3-简答(论述课程小论文

简答 论述 课程小论文 所属章节 第一章 科技创新的理论基础概述 第三节 创新技法 十一 本节评价方式 简答简答 论述论述 1 什么是思维 什么是思维 答 随着科学技术的发展 人类对思维的本质有了更进一步的认识 对思维的概念也从不 同角度进行了概括 哲学 心理学的观点认为 思维是人脑的机能和产物 是人类在劳动协作和语言交往的社 会实践中产生 发展起来的 借助于语言 符号与形象作为载体来间接地概括地反映事物 本质和规律性的复杂的生理与心理活动 思维可解释为理性的认识 即思想 又可解释为人对客观事物理性认识的过程 即人们通 过大脑的各种复杂的心理活动 把丰富的感性材料 通过由此及彼 由表及里 去粗取精 去伪存真的加工 揭露出不能直接感知到的客观事物的本质 通俗地讲 思维就是思考 在日常生活中 大脑通过感觉器官接受各种信息 产生各种问 题 结合大脑中已有的知识和经验 经过思考可回答产生的问题 因此科学思维方法在认 识世界和改造世界的过程中起着重要的作用 1 创新技法的主要原则有那些 创新技法的主要原则有那些 答 主要原则有 科学性原则 科学是反映客观事实和规律的知识体系 科学性原则是指在创造活动中 要遵守科学思想和科学方法 需要性原则 需要性原则是指创造课题选择和构思要从社会需要出发 体现创造的社会 价值和社会意义的要求 创新性原则 发明创造成果 必须是新颖的 独特的 前所未有的 而不能是一种模仿 和抄袭 技术发明较旧事物应有实质性特点和进步 同时 发明创造设想或成果的技术先 进性更有利于推动社会进步 所谓实质性特点 是指发明创造的技术特征同已有技术相比 有本质的差异 这种差异并 非技术领域的普通技术人员所能想到的 即具有非显而易见性 所谓进步 是指在技术原理 技术结构 技术效果 使用价值 产品用途等方面的进步 实用性原则 实用性原则是指创造成果能够在产业上制造 使用 也能在生活中应用 并能产生积极效果 即具有实用性 当然 在技术发明的选题和构思中 既要考虑创造成果的实用性 又要具有远大的目光 能看到创造成果的潜在价值 经济性原则 经济性的要求一方面是指采用较低成本来达到创造课题的要求 另一方面 是指创作成果本身能产生较好的经济效益 2 什么是科技创新的原理什么是科技创新的原理 答 科技发明创造原理是指根据人们在创造活动中思维方法的特点 总结出来并用以指导 创造活动的理论 它是创造思维得以产生和发展的理论基础 综合原理 是指把研究对象的各个部分 各个方面和各种因素联系起来加以考虑 从而在整体上把握 事物的本质和规律的一种思维方法 综合不是各部分的机械相加 也不是各种因素的简单堆砌凑合 而是在分析各个构成要素 基本性质的基础上 按照对象各部分间的有机联系 综合其可取的部分 使综合后所形成 的整体具有优化的特点和创新的特征 综合原理 即正确的综合可以导致有效的创造 生物杂交会形成 杂交优势 而技术上的综合也可形成技术优势 综合原理广为应用 它 可以是高新技术与传统技术的综合 也可以是自然科学与社会科学的综合 还可以是多学 科科学成果的综合 综合就是创造 也是现代创造活动发展的基本特点 组合原理 组合原理是将两种或两种以上的事物部分或全部进行有机联接 用以形成新事物的创新思 路 称科技发明的组合原理 事物可以是学说 技术 方法 产品等 有机联接主要指叠加或组合 组合方法主要类型 主体附加 在原有的技术思想上补充新的内容或在原有的物质产品中增添新的附件获得 新思想或品质更好的产品 异类组合 将两个或两个以上科学领域中的技术思想或物质产品组合在一起 使之带有 不同的技术特点和风格 同类组合 将两种或两种以上相同或相近的实物组合在一起 通过数量的变化来弥补功 能上的不足或得到新的功能 重组组合 在事物的不同层次上分解原来的组合 然后在以新的思想重新组合 以改变 事物各组成部分之间的相互关系 从而产生新技术新产品 统计显示 组合原理在各项重大创造发明成果中 已经占据主导地位 是值得效仿的创新 思路 移植原理 移植原理的创新机制是一种相似推理思维 它力求从表面上看来仿佛是毫不相关的两个事 物或现象之间 发现它们的联系 移植法就是移植原理的实际运用 它是将已知的原理 技术 方法 拓展和延伸到新的领 域 以求获得新的创造成果 例如 比利时科学家普利高津将远离平衡态的热力学概念 理论 移植到生物学乃至人类 社会学领域 创建的耗散结构论在众多的领域获得了广泛的运用 对于移植法则 主要应从两方面进行考虑 一方面在求解创新课题时 要自觉地寻找技术原点 以解决创新中的问题 任何发明创新 都有其创造的起点和原点 创造的原点是唯一的 而创造的起点则可以很多 