科学思维的多维透视及其教育意义
何善亮
(南京师范大学 教育科学学院 江苏 南京 210097)
理性思维的首要标准是概念的清晰性。无论是自然科学还是社会科学和人文学科，概念清晰都是最基本的要求。自然语言的不明确性及其可能带来的歧义与含混，使得明确概念变得更为重要。在《义务教育科学课程标准(2022年版)》等课程文件及教学实践中比较常见，同时也作为科学素养的一个重要维度[1]以及STEM教育重要目标的“科学思维”[2]，就是这样一个需要明确或澄清的概念。为此，从逻辑学、心理学、系统论等多学科视角透视科学思维①还有哲学的视角、历史的视角、语言学(语词的)视角、价值论视角、比较的视角、关系的视角、演化的视角等，限于篇幅，不再(单独)赘述。，把握科学思维的精神实质，对于克服在倡导“科学实践”过程中有可能产生的低估“科学思维”价值倾向[3]，具有重要的现实意义。
科学思维首先涉及其如何定义的问题。为了回答这一问题，需要我们把目光转向以研究思维的形式结构及其规律、思维的矛盾运动及其规律的逻辑学，亦即从形式逻辑或辩证逻辑的视角透视科学思维概念。
(一)科学思维的本质内涵
概念是思维的基本形式，是构成命题、推理的基本要素，是组织起来的个体经验，是人们基于事实、事件、特性、感知信息进行分类、推理和抽象出来的知识，它使我们能有效地认知、交流、发展我们对世界的认识。作为一个基本概念，“科学思维”一方面包含着许多科学概念、科学命题和科学推理的内容，另一方面它也具有自己的内涵与外延。
科学思维是人类思维之一种(科学思维“属”于思维)，研究科学思维必须首先明确思维究竟是什么。然而，这一问题并不那么容易回答，因为哲学、逻辑学、心理学、神经科学、人工智能等都在研究思维，对于思维却有着不尽相同的定义。简单地说，也是从名词的意义上说，思维是人脑对于客观事物共同的、本质的属性和事物间内在的、必然联系的间接的、概括的反映。[4]思维是人脑的高级功能，相对于存在，思维是意识，是精神；
相对于客观，思维属于主观；
相对于感性认识，思维属于理性认识。据此我们也就不难理解，科学思维是人脑对于自然世界(客观事物之自然世界，有时也包括人工自然世界)共同的、本质的属性和事物间内在的、必然联系的间接的、概括的反映，是人们应用科学概念(本质上是人脑对自然界共同的、本质的属性的把握)、科学规律与原理(本质上是人脑对自然世界事物间内在的、必然的联系的认知与理解)，解决科学问题的一种人类思维活动。
科学思维虽然以科学实践(活动)为其主要生产地，并在其中形成和发展，但是，科学思维有其独特的思维特点，一旦成为一种独立的思维形式，就具有远远超出自然科学范围的普遍思维形式的意义，成为理智可以广泛应用的一个重要工具。[5]虽然，我们可以将科学思维狭义地定义为特定的推理策略，例如主导科学思维发展的变量控制策略，也可以将其定义为狭窄人群(例如科学家群体)的思维特征，但是，以一种包容性的方式定义科学思维，将科学思维的定义与个体以及人类对知识的寻求联系起来，或者更能凸显“科学思维”就是“科学地思考”的通用性意义。[6]毕竟，科学思维中所包含的一些思维品性和形式(例如注重“证据”、强调“实证”等)，对于其他思维能力与品性的形成能够产生重要而又普遍的迁移和影响。
(二)科学思维的表现形式
科学思维有着多种多样的表现形式或者说类型。例如，演绎思维、归纳思维、类比思维(隐喻思维)、溯因思维、数理思维、系统思维等。[7]但是，从逻辑的角度看，科学思维仅仅表现为科学概念、科学判断与科学推理等这些最为基本也最为简单的形式。①问题解决(决策、判断等)活动，从逻辑的角度看，本质上就是推理，或者说是借助于推理，是规则的综合应用。事实上，演绎思维、归纳思维、类比思维(隐喻思维)、溯因思维，都是科学推理的具体形式而已，抽象思维则是科学概念形成、科学规律发现过程中的思维活动，与科学概念、科学判断存在着紧密的联系。
