学校里许多老师在一起工作，常常可以看出不同人的脾性差异，有人是急脾气，有人是慢性子，这恐怕是天生的。也可以看出不同人的思维方式差异：有语文老师给我那不爱读书的儿子开了适合他的书单，建议其坚持阅读，我回家立即制订出“小儿阅读奖励条例”并打印出“小儿阅读登记表”，以落实执行。呵呵，这恐怕能体现出文科老师和理科老师思维方式上的不同吧。这种差异受到知识背景的影响，很大程度是后天造成的。

     文、理科目在知识框架和思维方式上是有较大不同的。在基础教育阶段让学生全面学习文理各科对人的全面发展无疑有着积极的意义。今天我作为理科老师来谈谈理科学习。这里所说的“理科”是沿用大家习惯的讲法，实际我想指的是物理、化学、生物等自然科学课程。

     一、科学学习包括什么？

     “科学课程”是近代从西方引入的课程体系。1888年，达尔文曾给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。在任何一门科学课程的学习中都会包含：学习科学知识和培养科学思维。从现状来看，我们常常把科学学习更多理解为科学知识的学习。例如，提到物理就想到“光是沿直线传播的”等物理学知识，提到化学就想到“元素周期表”等化学知识，而科学独有的思维方法常常被我们所忽视，至多只被认为是用来“辅助”学习科学知识的。这样的认识在行业内的科学教师和行业外的家长学生中都不在少数。“科学实际上是一种思维方法，一种生动的、不断变化的对世界的看法。它是发现世界背后机制的一种方式——一种非常特别的方式，用的是科学家设计的一系列有助于发现自己错误的规则。”（出自《科学的旅程》）

     举个例子来说吧。化学是在分子、原子水平上研究物质世界的科学，分子、原子的相关概念在初中教材和高中教材中都有出现：“物质是由原子、分子等微小粒子构成的。”“分子总是在不断运动着。”“分子间是有间隔的。”（九年级上册《化学》），“原子是由原子核和核外电子构成的。”“在多电子原子中，电子的能量是不相同的。”（高中《化学》必修2）仅从这些化学知识的掌握来看，依靠告知、讲解、习题便能够解决，但我们有没有带着孩子们一起想过，人类是怎么知道分子原子的存在的呢？凭我们人类的眼睛，只能看到山川湖泊、日月星辰这些宏观现象，难道是用显微镜看到的？一般光学显微镜还不够，是用隧道扫描显微镜看到的吧？呵呵，早在隧道扫描显微镜被发明出来的100多年前人们就提出原子的概念了，而且已经得到了广泛的认可。我们又没看见，凭什么认为原子存在呢？这就是科学。我们凭我们能看见的世界，用我们的大脑进行严密地分析推理论证，有理有据地建构起一个看不见的世界——有属于分子原子的微观世界，也有属于天体宇宙的宏大世界，这个过程中我们要借助设备帮助我们“看”，但更重要的是运用来大脑“想”，这就是科学的理性思维。在100多年后当人们真的在显微镜中看到原子影像的时候，我们只能无限感喟人类科学思维的强大。原子里面又是什么样子的呢？人类当然会无止境地好奇和探索，不断会有人用他的理性思维提出模型，当然也得到众人的认可。而有意思的是也不断会有人怀疑前人的结论，用自己的观察思考和实验提出新的模型，在历时百年的时间内，先后有道尔顿模型、汤姆生模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型等原子模型提出，而且今后一定还会不断发展。真理在哪里啊，永远在前方！真相是什么啊，永远不确定！这也是科学思维，是科学思维中的批判性思维。科学思维就是这样令人着迷，吸引着无数热爱它的人投身其中。即使你并不想献身科学事业，科学思维也和你的日常生活关系密切，买房还是炒股？树人还是南外？选文还是选理？良好的科学思维能帮助你在各种选择中理性地作出判断。

     可见，科学思维不仅是科学学习的必须内容之一，而且还是比科学知识更重要的内容，并且是科学课程中最具魅力的部分。尤其对于今后并不从事科学专业工作的一般学习者，科学知识是容易遗忘的，而科学思维是伴随终身的。而现在的问题是，科学思维是隐性的，科学知识是显性的；科学思维是难以测查的，科学知识是容易出题考的；科学思维的形成是缓慢的，科学知识的掌握是较快的。于是，这样的声音出现了——先别谈什么科学思维了，看不见摸不着，先把科学知识教好学好就行，这个实惠。那么，忽视科学思维能学好科学知识吗？