研究已有事 物的创造起点 并追根寻源找到它的创造原点 再从创造原点出发去寻找各种解决问题的 途径 用新的思想 新的技术 新的方法重新创造该事物 从本质上面去解决问题 获得 创新思路 另一方面 当出现某一新的技术时 应及时将它推广到其他领域 例如 可以把红外传感 器系统移植到灯 门 洗手间烘手器的自动控制中 置换原理 置换原理又称换元原理 是指对已有事物的构成要素进行置换 以获得新的创造成果的一 种创造原理 置换原理在实际运用时通常有材料置换 方法置换和结构置换等形式 它们都是用代替原 事物中相应要素的方法来获得创造成果 例如 利用普通塑料可制作逼真的皮革制品 而且比真皮价格便宜得多 用适用针筒代替 实验所缺的两用气筒 做低压沸腾等中学物理实验 效果同样明显 再如 通过对由电阻 电感 电容器组成的一个电路系统的研究来解决由质量 弹簧 阻尼器组成的一个机械系 统中亟待解决的问题 通过对地下水渗流场相似的电流场的研究解决地下水运动的问 题 这些都是典型的换元原理的运用 类比原理 类比原理也称类比推理 是根据两个 或两类 对象之间在某些方面的相似或相同而推出它 们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑推理 类比原理的创新机制主要是人类所具有的由此及彼的思维想象能力 应用类比原理是提出 科学假说的一条重要途径 运用类比 人们以物与物相似或物的属性与物的属性相似为依据 很容易从一物扩展 飞 跃到另一物 它具有广泛性 灵活性 变通性的特点 类比推理属于从特殊到特殊的推理方法 因而其结论具有相当大的或然性和不确定性 这 是我们在运用这一原理进行创造时所应注意到的 迂回原理 迂回原理是指在创造活动中 由于某些主客观原因 如难点无法突破 主客观条件不具备 等 无法使创造课题获得成功 而及时改变课题主攻方向 换成研究相关课题 通过解决 侧面问题 外围问题或后继问题 进而达到使原创造课题获得解决的一种创造原理 这种原理告诉我们 应当多侧面 多层次 多角度看待问题 东方不亮西方亮 避难就易 迂回进攻 往往也能出人意料 收效甚大 这种另辟蹊径的创新方法称迂回原理 其实质 是绕过思维障碍 实现创造成功 例如 很早以前 天文学家根据种种迹象判断 在天王星之外一定还有一颗行星 但人们 花费大量时间和精力进行长期观察与探索 却一无所获 以致有人开始怀疑是否存在这样 一颗行星 后来 科学家们暂时避开直接观测搜寻 采用迂回方式 转入计算该未知行星 的轨道 求出它的轨道参数 再依这些参数所指示的位置去进行观测 终于 1846 年 9 月 23 日在未知行星轨道所在的空域找到了这颗被命名为海王星的行星 其中 就运用了迂回 原理 海王星是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星 天文学家利用天王星轨道的摄 动推测出海王星的存在与可能的位置 分离原理 分离原理是把某一创造对象进行科学的分解和离散 使主要问题从复杂现象中暴露出来 从而理清创造者的思路 便于抓住主要矛盾并想办法解决 以引导人们摆脱习惯思维的束 缚而获得创造 例如 隐形眼镜是眼镜架和镜片分离后的新产品 音箱是扬声器和收录机整体分离后的新 设计 活字印刷是整版分离后的新技术 其创造的关键在于冲破事物原有面貌的限制 将 研究对象予以分离 既可能将事物 化整为零 减少事物所占据的空间和面积 所消耗的 能源和材料 又可能使事物 各自为战 改善事物分离后各自的性能或提高各自的效率 从而创造出全新的概念和全新的产品 逆反原理 逆反原理就是运用逆向思维指导人们去解决问题 逆向思维强调人们在思维路径和思维方法上 摆脱原有常规思维模式的束缚 发挥思维的 自我控制和调节能力 从与传统的 逻辑的或习惯的思维方向相反的方向去寻求解决问题 的方法 应当指出 逆向思维与正向思维是相对的 没有正向思维 也就无所谓逆向思维的说法 所以 在逆反原理的运用过程中 既需要以正向思维为基础 又需要以逆向思维做参考 二者有不可分割的联系 例如 刀削铅笔 是刀动笔不动 设法使笔动刀不动 进而发明了卷笔刀 运用的就是逆 反原理 再如 20 世纪 70 年代 人们研制晶体管时 世界上很多科学家都在忙于提炼纯锗 而日 本的江崎于奈和宫原百合子却反其道行之 在锗中掺加杂质 从而得到性能优异的电晶体 使晶体管研制获得了突破 变化原理 变化原理是指对某一事物进行改造 变化 以达到创新目的的一种法则 变化原理是指导 人们用变化 发展的眼光看待事物 世界是多姿多彩的 事物也是在不断发展变化之中 没有永远一成不变的事物 在某些情况下 事物的变化也可成为一种创造成果 