《科学的思维方法》PPT课件.ppt

自然辩证法,石家庄铁道大学人文学院,第四讲 马克思主义科学技术方法论,科学技术研究的辨证思维方法 科学技术研究的创新思维方法 科学技术研究的数学与系统思维方法 科学技术活动的方法,一、科学技术研究的辨证思维方法,分析与综合 归纳与演绎 从具体到抽象 历史和逻辑的统一,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 1、分析 分析是把客观对象的整体分解为一定部分、单元、环节、要素并加以认识的思维方法。 分析方法是以客观事物的整体与部分的关系为客观基础的。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 1、分析 运用分析方法时，涉及客观事物中整体与部分关系的内容也不相同。其中主要有： 其一，分析事物在空间分布上的各个组成部分 其二，分析事物在时间发展上整个过程的各个阶段。 其三，分析复杂统一体的各种因素、方面和属性。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 1、分析 分析方法在思维方式上的特点，在于它从事物的整体深入到各个组成部分，通过认识各个组成部分来认识事物的内在本质或整体规律。分析方法的形式是多种多样的，除了定性、定量分析，还有因果分析、结构分析、动态分析、矛盾分析、数学分析等等。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 1、分析 分析的基本作用，就是深入事物的内部，从各个不同的侧面，研究各个细节，为从整体上认识事物积累材料，以便把握事物的本质。 分析方法也有一定的局限性，由于它割裂事物的联系而局限于要素或部分的研究，其结果往往使人们形成一种孤立、静止、片面看问题的习惯，缺乏对事物整体的认识。为了避免这种缺陷，必须在分析的基础上进一步发展到综合阶段。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 2、综合 综合是分析方法的发展。它是在分析的基础上把对客观对象一定部分、单元、环节、要素的认识联系起来，形成对客观对象统一整体认识的思维方法。 综合方法的客观基础，也是客观事物的整体与部分的关系。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 2、综合 综合方法在思维方式上的特点是，它在把事物的各个部分联结为整体时，力求通过全面掌握事物各部分、各方面的特点以及它们之间的内在联系，然后加以概括和上升，从事物各部分及其属性、关系的真实联系和本来面目，复现事物的整体，综合为多样性的统一性。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 2、综合 综合方法的基本作用是克服了分析方法的局限性，使人们能够揭示事物在分解状态下不曾显示的特性；能够从整体的高度来把握事物的本质。 黑格尔曾用了一个生动的比喻说明分析的不足和综合的必要。他写道:“用分析的方法来研究对象就好像剥葱一样，将葱皮一层一层地剥掉，但原葱已不存在了。”,一、科学技术研究的辨证思维方法,（一）分析与综合 3、分析与综合的辩证关系 分析与综合是人们科学思维中常用的逻辑方法，分析与综合是辩证统一的，两者相互渗透，相互转化，分析是在综合指导下的分析，综合是以分析为基础的综合，两者互相依存。 每一次分析和综合的完成，只是标志着认识达到某一个层次水平，而不是认识的最后终结。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（二）归纳与演绎 1、归纳方法 归纳方法是从个别或特殊的事物概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法，逻辑学上又叫归纳推理。它的客观基础是一般存在于个别之中。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（二）归纳与演绎 1、归纳方法 归纳方法根据概括的对象是否完全可以分为完全归纳法和不完全归纳法两类。 完全归纳法是考察了某类事物的全部对象以后，发现每一对象皆具有某种属性，从而概括出该类事物全部对象都具有该属性的一种逻辑方法。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（二）归纳与演绎 1、归纳方法 不完全归纳法是考察出某类事物中的部分对象具有某种属性，推论出该类事物中所有对象都具有某种属性的逻辑方法。 简单枚举归纳法 科学归纳法 ：求同法 、求异法 、求同差异共用法 、共变法 、剩余法。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（二）归纳与演绎 2、演绎方法 演绎方法是由一般性的前提到个别性的结论，即依据该类事物都具有的一般属性、关系来推断该类事物中个别事物所具有的属性、关系的方法。一般寓于个别之中，一般中又概括个别，凡是一类事物共有的属性，其中每一个别事物也必然具有，所以从一般中必然推出个别。 演绎方法是一种逻辑推理，它是由前提、逻辑规则和结论三个部分所构成。