    二、良好的科学思维会使科学知识的学习更轻松

    这几年中学生的身体素质一直在下降，这是个不争的事实。不需要官方提供什么权威的数据来说明这个问题，看看周末的公园里、紫金山的山道上有12到18岁年龄段的少年吗？每天晚上秦淮河边、小桃园里、健身房里都很拥挤，当然都是成年人，顶多加上幼儿园的孩子，不可能见到中小学生的。他们在干什么？在“学习”，因为学习的负担太重了。可即使这样一直趴在桌前“学习”，很多孩子还是难以获得与付出相应的成绩回报。每位家长都希望自己的孩子是个“学习”的天才，至少是个“聪明”的学习者，这样可以轻松把学习的事搞定，还能有时间多出来休息、运动，谁不希望自己的孩子又健康成绩又好呢？只是在学习的压力面前，家长无奈地选择了牺牲睡眠和运动，家长的心中坚信一条：一份耕耘一份收获，只有多花时间在学习上，才能取得更好成绩。可是我们是不是忽略了重要的一点：如果学习者不“聪明”，再花时间也学不太好的！这个通俗讲来的“聪明”是什么呢？它就是思维，在理科学习中就是科学思维，是可以后天培养的。良好的科学思维能使学习者掌握科学知识更轻松。我们来看看擅长理科的“聪明”孩子有哪些思维特点，以及这些特点与科学知识的关系。

    (一)擅长系统化，而科学知识有较严谨的体系。

   自然科学都有自己独特而严谨的体系。就化学学科而言，中学化学的理论部分包括物质结构、化学反应原理（速率、平衡、限度、酸碱反应、氧化还原反应）等，而到了大学普通化学原理，依然是这几个部分，只不过更为深入，因为它们共同存在，才能共同构建起化学的理论体系，才能协同理解纷繁复杂的物质间的反应。所以我们很难随意剥离掉其中一块，而它们之间相互也存在着联系，都体现出化学学科的特点：在分子、原子水平上研究物质。因此教书二十年，经历了教材的数次变化，开本由小变大，栏目由少变多，书名甚至也在变，但化学知识的体系没有变，主干内容并无大的增减。因此，理科的学习必须遵循体系的规律，系统地学习。东一榔头西一棒，没有章法地轰炸是无效的。理科知识的积累是必须有先有后的，有因有果的，前面的概念没有建立和理解，后面的学习就会有障碍。而且每新学一个概念，一个知识点，必须自觉地纳入到到学科体系中，一点一点地构建起学科框架，等到最后框架完整了，才叫学通了、学好了。这一特点恐怕是和语言类的学习不一样的。

   因此当一位学习者将系统化思维成为自己的一种思维习惯之后，必然是与科学知识本身的特点相符合的，那他学习起来当然事半功倍。我在教学中曾多次下发空白A4纸，让学生在单元结束后进行梳理和总结，并允许他将这张纸带入考场光明正大地“看”。学生们当然要在有限的纸面上写下自己认为最有价值的东西。事后发现有些学生是抄上一些题目和答案，抄上一堆化学方程式，密密麻麻地用足了纸张，而有些学生框架图表式地呈现主要知识点，画出了知识点间联系，甚至没写下几个字，纸面上还有大量空白。而从考试成绩来看，一般后者要好。这样的学生已将本章所学知识系统化了，并了然于心。他不再纠缠于琐碎的知识点，他已将那些知识点纳入到他的认知系统中，当然神闲气定。

   (二)他们擅长分析推理，而科学知识靠“理”支撑。

   考试后和学生一起分析试卷时，常会有学生挠挠头说：“哎呀，这个我当时没有想到！”，有时问问他们“这个地方你怎么会这么写的呢，你怎么考虑的？”，他们不好意思地说：“我不知道怎么想，感觉它们可以反应，就随便写了个结果。”类似这样的“考后忏悔”太常见了，甚至每门学科都会遇到。而对于前一种情况我们常常归因于学生的“粗心”，对问题考虑不周，对于后一种情况，我们也会更多归因于这个知识点学生没掌握到位，于是拿出类似的题目让他们多做，以期待“见多识广”。但这样并没有很好地解决问题：“粗心”似乎是个永远无法摆脱掉的恶魔，谁也不想和它勾搭上，但它考试时就是赖着不走，所以下次，下次的下次，永远粗不完的心！搞得学生都绝望啦！而多练也没带来“见多识广”，理科试卷毕竟不是习题默写，它总是有变化的，遇到面孔新一点的，又不知道怎么想了！其实这些问题的根源都在于“理性思维”的薄弱，学生在课堂上对科学知识的获得以及在试卷上对科学知识的再现都是要靠理性思维支撑的。