因此 我 们说变化一步可能是一种进步 变化二步则可能是一种创新 变化原理在实际运用中 有形状变化 数目变化 尺寸变 位置变化 运动形式变化等 例如 一些科学实验 应用变化原理让对象处于各种特殊条件下 超高压 高真空 超低温 等 从而暴露其特殊性质和新规律的实验方法 群体原理 群体原理系指创造主体的群体性 这也是现代创造活动的基本特点之一 在创造发明活动中 摆脱狭窄的专业知识范围的束缚 依靠各专业知识群体的交流中群策 群力的智慧 依靠科学技术的交叉渗透所体现出的互相取长补短 集思广益 以实现新的 创造发明 这是群体原理 例如 召开各专业人士参加的小型讨论会 针对某一需要解决的问题展开讨论 互相启发 让创新思路产生连锁反应 就是典型的群体原理运用 3 科技创新原理中综合原理的意义是什么 科技创新原理中综合原理的意义是什么 答 综合原理 是指把研究对象的各个部分 各个方面和各种因素联系起来加以考虑 从而在整体上把握 事物的本质和规律的一种思维方法 综合不是各部分的机械相加 也不是各种因素的简单堆砌凑合 而是在分析各个构成要素 基本性质的基础上 按照对象各部分间的有机联系 综合其可取的部分 使综合后所形成 的整体具有优化的特点和创新的特征 综合原理 即正确的综合可以导致有效的创造 生物杂交会形成 杂交优势 而技术上的综合也可形成技术优势 综合原理广为应用 它 可以是高新技术与传统技术的综合 也可以是自然科学与社会科学的综合 还可以是多学 科科学成果的综合 综合就是创造 也是现代创造活动发展的基本特点 4 什么是逆反原理 什么是逆反原理 答 逆反原理就是运用逆向思维指导人们去解决问题 逆向思维强调人们在思维路径和思维方法上 摆脱原有常规思维模式的束缚 发挥思维的 自我控制和调节能力 从与传统的 逻辑的或习惯的思维方向相反的方向去寻求解决问题 的方法 应当指出 逆向思维与正向思维是相对的 没有正向思维 也就无所谓逆向思维的说法 所以 在逆反原理的运用过程中 既需要以正向思维为基础 又需要以逆向思维做参考 二者有不可分割的联系 例如 刀削铅笔 是刀动笔不动 设法使笔动刀不动 进而发明了卷笔刀 运用的就是逆 反原理 再如 20 世纪 70 年代 人们研制晶体管时 世界上很多科学家都在忙于提炼纯锗 而日 本的江崎于奈和宫原百合子却反其道行之 在锗中掺加杂质 从而得到性能优异的电晶体 使晶体管研制获得了突破 5 论述移植原理的意义及应用 论述移植原理的意义及应用 答 移植原理的创新机制是一种相似推理思维 它力求从表面上看来仿佛是毫不相关的两 个事物或现象之间 发现它们的联系 移植法就是移植原理的实际运用 它是将已知的原理 技术 方法 拓展和延伸到新的领 域 以求获得新的创造成果 例如 比利时科学家普利高津将远离平衡态的热力学概念 理论 移植到生物学乃至人类 社会学领域 创建的耗散结构论在众多的领域获得了广泛的运用 对于移植法则 主要应从两方面进行考虑 一方面在求解创新课题时 要自觉地寻找技术原点 以解决创新中的问题 任何发明创新 都有其创造的起点和原点 创造的原点是唯一的 而创造的起点则可以很多 研究已有事 物的创造起点 并追根寻源找到它的创造原点 再从创造原点出发去寻找各种解决问题的 途径 用新的思想 新的技术 新的方法重新创造该事物 从本质上面去解决问题 获得 创新思路 另一方面 当出现某一新的技术时 应及时将它推广到其他领域 例如 可以把红外传感 器系统移植到灯 门 洗手间烘手器的自动控制中 6 什么是创新技法 什么是创新技法 答 在科学研究和科技创新活动中所总结的科技发明创新原则 原理 完成创新活动的具 体方法和技巧等内容称之为创新技术理论 用以指导人们有效地开展创新活动并成功完成 创新任务 7 谈谈组合型创新技法原理及特点 谈谈组合型创新技法原理及特点 答 组合原理是将两种或两种以上的事物部分或全部进行有机联接 用以形成新事物的创 新思路 称科技发明的组合原理 事物可以是学说 技术 方法 产品等 有机联接主要指叠加或组合 组合方法主要类型 主体附加 在原有的技术思想上补充新的内容或在原有的物质产品中增添新的附件获得 新思想或品质更好的产品 异类组合 将两个或两个以上科学领域中的技术思想或物质产品组合在一起 使之带有 不同的技术特点和风格 同类组合 将两种或两种以上相同或相近的实物组合在一起 通过数量的变化来弥补功 能上的不足或得到新的功能 重组组合 在事物的不同层次上分解原来的组合 然后在以新的思想重新组合 以改变 事物各组成部分之间的相互关系 从而产生新技术新产品 统计显示 组合原理在各项重大创造发明成果中 已经占据主导地位 是值得效仿的创新 思路 8 