尹軍琪:如何提高個人的科學素養?

作者:尹軍琪 時間:2018/08/14 來源:伍強科技

       什么是科學素養?

       關于科學素養(Scientific Literacy)的定義,國際上普遍將科學素養概括為三個組成部分,即了解科學知識;了解科學的研究過程和方法;了解科學技術對社會和個人所產生的影響。關于這一點,各方面的闡述大致相同:

國際經濟合作組織認為,科學素養是運用科學知識,確定問題和作出具有證據的結論,以便對自然世界和通過人類活動對自然世界的改變進行理解和作出決定的能力。

美國學者米勒認為,科學素養由相互關聯的三部分組成:科學知識、科學方法和科學對社會的作用。

       在三者之中,科學方法尤其重要。卡爾?薩根說過:“科學方法似乎毫無趣味、很難理解,但是它比科學上的發現要重要得多。”國際科普理論學者認為,科學方法是科學素養中最重要的內容。理解科學,最重要的就是要理解科學方法并應用這些科學方法解決自己生活和工作中的各種問題。在現實生活中,一些人的盲從行為,主要與缺乏科學方法有關。

       盡管我國已經邁入現代化時代,但國民的科學素養水平并不高。經綜合測算,2010年中國具備基本科學素養的公民比例僅為3.27%,其中,了解必要科學知識的公民比例為14.67%,掌握基本科學方法的公民比例為9.75%,崇尚科學精神的公民比例為64.94%。由此可見,提高國民的科學素養刻不容緩。從一定意義上說,一個國家的科學素養基本反映了這個國家的綜合水平和綜合素質。

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       什么是科學方法?

       一般來說,科學方法是人們在日常生活和工作中遵循或運用的符合科學一般原則的各種途徑和手段,包括在各種活動過程中采用的思路、程序、規則、技巧和模式。簡單地說,科學方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確方法。

        上述的定義并不準確。鑒于人類認識自然的局限性和階段性,所謂正確的方法也有其局限性。但科學方法仍然不失為一種解決大部分問題的最為有效的方法。

        很難在一篇短文中就科學方法進行全面的論述。單就方法論來說,無論是在科學研究和科學實踐中,還是在日常生活中,都是可以明確定義的。比如我們規劃一個物流中心,科學的方法包括:調研及完成可行性分析,進行數據分析,提出設計指標和設計需求,在此基礎上,再進行初步設計和深化設計,必要時請專家評審,最后定稿。這一套方法論其實適用于大多數領域的設計過程。

        科學的方法在于可量化和可重復性。我們知道,在中西醫藥對比研究中,大家比較一致的意見是西藥是科學的,而中醫藥則相反。其中有很大的原因是,西藥在做藥理分析時,量化是比較全面和徹底的,而中藥則由于在原料、產地、配方等多方面有諸多的不確定性,因而導致了很不合理的結論。事實上,如果中藥也如西藥一樣進行全面的量化分析(顯然需要很長時間),則兩者之間并不存在誰優誰劣的問題。

        科學的研究方法,是要找出問題的本質,而非停留在表面的現象。表面的現象有很大的不確定性和迷惑性。如在工程實踐中,要區分什么是干擾信號,什么才是正確的信號;科學實驗中,什么是正常的數據,什么是非正常的數據。透過現象看本質就是對科學方法的高度總結。要學會從偶然現象之中尋求必然的答案。我們在研究自動化系統時,有一個非常重要的理論,就是如果問題是可能發生的,則必然會發生。我們要避免任何僥幸的心理。

        科學的研究方法,還在于其系統性觀點和方法論。這就是我們常常所說的要系統全面的看問題。而不能頭痛醫頭腳痛醫腳。在物流系統研究中,這一點也是非常典型的。小而言之,一個物流園區或物流中心,要考慮到各個環節的一致性和互相匹配,不要過分強調某一局部的能力和指標,要把握投入和產出的平衡;大而言之,在一個行業或一個系統中,要研究全供應鏈的優化,而不是僅僅強調局部的優化。其實,在更大的場合,如國民經濟政策的研究中,要研究短期效益和長期效益的平衡,要把握市場經濟和計劃經濟的平衡,要調節利益集團和普通大眾的平衡,也要理順中央財政和地方財政的關系等等。