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（二）归纳与演绎 3、归纳与演绎的辩证关系 归纳与演绎是对立的统一。 一方面归纳和演绎所遵循的原则不同，思维方向相反。 另一方面，归纳与演绎同是人们认识世界的方法，二者互相联系，互相补充，因而它们又是统一的。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（三）从抽象到具体 1、科学抽象 科学抽象是理性思维的一种形式。它是在人们获得感性材料以后，运用理性思维进行一番去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的加工制作，从繁纷复杂的现象中抽取本质规律的过程。 完整的科学抽象过程包括思维运动的两次飞跃，即由感性的具体上升到抽象的规定，再由抽象的规定上升到思维的具体。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（三）从抽象到具体 1、科学抽象 科学抽象在科学研究过程中的主要作用 首先表现为可以辅助人们撇开许多次要的或无关的因素，使研究对象和研究过程得到比在实验条件下更进一步的纯化和简化。 其次，科学抽象还能帮助我们撇开不同事物的不同形态和内容，抽象出事物的共同特性。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（三）从抽象到具体 2、从抽象到具体 具体有两个含义。第一，指感性具体，也就是人们面对客观事物本身所获得的感性表象；第二，指理性具体，即反应事物本质规定的、与科学实践结合的理论内容。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（三）从抽象到具体 2、从抽象到具体 在辨证思维中，从抽象到具体的过程，要实现认识的两次飞跃： 第一次，是从感性的现实具体上升到思维抽象的过程，是一种建立在实践基础上的经验总结提升的过程； 第二次，是从科学的思维抽象逐步使抽象的理论上升到与具体实践相结合的理性的思维具体的过程，是把抽象的概念和理论再返回科学实践，赋予理论具体内容的过程。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（四）历史和逻辑的统一 历史方法是一种过程研究方法，科学技术研究需要掌握具体的研究过程、概念演变史、学科史和前人研究方法，从而形成创新性科学研究的背景。 逻辑是按照理性要求制定的思维规则和形式，它以抽象为基本特征，通过对事物的具体形态和个别属性分析思考，揭示出事物本质特性，形成概念思维的基本形式是概念、判断、推理。,一、科学技术研究的辨证思维方法,（四）历史和逻辑的统一 在思维中坚持历史与逻辑的统一，要求： 其一，思维的逻辑进程与客观的历史进程相统一。事物的历史从哪里开始，思维的逻辑进程也应当从哪里开始；以历史起点为逻辑起点，以历史的进程为逻辑的进程，按照历史进展的必然性来具体地、历史地揭示事物的发展规律。 其二，思维的逻辑进程与思维的历史进程相统一。思维的逻辑进程是对思维的历史进程的概括，而思维的历史进程是思维的逻辑进程的基础。思维的逻辑进程是以概括的形式再现思维的历史发展。,二、科学技术研究的创新思维方法,思维的收敛性和发散性 思维的逻辑性与非逻辑性 直觉思维 移植、交叉与跨学科研究方法,二、科学技术研究的创新思维方法,（一）思维的收敛性和发散性 1、思维的收敛性 收敛式思维，是指在解决问题的过程中，思维尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑系列中去，从所接收的信息中产生逻辑的结论。这种集中型或直线型的思维就叫做收敛思维。 收敛思维特性又称“聚合思维”、“求同思维”或“集中思维”特性。收敛思维志在取得结果。,二、科学技术研究的创新思维方法,（一）思维的收敛性和发散性 2、思维的发散性 发散思维，是指在解决问题时，思维能不拘一格地从仅有的信息中尽可能扩展开去，朝着各种方向去探寻各种不同的解决途径和答案。又称“放散思维”、“求异思维”或“扩散思维” 发散思维有三个主要特征，即流畅性(在思维表达上很少阻滞)、灵活性(思维反应灵敏，不受消极心里定势阻碍)和独特性(产生独特想法的可能性大)。,二、科学技术研究的创新思维方法,（一）思维的收敛性和发散性 3、思维的收敛与发散 发散思维和收敛思维在创造活动中是反复交织、相辅相成、各司其职、缺一不可的两种思维模式，它们的优化组合是一切创造性思维的共同特征。 只发散，不收敛，劳而无功：只收敛，不发散，没有创造。只重视其中一个，便可能走向形而上学思维。若把两者有机结合起来，则具有辩证思维的特点需要在两者之间保持思维的张力，在收敛中注意发散，在发散中注意收敛。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 1、创造性思维 创造性思维是人类创造活动的灵魂和核心。 英国心理学家沃勒斯在1982年出版的思考的艺术一书中提出，任何创造过程一般要经历四个阶段：创造的准备期 、酝酿期 、明朗期 、验证期 。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 1、创造性思维 ：常用方法 步步追踪 沿着事物的发展脉络或原有的研究路径步步深化地不断探索，从已知到未知深入挖掘，从现实到未来进行思索，从而引出创造的火花和科学的结论。