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| 編輯推薦： |
1、本书是论述科学思维与科学方法的，让中学生们也能像科学家一样思考。
2、中学生生物读本，由北京师范大学附属实验中学生物学一线教师为中学生量身定做。
本书特色：
◎读者群明确，重点为中学生及教师提供了如何学好生物学这门学科的科学思维与方法。
◎以高中生物学知识为基础，深入探索高中生物学中相关知识内容，有利于老师教学和学生学习。
◎可作为一线同仁教学研究的参考，也可作为高端学生深入认识生物科学研究的辅助课外读物。
◎中学生生物读本，由北京师范大学附属实验中学生物学一线教师为中学生量身定做
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| 內容簡介： |
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本书是论述科学思维与科学方法的，但前缀加了“高中生物学中的”作限定，因为它是紧密结合了高中生物学的教与学的。它有从哲学层面的思考，但更多的是与高中生物学相结合的论述。相信它不仅会对中学生物老师有启发，而且会使高中学生从中获益。
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| 關於作者： |
张超：北京师范大学附属实验中学生物高级教师，管理学博士，在宏观教育理念、生物学学科教育、学习教育、生命教育等多个教育领域均有较深入的研究和实践。各领域著作二十余部，代表作有《平台教育理念：寻找并成就属于自己的人生》《学习，就是找对方法》《种豆如何能得瓜》《好玩的生物学：陪中学生一起阅读生命》等。
王俊炜：草业科学博士，北京师范大学附属实验中学中级教师，北京西城区高中生物兼职教研员，西城区骨干教师。从教12年中，经历新旧中、高考形式下的初一到高三生物教学，关注初高中生物教学的衔接，注重学生科学素养的培养。
刘晶晶：毕业于北京师范大学生命科学学院，现任北京师范大学附属实验中学生物学科中级教师，西城区初中生物兼职教研员，西城区骨干教师。热爱生物学科，注重学生科学思维、生命观念的培养与进阶。从教10年，熟悉初高中生物学的衔接，经历了北京中考的多次改革。
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| 目錄：
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目录
章 从科学哲学到科学思维 / 001
第二章 从科学思维到科学方法 / 009
第三章 高中生物学中的科学思维之“科学抽象” / 013
第四章 高中生物学中的科学思维之“逻辑方法” / 029
第五章 高中生物学中的科学思维之“创造性思维方法” / 049
第六章 高中生物学中的科学思维之“学习中特有的科学思维” / 059
第七章 高中生物学中的科学方法之“观察与实验” / 069
第八章 高中生物学中的科学方法之“科学探究” / 077
第九章 高中生物学中的科学方法之“学习中常见的科学方法” / 095
参考文献 / 147
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| 內容試閱：
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随着中国基础教育改革的深入，促进人的发展、面向未来需要的趋向越来越得到所有人的认同和重视。在2017年版普通高中生物学课程标准中，学科核心素养作为学科育人价值的集中体现被明确地提了出来。其中科学思维与科学探究（一种重要的科学方法）的要求已然达到了科学哲学的高度，这样的要求无论对教育者还是对学习者来说都是不小的挑战。
本书聚焦高中生物学中的科学思维与科学方法，希望通过系统的论述，帮助朋友们从科学哲学的高度、从具体知识点的角度两个层面理解科学思维与科学方法。