科学概念、科学判断、科学推理，作为科学思维的基本形式，是从抽象思维层面对科学思维的表现形式的具体把握。这一认识虽然很深刻，甚至也抓住了人们对于意义(知识是一种含有一定意义的信息结构)问题的关注，但是它依然不够，甚至还有可能失去逻辑思维的基石。这是因为，逻辑最为本源的部分是不能用逻辑系统本身来解决的，它只能有一个来源，即心象(也称为表象或意象)②相对于心象，动作思维，或者说具身认知，可能更为根本，这是因为，只有人与环境的互动，才会有人的学习及发展。。这不仅是人类进化的历史结果，也是个体思维的发展确证。由于心象负载着一定的信息，使它不仅成为形象思维(想象等)的载体，也成为概念的第一来源，并通过构成、类比、时空相邻等方式，使形象的结构转化或综合为抽象的判断。[8]这一研究结果意味着，科学心象(表象或意象)也是科学思维的基本(甚至更为基本)表现形式。它也意味着，科学思维不能仅仅考虑抽象思维，而要同时使用形象思维与抽象思维两种方式(甚至包括“动作思维”“具身思维”等方式)。毕竟，抽象思维的概念来源于形象思维(以及动作思维、具身思维等)，对形象思维具有验证和延伸功效，形象思维则对抽象思维具有跟踪作用，并具有直觉检验逻辑结论的作用。
(三)科学思维的质量标准
直接影响科学思维的功能发挥，或者说与科学思维功能密切相关的，是科学思维的质量标准问题。一个成熟的科学工作者或科学教育工作者，以及受过良好科学教育的人，在进行自己的科学思维活动时，需要明确科学思维的质量标准，进而应用这一标准检视思维各个组成部分以及思维加工过程。为此，我们需要强调科学思维的清晰性、准确性、精确性、关联性、广度(广泛性)、深度(深刻性)、重要性、逻辑性、公平性[9]，以及可信性、可预测性、可行性和完整性、彻底性等，加强科学思维的质量评估和监控调节。
要进行科学思维，需要以科学思维的质量标准为训导，或者换言之，要进行科学思维，需要依据科学思维的质量标准对思维进行提问。理想的境界是，让这些质量标准在科学思维中变得如此“熟悉”，以至于它成为我们思考问题时很自然的部分，亦即从明言知识转变为缄默知识，达到日用而不知的状态，自动化地引导我们进行越来越好的科学思维。例如，判断科学思维是否清晰可以提这样一些问题:能就此问题作详细说明吗?能换个方式表述那个问题吗?能给予解释性说明吗?能提供一个实际例子吗?能就他人对此问题理解的正确性加以判断吗?……当然，在科学教育实践中，将科学思维的质量标准与科学思维的构成要素(参见后文)联系起来思考，将更加有助于我们理解和提升科学思维的质量。
相较于逻辑学的静态考察，心理学视域下的科学思维则聚焦于思维的动态过程把握，该动态过程中的具体方法，以及科学思维背后的推动力量。这是科学思维研究走向教育教学实践的重要一环。
(一)科学思维的动态过程
思维主要是一个内在的而且可能是非行为的过程。思维不仅是一个名词，它也是一个动词。“思维”就是“思考”，思维过程就是思考者基于个体已有的知识与经验，通过神经细胞和大脑皮层对信息进行能动操作的过程，包括信息的接受、传递、存储、提取、删除、对比、筛选、判别、排列、分类、变相、转型、输出、整合、表达、利用等活动。与此相似，科学思维也是一种信息加工的过程，而且这种信息加工的过程有着自己的目的——科学问题的解决(解决科学问题)。科学思维的这一过程性特征，或者说科学思维的动词性特征，是与科学本身的探究性质紧密联系在一起的。
2.荷兰。荷兰最为著名的是研发税收抵免(WBSO)和创新箱制度(Innovation box)。政府规定，对于符合要求的研发支出，最初35万欧元可以按32%的比率抵扣工资成本和费用，超过35万欧元的部分则按照14%进行抵扣。荷兰的创新箱制度则对符合要求的研发收入按7%的优惠税率征收，企业的亏损可以按25%的法定税率进行抵免。值得一提的是，荷兰格外重视中小企业的研发创新活动，创新型企业可以向政府申请创新信贷，其中小型企业研发成本的45%、中型企业的35%以及大型企业的25%都可以获得信用贷款。