科学史上1895年伦琴发现X射线后，贝克勒尔立即由此追踪，提出了X射线伴随磷光现象而存在的问题，于1896年发现了天然放射性；居里夫人又深入研究发现了镭，她的女儿又深入探索发现了钋的一些特点等。前几年超导现象的研究也是类似的状况 。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 1、创造性思维 ：常用方法 水平思考 当人们深入探究、纵向思考不能成功时，适时将思考的焦点平移，进而寻找解决问题的新途径。类似于科学实验中“有训练的”观察者对机遇的捕捉，在成功可能性较大的范围内对接“幸运的偶然”。这需要良好学术素养或职业素养支撑的超凡悟性和见微知著的能力。诺贝尔奖获得者埃克尔发现钠离子在神经细胞中的传递功能。1960年获诺贝尔生物学奖的伯内特提出器官移植的免疫性等均属此类。尤伯罗斯承办奥运会、邓小平创立邓小平理论亦如此。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 1、创造性思维 ：常用方法 由此及彼 建立在类比原则基础上的原理移植、技术移植、方法移植能有效提高探索成功的可能性。相关的思考和尝试，在许多领域有启示意义。如茄子是一年生的，苹果是多年生的 ，可否用生物工程的办法使茄子多年生。油菜果实长在上面，花生果实长在下面，能否培植一种新植物使地下、上面都结果实，可能吗？,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 1、创造性思维 ：常用方法 引向荒谬 对命题或假设做还原性的思考，充分暴露其中的谬误，再经严密的逻辑推理引出显而易见的错误，使问题得以明晰。如伽利略思考自由落体运动时，首先假定亚里士多德的结论正确，照其原理设计实验方案，然后通过实验证明其错误。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 1、创造性思维 ：常用方法 反面求索 从事物的相反方向提出问题，展开思考，寻找办法。如原来国家和各地针对山区干旱农村扶贫的思路是引水上山，后发现效果不彰部分地改为移民下山。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 1、创造性思维 ：常用方法 极端激发 设想将事物推向极端（学术思考），然后分析可能出现的现象，再进行理性分析思考。如有人追求长生不老，如果人都长生不老，世界会是什么样子？还有许多人希望生男孩，如果所有新生儿都是男孩，世界怎么办？,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 2、创造性思维特点 ：逻辑性与非逻辑性 创造性思维的逻辑性，是指其过程中包括演绎、类比推理、归纳等。 创造性思维的非逻辑性，主要是运用直觉、灵感、想象等手段来触发新思想、新意象的产生。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 3、非逻辑思维与逻辑思维的区别 （1）两者的特点不同。非逻辑思维是一种较少思想束缚、超越思想常规、摆脱成见、构筑新意以达到科学认识上产生突破的思维，带有较大的启发性、灵活性、弹性；逻辑思维重在抽象过程，通过概念、判断、推理等思维形式来揭示对象本质，具有严密性、自洽性和明确性的特点。,二、科学技术研究的创新思维方法,（二）思维的逻辑性与非逻辑性 3、非逻辑思维与逻辑思维的区别 （2）两者的作用不同。非逻辑思维是实现创造发明的灵魂，能陚予逻辑思维巨大的生命力；逻辑思维是实现创造发明的基础，特别是科学理论体系的建构中更不可缺少逻辑思维的作用。 (3)两者所属的层次不同。逻辑思维还属于一般的智能结构，非逻辑思维则集中反映创造力，虽然逻辑思维能力与创造性思维能力不无关系，但是有很强逻辑思维能力的人不一定具有很强的创造性思维能力，反之亦然。,二、科学技术研究的创新思维方法,（三）直觉思维 直觉思维是指不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质的一种思维形式。 直觉思维有时还伴随着被称为“灵感”的特殊心理体验和心理过程，它是认识主体的创造力突然达到超水平发挥的一种特定的心理状态。 在直觉的灵感中还都包含着使问题一下子澄清的顿悟。科技史上的许多重大的难题，往往就是在这种灵感和直觉的顿悟中，奇迹般地得到解决的。,二、科学技术研究的创新思维方法,（三）直觉思维 直觉和灵感具有以下基本特征： 第一，认识发生的突发性。直觉和灵感都是认识主体偶然受到某种外来信息的刺激而突然产生的随机过程。 第二，认识过程的突变性。直觉和灵感就是思维过程实现质变的、表现为逻辑上跳跃的突变形式。 第三，认识成果的突破性。直觉和灵感能打破常规的思路，突破思维定势和逻辑规则的束缚，从而成为突破性创造的催生剂。,二、科学技术研究的创新思维方法,（三）直觉思维 直觉和灵感的方法论意义：在于它们是创造性思维的重要形式，也是发挥科学认识主体思维能动性的突出表现。 直觉和灵感都是创造主体长期从事科学研究活动的实践经验和知识储备得以集中利用的结果，是创造者日积月累地针对要解决的问题所思考的各种线索凝聚于一点时的集中突破，是创造者显意识与潜意识的豁然贯通。 