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1、作为老师,你教的是科学“知识”,还是科学“思维”?科学知识与科学思维不同。科学思维是一套做科学研究的认知模型,它并非科学知识本身,而是产生科学知识的“生产线”。很多老师做科研、写论文比较困难,本质上是没有理解和掌握科学研究的认知模型,以及缺乏相应的能力。无论是做科学研究、写论文,还是复盘总结、个人成长,其核心问题都是:如何从数量庞杂的大量数据、事实、经验和表面现象中,发现内在的本质规律?以下介绍一个在科学研究领域被普遍采纳和推崇的“科学发现的底层思维模型”:1 .无规律的碎片化信息的积累2 .寻找这些碎片的内在关联性3 .试图归纳和建构一个能够整合所有已知发现的框架模型4 .依据框架模型反过来
2、指导人们发现新事物、解决新问题首先,无规律的碎片化信息的积累,积累的“素材”越多,越容易提炼内在规律比如:新化学元素的不断发明,为元素周期表提供了“素材”,如果只有3、5、10种元素,再天才的人也不可能找到其内在的规律;再比如:如果没有第谷穷其一生所做的大量天文观测数据作为基础,就不可能有开普勒的“行星三定律”。在物理、化学的发展中,这主要体现在大量的“实验现象”与“实验数据”(比如,摩擦起电现象、炼金术)在自然地理中,大量新地区、新地形、新气候条件的发现,在生物学中,大量新物种的发现,在初期都是相当“碎片化”的。其次,寻找这些碎片的内在关联性:比如:1829年,当化学元素达到54种时,就有人
3、发现了锂钠钾、钙锢钢、磷碎锦、氯澳碘等15种元素,他们每3个一组、具有相同的性质,被称为“三元素组”。当1865年,当化学元素达到61种时,就有人发现每隔7种元素就会出现性质相似的元素,如同音乐中的音阶一样,因此称为元素“八音律”。再比如:开普勒从第谷的大量天文数据中,提出了“行星三定律”。1609先找到了两个较为简单、明显的“定律”:第一定律(椭圆律,行星都绕着太阳转、且太阳为焦点)和第二定律(面积率,相同时间扫过面积相同),10年后又通过大量数学计算得出第三定律(周期率,a3T2=k)可想而知,在大量的数据、信息中,想发现关联性,有些表面上的关联是比较容易的,只需要总结、归纳即可一一比如化学中的“三元素组”,生物中的界门纲目的划分,地理中地形的划分,主要是根据表层现象的总结、归纳、分类而成。有些却是极难的,比如物理、化学的微观世界中,微观构成、以及内部运转机理是不能直接感知的,当然也就无法总结与归纳,只能依靠大胆“猜想”、甚至“创造”(编造)。比如:摩擦起“电”,电子至今也看不到、也“测不准”,这个概念当初就是凭空被“创造”出来;化学“键”,真的存在一个“键”把两个原子连起来吗?一一这就是猜想+联想+类比的结果,只要能成功解释现象就好,至于事情的真相是不是真的是这样,谁知道呢