严格说来，科学实践(科学活动)并非仅仅是一种解题活动。但是，我们还是可以将科学(大致)看作一种以科学问题为定向的、解决科学问题的活动。于是，科学思维也就是以科学问题为起点、以科学问题求解为主线、以科学理论创建为目标的人类思维活动。[10]从这一层面来讲，科学思维就是对科学问题的发现、研究假设的提出、实验计划的制订、科学数据的收集、研究资料的分析、科学结论的提出、研究成果的交流与研讨等过程中获得的信息进行分析、转换和综合，并且通过这一信息加工过程解决问题(可以画出科学思维的一般流程图，当然，其中会有反复、迭代、精致等过程，这里从略)。也正是在这一科学问题的解决过程中，特别是研究成果的交流与研讨，研究论文的发表与阅读，使得科学思维逐渐从个体(性)走向了群体(性)和公共世界。
与科学问题解决作为典型的科学思维活动一样，科学论证①科学论证过程实质上也可以看作科学问题解决的一个部分。也是一种典型的，不仅涉及思维内容和思维形式的转换，同时也要应用多种思维加工形式的科学思维活动。简单说来，科学论证是指(科学)思维主体就某一科学主张给出理由。如果放在对话的框架中来思考，科学论证首先是实现某个目的的手段，这是科学论证的由来与渊源；
其次，科学论证要为某个主张提供理由，亦即寻找适当理由支持某一结论，从而去接受一个主张，而不是非批判性的盲从或迷信，这是科学论证的核心内容；
再次，科学论证与打消人们的怀疑有关，正是这一现实的怀疑以及潜在的怀疑，使科学论证成为必要。科学论证预设了一个初始基础或出发点(例如竞争的主张或冲突的意见)，规定了论证的终点或目标，内在的包括推理过程并且与推理有所不同，还涉及科学言语行为以及相关联的社会性、辩证性要求。在教育教学过程中，科学论证从最简单的“由数据(Data)到结论(Claim)”模式，经过“你怎么才能够证明”的质疑，逐渐发展到“根据理据(Warrant)由数据(Data)到结论(Claim)”，或者“根据理据(Warrant)由数据(Data)到结论(Claim)除非(Rebuttal)”等更为严密的模式。[11]这里的“理据(Warrant)”是结果性的和解释性的，其作用就是明确表达步骤的合法性。
(二)科学思维的具体方法
科学思维是一种旨在解决科学问题的信息加工过程，自然会涉及从外部事物到心象(亦即形象思维中的形象概念)、从形象到概念、从形象到判断、由概念到判断、从判断到推理、推理反作用于判断、概念、心象等众多不同形式思维内容和形式的转换，也会涉及比较、概括、抽象、分析、综合、判断、图例、具体化和系统化等思维的基本过程。其中，从外部事物到心象(形象)，以及从形象到概念、从形象到判断等科学思维过程，需要人们给予特别的注意。相对于人脑对外部事物刺激的直接反应的感觉，以及对多种综合刺激的综合所得出的鲜明的、清晰的、具体的感知直接结果的知觉，心象则是长期记忆中对对象形象的一种概括，尽管它不是特别的鲜明、清晰和具体。在心象形成的基础上，也才可能有后来的从形象到概念、从形象到判断等思维形式的进一步发展。
从思维的结果指向来看，过程性的或者说动词性的科学思维更加关注以下一些问题:科学事实是如何发现的?科学概念是如何形成的?科学规律是如何发现(建构)的?人们如何进行科学推理?科学问题是如何解决的?科学创造是何以可能的?……为了解决这些问题，人脑必须进行相应的一系列思维操作(与此相应，也就需要一些基本的思维技能)。例如，科学概念的形成既可以通过一个科学概念的最好样例(科学概念原型)来学习，也可以通过借助假设检验策略获得规则来学习(是分析性的概念形成过程，也是典型的科学概念形成过程，此时概念的学习者是作为一个积极的问题解决者而出现的)，还可以通过非分析性的概念形成过程(内隐学习)。科学规律的发现、科学推理的展开、科学问题的解决、科学创造的实现，乃至科学想象的产生，都有其相对应的、内在的思维操作过程与加工方式。
(三)科学思维的动力特征