    理性思维，简单的讲就是两个要点：一是有证据，二是有逻辑。而“聪明”的学习者已经在长期的学习和生活中将这两点变成他的一种思维常态，因此学起科学来轻松不费力。吾家小儿，今年初二，不上校外班，课内学习花的时间也不多（这学期的物理书、作业本都没在家见过），从目前情况看在理科学习上还略擅长。仔细想想，也不奇怪，他的“知识”是没提前学，可他的“思维”早就提前有了，就是这点优势。联想小儿在不同年龄的几件小事，让我们从教育者的视角来看看它们的联系。小儿生性胆小谨慎，上小托班时，第一次去麦当劳，小伙伴们都兴奋地爬上滑梯玩，他是先审慎地在旁观望，我们鼓励他“爬上去玩吧”，他冷静地问一句：“我怎么下来？”（请注意他的逻辑推理：我上去之后必然要下来，所以事先要想周全。）上小班时，带他在小区玩，见一私家车横在路中占道，他害怕，不敢从前面走，说“车会开”（他的逻辑推理：车是会开的，现在它的静止不代表它一直不动）。反复劝阻没用，我只得让步，说那你从它后面走吧，小儿依然不动，简约地说“它会退”！（他的逻辑：车的行走不是只有一个方向的，要考虑到问题的多个方面）我于是带他走到车旁，指给他看：没有司机啊！小儿释然。（一切要凭证据讲话的，你说车不会开没用，我们要拿出证据来：现在没有司机！）小儿上小学低年级时，有一次面对一道老师布置的数学题犯难：商场有的门口有10m宽，每隔2米挂1个红灯笼，总共挂了几个红灯笼？小儿嘀咕：灯笼那么大，每隔2米是指从哪儿到哪儿啊？我说只要每个灯笼一样的位置就行，比如从中心到中心，或者从左边到左边，小儿依然嘀咕：那最边上是墙怎么算呢？呵呵，命题人预想的数学模型是将灯笼看成“质点”，忽略其大小，但是小学生的困惑表明他们的理性思维反而被这种题扰乱了。上述的事例已经可以看出一个孩子理性思维的萌芽和发展，如果在理科课程的学习过程中将这种思维方式进一步内化为一种自觉，便容易成为一名游刃有余的学习者。也正是小儿有逻辑思维较为严密的特点，使得他较少在理科试卷上出现那种考虑不周，貌似“粗心”的错误。

    说起“理工男”，大家都会想到那种言拙木讷、有板有眼、不解风情的形象，典型代表恐怕就是时下流行的美剧“生活大爆炸”中的谢耳朵。“理工男”的这种特质是长期理科学习熏陶出来的，因为这种“有板有眼”是理科学习必须的。如果你去问凡高，为什么你会用这样的色彩和线条来表现向日葵，他恐怕只能回答你三个字：“我喜欢”，而观众能强烈感受到“美”，却无法弄清每一根线条落在这个位置的来龙去脉。如果你去问爱因斯坦，你为什么会提出相对论，他应当能告诉你他从哪些端倪中有了初步想法，又发现哪些事实是可以支持他的想法的，你能感受到“真有道理”！这就是艺术和科学的不同。前者的创造可以天马行空，而后者的创造必需有理有据。因此，反映在理科试卷上的习题解答也是和这种思维相称的。它不是脑筋急转弯，也不是艺术创作。今天问你苯酚和氢氧化钠溶液反应的离子方程式是怎样的，你一要考虑什么叫离子方程式，它与化学方程式不同在哪？二要考虑苯酚和氢氧化钠发生什么反应，产物是什么？三要考虑2种反应物，2种产物它们的类型属于什么，溶液中是什么状态？等等，才能正确完成。看上去复杂无比，“程序”很多，但形成思维习惯后这一切是很流畅地想下来的。而那种不注重理性思维培养的学习者，常会习惯以一种“艺术创作的激情”来完成理科试卷，那当然是乱了套了。

