STEM 教育的深度解讀（二十）

向世清，博士，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員。長(zhǎng)期從事激光物理與工程技術(shù)的前沿研發(fā)，是參與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略與決策咨詢(xún)、基礎(chǔ)教育改革咨詢(xún)、科技創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計(jì)等多領(lǐng)域戰(zhàn)略專(zhuān)家，也是上海市最為活躍的科技創(chuàng)新教育專(zhuān)家之一。

前一講大家已初步了解了人類(lèi)科學(xué)邏輯的逐步發(fā)展與建立過(guò)程，以及科學(xué)邏輯究竟為何會(huì)有自然的發(fā)展演化。這一講中，我們就進(jìn)一步明確闡述科學(xué)邏輯的特征。

首先，科學(xué)邏輯無(wú)論怎樣，都是邏輯的種類(lèi)之一。所以，邏輯的幾乎所有關(guān)鍵特征，都能在科學(xué)邏輯身上得到自然的體現(xiàn)。尤其是邏輯的分析性和遞進(jìn)性演化的規(guī)律性等基本特征一定是必然存在的。和一般邏輯一樣，科學(xué)思維也是經(jīng)歷了基于形象思維和直覺(jué)頓悟思維基礎(chǔ)上的對(duì)客觀世界的進(jìn)一步的抽象，這使得人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)也一定是舍棄了個(gè)別的、非本質(zhì)的屬性，最終達(dá)到了抽出共同的、本質(zhì)的屬性的過(guò)程和結(jié)果，所以科學(xué)邏輯也就同樣具備了是形成概念的必要手段的能力和特點(diǎn)。

其次，科學(xué)邏輯重點(diǎn)的不同和可區(qū)分特征就在于其中的“科學(xué)”二字（聲明一點(diǎn)，這里的“科學(xué)”本身不是指的“科學(xué)技術(shù)內(nèi)容”意義上的“科學(xué)”，而是特指“達(dá)到科學(xué)化了”的本質(zhì)含義，或說(shuō)是用于科學(xué)自身的“經(jīng)過(guò)科學(xué)化了”

的特質(zhì)涵義），由此科學(xué)邏輯是在一般邏輯的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的規(guī)律性作過(guò)深度乃至終極的判斷與驗(yàn)核后，確認(rèn)該規(guī)律是具備了“科學(xué)化”和“論證化”的結(jié)果。換句話(huà)講，這些規(guī)律一般都達(dá)到了在致力于揭示自然真相的目標(biāo)下，能對(duì)相關(guān)自然作出理由充分的觀察或研究，然后實(shí)現(xiàn)了達(dá)到或者接近“人類(lèi)已經(jīng)找到的代表現(xiàn)實(shí)的真理知識(shí)內(nèi)容”（具體的科學(xué)知識(shí)）或“科學(xué)真理的理論”（科學(xué)理論體系）的結(jié)果特性，也可能是實(shí)現(xiàn)了“如何找到并區(qū)別稱(chēng)為科學(xué)知識(shí)及科學(xué)理論的方法”（科學(xué)方法和科學(xué)精神）的結(jié)果特性，并在最后也能夠具有了“嚴(yán)謹(jǐn)性”。這樣，科學(xué)邏輯屬于科學(xué)，是科學(xué)的一個(gè)子項(xiàng)或者次級(jí)因素，在直白和通俗的意義上，它就是邏輯思維要科學(xué)。最終，在科學(xué)思維中，邏輯也必須具有科學(xué)性，科學(xué)邏輯本身也必須要“科學(xué)”（有點(diǎn)拗口，但的確就是這樣！笑）。

我們舉一個(gè)常見(jiàn)的例子。亞里士多德曾斷言：“兩個(gè)鐵球，一個(gè)1 磅重，一個(gè)10 磅重，同時(shí)從同一高度落下來(lái)，10 磅重的下落速度一定是一磅重的10倍?！边@是一個(gè)典型的邏輯說(shuō)法。但是，我們都知道伽利略經(jīng)過(guò)有名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)和具有開(kāi)創(chuàng)性意義的斜面實(shí)驗(yàn)，證明了這一邏輯是不正確的，沒(méi)有達(dá)到科學(xué)邏輯，屬于非科學(xué)邏輯，所以也從亞里士多德邏輯的非科學(xué)性證明了其理論的不正確。最終，具有科學(xué)邏輯的結(jié)論是我們現(xiàn)在熟知的自由落體定律，這個(gè)定律也就反映出了科學(xué)邏輯，其中的邏輯才有科學(xué)性。