在当代认知科学看来，作为一种复杂的认知活动，思维不仅包括判断、推理、决策、问题解决等理性过程，还应把人在认知过程中与思维相关的情感因素(情意因素)包含在内。正如情感本身包含着复杂的认知因素和思维过程一样(情感背后所含有的认知研判)，思维在加工和处理传入信息的同时也运用情感(借助于体验、表征、评价和修正等)来统合信息，并作出反应和综合决定。在这里，联系着人的意向与目的，同时关涉到人的价值取向、奖励与惩罚的情感，驱动着思维的发生，也推动着思维的发展。或者更进一步说，包括了与“感觉”相关联的感受能力，同时也表达了人类对自身感性体验的觉察与体会的情感，与思维(认知)交互作用，构成了有机体生存适应和社会性发展(人际交往)的重要的心理活动过程和心理动机力量。
如同思维的情感驱动或者进一步说思维与情感的一体化发展相类似，科学思维也表现出情感驱动或者进一步说科学思维与情感的一体化发展的特征与态势。换言之，科学思维本质上是一个情感驱动或者说情知交融的过程。人们在加工和处理信息的同时运用情感来统合信息，并作出反应或决定。科学家从事科学研究过程中有很多这样的事例，例如著名理论物理学家、诺贝尔奖得主、开创量子电动力学的理查德·费曼，在反思自己的人生历程和此生成就时说道，我从自己的工作中得到了乐趣，这就是发现的乐趣；
1976年就因发现新粒子得到了诺贝尔奖的著名美籍华人科学家丁肇中也说，好奇心和兴趣是他生命的原动力。在科学教育实践中，我们也不难发现，那些对科学技术充满好奇与热爱、认识到科学技术之重要价值的学生，他们科学课程的成绩好，对于科学课程学习的投入更积极，也更勇于接受科学课程学习的挑战，善于运用科学思维来解决科学问题。这或者可以用包括情感在内的、广泛意义上的“进化理性”或“生态理性”来加以解释——此时情感不仅在于帮助我们如何达到既定目标，更重要的是帮助我们确定到底要去追求什么样的目标。[12]因此，我们也就不难理解孩子们为什么老是喜欢问“为什么”的寻求解释问题[13]，以及在科学教育实践中特别强调保护和激发学生对于科学好奇心的教育意义。
系统论的出现使人类的思维方式发生了深刻的变化，也为人们解决现实复杂问题提供了有效的工具。系统论强调系统的整体性，倡导整体地认识事物，在分析和处理问题过程中把研究对象当作一个系统，探究其要素、结构、功能及其环境之间的相互关系和演化规律。从系统论的视角审视科学思维，有助于我们对科学思维有一个更全面的理解。
(一)科学思维的构成要素
认识事物往往与对构成事物的基本单位(基本单元、构成要素)的认识是分不开的。在科学思维系统中，那些既相互独立同时又相互联系的基本单元，构成了科学思维的基本要素，亦即科学思维的构成要素。明乎此，依然是不够的，因为它没有指出那些既相互独立同时又相互联系的基本单元究竟是什么。为了解决科学思维的构成要素问题，我们需要对科学思维系统有一个相对明确的界定。
事实上，科学思维系统是一个既可以相对宏观也可以更为具体分析的概念，并且在不同的思维形式(是形象思维还是抽象思维)与考察方式(静态分析与动态分析)下有着不同的表现样态。在相对宏观的层面，科学思维系统包括思维者(已有知识与经验、认知风格等)、思维对象、思维者和思维对象所处的环境等一些基本单位；
在更为具体的层面，科学思维系统与一般思维系统一样，由组成它的八大要素所界定，它们是:(思维)目的(目标、对象、功能)、关键问题(难题、议题)、信息(数据、事实、证据、观察结果、经验、论据)、解释与推断(结论与解决方案)、重要概念(理论、定义、原则、模式)、假定(前提、公理、被默认的东西)、意涵和结果(逻辑之后的东西、效果)、观点(推断的框架、视角、方向、世界观)等。[14]这当然是在抽象思维形式和动态分析之下的考察结果。在形象思维形式和静态分析之下，科学思维的构成要素则需要另外的思考。
(二)科学思维的内在结构
思维活动千差万别，有的十分简单，近乎人的本能，有的则非常复杂，绞尽人的脑汁。思维活动的简单与复杂，不仅与思维主体是否熟悉该种思维活动类型及其要求有关，也受到思维的内在结构及其复杂程度的影响。那么，什么是思维的内在结构?科学思维的内在结构又意味着什么?其复杂程度又如何影响人的思维活动?