      (三)擅长独立思考，以理性态度接纳科学知识

在科学上，没有一个理论能够说得到了完全的“证明”，当新事物或新的观察结果出现时，它必定有待于进一步检验和审视。正是科学这一不断自我纠错的特性，使它成为人类理解自然机制最为严谨也最为有效的手段。因此，任何一项当下的科学结论都是对过去结论批判的产物，而它也会在将来不断被批判被纠错。科学家从事的科学工作的方法论特征就是要寻找错误，进行批判性思考。因此，一位科学课程的学习者，如果他是有批判性思维的，那自然和科学结论的特性、科学工作者的特质是吻合的，这有助于他掌握真正的科学知识。而批判性思考的前提就是独立思考、不盲从。通俗地讲，就是接受任何一个结论，他都会问问为什么会这样？道理是什么？而不会只因为书上这么写了，老师这么说了就接纳这一结论。也就是说他接纳的结论背后都有他能理解的道理。批判性思维并不意味着见着什么都瞎批一通，都说别人不对不好。批判的基础是独立思考之上的理解，其实也还是讲个“理”。他不会轻易因为这一结论写在书上就不假思索把它收下来，他更不会轻易因为这个结论是他喜欢的A老师教的就接受，而如果是他不喜欢的B老师教的就抵触。他关注的是自然本身的规律，着迷的也是事物之间的秩序，而并不太在意是谁教给他的。怀特海说过：“我们如果没有一种本能的信念，相信事物之中存在一定的秩序，尤其是相信自然界存在秩序，那么，现代科学就不可能存在。”学理的人一定是执着于这个“理”的。

擅长独立思考的“理工男”（只是习惯性说法，其实“理工女”也一样）是不太容易被忽悠的。我家就有位典型的“理工男”。教师节那天，我所教的一个班学生送了我一个本子，上面他们各自写了一些话，并签了名。当然写了许多肉麻兮兮的话啦，自然看得我心花怒放。于是晚上回家喜滋滋地拿出来，在家中那位“理工男”面前炫耀一番。人家不动声色地看了两分钟，然后抬起头看着我认真地问：“你这个班有多少学生？”“42人。”“这里有28位学生的签名，你的支持率大约70%，还要加油。”“……”我顿时无语，家中另一件理工小男也面带诡奇的微笑从旁飘过，表示对他爸的支持。我委曲，弱弱地嘀咕道：“你们也不看看他们写了什么。”“理工男”振振有词道：“不能光凭感觉，要凭数据说话。”

“理工男”有时候无趣得让人生厌，但他们这种已经形成习惯的理性态度确是极有助于他们开展科学学习的。如果有了独立思考的习惯，那作为学生，就意味着长了一双能自由飞翔的翅膀，能主动地从方方面面，尤其从自然界本身吸收营养。他不会因为今天换了老师就学不好了，也不会因为学校老师教得不合口味就在校外的辅导班之间奔波，因为不管谁教他，那些知识都要经过他自己的大脑思考过后才“准入”。而有时候，教师教得不到位反而容易引发他的思考。我记得我在上初二时遇到一位物理老师。当时教师的学历远没有现在这么规范，他的学术背景是有历史原因的，是“工农兵学员”。上课时经常出错，于是班上有一批学生（包括我）狂热地喜欢上了物理，每次上课都无比用心地听，下课后围住他，无比兴奋地质疑和批判。印象最深的是老师曾在一次公开课上讲“地球上1公斤的物体到月球上会变6公斤”，我们兴奋得如同自己发现了万有引力，下课围住老师与他大吵，然后得意地看他满脸通红。现在想来，觉得那时满是初中生的幼稚和猖狂，真不厚道，没准那位老师就是位得道的高人，用他独特的方法来点亮我们的学习呢。

作为学生，评判自己学习质量往往通过考试分数。虽然所有人都知道分数不能代表现在学习的一切，更不能代表将来的一切，但考试永远是大多数学生的噩梦。在我们国家的现行制度下，一些大型的考试往往是进阶的重要准入门坎：初中生要中考，高中生要高考，大学生要考英语四、六级，找工作要有公务员考试……那么，一个拥有良好科学思维的人，能在各类考试中容易“搞定”吗？

   三、恰当的科学方法，使应试更轻松

   （一）考试有什么特点？

    我们从小到大经历过多少考试啊，有没有静下心来，认真想一想考试有什么特点呢？当然，广义地讲，考试有许多形式，我这里指的，是学生最常见的（也是最怕的）那种——纸笔测试，就是高考、学测那样的考试。

    这样的考试都是有试卷的，试卷上都是有题目的。让我们假想一张物理试卷上有一道题：某人以每小时15公里的速度向前狂奔，奔完20公里需要多长时间？第一位考生迅速地理解到这是一道考查速度概念的应用题，回答出了1.33小时，他得了满分。第二位考生心想，时间、空间和物质的质量是不能分开来讨论的，你这里没有把其它的变量说清楚，所以这个题并没有一个明确答案，需要详细讨论各种情况。他卷面上得了零分。这第一位考生，当然是我们刷了很多题的学生了，而第二位考生呢，他是爱因斯坦。显然，爱因斯坦思考相对论的大脑很难和命题人的意图“契合”。

