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数学和逻辑学同为科学的工具,缺一不可

已有 4785 次阅读 2019-9-4 10:39 |系统分类:教学心得

数学和逻辑学同为科学的工具,缺一不可


科学认识论具有三个核心特征:真理性、系统性和精确性[1] ,其中的精确性就是能够记录真实数据、找出定量规律。由此可见,科学是定量的学科。众所周知,数学提供了数的计算的知识,因此,数学是科学必不可少的工具。由此观念教育体制确定,无论基础教育还是高等教育,学生需要花很长时间学习数学,掌握计算的工具。理所当然,数学教育不可或缺。

另一方面,科学的真理性要求科学知识的获得需要有效的论证,毫无疑问,科学需要正确的推理和论证。爱因斯坦说:“西方科学的发展是以两个伟大成就为基础的,那就是:希腊哲学家发明的形式逻辑体系(在欧几里得几何中),以及(在文艺复兴时期)发现通过系统的实验可能找出因果联系 ”[2]。爱因斯坦所言说的就是,科学不仅应用演绎推理,也应用归纳推理,这里的归纳推理是在欧洲文艺复兴时期由英国哲学家培根在《新工具》中提出的科学归纳推理方法,后来英国哲学家、逻辑学家穆勒(John Stuart Mill)在他的《逻辑学体系》(1843 年出版)把它具体化为五种实验推论的方法,称为穆勒五法。波义耳气体定律就是人类应用科学归纳推理方法从科学实验获得的第一个自然定律。而牛顿的经典力学、爱因斯坦的相对论以及量子力学等则是应用公理化方法演绎推理而成。

上述科学方法与哲学家创立的逻辑学密切相关。逻辑学是研究思维规律的学问,主要任务是系统地研究正确推理的形式及其规律,为判定推理形式是否正确提供判定方法或检验程序,为有效推理提供推导方法和推导规则。
逻辑学作为一门知识体系[3–5] ,其基本结构为:1、关于概念的知识,概念是反映思考对象本质属性的思维形式,在语言中表现为实语词,在具体学科中就是学科术语,以及关于定义的方法和原则、分类的方法和规则、概念外延之间的关系;2、关于命题的知识,命题是陈述思考对象属性(性质属性和关系属性)的思维形式,在语言中表现为可判断真假的语句,亦可称为命题语句,在学科中则为学科知识,所有的命题语句都可形式化表示,并以命题形式进行分类;3、关于推理的知识,推理就是从已知的前提命题以有效的形式必然地得到新的结论命题的思维形式(演绎推理和完全归纳推理),或者,从已知的真前提命题以一定的可靠性或然地得到新的结论命题的思维形式(不完全归纳推理和类比推理),推理在语言中表现为命题语句群,在学科中就是论证;4、关于思维基本规律(同一律、矛盾律和排中律)的知识。

推理是获得新知识的方法,任何学科都离不开推理,科学也不例外。逻辑学提供的关于推理种类、有效的推理方法及其规则,是科学所必需的,不可或缺。但长期以来,国家的教育体制在科学教育领域,逻辑学教育严重缺失,造成被教育者不掌握思维形式规律,违反思维形式规律的现象非常严重,概念不清晰,使用命题类型失范,推理能力较差,据了解,作为以科学实验为主的化学学科的学生,绝大部分人不知道穆勒五法的内容,不掌握科学实验原则,这是非常不正常的。类似情况就会发生, http://blog.sciencenet.cn/blog-626289-673889.html

一个偶然的工作经历,令作者意识到了逻辑学教育的重要性以及由于逻辑学教育缺失造成的不良后果。由此笔者加强了逻辑学的学习钻研,掌握逻辑学知识,应用思维形式规律及其规则重新审视了基础和高等化学教学,获得一些新的认识。近年来的[6–10]教学研究工作取得了一些成果,发表了一系列教学论文。作者还开设了《逻辑与化学》、《思维规则》选修课。由于数学和逻辑学都是科学必需的工具,缺一不可,为此作者呼吁,在科学教育中,在重视数学教育的同时应该重视逻辑学教育。

参考文献
[1] 陈喜乐. 自然辩证法教程 [M]. 福建省厦门市: 厦门大学出版社, 2009
[2] 许良英. 爱因斯坦文集(三卷本)[M]. 北京: 商务印书馆, 1979
[3] 中国人民大学哲学院逻辑学教研室编. 逻辑学(第 3 版)[M]. 北京: 中国人民大学出版社, 2014
[4] 华东师范大学哲学系逻辑学教研室编. 形式逻辑 [M]. 上海: 华东师范大学出版社, 2009
[5] Patrick J. Hurley. A Concise Introduction to Logic(NINTH EDITION)[M]. Wadsworth, Inc. Thomson Learning TM , 2006
[6] 黄华奇,黄荣彬. 明确概念的思维方法及其应用示例 [J]. 大学化学. 2018, 33(5):56–60
[7] 黄荣彬,林丽榕,黄华奇. 中心原子价层电子对的数目计算和分类 [J]. 化学教育. 2017, 38(18):74–77
[8] Huaqi Huang,Rongbin Huang. That the forward reaction rate equals the reverse
reaction rate is a necessary but not sufficient condition for that chemical reaction to
be at equilibrium[J]. JOURNAL OF SCIENCE EDUCATION. 2017, 18(1):37–38
[9] 黄华奇,黄荣彬. 认识化学反应平衡 [J]. 大学化学 (Daxue Huaxue). 2016, 31(9):68–76
[10] 黄华奇,陈福盛,黄荣彬. 基本化学反应形式的系统分类 [J]. 大学化学 (Daxue Huaxue). 2016, 31(10):89–94




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