结构原本是指屋宇构建的样式，在建筑学上是指承担重力或外力的构造，进而被引申为构成事物各个组成部分的配合、组织与排列。系统的结构取决于系统之中的要素，由这些要素联系形成的关系及其表现形式的综合，并由这样的综合导致了系统的一种整体性规定。从系统论的视角看，思维以及科学思维的结构，自然也是取决于思维以及科学思维的构成要素，这些基本要素之间的相对稳定的联系方式、组织形式及其时空关系的内在表现形式，促成了思维以及科学思维结构的形成，进而使思维以及科学思维的功能得以顺畅地实现。
思维以及科学思维结构的形成，根本上源于思维以及科学思维的构成要素之间因为相同、相似、相对(相反)、相异、相关、因果等关系而产生的激活与连接。这些思维以及科学思维要素，通过线性以及更多也更主要的非线性的相互作用、差异的整合、等级层次结构的排列、信息运作、环境的选择与塑造，实现了系统的非加和效应——整体涌现性(整体大于部分之和)的功能[15]，这也正是思维以及科学思维作为系统存在的价值所在。结合前文对思维以及科学思维的八个要素的分析，我们容易得出思维以及科学思维的基本结构样态，那就是:思维以及科学思维的目的引导着思维的方向；
关键问题是思维需要克服的障碍；
事实、数据、经验等信息作为思维的依据；
重要概念及相关假定为思维提供了基础；
解释与推断、意涵与结果以及观点与世界观等，进阶式地表达了思维的结果①这里与心理学视角下的科学思维的动态过程具有相通性。。它既回应了思维以及科学思维的问题挑战，趋向了思维以及科学思维的目的，也突破了思维以及科学思维就问题论问题可能带来的简单化思维弊端。当然，这里也仅仅是就抽象的思维以及科学思维而言的。
(三)科学思维的基本功能
明确了科学思维的要素与结构，我们自然要关注科学思维的功能问题。这不仅源于要素、结构、功能(以及反馈等)是一个系统成为系统的重要组成部分，更源于科学思维本身对于个体、学科和社会的重要作用。
功能是指事物能够满足某种需求的属性。从系统论的视角看，功能是系统在与外部环境的交互作用中表现出来的性质、能力与功效，是系统内部相对稳定的联系方式、组织秩序及时空形式的外在表现。作为一个系统，科学思维自然会与涉及外部环境信息与内部存储信息之间的相互作用，并通过这一作用实现思维者对思维对象、思维主体对思维客体以及主体自身的科学把握。这里的把握，原本是指一把所握之大小与长短，我们将其引申为对思维客体(科学对象、科学问题等)以及主体自身(科学思维过程)的掌握、执持与控制，其结果是在科学思维过程中产生的科学认识与科学感受，包括科学概念、科学意向、科学方法、作为科学思维的物质承载系统的科学语词、科学图像等过程性产物，以及科学思想、科学观念、科学想象、科学情意(科学情致)、科学问题解决等结果性产物。[16]正是这些科学概念、科学意向、科学思想、科学观念、科学想象、科学情意(科学情致)，凸显了科学思维在认识世界过程中的能力与功效。②这里与逻辑学视角下的科学思维的基本形式具有相通性。
前文对科学思维的多学科分析，为我们全面把握科学思维的基本内涵、表现形式、质量标准、动态过程、内在机制、动力特征、构成要素、内在结构、基本功能等，提供了一个整体性的认识框架，无论是对科学思维教育的理论研究，还是对科学思维教育的实践改进，都具有一定的启发意义，同时也引发我们对于科学思维教育问题的更进一步思考。
(一)促进人们对于科学思维概念的深入理解