        科學方法的另一個重要作用是歸納總結和邏輯推理。歷史上中國的科學技術一直比較發達,但是在宋朝以后就戛然而止,除了封建皇權的封閉性和夷族統治的野蠻性的客觀原因外,中國封建王朝對于科學的態度起了決定性的作用。例如在數學方面,中國也發現了勾股定理的原形,卻并沒有形成如幾何原理一般的研究成果。物理學和天文學也是如此,以至于在歐洲完成轟轟烈烈的工業革命時,中國還在妄自尊大,以至于被動挨打,結果釀成了百年屈辱的歷史。從對現象的分析,上升到理論的演繹,再通過實驗的驗證,再完善理論,并推升理論到一個新的高度。如此循環往復,這樣一個科學的研究過程,使得西方在過去500年間取得了輝煌的成就。而中國幾乎是停滯不前。

        科學的方法也大量存在于生活之中,指導人們明辨是非,破除迷信。形形色色打著科學幌子的騙子,很容易在科學的方法面前露出破綻,現出原形。

        如何在日常工作中培養科學素養?

        科學素養并非與生俱來。我們都是從懵懂孩童,通過系統學習,才慢慢的掌握了一些科學知識,并在實踐中運用科學方法解決實際問題。所以可以說,培養一個人的科學素養,首先是從學習和掌握科學基礎知識開始的。

人類認識科學知識也是逐步向前發展的,真理并不是一開始就被人類所熟知。比如一開始,人們并不知道地球是圓的,后來逐漸通過科學方法,觀察、推理并測量出來地球是圓的。此后更進一步知道地球不是宇宙的中心,甚至現在大部分人已經知曉太陽也不是宇宙的中心。

        掌握科學知識可以通過學習、觀察和實驗得出。科學知識區別于謬誤的根本點在于,它是客觀存在的,并可以被驗證的。驗證的過程就是實驗的過程,當然也包括推理的過程。為了獲得或驗證科學知識,有時實踐不可或缺,而實驗是否正確,其方法是否科學就很重要。人類看到的客觀世界紛繁復雜,“眼見”有時也并非真相,如何排除干擾,運用科學方法,看到事物的真相或本質就非常重要。現在我們通過大數據來預測未來。在此之前,統計學通過抽樣等科學方法,也在一定程度上完成了對數據真實性的判斷以及對未來做出預測。這些都是科學方法的作用。

        正如前面所述,科學知識也是不斷向前發展的。因此,完善和修正科學知識至關重要。人類幾千年的發展歷史,也是一部科學認知的發展史。長期以來,人類在自然界面前,并非完全的被動,而是通過所掌握的知識,不斷的嘗試改變世界。這是人類區別于其他生物的偉大之處,也是我們掌握科學知識和方法的真正意義所在。

        在我們的日常生活和工作中,科學無處不在,我們無時無刻都在享受著人類幾千年來運用科學知識改變世界所帶來的成果。

        我們應該看到,在歷史上,有些知識雖然是謬誤的,卻被當作科學知識來對待。這種現象在今天仍然大量存在。這是因為人類認識事物和認識科學總是存在局限。愛因斯坦的相對論的偉大之處,在于揭示了牛頓力學的局限性,并成功解釋了眾多的宇宙客觀現象。但不可否認的是,與其他科學知識一樣,相對論也有其局限性,只是尚未被人類所探知和理解。理解這一點,我們就會明白,為什么在科學發展的歷史進程中,人們需要不斷質疑。不斷質疑甚至否定過去,這是養成科學素養非常重要的思維方法。

        有些科學知識,看上去暫時并不是十分有用,但卻蘊藏著深刻的哲理和邏輯。這些這里和邏輯往往成為我們進一步認識世界的鑰匙。這就是為什么許多著名的科學家沒有被當時的人們所認識和接受,卻指引了科學進步的方向。

        一個人的科學素養,不僅體現在其對已有科學知識的了解和掌握多少等方面,更體現在其對待人類社會層出不窮的各種新知識、新理論、新現象的判斷力方面。如何克服盲從和思維的片面性就是一個檢驗科學素養的重要指標。