這里的闡述中，我們看到一個(gè)關(guān)鍵，科學(xué)邏輯的核心特征之一是具有特別的“驗(yàn)證性”，即將一般邏輯推進(jìn)到科學(xué)邏輯，就必須完成對(duì)自然現(xiàn)象和事實(shí)的深度客觀研究和驗(yàn)證，最終現(xiàn)象和理論構(gòu)成閉環(huán)和吻合（如圖1 所示）。這樣的客觀研究和驗(yàn)證過(guò)程也就是科學(xué)本身實(shí)現(xiàn)或者趨近的過(guò)程。不經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程，則無(wú)法稱(chēng)之為科學(xué)邏輯。所以可以說(shuō)，科學(xué)邏輯決定了科學(xué)的品質(zhì)，而科學(xué)本身的過(guò)程也決定了其中的邏輯必須最后達(dá)到“科學(xué)化”或者“科學(xué)真理化”。

從驗(yàn)證性出發(fā)，科學(xué)邏輯也必然還具備了科學(xué)本身的另外四大特征，即客觀性，這表明科學(xué)邏輯必須是被驗(yàn)證了的符合與遵從客觀實(shí)際的（見(jiàn)圖2 寓意）；系統(tǒng)性，這表明科學(xué)邏輯更是彼此融洽和自身自洽的，其關(guān)聯(lián)的內(nèi)容被驗(yàn)證具有系統(tǒng)的和完整的要求；證偽性，這表明科學(xué)邏輯能夠在驗(yàn)證的基礎(chǔ)上進(jìn)一步給出哪些是錯(cuò)誤的邏輯，并將它們歸屬或劃分至不科學(xué)邏輯的范疇；以及辯證性，這表明科學(xué)邏輯總是承認(rèn)相對(duì)正確性，如果有更好的更合理的規(guī)律性結(jié)果，其自身一定會(huì)在驗(yàn)證的結(jié)果上進(jìn)一步修正（這一點(diǎn)后續(xù)會(huì)再深入討論）。

有了上述科學(xué)邏輯的所有特征，我們?nèi)祟?lèi)的科學(xué)思維因此站在了更高的層面，具備了更高的客觀性、正確性和準(zhǔn)確性。隨著發(fā)展，人們也進(jìn)一步將科學(xué)邏輯持續(xù)推向?yàn)橐婚T(mén)較專(zhuān)門(mén)的學(xué)術(shù)。這形成了人們有關(guān)研究科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的分支學(xué)科，即科學(xué)邏輯學(xué)。按照科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的界定，科學(xué)邏輯學(xué)主要研究科學(xué)活動(dòng)的模式、程序、途徑、手段及其規(guī)則等。由于人們對(duì)相關(guān)的發(fā)展和認(rèn)識(shí)還不夠深透和統(tǒng)一，目前有關(guān)科學(xué)邏輯學(xué)的研究還有著很多的不同認(rèn)識(shí)和意見(jiàn)爭(zhēng)論，整體處于一種還在深化探索的新興階段。例如，有人認(rèn)為其就是“有關(guān)證明的邏輯”；也有人認(rèn)為其只是“現(xiàn)有各種邏輯的綜合運(yùn)用”；還有人認(rèn)為其最應(yīng)該是“研究科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯”；等等。不過(guò)，雖然不盡統(tǒng)一，我們也發(fā)現(xiàn)這些認(rèn)識(shí)都有一定的啟迪作用。

目前，科學(xué)邏輯學(xué)更傾向于認(rèn)為它是以自然科學(xué)創(chuàng)造活動(dòng)中思維活動(dòng)的邏輯模式、科學(xué)方法中的邏輯規(guī)律為研究對(duì)象的一門(mén)科學(xué)。既然科學(xué)研究尋找的是客觀事物之間的普遍聯(lián)系，那么科學(xué)本身也必須是符合邏輯的。因此，科學(xué)邏輯學(xué)最為重點(diǎn)的是研究科學(xué)活動(dòng)中作出科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)、進(jìn)行科學(xué)理論的檢驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)科學(xué)理論的增長(zhǎng)的模式或程序，研究自然科學(xué)理論發(fā)生、發(fā)展和檢驗(yàn)過(guò)程中的邏輯模式、邏輯規(guī)律及其思維方式和思維方法。這就又回到了邏輯的規(guī)律科學(xué)化的本身，即研究自然科學(xué)理論和科學(xué)認(rèn)識(shí)、科學(xué)方法中的邏輯規(guī)律問(wèn)題。

