向世清

接前一講，我們已經(jīng)基本給出和展開了STEM規(guī)律的內(nèi)涵框架。從中，我們窺見了一種準(zhǔn)確描述自然界規(guī)律性的邏輯。當(dāng)然，這實(shí)際上是一種有關(guān)自然界與人的思維認(rèn)識(shí)之間相互作用關(guān)系的規(guī)律性框架。因?yàn)闊o論是科學(xué)和數(shù)學(xué)，還是技術(shù)和工程，都是我們?nèi)祟愓J(rèn)識(shí)世界、描述世界并作用于世界而形成的認(rèn)識(shí)成果，是一種長期的認(rèn)識(shí)積累和物化文化的認(rèn)識(shí)與思維結(jié)果。以下，我們繼續(xù)對這一內(nèi)涵分析予以展開和深化，期望幫助大家更好地理解和明確其中的核心內(nèi)涵。

為了做到這點(diǎn)，首先，是時(shí)候?qū)茖W(xué)等各個(gè)概念做一個(gè)準(zhǔn)確的理解性描述了（其實(shí)這是最基本的，也是最為關(guān)鍵的）?？茖W(xué)等各個(gè)概念是我們?nèi)祟愖陨碚J(rèn)識(shí)世界的產(chǎn)物，從內(nèi)涵和表象的角度，我們可以有以下的界定（不算嚴(yán)格的定義，這里的目標(biāo)是幫助大家獲得更好的理解，但也不失準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性）。

科學(xué)：是由人逐步給出的，描述自然界的客觀物質(zhì)、現(xiàn)實(shí)、變化、事實(shí)、現(xiàn)象等的概念及其規(guī)律的集合，是經(jīng)實(shí)證檢驗(yàn)的有關(guān)自然界的認(rèn)識(shí)和判斷總集。這一總集是在產(chǎn)生概念和認(rèn)識(shí)的時(shí)間長河與過程中不斷積累而成的。其中，包含了相應(yīng)的科學(xué)方法論和規(guī)律，而這些方法論和規(guī)律處于更高級的思維歸納總結(jié)層面，對人類影響和用途更大，幾乎總是可以用來指導(dǎo)人們后續(xù)的思維與行為。

技術(shù)：是為了服務(wù)于人類自身的需要和向往，由人類自身（首先基于經(jīng)驗(yàn)，然后基于科學(xué)）的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)、過程和人工制品，主要包括工具、手段、方法、途徑及各種實(shí)物載體等。技術(shù)基本上都是依據(jù)科學(xué)而形成的，因其符合其對應(yīng)的科學(xué)性才被創(chuàng)生并成為可行可用。有些技術(shù)或載體可以反過來啟示某種科學(xué)，例如人們有時(shí)可以在已有經(jīng)驗(yàn)性技術(shù)中看出或找到其隱含的科學(xué)。

工程：本義是為解決人們面對的問題，由具有設(shè)計(jì)目標(biāo)的、由科學(xué)知識(shí)支撐的、尤其是由各類技術(shù)恰當(dāng)組合后予以實(shí)施綜成的、具有系統(tǒng)的和可重復(fù)性地完成解決問題的過程。后來也演變?yōu)橥ㄟ^過程而實(shí)現(xiàn)的具有一定復(fù)雜性和耗時(shí)性的人工系統(tǒng)或者完成中的人工系統(tǒng)。人類早期的工程一般都較為簡單，但現(xiàn)代的工程則越來越復(fù)雜和綜合，越來越具有大規(guī)模和系統(tǒng)性，往往需要非常先進(jìn)的現(xiàn)代工程管理予以實(shí)施。但無論如何，工程的最終目標(biāo)是特定地完成某件“事兒”或者實(shí)現(xiàn)某樣“東西”，可以對客觀世界達(dá)成某種改變或者創(chuàng)新。

數(shù)學(xué)：是人們自身建立的，通過對模型和定量關(guān)系的系統(tǒng)研究，用數(shù)字的形式和形狀作為符號抽象性地表達(dá)數(shù)和空間，并通過邏輯推理證實(shí)的一種方法乃至方法論。從某種意義上，數(shù)學(xué)是抽象化和定量的客觀物理世界，邏輯化和定量化地描述了其中的各種關(guān)系，而客觀物理世界則可看成是實(shí)化和具象的數(shù)學(xué)模型。因?yàn)閿?shù)學(xué)，人類可以更好地界定客觀世界各元素間的比例、尺寸、數(shù)量和聯(lián)結(jié)關(guān)系等，由此可以更好地解剖和合成某個(gè)事物或?qū)嶓w，并通過定量化達(dá)成更好的可復(fù)制和可裝配。

從這樣的界定，我們可以更好地理解STEM中的各個(gè)概念了，而且已經(jīng)可以看出并理解它們之間的聯(lián)系，以及它們所圍繞的是什么（圍繞的不就是客觀世界中的那某個(gè)對象么！看明白了的話，其實(shí)就這么簡單！也請大家記住并不斷揣摩其中的含義，這對不斷加深STEM的理解，以及后續(xù)應(yīng)用STEM的范式是極其重要的）。

回溯歷史，人們對這些概念的認(rèn)識(shí)和理解也是逐步的。早期，人類的確是把科學(xué)等各概念當(dāng)作“學(xué)科”認(rèn)識(shí)的，因?yàn)檫@樣可以將這些概念各自予以專門的歸類并遞進(jìn)認(rèn)識(shí)。然而，常深入思考的人會(huì)逐步發(fā)現(xiàn)，這幾個(gè)“學(xué)科”與通常所說的諸如物理、化學(xué)等學(xué)科還不太一樣，感到有著某種不對等或不對稱，以至于人們逐漸在更高的層面認(rèn)識(shí)這些“學(xué)科”，慢慢地覺得用“學(xué)科”稱呼或者分類它們已經(jīng)不太合適。所以，現(xiàn)在理解深刻的人們已經(jīng)習(xí)慣于用某種范疇稱呼它們，盡管它們在認(rèn)識(shí)和推進(jìn)的過程上仍舊像學(xué)科一樣在演化進(jìn)步。