本书的章与第二章名称分别是“从科学哲学到科学思维”与“从科学思维到科学方法”。顾名思义，“科学哲学—科学思维—科学方法”可以被看为一条自上而下的线索链条：科学哲学是审视科学的学问，是科学思维与科学方法的大底盘；科学思维也被称为科学逻辑，其是探索科学问题的思维基础；科学方法是建立在科学思维基础上的用来解决科学问题的具体措施。这条线索自上而下逐步细化，使科学终成为看得见、摸得着、用得到的理性存在。
本书的第三章至第六章，论述高中生物学中常见的“科学思维”，对科学抽象、科学思维的逻辑方法、科学思维中的创造性思维方法以及高中生物学学习中特有的科学思维做了分别的论述。在相关的论述中，不但有理论层面的论证，更有高中生物学学习中常会遇到的具体知识点实例。
本书的第七章至第九章，论述高中生物学中常见的“科学方法”。其中第七章论述了观察与实验法，第八章重点论述了“科学探究”，第九章运用举例的方法为大家介绍了“高中生物学学习中常见的科学方法”。
本书是集体智慧的结晶：书中所用的高中生物学实例均来自北师大实验中学生物教研组林祖荣工作室集体编写的高中生物学读本（这是我们在林祖荣老师的带领下集体编写的校本教材，已正式出版）；本书的三位作者——张超、王俊炜、刘晶晶——既是读本的作者，也是对科学思维与科学方法有较深入研究的老师。在本书的编写过程中，张超老师重点负责科学思维、科学方法理论论述方面的研究与写作，刘晶晶老师重点负责科学思维实例的研究与写作，王俊炜老师重点负责科学方法实例的研究与写作。希望通过我们集体的努力，能够给大家带来一些有关“高中生物学中科学思维与科学方法”的思考与启示。
本书的写作与付梓首先要感谢实验中学，她的文化、她的包容、她的博大让我们所有人受益良多；其次要感谢我们的学生们，正是他们的认真与热爱给了我们无限动力，促使作为老师的我们孜孜以求；后感谢所有支持我们的朋友们，因为你们的支持，让我们信心满满，努力向前。
由于才疏学浅，书中难免有不成熟或不当之处，还请朋友们批评指正，期待与大家交流。
张超
2021年2月13日
章 从科学哲学到科学思维
本书虽然介绍的是“科学思维”与“科学方法”，但她们的大底盘均是“科学哲学”，所以作为开篇章节，我们有必要从“科学哲学”谈起。
什么是科学哲学
用一句话定义“科学哲学”，那就是研究“使科学得以成为科学的东西是什么”的学问。是不是听上去有些拗口？是不是听上去有些“哲学”的味道？没错，“科学哲学”是属于哲学的范畴的，其目标也是“从理性存在物本身出发，去寻找理性的本质（本源）以及自存与世界其他存在物的关系”。按照日本科学哲学家竹尾治一郎的标准，科学哲学可以区分为PS1和PS2，他的PS2指的是狭义的科学哲学，通常就是指科学方法论；他的PS1指的是广义的科学哲学，PS1不但包括PS2，而且包括研究诸如“世界与科学”“科学与社会”“科学与人类其他活动领域的关系”等许多方面的内容。当然，“科学哲学”本身也有其自身的特点和价值，与传统的“思辨哲学”
相比，我们可以认为，“科学哲学”的价值在于“追求经验知识的发展，永恒且不屈不挠地走在探索经验真理的路上”，而“思辨哲学”的价值在于“提出问题”。
从狭义的角度，科学哲学的主要任务是去分析各门科学所采用的研究方法。从哲学化的角度来观察科学可以使我们进行更深入的探索，例如，假设一个科学家做了一个实验并且获得了一个特定的结果。他反复多次做这一实验，一直得出相同的结果。然后他可能会停下来，并相信如果他继续在完全相同的条件下做这一实验，得到的结果将一直相同。这一假设也许看起来很显然，但从哲学的角度，就会受到质疑。有何理由让我们假设将来的重复实验会得到相同的结果？我们怎么知道这是真的呢？从哲学的角度去质疑科学认为理所当然的假设是科学哲学重要的工作之一。
为了帮助大家更好地体会科学哲学的特点和价值，下面，请允许我们择取两个“对科学进行哲学化分析”的例子，来谈一谈科学哲学的思考方式及过程。
对科学推理中“演绎和归纳”的哲学化思考
逻辑学家在演绎和归纳这两种推理形式之间作了重要的区分。下面是一个演绎推理或者演绎推论的例子：
所有中国人都喜欢读书；
张超是中国人；
因此，张超喜欢读书。