论述逆向思考型创新技法及应用 论述逆向思考型创新技法及应用 逆向思考型创新技法是用逆向思维的方式来进行创造 是逆反原理的具体应用 人们在考虑问题时 总是根据常规 常理 常识作为正向思考 无形中在头脑中形成了一 种解决问题的思维定势 而且总是在这种思维定势之下寻求解决问题的方法很难站到反面 去寻求答案 而逆向思维的运用 是要突破这一思维定势 反过来思考问题 不循常规 标新立异 欲进反退 不依常理 这种逆向思维的结果 往往能发现别人看不到的真理和 创新 逆向思考型创新技法通俗地讲就是 反过来想一想 的意思 逆向思维中最经典的例子莫过于相传的北宋大臣 史学家司马光砸破水缸救人的故事和现 代航天航空技术研究中空气动力学试验的 风洞 模拟方法 飞机设计中 要试验飞机的外形和材料在高速飞行中与空气阻力的关系 这种试验很难在 空中飞行时进行 于是工程师们创造出 风洞 来模拟飞机 这是一种典型的逆向思维方法 即把飞机固定 让高速空气流向飞机 其效果是一样的 这就是空气动力学和航空技术研 究中常用的 风洞 实验室方法 也就是经典的逆向思维法 风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分 它不仅在航空和航天工程的研 究和发展中起着重要作用 随着工业空气动力学的发展 在交通运输 房屋建筑 风能利 用和洞内 使气体流过模型 世界上公认的第一个风洞是英国人韦纳姆 E Mariotte 于 1869 1871 年建成 并测量了物体 与空气相对运动时受到的阻力 风洞的大量出现是在 20 世纪中叶 到目前为止 中国已经 拥有低速 高速 超高速以及激波 电弧等风洞 1 逆向思考型创新技法原理 根据辩证法的基本原理 任何事物都包括着对立的两个方面 这两个方面又相互依存相互 排斥 存在于一个统一的整体中 逆向思考型创新技法是指以逆向思维的方式 以背逆常 规常理或常识的思路去寻找解决问题的新途径 新方法的创新技法 逆向思考可以从多个不同角度进行反向思考 归纳起来有如下创新技法 逆向反转思考法是指对事物的功能 结构 因果关系进行反转思考 以获得新的发明或找 到解决问题的新途径 1 功能性反转 即是从相反的方向或相反途径对事物功能及其运用进行思考的方法 例 1 一种节能型电冰箱 日常用的电冰箱都有一个散热器 设置在冰箱的背面 因为氟里昂经压缩机压缩后放出大 量的热量 散热器就是要将这些热量尽快散掉 以保持冰箱的正日常用的电冰箱都有一个 散热器 设置在冰箱的背面 因为氖里昂经压缩机压缩后放出大量的热量 散热器就是要 将这些热量尽快散掉 以保持冰箱的正常工作 而我们在日常生活中又需要大量的热水 能否将冰箱的散热器变成一个加热器来加热冷水呢 根据这一思路 美国的一个工程师设计 了一种新式冰箱 将散热器置于水精之中 果然获得了成功 这种冰箱可以节省能源 并 随时有热水使用 例 2 1987 年大兴安岭森林大火中发明了风力灭火机的 成语说 扇风点火 意即为风是助燃生火的 但是 在某种条件下 风却又能灭火 1987 年我国大兴安岭森林大火造成损失巨大 怎样的灭火器材更好呢 伊春林区有位郭师傅从吹 灭蜡烛这一现象突发灵感 为什么不以风来灭火呢 经过研制 发明了轻便有效的风力灭火 机 发挥了很好的效果 2 结构性反转 这是指从已有事物的相反结构形式去设想新的技术发明和解决问题的思路 例 1 安全木工刨床的发明 他是只读了一年半小学的农村木工李林森 运用逆向思维方法 改变了刨床的传统结构 设计出让木料固定不动 刨刀来回移动的新型刨床 这样在加工过程中就不用以手持木推 行 杜绝了工伤发生的机会 此发明获得专利后转让给昆明拖拉机厂 第一年就创产值 1200 万 获利 480 万元 求购信函厚达 1 5 米 例 2 新型无烟电烤箱的发明 用电烤箱烤食物是人们的一种爱好 原来的电烤箱受做饭炒菜的方式影响 热源在下 被 烤食品在上 经烘烤而析出的油脂要下滴 掉在电热丝上便产生大量烟雾 污染环境 影 响健康 日本夏普公司的技术人员运用逆向思维 将电热器与食品的上下位置颠倒了一下 电热器安置在烤箱的上部 这一变动彻底解决了油烟产生的问题 烟雾的困扰不复存在 3 因果关系反转 将事物的因果关系颠倒一下 会产生什么结果呢 这即是因果关系反转 这一方法的思维方式 世界上的许多事物都是具有可逆性的 1819 年 丹麦物理学家奥斯特 发现了通电导体可使磁针转动的磁效应 1820 年 法国的 物理学家安培发现通电的螺旋管具有磁性 英国物理学家法拉第想 既然电能产生磁 为 什么不能利用磁来生电呢 当时许多人都认为这不可能 但法拉第凭直觉认为应能进行这一 因果关系反转 