科学与工程思维方法-第1讲.ppt

科学与工程思维方法,信息系统工程学院,课程负责人,联系方式 孙 亮：信息系统工程学院 教授 手机Email: sunL1961126.com 办公室: 207号楼128室,内容组织,课程简介,课程简介,学习与考核 讲授特点： 多位教员组合讲授；导学为主 考核方式 提交课程论文： 读书心得；文章评论 学习总结；应用体会,课程简介,主要参考 1 鲍健强. 科学思维与科学方法. 贵州科技出版社, 2002年. 2 王小燕. 科学思维与科学方法论. 华南理工大学出版社, 2003年. 3 K. R. 波普. 科学发现的逻辑. 科学出版社, 1986年. 4 董毓. 批判性思维-原理和方法. 高等教育出版社, 2010年. 5 楚渔. 中国人的思维批判. 人民出版社, 2010年. 6 殷瑞钰等. 工程哲学. 高等教育出版社, 2007年. 7 路易斯. L. 布希亚瑞利. 工程哲学（荷）. 辽宁人民出版社, 2008年. 8 李喜桥.创新思维与工程训练. 北京航空航天大学出版社, 2005年. 9 刘戟锋等. 国外科学技术与军事著作导读. 解放军出版社, 2002年.,第一讲 绪论,1.1 为什么要学习科学与工程思维方法 1.2 思维、科学思维和工程思维 1.3 思维的方式、方法和方法论,第一讲 绪论,1 为什么要学习科学与工程思维方法? 什么是科学、技术和工程？ 科学(Science)：一种建立在（人类）无偏见观察和系统实验基础上的关于自然界及其现象的知识体系。通常，一门科学还包括追求普遍真理或基本定律的方法体系（思维与实验方法体系）。（出自不列颠百科全书） 科学的两个基本部分：知识体系；方法体系 知识特点：陈述性知识（what, why）,第一讲 绪论,技术(Technology)：也称“工艺学”，是人们从实践中总结或发明出的认识自然、改造自然的工艺或方法体系（包括如何运用科学理论的方法）。（出自不列颠百科全书） 知识特点：程序型知识（how） 工程(Engineering)：运用科学、数学、经济、社会及经验知识，去设计和建造机械、建筑、设备、系统、材料及新工艺.以满足社会需求的活动、学科或专业。 （出自维基百科）,“科学家研究已有世界，工程师创造未来世界！”钱学森导师冯.卡门语 科学家讲求“发现”；工程师讲求“发明、创造” 科学发现 技术发明 工程建造,第一讲 绪论,第一讲 绪论,为什么要学？ 人的各种活动受思维的影响和制约 思维方式与实践方式相对应 科学实践 科学思维 理性思维 工程实践 工程思维 综合性思维 文学实践 文学思维 非理性思维 艺术实践 艺术思维 非理性思维 理性思维 收敛性思维 非理性思维 发散性思维,第一讲 绪论,例：“砖”除了造房子还有什么用途？ 发散性思维创造性思维的特性,第一讲 绪论,收敛性思维理性思维的特性 砖的特性：1）重量；2）形状；4）材料；3）强度 砖的具体作用：根据某种砖的特性，确定其限制及适用范围,人类感知的局限性 感觉范围的局限 视觉可见光(390750nm)；分辨率和视野有限 听觉2020000Hz; 0分贝（20Pa ） 嗅觉灵敏度和分辨力有限 ,第一讲 绪论,感性直觉的局限,曲线正方形：这些是完全的正方形吗？,有多少个黑点？,著名的佛雷泽螺旋,几何谜题,十二人还是十三人？,第一讲 绪论,非科学思维的局限性 难以精确认识和把握事物本质 地心说 日心说 自由落体问题物体下落速度与质量无关？ 