在界定并理解基本概念的基礎(chǔ)上，我們就可以進(jìn)一步深究這些范疇概念放在一起所呈現(xiàn)的特征了。在不完全的歸納方式下（這是為了嚴(yán)謹(jǐn)而說的！笑），各范疇放在一起至少具有以下數(shù)方面特征。

客觀存在性：各個(gè)范疇都是客觀存在的已有同類型知識(shí)集合，其中更重要的是一種規(guī)律性和方法論性的知識(shí)，而不僅是陳述某些事實(shí)和現(xiàn)象的所謂概念性知識(shí)。正是這種規(guī)律性和方法論性使得科學(xué)等范疇可以用于客觀世界的更多范圍，使得人們在只知道有限的概念等情況下，可以更多認(rèn)識(shí)和分類對待更多的未知但卻具有適用同樣的規(guī)律和方法的客觀對象（所謂“一會(huì)百會(huì)”“舉一反三”）。

認(rèn)識(shí)思維性：無論如何，各個(gè)范疇都是因?yàn)橛辛巳说恼J(rèn)識(shí)，并因長期積累才有的，所以本質(zhì)都是我們?nèi)祟愖陨碚J(rèn)識(shí)和智慧的結(jié)晶。沒有人，就沒有這些對客觀世界的認(rèn)識(shí)和歸納，而只有客觀世界的存在本身。也因此，它們?nèi)Q于和局限于人們的認(rèn)識(shí)水平和智慧能力。

相互依存性：各個(gè)范疇之間的相互依存和遞進(jìn)是顯然的，彼此之間相互解釋、相互支持、相互生成。尤其是除數(shù)學(xué)相對獨(dú)立外，其余幾個(gè)范疇實(shí)際是從不同的角度建構(gòu)人們對于客觀世界的認(rèn)識(shí)和作用，實(shí)際反映的是人們先認(rèn)識(shí)然后利用認(rèn)識(shí)做事的思維全順序。

整體系統(tǒng)性：各個(gè)范疇共同構(gòu)成了一個(gè)整體系統(tǒng)。可以看出，各個(gè)范疇其實(shí)是一個(gè)問題的幾個(gè)不同側(cè)面和不同層次，總體上可以構(gòu)成一個(gè)“科學(xué)為基、技術(shù)為用、工程為徑”，然后作用生成的客觀世界新客體為果的大概念系統(tǒng)。

獨(dú)立邊界性：各個(gè)范疇間從方法論的角度，彰顯了十分不同的各自方法性特征?？茖W(xué)追求規(guī)律性和抽象性;技術(shù)追求合理性和實(shí)用性;工程追求協(xié)調(diào)性和系統(tǒng)性;數(shù)學(xué)追求規(guī)范性和邏輯性。正是因?yàn)槿绱说孽r明特征區(qū)別，人們才會(huì)將其作為不同的方法論范疇各自單列為“巨概念范疇”。

方法層次性：在應(yīng)用的時(shí)候，人們實(shí)際上是將各范疇作為方法和方法論使用的。而各范疇恰恰反映了人們所應(yīng)用的方法的不同層次性。科學(xué)是最基礎(chǔ)的，在思考應(yīng)用時(shí)首先會(huì)想到有沒有科學(xué)性;技術(shù)建立于科學(xué)但卻要把科學(xué)如何實(shí)用化，在應(yīng)用時(shí)總想到怎樣將科學(xué)變成具體的工具、手段、技法和載體;工程則更是建立在科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)上通過整體協(xié)調(diào)多因素、多元素而實(shí)現(xiàn)“物化”成果，在應(yīng)用時(shí)一定是考慮如何配置各元素和使用哪些技術(shù)，以及如何使用;數(shù)學(xué)在其中恰好提供了對各個(gè)范疇基本的規(guī)范和配置關(guān)系。圖1用簡潔的語言歸納了各個(gè)范疇各自的方法論特點(diǎn)，并在總體上構(gòu)建出一個(gè)方法論體系的概念。

不可單用性：在人們利用已有知識(shí)面對客觀世界，尤其是在解決問題時(shí)，各個(gè)范疇的方法論都一定會(huì)出現(xiàn)在同樣一個(gè)框架內(nèi)。如果只使用其中的一個(gè)或某幾個(gè)范疇的方法論，那么就不能反映我們?nèi)祟愅暾慕鉀Q問題的思維和實(shí)施過程。一旦使用不完整，起碼會(huì)出現(xiàn)某一層次的缺陷，最終導(dǎo)致問題的不完備解決，或者無法達(dá)成最終的要求結(jié)果。舉1個(gè)非常典型的例子：我國當(dāng)初“兩彈一星”的偉大創(chuàng)舉，依靠國家意志動(dòng)用了幾乎所有的可能，將我國當(dāng)時(shí)最好的科學(xué)家、技術(shù)專家、工程專家、數(shù)學(xué)家等集中到一起，得以實(shí)現(xiàn)讓世界矚目和讓我國屹立于世界的豐功偉績。試想，缺了其中的某些人，就意味著缺了其中某些方法論，我國還能夠完成“兩彈一星”的目標(biāo)么？在此，也向“兩彈一星”元?jiǎng)讉冎乱陨钌疃绺叩木匆猓?/p>