他坚持进行了 9 年的艰苦探索 终于在 1831 年发现了电磁感应现象 为人 类步人电气化开辟了道路 例 1 风力发电机的使用 电风扇是大家都熟知的一种家用电器 扇叶一旋转就能产生风 在偏僻的山区和辽阔的大 草原上 用什么方法能使人用上电呢 中世纪欧洲那些风车磨坊给人们以很深的印象 于是 技术人员根据这一思路 设计了一种风力发电机 效果出奇的好 在多风的边远地区得到 了十分广泛的运用 2 缺点逆用思考法 事物不可能十全十美 总是存在这样那样的缺陷和不足 但人们发现了事物的缺点之后 一般思维状态下总是想办法改正缺点 弥补不足 而缺点逆用思考法是要求人们发现了事 物的缺点之后 充分利用缺点 变废为宝 化腐朽为神奇 突破传统思维 获得新的创造 1 扬长避短 缺点成特长 在一般情况下 某一现象和特征是事物的缺点 但在特定条件下 这一缺点却可能成为其 特长 并为人们所用 例 1 盲人暗室逞英豪 美国最大的胶片加工企业 GAF 公司胶片拼接用盲人在暗室工作的 启示 例 2 泰坦尼克号沉船的启示 20 世纪初世界上最大最豪华的游轮英国的泰坦尼克号 它设计先进 钢板坚实 它的沉没 使人们不可思议 但对它长期不懈的研究和探索又给人们带来了新的启迪 近年来研究结果表明 造成轮船迅速沉没的致命原因不是冰山撞击 肇事的祸根是从北冰 洋漂过来的冰块使船底的局部出现低温 船底的焊接部分产生低温脆性而造成的 由于低 温使船体钢板焊接部位发生低温脆性 因此一撞就裂就破 毫无预先设计的强度可言 低 温脆性致使这艘号称不沉之轮惨遭灭顶之灾 材料的低温脆性这一缺陷 开创了低温切削新工艺 被人们运用逆向思维 变缺点为特长 发展成一种低温加工技术 2 将错就错 寻找新用途 工作难免不发生差错 事物的缺点也不是一下子就能纠正过来 既然发生了 就承认它存 在 运用逆向思维 化腐朽为神奇 让缺点变财富 例 1 废纸的新用途 德国造纸厂有位技师 在造纸的某道工序中忘了放浆糊 生产出的纸无法书写 笔尖一接 触纸墨水便化开来 大量的纸将要报废 他只有等待被解雇了 此时有位朋友来看他 建 议能否研究一下这种纸的新用途 果然 他们利用其易渗水的缺点用来作吸墨水纸 效果 很好 于是便申请了专门生产这种纸的专利 工厂大获其利 这位险遭除名的技师也因此 而荣任该厂董事 例 2 呢料缺点的逆用 天津某毛纺厂生产一种黑色的呢料 由于原料成分不同 着色不一 老是出现白疵点 厂 里想了很多办法也解决不了 后来有人建议 既然消除不了白疵点 干脆不如扩大白疵点 让它成为一种特色 这一建议被工厂采纳 生产出的这种呢料更受市场欢迎 被取名叫雪 花呢 例 3 凤尾裙 的发明 3 不依常理 缺点有特色 许多事物的缺点 不依常理而论 我们就能发现这些缺点原来还如此美妙 缺得有理 缺 得有利 断臂的维纳斯不就具有一种神奇的缺陷美吗 3 背逆常规思考法 背逆常规思考法的关键是要抓住事物的本质 不为表面的现象所迷惑 在突破传统思路中 力求标新立异方能有所成就 例 1 茅台酒是怎样评上金奖的 1915 年巴拿马万国博览会 茅台酒是中国的名酒 因此 1915 年它被送到巴拿马万国博览会上参与展出 但由于装潢 不显眼 博览会上又展品甚多 因而无人问津 眼看就要名落孙山 空手而归 此时有位 中国酒商灵机一动 干脆将手里的茅台酒摔在地上 顿时展厅内酒香扑鼻 淳香四溢 参 观者无不为之倾倒 评委们对茅台酒也不能不另眼相看 正是这一背逆常规的作法 才使 我国的茅台酒名声大振 誉满全球 类似地 故意把商店广告写得文句不通 白字不少 就使顾客误以为老板决非精明狡诈之 徒而乐意光顾 明明写着白马商店的牌子却画了匹黑马就能勾起行人好奇而驻足 大好的 商品却偏偏冠以 傻子瓜子 狗不理包子 傻瓜电脑 等 结果反而招人注目而 丑名远扬 畅销全球的可口可乐在首次上市时 公司的广告词居然是这样的 喝第一瓶可乐汽水的人 要有不怕上当的勇气 好奇性驱使人们去试一下是否会上当 例 2 哥白尼的 日心说 人们天天看到太阳东升西落 便认为太阳是围着地球转的 因此古希腊托勒密的 地心说 一千多年来一直占统治地位 对这个说法 哥白尼经过长期的刻苦研究 才在 1512 年创立 了 日心说 彻底揭示了太阳和地球的运动关系 使人们认识到地球是围绕太阳转的 太 阳每天的东升西落 不过是地球自转造成的视运动而已 哥白尼发布日心说 不但需要揭示自然规律的科学精神 而且还受到了强大的教会势力的 压制 学术权威的影响 受到千百万人习惯势力的抵制 他提出这一学说 不但要有科学 眼光和智慧 还需要大无畏的追求真理的精神 9 谈谈你对演绎推理创新技法的理解 谈谈你对演绎推理创新技法的理解 答 1 演绎技法原理 