作为人们经常提及同时其内涵也十分丰富的一个概念，科学思维不仅具有名词的形式，更具有动词的意味，亦即一种以科学问题为起点、以科学问题求解为主线、以科学理论创建为目标的科学思维(科学思考)，并因此与以科学问题(工程问题)为定向、以解决科学问题(工程问题)为追求的科学实践(科学探究、工程实践，或“探究实践”)而“同构”。换言之，科学实践实际上是科学思维的一种相对宏观或者说相对抽象的形式。当然，科学思维要真正产生力量，必须从宏观或者说抽象走向微观或者说具体，亦即必须借助于比较、分类、概括、抽象、分析、综合、判断、图例、具体化和系统化等科学思维的实际操作(活动)——科学思维的微观图景，才能实现科学问题的发现、分析与解决。在这一科学思考的过程中，因其主要涉及的是科学概念、科学判断、科学推理，或者是科学心象(表象或意象)，以及科学操作等不同素材形式及其可觉察性，使科学思维表现出抽象、形象、动作以及直觉等不同类型，并进而构成了科学思维的中观图景。
科学思维与科学观念(科学知识)也有着紧密的联系。无论是科学问题的发现过程，还是科学问题的求解过程，总是会涉及科学思考者已有的知识与经验，而科学思维的目标是科学理论创建，这实质上是对科学新知的追求，并因此构成未来科学思维的基石或元素。
在深入理解科学思维的过程中，有两个问题可以进一步探讨，那就是科学思维与科学探究的关系问题，以及科学思维的构成要素问题。科学思维虽然以科学实践(活动)为其主要生产地，并在其中形成和发展，但是科学思维也反作用于科学实践，并影响科学实践的开展质量，二者是相辅相成的关系，绝非是一种单方向的影响与作用。在科学思维的要素认识上，将模型建构、创新思维、推理论证(或者表述为“模型建构、质疑创新、科学推理、科学论证”)表述为科学思维的三个要素并且加以强调[17]，这种强调有其合理性(因为其相对薄弱需要加强)，但是说成“要素”在某种程度上缺乏逻辑性与严谨性。
(二)推动科学思维教育实践活动的有效展开
培养学生科学思维能力，必须落实在学生的科学思维活动之中，落实在学生的知识建构(知识发现)与知识应用，或者说概念化、规则化(发现规律)[18]、问题解决、决策、判断等科学思维教育实践活动中。科学思维涉及一系列复杂的认知和元认知技能，这些技能的发展和巩固需要大量的锻炼和实践，因此需要教师积极探索各种适应性、实践性和指导性的教学干预措施，以促进和支持学生探究、实验、证据评估和推理能力的发展。[19]例如，不同的概念有着不同的形成过程，科学概念教学可以根据实际情况，选择通过获得规则形成概念、通过获得原型形成概念、通过内隐学习形成概念等不同途径开展教学；
在科学问题解决教学中，必须充分调动学生的事实性知识、概念性知识、策略性知识、信念和元认知等不同类型的知识成分[20]，让学生在识别问题、表征问题、选择方案、评估方案的反复循环和迭代中，提升科学问题解决的能力。
培养学生科学思维能力，开展科学思维教育实践，需要科学课程编写与科学思维评价等科学教育要素的共同发力。在科学现象描述、科学知识生产、科学知识理解、科学知识组织(系统化、结构化)、科学知识应用的不同环节，对科学思维的介入要求是不同的。科学教材编写必须挖掘不同类型的科学课程内容所蕴含的科学思维要求，有意识地将比较、观察、分类、想象、假设、收集和整理数据、编码、解释、设计实验以及抽象、概括、判断、推理、理想化、数学化、黑箱、建模、决策等科学思维方法显性化处理，以便让学生更容易习得和内化科学思维。