前两项陈述称为推论的前提，而第三项陈述称为结论。这是一个演绎推理，因为它具有以下特征：如果前提为真，那么结论一定也为真。换句话说，如果所有中国人都喜欢读书为真，并且张超是中国人也为真，那么就会得出张超确实喜欢读书。这种推理通常可以表达为，推理的前提必然导致结论。当然，这种推论的前提在现实情形中几乎当然非真——肯定存在不喜欢读书的中国人。然而这并不是重点。使这个推论成立的条件是存在于前提和结论之间的一种恰当关系，即前提为真则结论也必然为真。前提实际上是否为真则是另外一回事，它并不影响推论的演绎性质。
并非所有的推论都是演绎的。请看下面的例子：
盒子里前五个鸡蛋发臭了；
所有鸡蛋上标明的保质日期都相同；
因此，第六个鸡蛋也将是发臭的。
这看起来似乎是一个非常合理的推理。但它却不是演绎性的，因为前提并不必然导致结论。即使前五个鸡蛋确实发臭了，并且即使所有鸡蛋上标明的保质日期相同，也不能保证第六个鸡蛋一样发臭。第六个鸡蛋完好无损的情况是很有可能的。换言之，这个推论的前提为真而结论为假，这在逻辑上是可能的，所以这个推论不是演绎的。它被称为归纳推论。在归纳推论或者归纳推理中，我们是从关于某对象已被检验的前提推论到关于该对象的未被检验的结论的——本例中这个对象是鸡蛋。
演绎推理是一种比归纳推理更可靠的推理方式。进行演绎推理时，我们可以保证从真前提出发就会得出一个真结论。然而，这种情况却并不适用于归纳推理。归纳推理很有可能使我们从真前提推出一个假结论。在科学研究中，科学家既会运用演绎推理，也会运用归纳推理。此时，对于科学推理的哲学化思考就会帮助我们理性地看待科学研究中所得到的推理结论，尤其对于运用归纳推理得出的科学结论，我们需要慎之又慎。
对“科学能解释一切吗？”问题的哲学化思考
科学重要的目的之一就是试图解释我们的周围世界中所发生的一切。现代科学能够解释我们所居住的世界的大量事实。但是也有许多事实还没有得到科学的解释，或者至少被解释得并不全面。生命的起源就是这样的一个例子。我们知道大约40亿年前，在原始汤中出现了能够进行自我复制的分子，生命进化就从那里开始。但是，我们却不知道这些自我复制的分子初是如何产生的。许多人相信，科学终将能够解释这类事实。这似乎是一个相当合理的观点。分子生物学家们正致力于研究生命的起源，只有悲观主义者才会说他们永远不会解决这一问题。虽然问题并不简单，特别是，我们想要了解的是40亿年前地球上的环境条件。但即便如此，我们也没有理由认为生命的起源将永远无法被解释，毕竟从经验上看，现代科学已经对曾经认为不可理解的问题有了大量成功的解释。但是，这意味着在原则上科学能够解释一切吗？或者说存在着某些一定永远能避开科学解释的现象吗？这不是一个容易回答的问题。一方面，断言科学能够解释一切似乎过于自负。另一方面，断言某个特定现象永远不能被科学地解释又似乎过于目光短浅。科学的发展和变化太迅速，从今天科学的观点来看，似乎完全无法解释的现象，也许在明天就很容易被解释了。
将“科学能解释一切吗？”这个问题做哲学化的思考，我们就会得到更加理性的认识。
按照某些哲学家的观点，科学是永远不能解释一切的。他们认为之所以这样是有着其纯逻辑学上的原因的。为了解释某件事，无论它是什么，我们都需要援用其他事情。但是为第二件事提供解释的又是什么呢？以牛顿的理论为例，在牛顿的体系中，其总会使用引力定律解释不同领域的现象，但引力定律自身如何得到解释呢？如果有人问为什么所有的物体彼此都会产生引力作用，我们将如何作答？牛顿并没有回答这一问题。在牛顿的科学中，引力定律是一个基本原则：它解释其他事物，但自身无法得到解释。这一点给出的启示具有普遍意义。无论未来的科学能够解释多少事情，它给予的解释将不得不利用特定的基本定律和原则。任何事情都不能解释其本身，因此至少这些定律和原则中的一部分其自身无法获得解释。以上观点尽管相当引人注目，但这种论点还是非常有争议，并且不是所有的哲学家都认可，所以说，至少到目前为止，“科学能解释一切吗？”这个问题无论是在感觉上还是在哲学上，都还是一个无法真正被解释的问题。事实上，在写出上面这句话时，就已经又增加了一个“科学无法解释一切（至少是到目前为止）”的例证。
关于科学的哲学化质疑与探索显然并不单纯只是以上两个例子那样狭窄，此处仅仅希望用上面的文字给予大家一些有关科学哲学的启示与思考。希望这样的思考能够帮助大家更加清晰地认识和理解本书中有关“科学思维”与“科学方法”的内容。
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