演绎 是用一般原理 知识和观点认识个别事物的思维方法 即 用一般原理来分析和说 明个别事物的推理方法 演绎是以一般的 具有普遍性的知识为前提 推出的结论是特殊的知识 由于前提蕴涵结 论 即一类事物所共有的属性 其中每一特定事物必然具有 因此 演绎是必然性推理 在科学研究中 人们往往从某些公理 定理 法则 理论或是学说出发 运用逻辑推理 包 括数学计算 得出一批结论 然后又根据这些结论及原来的公理等 再运用逻辑推理又得 出一批结论 如此下去 层层推理 往往可以得到许多比较深刻的结论 演绎推理是作出科学预见的一种手段 把一般原理 理论 运用于具体方面作出的正确推论 就是科学预见 由于科学理论是已被实践检验过的真理 由此作出的推论就是有科学根据 的 它对实践有指导作用 在科学技术发展史上 用演绎推理思维等抽象逻辑思维形式实 现了许多伟大的发现与发明 2 推理形式 演绎遵循的是 当所有的前提为真时 结论必然为真 这就是说演绎推理的前提和结论之间 的逻辑关系是必然性的联系 演绎推理的形式较多 下面介绍一种三段论推理 三段论由三个简单判断组成 其中前两个判断叫前提 后一个判断叫结论 就主项和谓项 而言 它包含且只包含三个不同的概念 每个概念在判断中各出现一次 任何两个判断都 包含一个共同的项 其公式是 例如 人们根据物质是无限可分的这一观点推知基本粒子也是可分的 就是一个演绎推理 其中 大前提 自然中一切物质都是可分的 小前提 基本粒子是自然界中的一种物质 结 论 基本粒子是可分的 又如 大前提 任何物体之间都有引力 小前提 太阳和地球是物体 结 论 太阳和地球之间有引力 由上面的例子可知 演绎推理一般可分为三个部分 第一部分是反映一般规律的大前提 第二部分是在大前提范围内的个别事物 最后一部分是由前面两个前提得出的结论 即把 一般的规律推广到个别事物的结论 例 1 伽利略落体实验的演绎推理 古希腊著名的哲学家 科学家亚里士多德曾经断言 重物体比轻物体坠落得快 这一观 点人们一直深信不疑 整整维系了 1800 余年 直到伽利略的比萨斜塔实验和演绎推理结论 才将它纠正 伽利略在著名的比萨斜塔上 当着教授 学生 市民公开进行了落体实验 他一只手拿着 一个十磅重的铅球 另一只手拿着一个一磅重的铅球 将手同时一松 铅球居然也同时落 地 这一实验 有力地证明了亚里士多德的 重物体比轻物体坠落得快 的断言是错误的 反对伽利略的教授们仍然迷信亚里士多德的理论 他们不相信事实 却胡说伽利略在铅球 里施行了魔术 然而 伽利略随后所作的演绎推理使他们哑口无言 伽利略落体实验的演绎推理 设物体 A 和 B A 重于 B 按亚里斯多德理论 A 比 B 应先落地 现在将 A 和 B 捆在一 起 一方面 A B 比 A 重 它应比 A 先落地 另一方面 由于 A 比 B 落得快 B 应减慢 A 的下落速度 拖 A 后退 所有 A B 又应比 A 后落地 这样便得出两个自相矛盾的结论 A B 比 A 先落地 A B 又应比 A 后落地 既然这个矛 盾都是从亚里士多德的论断推导出来 可见这个论断值得怀疑 伽利略以简单明了的演绎 推理否定了亚里士多德的权威论断 可见演绎推理是何等的严密 准确 透彻 例 2 关于中微于的科学预见及其意义 20 世纪 30 年代 科学家发现原子基本组成之一的中子在衰变成质子和电子 衰变 时能 量出现亏损 即在 衰变中有能量亏损现象 衰变放射出来的电子带走的能量小于原子核 损失的能量 为了找到这一现象的真实原因 奥地利物理学家泡利根据能量守恒原理作出 推论 他预言在 衰变中有一种尚未发现的微小中性粒子带走了亏损的这部分能量 后来 意大利物理学家费米把它命名为 中微子 能在转变前后总量是守恒的 大前提 衰变是一种能的转变 小前提 所以 衰变前后 总能量是守恒的 结论 这个推理过程就是三段论 既然 衰变前后总能量守恒 而电子带走的能量小于衰变前的能量 那么 其余的那部分 能量一定是被一种尚未知道的中性微粒子带走了 奥地利科学家泡利正是由能量守恒律出 发 在此前提下 利用三段论 提出 中微子 假说 成功地解释原子核的 衰变现象的 泡利在 1930 年的预言 直到 1956 年人们利用原子反应堆进行一系列观察和实验 终于得 到验证 中微子是一种基本粒子 不带电 质量极小 可自由穿过地球 几乎不与任何物质发生作 用 号称宇宙间的 鬼粒子 或 隐身人 在自然界广泛存在 太阳内部核反应产生大量中 微子 每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计 科学家观测它颇费周折 从预言它的存 在到发现它 用了 20 多年的时间 