1、　科学思维的概念、内涵及标准

科学思维存在两种理解，一种是广义的“科学思维”，指的是思维的科学化，即时间成本最省、正确高效和可操作性的思维。另一种狭义的“科学思维”，是指在科学实践活动中形成和应用的思维，与日常思维相对。[2]本文取用广义上的科学思维概念。91177

科学思维是在调查、实验、证据评估、推断和思辩等过程中运用思维技能进行自我引导、自我约束、自我监控和自我纠错的高级思维方式,[3] 其核心是对一个多变量系统进行推断时表现出的科学推理能力，[4]如在产生假设过程中所包含的归纳过程和检验假设过程中所用的演绎过程等。[5] 因此，从动态视角来看，科学思维是一种以问题解决为导向、以科学研究活动为实质的过程性思维。它包括确定目标、提出问题、作出假设、厘清构念、收集信息、作出推理、得出结论和概括观点等八大要素及环节。[6]

科学思维的两大基石是逻辑与理性。科学思维的评估标准就是依据这两方面建构起来的，包括清晰性、准确性、精确度、相关性、深度、广度、逻辑性、集中性和公正性等九大维度。 清晰性，是指思维表达的意义可以被理解和把握；准确性，是指思维表达的意义没有错误和曲解，理解正确；精确性，指思维表达刚好达到必要的具体化水平；相关性，指思维活动与当下的任务和手头的活动紧密相关；深度，指思维内容包含复杂性和多重交互联系；广度，指思维包含多种观点；逻辑性，指思维内容的各部分一起构成整体意义，而不相互矛盾；集中性，指聚焦要点，而非细节；公正性，指可检验证明，而非自我服务偏差或一面之词。[7]

2、　国内外科学思维教育研究概况

国外对思维能力的培养研究起步较早，最早是关于学习策略的研究。布鲁纳等人研究发现，如果学习者能够运用一定的思维策略进行学习，则学习效果可以得到极大提高。随着科学思维心理学的发展，心理学家发现，科学思维不仅能够促进研究观念的形成和改变，还能够促进推理和问题解决能力的发展。并且当科学思维与科学教育相结合，则可以极大地提高学生学习能力和教师的教学方法。[8]心理学家麻克客隆的实验验证了思维能力的提高会促进学生的学业成绩，而乌麦尔的研究则更进一步，他发现在学科教学中进行思维能力的启发，对于学习成绩的影响更为重大。[9]

不仅注重科学知识的教学，更加注重科学能力的培养，是近年来国外科学思维教育的一大特点，也是关于思维能力教学的研究热点，如丹塞路开发的学习思维的指导教程、温斯坦开发的认知思维策略教程，引起了人们对科学思维的更多关注。而有关科学思维教育的研究更多集中在学生科学思维技能发展的实验研究上，例如在科学探究活动中所涉及到的推理与思维技能，包括提出假设、实验设计、证据评估、科学推理等诸多具体能力。[10]其中，有关变量识别和控制的思维能力，是科学思维操作化和精确化的必要步骤。

我国的思维能力教学起点较晚，80年代开始小范围开设思维方法课。90年代开始思考提高学生基本思维能力的有效途径。当前的新课程改革，就把对学生思维能力的培养作为核心目标之一。明确指出要逐步培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维能力、分析和解决问题的能力等。[11]

本世纪初，我国教育研究领域开始探讨学科教学中的科学思维培养问题。一些研究者采用实证研究方法，对中学生物、数学、地理、物理等学科教学中培养学生科学思维能力的教学策略开展了一些零散的和开拓性的研究。例如，对高中物理习题教学中渗透科学思维方法培养的教学策略研究，表明学生的思维方法及表现形式与教师的教学理念及教学方法的影响关系密切。[12]生物课上运用“假设——演绎”法训练学生科学思维的实验研究结果显示，实验班的思维能力显著高于对照班。对学生进行科学思维培养不仅使学生更为主动的去学习，还增强了同学之间的互助合作，增加对生物学生的兴趣。[13]邱美运用思维导图工具，对学生的科学思维能力进行训练。结果表明，基于思维导图的生物教学方法对学生科学思维的建构是有效的。实验班的科学思维能力和科学思维品质都显著高于对照班。在分项能力比较上，学生分析综合能力、抽象概括能力也得到显著提升。而逻辑推理能力的促进效果上则不明显。[14]米广春运用包含研究原型、构造模型、应用模型和返回原型四个步骤的MBD（Model-based Discovery）教学模式进行了实验研究，结果表明在学生科学思维培养上，MBD教学模式的教学效果明显优于常规教学模式。[15]