这里，我们已经能看出考试所具有的特点了：规定时间，规定动作，标准答案。所有的纸笔测试都有一个标准答案，它就是评分的参照物。当然，我们也会在考试院给出的标准答案上看到“所有合理答案均给分”的字样，但切不可就此以为自己的那种“时间、空间和物质的质量是不能分开来讨论的”答案就合理，这里的“合理答案”是有限种合理，不是无限种合理，而且是受命题人和阅卷人认知限定的合理，考生与他们不匹配的认知都不会被判为合理。

所以说，考试就如同一款电脑游戏，命题人就是游戏的开发者，也是游戏规则的制定者，他从不会与玩家商量着制定规则。那么，作为玩家要打通这款游戏，当然首先要熟悉游戏规则。

在没有看到2018年高考试卷的情况下，如何知晓它的规则呢？

  （二）理性地研究高考

   科学工作者就是一群理性地研究世界的人。他们认定这个世界是按一定规律运转的（存在游戏规则），他们仔细观察这个世界，找寻背后的规律，提出自己的假说，然后再用实验证实或者证伪。当他们发现了规律之后，就可以预见并不存在或并未发生的事情，进行创造性的工作。正如有机化学家、诺贝尔奖获得者伍德沃德(R．B．Woodward)说的：“化学家在老的自然界旁边又建立了一个新的自然界。”

这种运用证据和逻辑来找寻规律、预见未来的方法就是科学思维指导下的科学方法。作为一名理性的学习者，何不运用这套方法来“搞定”高考？

   1。收集资料，分类整理

    这几个看起来平淡无奇的词可以说是所有科学分析的基础。

    对物质基本单元的分类是整个物理学的基础，我们沿着这个路径知道了构成世界的万千分子，知道了元素周期表上的上百种独特的原子，知道了构成原子的质子中子和电子……“收集”、“分类”本身就意味着我们对事物有了某种程度的观察和总结，这种观察总结可以非常粗浅，就像玩具的几种颜色；但是这种思考方式无疑有着巨大的力量。

    2。归纳小结，遍历清扫

    “遍历”是计算机算法中的术语，是指沿着某条搜索路线，依次对每个结点均做一次且仅做一次访问。通俗地讲，就是穷举法，一个不落地来一遍。这显得有点“傻”，但它是科学研究中通向精通之路。

    举个用四张扑克算24的例子。怎样成为算24的高手呢？一种方法是不断实战，类似做模拟卷，当然水平会提高，因为熟练度增加了。但当达到一定熟练度之后，瓶颈是什么呢？就是遇到3，3，7，7这种比较特殊的，可是通过实战来随机遭遇这些情形往往是小概率事件，因此水平停滞不前了，难以精通。

   还有别的途径吗？

    4张牌，从1,1,1,1到k,k,k,k不就1820种组合么，花2个小时都写一遍就是了。这当中自然会遇到458个组合无法计算的（如1、1、1、5等），自然也会遇到17种要带分数进行运算的（比如3，3，7，7和1，5，5，5等）。做了这种遍历之后，你就“精通”此道了， 此时只需稍加练习，便是高手，战无不胜。

回到“离子共存”的考点上来，中学里学过的有哪些离子呢？它们之间组合起来能发生的反应有哪些呢？有没有更多种离子组合会发生反应的情况呢？这些问题都是有限种答案，遍历下来，一切搞定。

   科学工作者往往显得“迂”，就像遍历，一个一个地弄，也不知道去找捷径。但这正是科学思维指导下的科学方法：通过遍历，降低随机性，增大确定性，这才是真正通向精通的捷径。把自己陷在无序的反复刷题中,才是一种低效的应试。

    因此，理性的学习者是以研究的姿态来应试的。研究高考远不仅仅是做高考题，它包括了解高考曾出过哪些题，为什么会出这些题，这些题能否合并同类项，分析它曾经有过的命题角度，预测它还可能有的命题角度，了解高考题的命制过程，概括总结答案的模板和套路，甚至尝试自己来命制仿真高考题……

    科学的研究方式都是类似的，收集资料，分类整理，归纳分析，寻找共性，关注差异……以研究来代替大量地、反复地训练，省时、高效。

    不过，请注意，这个研究的对象是“高考题”，而非“化学学科”。这是有很大不同的。研究“高考题”的最大目的是得分，即如何做出“标准答案”，而真正的“化学学科”研究的目的是新发现，即如何推翻已有的答案。显然，两种思维品质完全不同。在如今AlphaGo都能打败李世石的时代，我们更需要的是创新思维，是远离标准答案。

     只 是，在不得不应试的时候，理性地“研究”能帮助我们节约应试的时间和精力成本。

南师附中支部  保志明