随后意大利物理学家费米提出了 衰变的定量理论 指出自然界中除了已知的引力和电磁 力以外 还有第三种相互作用 弱相互作用 衰变就是核内一个中子通过弱相互作用 衰变成一个电子 一个质子和一个中微子 人类对中微子研究从未停止 1930 年 德国科学家泡利预言中微子的存在 1956 年 美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子 莱因斯获 1995 年诺贝尔奖 1962 年 美国莱德曼 舒瓦茨 斯坦伯格发现第二种中微子 缪中微子 获 1988 年诺 贝尔奖 1968 年 美国戴维斯发现太阳中微子失踪 获 2002 年诺贝尔奖 1985 年 日本神岗实验和美国 IMB 实验发现大气中微子反常现象 1987 年 日本神岗实验和美国 IMB 实验观测到超新星中微子 日本小柴昌俊获 2002 年诺 贝尔奖 1989 年 欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子 1995 年 美国 LSND 实验发现可能存在第四种中微子 惰性中微子 1998 年 日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象 2000 年 美国费米实验室发现第三种中微子 陶中微子 2001 年 加拿大 SNO 实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子 2002 年 日本 KamLAND 实验用反应堆证实太阳中微子振荡 2003 年 日本 K2K 实验用加速器证实大气中微子振荡 2006 年 美国 MINOS 实验进一步用加速器证实大气中微子振荡 2007 年 美国费米实验室 MiniBooNE 实验否定了 LSND 实验的结果 2011 年 9 月 22 日英国 自然 杂志网站报道了一个震惊人类的发现 意大利格兰萨索国 家实验室报道中微子超光速每秒钟多 跑 6 公里 2012 年 6 月 8 日 正在日本京都召开的国际中微子物理和天体物理学国际会议上 研究人 员们向国际科学界报告了这项研究的最新进展情况 物理学家们宣布 之前那项对爱因斯 坦相对论的基础 光速极限理论提出挑战的实验已经被确认存在错误 欧洲核子研究中 心的科学家们已经做出了澄清 之前的实验结果是错误的 实验设备的线缆接口出现问题 导致了误差的产生 10 论述归纳推理技法的原理及作用 论述归纳推理技法的原理及作用 答 1 归纳推理技法原理 归纳是指把一些个别的经验事实和感性材料进行概括和总结 从中抽象出一般结论 原理 或规律的推理方法 归纳推理法是从个别事实中概括出一般原理的一种推理方法 2 归纳推理法的作用 1 经验定理和经验公式的获得 科学史表明 自然科学中的经验定律和经验公式大都是运用归纳法总结出来的 2 预测未来 提出假说 从已知推出未知 从过去预测未来 提出假说和猜想 这是归纳法的精华所在 也是归纳 法成为开拓新的知识领域 创造新境界的有力工具的原因 究其内核 全在于归纳法推论 的结果 范围大过前提 它可以突破前提的藩篱 而不像演绎法的推论总是被前提所束缚 著名的哥德巴赫猜想就是用归纳法提出来的 1742 年 一位名叫哥德巴赫的德国业余数学爱好者写信给当时的瑞士大数学家欧拉 向他 请教一道数学命题的证明 根据奇数 77 53 17 7 461 449 十 7 5 461 257 199 十 5 等例子中看出 每次相加的三个数都是素数 于是他提出一个猜想 任何一个大于 5 的奇 数都可以分解为三个素数之和 他把这个猜想写信告诉欧拉 欧拉肯定了他的想法 并补 充提出 任何一个大于 2 的偶数 都是两个素数之和 比如 4 1 3 6 3 3 8 3 5 10 5 5 12 5 7 14 7 7 16 5 11 等式右边确实是两个素数 相加 前一个命题可以从这个命题中得到证明 这两个命题后来就被数学界合称 哥德巴赫猜想 简称 1 1 任何一个大于 2 的偶数 都是两个素数之和 但命题中 任何一个大于 2 的偶数 就意味着 有无穷多个偶数 都要写出是两个素数之和 怎么证明 命题不仅难倒了当时的大数学家欧 拉 也困扰了数学界 200 多年 迄今仍未证出结果 1920 年 挪威数学家证明了 每个充分大的偶数是两组素因子个数不超过 9 的数之和 数 学界将此证明简称 9 9 1924 年 德国数学家进一步证明了 每个充分大的偶数是两组素因子个数不超过 7 的数之 和 简称 7 7 1932 年 英国数学家证明了 6 6 1950 年前苏联数学家证明了 5 5 和 4 4 