灵感还包含着丰富的情感因素，实现了创造主体全身心的总动员。,二、科学技术研究的创新思维方法,（三）直觉思维 爱因斯坦认为，物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，然而要通向这些基本定律并没有逻辑的道路，“只有通过那种对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律”。因此他明确提出：“我相信直觉和灵感。”,二、科学技术研究的创新思维方法,（四）移植、交叉与跨学科研究方法 1、移植方法 所谓移植，即把在其他学科中已经运用的方法或研究方式移到要研究的新领域或新学科中，加以运用或加以改造后的研究方法。移植方法的创造性很高。 移植方法是理论研究和应用研究中常用的方法之一，移植法有助于认识从简单走向复杂、从低级走向高级 。,二、科学技术研究的创新思维方法,（四）移植、交叉与跨学科研究方法 2、学科交叉方法或跨学科方法 所谓学科交叉方法，就是两门以上的学科之间在面对同一研究对象时，从不同学科的角度进行对比研究的方法。借鉴其他学科的研究，思考本学科的问题和对象，融合其他学科的研究方法，以达到对研究对象的新认识。 所谓跨学科方法就是通过多学科的协作共同解决同一问题的方法，跨学科也是一种多学科融合的方法，也可以成为多维融贯的方法。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,数学方法及其作用 系统方法及其作用 复杂性思维及其方法,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 1、数学方程方法 通常的数学方程有两类：常微分方程和偏微分方程。 把数学方程作为一种数学方法时，通常考虑的是，这种方法的特性、作用和意义。数学方程方法，指的是数学方程是一种把事物的关键关系抽象出来，形成了关于某种事物的形式化表征的方法。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 2、数学建模方法 数学模型：利用数学语言来模拟现实的模型。数学在建模方面具有重要作用，数学模型比实物模型更能够反映事物内在属性的抽象关系。一般而言，为了定量地解决一个实际问题，从中抽象、归结出来的数学表述就是数学模型。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 数学建模类型 确定性数学模型。指这类模型所依据的背景对象一般为实体，具有确定性或固定性，对象间的关系也是确定的。这类模型的表示形式可以是各种各样的方程式、关系式、逻辑关系式、网络图等。 随机性数学模型。这类模型的背景对象具有或然性或随机性。其数学模型表示经常运用的是概率论、过程论及数理统计学等方法。 模糊性数学模型。这类模型所对应的背景对象及其相互关系均具有模糊性特征。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 2、数学建模方法 ：三个步骤 （1）对现实原型进行分析，找出其对象与关系结构，以便确定使用数学模型的类别； （2）确定要研究对象的系统及其边界，并且抓取其中最重要的特征和变量关系； （3）进行数学抽象尽可能使用数学概念、符号和数学表达式去表征事物对象及其关系。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 2、数学建模方法 就数学模型建构而言，它可以培养（或反过来需要）四种能力：理解实际问题的能力、抽象分析能力、运用数学工具能力和通过实践验证能力。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 2、数学建模方法,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 3、数学统计方法： 统计与概率 统计方法是人类对事物总体数量、类型及其关系的认识方法。统计方法在统计资料的基础上来研究如何搜集、整理和分析统计资料的方法。它对认识事物总体状况、分布状态及其相互关系有重要意义。 统计方法建立的依据是概率。所谓概率又称或然率、几率，是对随机事件发生的可能性的一种数学测度。在数学上，事件发生的机会可用一个数来表示，我们称该数为概率。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 3、数学统计方法 数学统计方法是对大量随机现象进行有限次的观测或试验的结果进行数量研究，并依之对总体的数量规律性做出具有一定可靠性推断的应用数学的方法。 它是研究怎样有效地收集、整理和分析带有随机性的数据，以对所考察的问题做出推断或预测，直至为采取一定的决策和行动提供依据和建议的数学方法。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 3、数学统计方法 数学统计方法的哲学基础： 关于必然性和偶然性之间关系如何认识的观点。著名的科学哲学家哈金曾经写过一本书名为驯服偶然的著作，论述概率和统计作为方法来研究偶然性的作用与意义。由此看来，数理统计方法就是驯服偶然的工具。,三、科学技术研究的数学与系统思维方法,（一）数学方法及其作用 4、数学