真实、有效、可靠的评价(评估、测评)是改进各级教育实践和提升学生学习能力的关键，也是发展学生科学思维能力的核心。加强对学生科学思维的评价，特别是加强对学生应用科学思维解决(实际)问题的评价，精心设计与科学思维学习目标相一致并以学生学习为中心的测评干预，发挥评价之于学生科学思维能力发展的独特作用也至关重要。例如，科学问题解决过程中的心理活动可以分为表征问题、设计方案、实施方案、评价结果，科学思维评价就需要关注学生是否明确科学问题的给定条件、目标和允许的操作，是否能够重新描述问题，使之转化为熟悉的问题，建立问题的子目标的梯级关系，能否应用一些具体操作来改变问题的起始状态，使之逐步接近并达到目标状态，以及对结果的适宜性进行分析与判断。
(三)引发人们关注科学思维品性的培养问题
不同学生不仅在科学思维的能力与水平上彼此不同，而且在科学思维的倾向性与表现风格上也存在着差异。相对于科学思维的能力与水平，科学思维的倾向性及其表现风格更为根本，也更为重要。因此，发展学生的“认知谦逊、认知正当、认知坚毅、认知公平、信赖推理、具备认识勇气、换位思考、思维自主、认知一致，同时还要克服认知虚伪、认知的非公正、认知惰性、漠视认知的正当性、怀疑推理、认知怯弱、思维的(自我)中心性、思维的遵从性等思维恶习”[21]等科学思维品性(可能不仅仅是这些，并且逐渐与科学精神相通达)，是科学思维教育最为重要也最为根本的目标与追求。这也是传统科学思维教育相对忽视或者说是相对薄弱的地方，需要人们给予关注和重视。
为了发展学生的科学思维品性，科学课程标准、科学教材编写、科学教育实践等都需要有意识地凸显科学思维品性，正确处理科学思维的基本要素、内在结构和基本品性的相互关系。例如，《普通高中物理课程标准》明确指出: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。[22]这样对科学思维的强调无疑是有积极价值的，但似乎又是不够的。科学思维品格(本文为科学思维“品性”，写作“品格”也是可以的)究竟是指什么，科学思维的问题性与方向性，已有科学知识及经验在科学思维中的重要作用，以及科学思维的情感驱动及其反思性等，还需要给予特别的强调。
需要说明的是，发展学生的科学思维品性，需要处理好它与人们通常所说的思维品质之间的关系。相对于思维内容、思维方法、思维产品的三维思维操作模型，深刻性、灵活性、批判性、敏捷性、独创性等思维品质(以及思维能力、思维倾向)，似乎更应该是思维主体的思维素养描述。[23]在这一层面上，思维品质比起上述科学思维品性的内涵显得相对狭窄与单薄，但同时也相对聚焦与深刻，可以作为科学思维品性的重要补充。
发展学生的科学思维品性，培养具有科学思维品性的人，当然也不只是科学教育的问题，其他相关学科的课程、教学与评价，也可以为科学思维能力与品性培养做贡献。例如，艺术家是极度好奇的，艺术家是怀疑论者，艺术家有自己的观点，艺术家会停下来去思考……[24]这些艺术家的品性与科学思维的品性是完全相通的。再如，工科推理强调明确的目的，清晰而准确的界定问题，适当的假设，基于信息和证据，从技术、社会、环境、经济、伦理等视角考虑工程所带来的积极和消极的后果[25]，本质上就是科学思维在解决工程问题时的一种变形或转换。科学思维、工程思维、艺术思维、伦理思维等不同类型思维形式的比较及综合应用，也有助于促进科学思维能力与品性的发展，这正是教育的综合性或融合性的必然结果，也是当下STEM教育成为国际教育改革热点的一个重要原因。
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