一、定义

思维，从本质上来说，是具有意识的人脑对客观现实的本质属性、内部规律的自觉的、间接的和概括的反映。生理学上的思维是一种高级生理现象，是脑内一种生化反应的过程，是产生第二信号系统的源泉。信息论视角下的思维是人接受信息、贮存信息、加工信息及输出信息的活动过程，是概括地反映客观现实的过程。思维以概念、范畴为工具去反映认识对象的本质特征，这些概念和范畴通过思维结构框架形式存在于人的大脑之中，这些框架将不同的概念、范畴组织在一起，形成一个相对完整的思想加以理解和掌握，进而达到认识的目的。因此，思维结构既是人的一种认知结构，又是人运用概念、范畴去把握客体的能力结构。

辩证唯物主义认为，思维是高度组织起来的物质，即人脑的机能,人脑是思维的器官。思维是社会中的人所特有的反映形式，它的产生和发展都同社会实践和语言紧密地联系在一起。科学思维，也叫科学逻辑，即形成并运用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系；它是真理在认识的统一过程中，对各种科学的思维方法的有机整合；它是人类实践活动的产物。在科学认识活动中，科学思维必须遵守三个基本原则：在逻辑上要求严密的逻辑性，达到归纳和演绎的统一；在方法上要求辩证地分析和综合两种思维方法；在体系上，实现逻辑与历史的一致，达到理论与实践的具体的历史的统一。

《普通高中生物学课程标准》（版）中提出，“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。

《普通高中物理课程标准》（版）中关于科学思维的表述则更好地阐述其显性特征：科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。

科学思维是人对自然界中客观事物的一种认知动机、认知行为、认知方式和认知品质的反映。教学的核心是培养思维，学习的关键是思考。在课堂教学中，师生的核心活动是思维活动，需要通过创设真实情境，开展各种思维活动，发展学生的科学思维能力。

二、分类

科学思维的表现形式是科学思维方法，即认识事物的本质及事物之间的关系需要一定的方法才能得出正确的结论。科学思维方法有多种分类，其中按思维的抽象程度可以分为：动作思维（直觉）、形象思维（观察、想象)和逻辑思维（抽象）。逻辑思维是概念形成的重要方式，而科学课程的主要内容之一是形成各种概念、原理和规律，因此，逻辑思维是科学思维的主要表现形式，是科学课程中需要着重培养的思维。逻辑思维主要表现为：比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、抽象与概括等。批判性思维包括三个紧密联系、相互影响的阶段：分析思维方式阶段、评估思维方式阶段、提高思维方式阶段。批判性思维包含了逻辑思维的全部特点，是科学思维的高阶水平。

1.分析与比较

分析是把研究对象的整体分解为各个部分、侧面、属性，分别进行研究的思维方法，是认识事物整体的必要阶段。综合与分析相反，是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体，以掌握事物的本质和规律。分析是综合的基础，综合是分析的发展，分析之后进行综合，综合之后要进行分析，可见，两者相互依存、相互渗透甚至相互转化。分析与综合，循环往复，推动认识的深化和发展。一切论断都是分析与综合的结果。自然科学中的任何活动都离不开分析，无论是观察与实验、比较与分类，还是归纳与演绎都离不开分析，分析是最基本的科学方法。在分析的基础上进一步综合，是思维的延伸和发展。一些概念的形成就是分析与综合的结果。例如，分析甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、亮氨酸等几种不同氨基酸的结构式，从中发现这些氨基酸所共有的基本特点，从而综合得出氨基酸的结构通式，这里用到的就是分析与综合；分析细胞膜的物质组成和排列方式，可以得出细胞膜的结构特点，综合不同细胞膜的结构特点，科学家提出了细胞膜的流动镶嵌模型；孟德尔之所以选用豌豆进行杂交实验，就是分析了豌豆的优点。再如，针对森林中的植物、生长在树上的昆虫和啄木鸟以及部分腐烂树桩上的蘑菇，分析这些生物之间的关系，在生态系统中所承担的角色和地位，就会得出生态系统中生物成分的类型及其作用的概念；当我们分析了光合作用的条件、场所、原料、产物等后，就会自然而然地综合出光合作用的概念。

