STEM規(guī)律之內涵分析（二）

向世清

接前一講，我們已經基本給出和展開了STEM規(guī)律的內涵框架。從中，我們窺見了一種準確描述自然界規(guī)律性的邏輯。當然，這實際上是一種有關自然界與人的思維認識之間相互作用關系的規(guī)律性框架。因為無論是科學和數(shù)學，還是技術和工程，都是我們人類認識世界、描述世界并作用于世界而形成的認識成果，是一種長期的認識積累和物化文化的認識與思維結果。以下，我們繼續(xù)對這一內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涵。

為了做到這點，首先，是時候對科學等各個概念做一個準確的理解性描述了（其實這是最基本的，也是最為關鍵的）?？茖W等各個概念是我們人類自身認識世界的產物，從內涵和表象的角度，我們可以有以下的界定（不算嚴格的定義，這里的目標是幫助大家獲得更好的理解，但也不失準確性和嚴謹性）。

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

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

工程：本義是為解決人們面對的問題，由具有設計目標的、由科學知識支撐的、尤其是由各類技術恰當組合后予以實施綜成的、具有系統(tǒng)的和可重復性地完成解決問題的過程。后來也演變?yōu)橥ㄟ^過程而實現(xiàn)的具有一定復雜性和耗時性的人工系統(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，往往需要非常先進的現(xiàn)代工程管理予以實施。但無論如何，工程的最終目標是特定地完成某件“事兒”或者實現(xiàn)某樣“東西”，可以對客觀世界達成某種改變或者創(chuàng)新。

數(shù)學：是人們自身建立的，通過對模型和定量關系的系統(tǒng)研究，用數(shù)字的形式和形狀作為符號抽象性地表達數(shù)和空間，并通過邏輯推理證實的一種方法乃至方法論。從某種意義上，數(shù)學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系，而客觀物理世界則可看成是實化和具象的數(shù)學模型。因為數(shù)學，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)結關系等，由此可以更好地解剖和合成某個事物或實體，并通過定量化達成更好的可復制和可裝配。

從這樣的界定，我們可以更好地理解STEM中的各個概念了，而且已經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對象么！看明白了的話，其實就這么簡單！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)應用STEM的范式是極其重要的）。

回溯歷史，人們對這些概念的認識和理解也是逐步的。早期，人類的確是把科學等各概念當作“學科”認識的，因為這樣可以將這些概念各自予以專門的歸類并遞進認識。然而，常深入思考的人會逐步發(fā)現(xiàn)，這幾個“學科”與通常所說的諸如物理、化學等學科還不太一樣，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識這些“學科”，慢慢地覺得用“學科”稱呼或者分類它們已經不太合適。所以，現(xiàn)在理解深刻的人們已經習慣于用某種范疇稱呼它們，盡管它們在認識和推進的過程上仍舊像學科一樣在演化進步。

在界定并理解基本概念的基礎上，我們就可以進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（這是為了嚴謹而說的！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：各個范疇都是客觀存在的已有同類型知識集合，其中更重要的是一種規(guī)律性和方法論性的知識，而不僅是陳述某些事實和現(xiàn)象的所謂概念性知識。正是這種規(guī)律性和方法論性使得科學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，可以更多認識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“一會百會”“舉一反三”）。

認識思維性：無論如何，各個范疇都是因為有了人的認識，并因長期積累才有的，所以本質都是我們人類自身認識和智慧的結晶。沒有人，就沒有這些對客觀世界的認識和歸納，而只有客觀世界的存在本身。也因此，它們取決于和局限于人們的認識水平和智慧能力。

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

整體系統(tǒng)性：各個范疇共同構成了一個整體系統(tǒng)?？梢钥闯觯鱾€范疇其實是一個問題的幾個不同側面和不同層次，總體上可以構成一個“科學為基、技術為用、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)。

獨立邊界性：各個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追求規(guī)律性和抽象性;技術追求合理性和實用性;工程追求協(xié)調性和系統(tǒng)性;數(shù)學追求規(guī)范性和邏輯性。正是因為如此的鮮明特征區(qū)別，人們才會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：在應用的時候，人們實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用的方法的不同層次性?？茖W是最基礎的，在思考應用時首先會想到有沒有科學性;技術建立于科學但卻要把科學如何實用化，在應用時總想到怎樣將科學變成具體的工具、手段、技法和載體;工程則更是建立在科學和技術的基礎上通過整體協(xié)調多因素、多元素而實現(xiàn)“物化”成果，在應用時一定是考慮如何配置各元素和使用哪些技術，以及如何使用;數(shù)學在其中恰好提供了對各個范疇基本的規(guī)范和配置關系。圖1用簡潔的語言歸納了各個范疇各自的方法論特點，并在總體上構建出一個方法論體系的概念。

不可單用性：在人們利用已有知識面對客觀世界，尤其是在解決問題時，各個范疇的方法論都一定會出現(xiàn)在同樣一個框架內。如果只使用其中的一個或某幾個范疇的方法論，那么就不能反映我們人類完整的解決問題的思維和實施過程。一旦使用不完整，起碼會出現(xiàn)某一層次的缺陷，最終導致問題的不完備解決，或者無法達成最終的要求結果。舉1個非常典型的例子：我國當初“兩彈一星”的偉大創(chuàng)舉，依靠國家意志動用了幾乎所有的可能，將我國當時最好的科學家、技術專家、工程專家、數(shù)學家等集中到一起，得以實現(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”的目標么？在此，也向“兩彈一星”元勛們致以深深而崇高的敬意！