构图来表示。

认知动机是科学思维的起点。只有在“崇尚真知识，追求科学知识、原则和方法”的基础上，才能相信科学，进行科学分析，产生“尊重事实和证据”的认知行为，这是科学思维的前提。认知行为如何体现为一种认知方式？进行“正确的逻辑分析和推理”是理解事物和事物之间关系的核心；在认知过程中，需要坚持质疑批判的认知精神和品质。可以看出，认知动机、认知行为、认知方式、认知质量都在逐步提高，体现了科学思维的鲜明逻辑层次。而认知质量会体现在科学思维的整个过程中。

2.科学思维方法分析

科学思维的表现形式是科学思维方法，即认识事物的本质和事物之间的关系需要一定的方法才能得出正确的结论。科学的思维方法有很多种，根据思维的抽象程度可以分为行动思维、形象思维和逻辑思维。逻辑思维是形成概念的重要途径，科学课程的主要内容之一是形成各种概念、原理和规律。因此，逻辑思维是科学思维的主要表现形式，需要在科学课程中予以重点培养。逻辑思维主要表现在比较分类、归纳演绎、分析综合、抽象概括等方面。批判性思维包括三个密切相关的互动阶段:分析思维方式、评价思维方式和改进思维方式。批判性思维包含了逻辑思维的所有特征，是科学思维的更高层次。

科学思维方法的类型、基本内涵及其在生物学中的应用实例。

以上提到的科学思维方法都是形成概念的重要方法，概念也是重要的模型。概念的形成过程就是建模的过程，也就是上面提到的科学思维方法也是用来建模的。比如光合作用的概念就是一个概念模型，是在对光合作用的原料、条件、场所、产物、过程等一系列探索的基础上进行分析和综合的产物。除了概念模型，数学模型和物理模型的建立都要使用表1中的逻辑思维方法。

逻辑思维在概念的形成中起着重要的作用。某个概念的形成，可能是比较分类、归纳演绎的结果，也可能是分析综合、抽象概括的结果。例如，学生学习鱼的特性就是一个生动的例子。老师要求学生观察各种鱼类，分析这些鱼类的外部形态和生理特征，总结出鱼类的共同特征:生活在水中，身体呈流线型，表面有鳞片，用鳍平衡游动，用鳃呼吸。在这个过程中，运用了分析、归纳、抽象和概括的方法。因此，构建概念需要多种逻辑思维方法，其中分析和比较是基本的逻辑思维方法，而其他方法是基于分析和比较的。概念越抽象，逻辑思维方法越高级。图2展示了几种常见的逻辑思维方法之间的关系。

图2几种常见科学思维方法之间的关系

3.生物学中科学思维的独特性

生物学研究的对象非常复杂多样，这就决定了生物学中科学思维的复杂性、灵活性和整体性。从复杂性来看，人既是研究的主体，也是研究的对象，一切生物都是生物研究的对象；除了病毒，这些生物的结构单位都是细胞，由于它们的共同特征，基本物质组成大致相同；各种生物的形态结构差异很大，所依赖的环境也不同，同一环境下的生物也有很大差异，这就决定了对这些生物的研究需要复杂的思维。从灵活性的角度来看，虽然各个层面对生物和生命现象的研究有不同的共性，但形成的概念并不是绝对讨论的。比如，与其他体细胞相比，红细胞既没有细胞核，也没有相应的细胞器，所以不能用共同的特征硬性覆盖所有的研究对象；再比如“生物是不断进化的，从水生到陆生，从简单到复杂，从低级到高级”的认知，一定要用灵活的思维去分析，不然也没办法解释为什么现在地球上生活着那么多低级生物，而且还表现出对环境的适应；再比如，同样的水污染，不同的地理文化环境决定了不同的污染方式，农村地区的水污染可能是农田化肥施用过量或生活污水排放造成的，城市地区的水污染可能是化工厂排放的污水造成的，这就需要对污染的周边环境和不同的地理位置进行不同的考虑。从整体的角度来看，在看待生物及其生命现象时，不仅要进行局部分析，还要进行整体考虑。比如分泌型蛋白质的形成，既可以从蛋白质合成的起始位点核糖体考虑，也可以从内质网和高尔基体的作用考虑，线粒体提供的能量也不能忘记，研究一个生态系统的营养结构，不要夸大生产者的作用，简单的认为消费者是可有可无的。这就是整体思维的作用。

生命的概念不仅仅是一种认知结论，更是一种认知方式。科学思维强调认知方式，这是形成生命概念的重要途径。因此，科学思维和生命概念有一个共同的特征，即认知方式的统一。比如“进化适应”是一个生命概念，是科学思维的产物，但也可以用进化适应的思维来看待和分析一些生物现象。例如，人们经常用进化思维来分析一些生物的结构和功能之间的差异，用适应性思维来分析一些生物的结构和功能之间的必然联系。

正是因为生命概念与认知方式上的科学思维有着共同的关系，才极大地丰富了生物学中科学思维的内涵。一些具有生命概念的科学思维构成了生物科学思维的独特性，如生命系统思维、平衡思维、多因素思维、统一与多样性思维等。这些思想需要从多个因素和角度对事物进行客观的分析，需要逻辑推理和综合考虑实际情况的理解。比如概念、规律、原则不能绝对理解，问题的解决不能过分追求非此即彼的标准答案。下面以多因素思维为例进行分析。在分析生命规律及其活动时，不仅要分析影响生物的各种因素，还要找出最重要的因素。比如影响光合作用的因素有光、温度、湿度等；影响种子萌发的条件有温度、水分、氧气、光照等。在特定情况下，有时为了了解各种因素的影响程度，需要人为控制变量，形成单个变量来设置控制实验进行处理。多因素思维也要求学生理解生物科学中复杂的因果关系。除了经典的一因一果，还要学会理解和分析一因多果、多因多果的逻辑分析。多因素分析有助于学生理解事物的复杂性，形成透过问题看本质，区分主要因素和次要因素的哲学观念，有助于学生更好地理解事物，适应复杂的社会生活。