比较是人们根据一定的认识和实践目的，把某一事物与其他事物的属性和特征加以比较，以确定事物之间的共同点和差异点的思维方法。比较法是生物学教学中常用的方法，例如，比较蓝细菌和大肠杆菌的结构特点从中发现原核细胞的共同特点，这是比较法中的求同思维；比较单子叶植物和双子叶植物的叶脉特点，这是求异思维的体现；比较植物细胞和动物细胞，找出其相同点和不同点，这是比较法中的既求同又求异思维。比较时需要根据比较对象的特点和教学目的确定比较范围的大小。可进行整体或局部比较、纵向或横向比较、单项或多项比较、简单或复杂比较。例如，比较光合作用和呼吸作用可以进行整体比较，比较有丝分裂和减数分裂就可以进行局部比较。比较是深刻认识事物的重要思维方法，人类对自然界和事物的认识离不开比较。

比较是分类的基础，只有明确了比较对象的共同点和差异点，才能进行科学的分类。分类是根据对象的共同点和差异点，把对象分为不同种类的逻辑思维方法。“分”的依据是对象的不同点，“类”的依据是对象的相同点，分类体现了客观事物的共性与个性的差异，有助于人们更好地认识客观事物的本质。由于人类对事物的认识是从现象到本质的深入过程，需要突破现象分类，进入本质分类，才能有效地从本质上将对象分开。例如，蓝藻与绿藻的本质分类，鲸鱼、蝙蝠本质上是哺乳动物，泥鳅本质上是鱼。比较和分类是生物分类的基础，由此所建立的生物分类法是人类认识生物界的基础。比较和分类在生物学教学中得到了广泛应用，掌握这两种科学思维方法，有助于认识生命现象、理解生命的本质。

2.抽象和概括

抽象是对同类事物抽取其共同的本质属性或特征，舍弃其非本质的属性或特征的思维过程，是抽取客观事物的一般的、本质的、属性的思维方法。任何抽象都依赖于所研究的对象的性质、特点和研究它的目的。概念的抽象也同样地要依赖于所研究的对象的性质、特点和研究它的目的。

概括是指把抽象出来的个别事物的本质属性连接起来，推及至其他同类事物上去，从而归结全类事物的共性的思维方法，是一种由个别到一般的认识过程。概括过程的基本特点是从特定的、个别的、小范围的认识，扩展到一般的、普遍的、大范围的认识。它是以个别的认识为基础，进而去认识一类事物的过程，因此概括的结果可能导致发现。

抽象与概括是从具体共同性的事物中揭示其本质意义的两种不同方向的思维活动，抽象侧重于分析和提炼，概括侧重于归纳与综合，二者既有区别又有联系，不可分割。概括在抽象的基础上进行，没有抽象就不能进行概括；抽象中寓有概括，概括又借助于抽象，其目的都是为了揭示事物本质。生物学简单概念的形成一般靠归纳与综合，如DNA主要存在于细胞核中这一简单概念，只需要对不同细胞进行对比后归纳即可，而复杂概念的形成则多是抽象与概括的结果，如DNA是主要的遗传物质的概念，就需要抽象和概括。

3.归纳与演绎

科学推理的本质就是逻辑方法，包括演绎法和归纳法。其中，归纳法是从不同的特定的事件中发展出普遍的原则（定律、定理或原理）的方法。通过观察和实验，把其归纳上升成定律定理，形成系统的知识体系，这就是经验科学形成的过程。经验科学的一个重要问题是怎样合理地归纳，如何发现因果关系等。归纳逻辑是指对经验科学以及日常思维中非演绎论证类型的推理过程与方法的种种研究。具体内容包括归纳概括、统计推理、因果推理、探求因果联系的逻辑方法、类比推理等。

一般意义上的归纳推理，是指根据一类事物的部分对象具有某种性质，推出这类事物的所有对象都具有这种性质的推理。归纳推理的前提是一些关于个别事物或现象的命题，而结论则是关于该类事物或现象的普遍性命题。除完全归纳推理这一种特殊的归纳推理之外，真正的归纳推理都是不完全的归纳，其结论所断定的知识范围超出了前提所断定的知识范围。因此，归纳推理的前提与结论之间的联系不是必然性的，而是或然性的。也就是说，其前提真而结论假是可能的，所以，归纳推理乃是一种或然性推理。

演绎推理是指从一般性知识的前提推出一个特殊性知识的结论这样一种推理方法，其前提和结论之间的联系是必然的。演绎推理只要前提真实并且推理形式正确，那么，其结论就必然真实。可见，演绎法是人们以一定的反映客观规律的理论认识为依据，从服从该认识的已知部分推知事物的未知部分的思维方法。归纳推理与演绎推理的实质表明，它们是两个对立的方面，是两个方向相反的思维方法，它们之间的主要区别如下表所示。

归纳推理与演绎推理的首要区别