1956 年 中国数学家王元用新的方法证明了 3 4 同年 前苏联数学家证出了 3 3 1957 年 中国数学家王元证出了 2 3 随后不久 德国的 前苏联的 美国的 奥地利 的数学家先后公布他们的研究证出了 1 5 1 4 1 3 1 3 的结果又停了近十年 直到 20 世纪 60 年代中期 中国数学家陈景润采用改进的筛法 证明了 1 2 与哥德巴赫猜想的 l 1 仅差一步之遥 虽然 是目前世界上研究数论上对 哥达巴赫猜想的最好证明 但仍未摘取这颗 数学皇冠上的宝石 3 为合理安排实验提供了逻辑工具 课程小论文课程小论文 11 课程小论文 结合典型教学案例论述归纳推理技法在物理教学中的应用 课程小论文 结合典型教学案例论述归纳推理技法在物理教学中的应用 物理课堂教学方法有很多种 从不同的角度进行分类有不同的方法 从课堂教学的逻 辑结构来看 可以分为归纳法和演绎法 物理学科教学在培养学生能力方面包括推理能力 和分析综合能力 将归纳法与演绎法在教学中灵活合理地加以应用是非常必要的 归纳法 从个别的物理现象或特殊的物理过程出发 推出具有普遍意义的一般性结论 即从个别到 一般 从特殊到普遍的逻辑推理方法 演绎法 从某种具有普遍意义的一般原理出发 可 以得出某一个别的物理现象或特殊的物理过程 即从一般到个别 从普遍到特殊的推理方 法 杨振宁教授曾经回忆说 在中国传统的教育体制下 小学 中学甚至大学 普遍的教学方 法是演绎法 就是从大原则开始 从已经了解了的最抽象 最高深的原则开始 然后一步 步地推演下去 这种方法可以学习前人已经得到的一些经验 可以少走弯路 美国的 学习方法 完全不一样 他们的教学方法是先抓住这些现象 然后从这些现象中进行 探索求证 用过去的基本的最深的原则来验证 叫做归纳法 使用这种方法没有现成平坦 的道路可走 常要走弯路 但是这样的 最大的长处是与实际总是比较接近 使我们知道 哪些问题正在发展 并且学到一些思维推理方法 一 在生动的教学情景中 初步尝试归纳速度变化快慢的意义 情境 1 简单的开场白之后 大屏幕播放火箭发射神舟飞船升空的那激动人心时刻的录像 提问 火箭起飞时做什么运动 加速运动 不错 生活中加速运动的例子很多 情境 2 大屏幕播放刘翔雅典奥运会 110 米栏夺冠场面的录像 提问 运动员起跑时同样是加速运动 他们速度的增加情况一样吗 不同 很好 再提问 是增加得快好 还是增加得慢好呢 思考 又问 公交车启动时 是速度变化的快些好 还是稍慢些好 学生议论并回答出不同情 况 通过两个情境第一次初步尝试归纳 物体速度变化的快慢是有现实意义的 二 通过典型事例的分析 运用控制变量法 归纳出比较物体速度变化快慢的方法 引出加 速度的概念 提问激疑 我们怎样来比较物体速度变化的快慢呢 情景 3 PPT 给出 电动车和摩托车同时起步 用了 2 秒的时间 电动车的速度达到 6 米 秒 摩托车的速度 达到 10 米 秒 它们谁的速度变化快 你是怎样判断的 普通小轿车和火车速度都能达到 100km h 小轿车起步时需要 20s 就可达到 火车达到 这一速度则需要 500s 它们谁的速度变化快呢 你是怎么判断的 教师提问学生很轻松地回答 教师肯定学生的分析后 接着提问 如果遇到时间和速度的变化量都不相同的情况 同 学们还能比较出来吗 情景 4 PPT 展示表格 初速度 V1 m s 末速度 V2 m s 经历时间 t s 高级轿车 03010 刘 翔 091 汽车超车 20305 提问 请同学们判断汽车超车 高级轿车和刘翔起跑三者相比哪一个速度变化快 哪一个 速度变化慢 依据是什么 请大家以小组为单位进行讨论 看哪一小组先判断出来 学生小组讨论后 教师组织学生反馈 同时教师将学生回答的相关数据输入课件 初速度 V1 m s 末速度 V2 m s 经历时间 t s 高级轿车 030103 刘 翔 0919 汽车超车 203052 教师叙述 虽然时间和速度的变化量都不相同 但我们可用一个比值来表示物体速度变化 快慢的物理量 它的表达式为 用红粉笔圈出黑板上板书的表达式 我们给它一个专门的 名称 加速度 按照国际惯例 加速度用英文字母 a 来表示 由此 顺理成章地引出加速度的定义 我们可以用加速度来描述物体速度变化的快慢 速 度的变化量跟发生这一变化所需时间的比叫做加速度 教师将物理研究中控制变量的研究方法分解在教学环节中 从组织学生反馈的情况看 学 生还是可以比较轻松地获得结论 通过对实际例子的分析 学生对如何比较 物体速度变化 的快慢 有了一个非常直观的认识 三 通过学生板演实践 体验加速度定义的应用 同时又在实际问题中归纳出加速度的单 位 情境 5 P