        科學素養對日常工作的重要性

        科學方法是可以描述和定義的,并可以通過學習來掌握,這是其區別于玄學的地方。在日常工作中,科學素養對于如何高效的完成工作顯得非常重要。試舉幾例說明。

        1、工作方法論問題

        如前所述,科學的方法論對于指導工作的完成至關重要。在日常工作中,雖然人的個體之間在智力、學業、經驗等多方面表現出很大差異,但在面對一項具體的工作時,如果運用科學的方法論,很多工作可以順利的完成,其結果差異甚小。反之,我們經常看到,由于沒有采用科學的方法,往往智力高的人和經驗豐富的人并不會表現得更好,結果會出現參差不齊的狀態。

        2、設備性能問題


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        一臺設備或一個系統的性能,往往決定于它的最短處。這就是著名的短板理論。如一個鋼架結構,它的破壞就是從最薄弱處開始的。一臺條碼掃描器,決定其識別率的因素有很多,如條碼本身的質量、掃描距離、現場的環境(光照、電磁場等)、設備是否有震動、物體移動的速度、安裝距離、景深、設備本身的可靠性和識別率等,要保證一臺掃描器的正常工作,往往要平衡所有參數和指標。

        同時,使用可靠性要通過實驗驗證。堆垛機的貨叉,經常開閉的倉庫門,往往要通過幾萬次的實驗才能驗證其使用壽命,這是不能取巧的。很多國產設備與進口設備在性能指標方面看不出什么差距或差距甚少,但經過時間的檢驗,其差距就明顯的體現出來。科學的方法對于提升我們產品質量至關重要。

        還有相關的很多例子。如藥品的臨床檢驗,往往要通過幾年甚至10多年的檢驗才能有結果,這也可以說明為什么很多國產藥質量差的原因,不僅是中成藥,西藥也是如此。

        3、設計安全系數

        有時,人們往往面對一個問題無所適從,如設備和系統的安全性就是其中的一個例子。科學的方法可以指導人們在理論設計階段即解決安全性問題。包括歷史數據和大量的實驗。而在無法驗證的情況下(如材料、載荷等),往往通過安全系數來解決。

        額定載荷就是一個典型的例子。中國的貨車司機往往喜歡超載,其實這就是典型的缺乏科學素養的表現。當一臺設備超出其安全使用范圍工作時,因為有安全系數的作用,并不能立即破壞,但已經處于破壞的危險之中,很多翻車和交通事故就是超載造成的。

        4、設備安裝過程中的問題

        很多設備要在現場安裝,如物流設備。安裝中的方法論也是非常重要的,輕則會影響工期,重則影響安全和質量。

        物流設備的安裝一般在很大場地上進行,有的多達幾十萬平方米。因此,制定安裝計劃和安裝工藝就顯得非常重要。安裝場地的規劃也非常重要。

        具體的安裝,可能會涉及到劃線問題,安裝基準問題,以及安裝精度要求等,這在安裝指導書中都要明確指出。

        安裝結束后,要進行校準和檢驗。對不合格的安裝要進行調整或返工。

        在物流系統安裝中,大到一臺堆垛機和分揀機,小到一臺掃描器和一個光電開關,都要符合要求。這些要求,首先是設計人員要交待清楚,然后對安裝人員進行培訓。

        有些工程師養成了一些不好的習慣,就是花大量的時間在現場調試,而不是按照科學的方法完成安裝,這樣即使暫時能夠使用,長期來看也是不穩定的。一旦出現故障,也是很難查找的。

        5、軟件設計的完整性問題

        軟件設計方法有很多專著論述,在實踐中都是行之有效的,在此不述。但有一點,卻是要特別說明:這就是軟件完整性問題。

        有過軟件開發經驗的工程師都知道,從理論上講,沒有一個軟件是完美無缺的。物流系統的軟件尤其如此。因為輸入的不確定性和使用環境的不確定性,導致軟件會發生很多意想不到的問題,如何面對這些問題呢?目前看來,因為出現問題的可能性太多,無法一一例舉,所以,軟件設計者提出了軟件的完整性解決方法。這一解決方案非常簡單:即要么做好,要么不做。

        要么做好就是在已知條件下達到預期的結果,要么不做就是一旦出現未知的結果或故障,系統就恢復到最初的狀態,然后等待故障的處理。

        軟件的完整性要求大大提升了軟件系統的可靠性,并限制了在未知情況下出現不可控局面的可能性。

        總之,科學的素養對于完成我們的工作是至關重要的,而提高科學素養對于企業和個人來說可以獲得較好的競爭優勢,對國家來說,更是提升國民素質的重要手段。

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