再稍作細(xì)分，科學(xué)邏輯學(xué)目前大致分成以下4 個(gè)方面的研究。

（1）對(duì)科學(xué)系統(tǒng)的要素和規(guī)律進(jìn)行邏輯分析，研究和發(fā)現(xiàn)整個(gè)科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)和創(chuàng)造過(guò)程中支配它們的原則和規(guī)則，揭示其中的邏輯結(jié)構(gòu)和邏輯方法。科學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成要素，包括科學(xué)起點(diǎn)、科學(xué)問(wèn)題、科學(xué)解釋、科學(xué)假說(shuō)、科學(xué)理論等一些重要概念，都值得分析和研究，闡明其規(guī)律和邏輯特征。當(dāng)然，這種研究如果只是停留在要素的分別研究階段，則容易無(wú)法把握客體及其要素的整個(gè)體系。所以，目前也開(kāi)始傾向于更要從總體上和綜合上分析和研究各要素和邏輯規(guī)律。

（2）考察科學(xué)創(chuàng)造活動(dòng)中獲取科學(xué)事實(shí)、整理科學(xué)事實(shí)和建立科學(xué)理論體系的一般科學(xué)方法和邏輯方法。這樣就可以反映人類(lèi)邏輯思維的普遍規(guī)律，并通過(guò)這種分析和總結(jié)在總體上進(jìn)一步指導(dǎo)具體的科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)研究活動(dòng)。事實(shí)上，邏輯學(xué)是各門(mén)科學(xué)都要應(yīng)用的思維方法。所謂科學(xué)方法其中大量是邏輯方法。我們要獲取新知識(shí)，要建立科學(xué)理論體系，就離不開(kāi)邏輯方法。科學(xué)邏輯學(xué)因此必須研究方法論體系中一般方法的邏輯形式及其特點(diǎn)，探討科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的模式及其合理性問(wèn)題。這其中，首先是獲取科學(xué)事實(shí)的經(jīng)驗(yàn)方法，主要是觀察、實(shí)驗(yàn)和模擬等方法，由人們?cè)诟行曰顒?dòng)中實(shí)現(xiàn)，通稱(chēng)為實(shí)踐性方法。它們雖然不是邏輯方法，但科學(xué)認(rèn)識(shí)從此入手，并以此為基礎(chǔ)，然后才能對(duì)整理科學(xué)事實(shí)的邏輯方法，如分析、綜合、概括、類(lèi)比、歸納、演繹等，作進(jìn)一步分析，以探討其推動(dòng)自然科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在邏輯力量。其次是整理科學(xué)事實(shí)的方法，由人們頭腦中通過(guò)理論思維活動(dòng)進(jìn)行，通常稱(chēng)為理性方法，即邏輯方法?？茖W(xué)研究必須對(duì)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)事實(shí)進(jìn)行理論思維的整理和加工，使科學(xué)認(rèn)識(shí)深入到理論層次，才能揭示客觀現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。最后是建立科學(xué)理論體系，它可以通過(guò)橫斷方法，如控制論方法、信息方法、系統(tǒng)方法等，也可以通過(guò)科學(xué)方法的移植和滲透，使不同學(xué)科的科學(xué)方法和研究對(duì)象有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立新的科學(xué)理論體系，促進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)理論體系及其現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

（3）考察各種邏輯體系和邏輯手段在提出假說(shuō)、構(gòu)造理論體系等科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程中的指導(dǎo)作用?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)是一個(gè)不斷發(fā)展的辯證過(guò)程，思維的邏輯行程是“具體—抽象—具體”，即前后相繼地在感性具體的基礎(chǔ)上，從抽象進(jìn)展到具體的無(wú)限過(guò)程。根據(jù)思維的這一邏輯行程，我們從方法論所具有的邏輯功能講：方法論體系中獲得科學(xué)事實(shí)的方法，邏輯學(xué)上可說(shuō)是處在感性的具體階段；方法論體系中整理科學(xué)事實(shí)的方法，邏輯學(xué)上可說(shuō)是處在抽象的階段；方法論體系中建立科學(xué)理論體系的方法，邏輯學(xué)上可說(shuō)已從理論上再現(xiàn)了事物的具體。科學(xué)邏輯學(xué)就應(yīng)體現(xiàn)邏輯體系和邏輯方法的這種指導(dǎo)作用。

（4）概括和總結(jié)科學(xué)的邏輯性質(zhì)、科學(xué)和邏輯的關(guān)系及科學(xué)知識(shí)增長(zhǎng)的邏輯?？茖W(xué)邏輯學(xué)最終應(yīng)從哲學(xué)的高度，運(yùn)用唯物辯證法概括和總結(jié)科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)發(fā)展過(guò)程的邏輯性質(zhì)，對(duì)科學(xué)和邏輯的關(guān)系和科學(xué)知識(shí)的增長(zhǎng)分析研究，并用各種邏輯思維方法加以闡明。