难以辨别是非、真伪 “男人和女人在法律上当然应该不同，因为男女天生就不同！” 魔术与骗术？ 科学与伪科学？,偷换概念,科学实验与证伪,李奇微，美国陆军上将 1917美国陆军军官学校(西点军校) 19181926在母校和本宁堡步兵学校任教官 先后在多个国家和美国各地服役 1937年毕业于美国陆军军事学院 特点：具备优秀的数理逻辑思维和冷静务实精神 成名：朝鲜战争中挽救了“联合国军”,第一讲 绪论,10.2511.2 美军第一次遭志愿军埋伏攻击历时8天 11.2512.2 美军第二次遭志愿军全线反击历时8天 12.311.8 美军第三次遭志愿军全线进攻历时8天 （一）巧合 （二）不需要更大的军事利益 （三）没有能力获得更大军事利益,第一讲 绪论,科学与工程思维方法,坚定正确的政治方向， 艰苦朴素的工作作风， 灵活机动的战略战术。 毛泽东,第一讲 绪论,第一讲 绪论,2 思维、科学思维和工程思维? 关于思维本质的几个基本观点 ？ 思维是物质运动的最高形式 思维的物质基础是人脑 思维是人脑对客观事物的反映 思维是人类认识的高级阶段,第一讲 绪论,第一讲 绪论,第一讲 绪论,第一讲 绪论,奇妙的小宇宙,两根香蕉可支撑大脑一天 频繁倒时差会损坏记忆 大脑难辨噪音中的来电 大脑有个“笑话中心” 大脑对序列情有独钟 大脑误会让人见光喷嚏 人不能自己挠痒自己笑 打哈欠让大脑变得清醒 高度能让大脑产生幻觉,第一讲 绪论,第一讲 绪论,第一讲 绪论,科学思维 通常指理性的认识过程，是人脑对客观事物间接和概括的反映 两大特征： 理性特征：事物本质和规律一定存在；人类的正确思维能反映事物的本质和规律“理性给自然立法” 逻辑特征：逻辑（Logic-思想的规律和规则）是科学思维的形式和工具 三段论形式逻辑数理逻辑或符号逻辑,第一讲 绪论,几个性质： 抽象性：以经验事实为起点的去伪存真思维过程 确定性：科学思维原则上能不断排除不确定性 形式性：科学思维过程以科学符号为标志 精密性：主要体现为数学的精密 理论性：科学知识与方法体系的完整、自洽,第一讲 绪论,工程思维 工程思维与科学、艺术思维比较 “科学发现”体现了思维与现实的反映性关系，思维对象为客观世界 “工程创造”体现了思维与现实的创造性关系，思维对象一般为非客观存在 “艺术想象”体现了思维与现实的想象性关系，思维对象为非客观存在,第一讲 绪论,工程思维的基本性质 科学性 逻辑性和艺术性,第一讲 绪论,运筹性和集成性 可靠性、可错性和“容错性” 工程思维与科学思维的主要区别 工程思维是价值取向思维 科学思维是真理取向思维 工程思维是与具体对象关联的“特殊”思维 科学思维是超越具体对象的“共相”思维 工程思维常关注现实时空中的对象和问题 科学思维一般研究抽象时空中的对象和问题,第一讲 绪论,3 思维的方式、方法和方法论? 思维方式 人们大脑活动的内在程式，是相对定型化的思维样式,雅典学院(拉斐尔1510-1511) 画意：以语法、逻辑、数学、音乐、天文等七种自由学术来表现人类对智慧和真理的最求 西方人的思维方式习惯用逻辑思维考虑问题,东方人的思维方式习惯用形象思维和辩证思维考虑问题 源自易经的成语：否极泰来；无平不陂，无往不复；居安思危,第一讲 绪论,第一讲 绪论,思维方法 “方法”源于希腊文,原意是“沿正确道路进行”，现指达到某种目的的途径和手段 思维方法：人们在思维过程中运用的工具和手段。 如分析、综合、归纳、演绎、形式逻辑等方法 思维方法论 研究思维方法的理