科学思维方法

科学思维方法概述 逻辑思维是人们在认识过程中借助于概念、判断、推理反映现实的过程。它与形象思维和创新思维不同，是用科学的抽象概念、范畴揭示事物的本质，表达认识现实的结果。 逻辑思维方法主要有归纳和演绎、分析和综合以及从具体上升到抽象等。 要遵循同一律、矛盾律、排中律、对立统一、质量互变、否定之否定规律。如果违背了这些规则，思维就会发生偷换概念，偷换论题、自相矛盾、形而上学等错误。 逻辑思维把感性认识阶段获的信息材料抽象成概念，再运用概念进行判断和推理，从而产生新的认识。逻辑思维分经验型和理论型，经验型是以实际经验为依据形成概念，进行判断和推理；理论型是以理论为依据，运用科学的方法进行判断和推理，从而产生新的认识。 逻辑思维与创新思维的一般区别： 创新思维是值得肯定的，对于任何学科的发展都是必要的，但高考很难考察到创新思维。1）思维形式的区别。逻辑思维的表现形式，是从概念出发，通过分析、比较、判断、推理等 形式而得出合乎逻辑的结论。创新思维则不同，它一般没有固定的程序，其思维方式大多都是直观、联想和灵感等。2）思维方法的区别。逻辑思维的方法，主要是逻辑中的比较和分类、分析和综合、抽象和 概括、归纳和演绎，而创新思维的方法，主要是一种猜测、想象和顿悟。3）思维方向的区别。逻辑思维一般是单向的思维，总是从概念到判断再到推理，最后得出结论。创新思维的思维方向则是很多的，结果也是多样性的。4）思维基础的区别。逻辑思维是建立在现成的知识和经验基础上的，离开已有的知识和经验，逻辑思维便无法进行。创新思维则是从猜测、想象出发，没有固定的思维方式，虽然也需要知识和经验作为基础，但不完全依赖知识和经验。5）思维结果的区别。逻辑思维严格按照逻辑进行，思维的结果是合理的，但可能没有创新性。创新思维活动既然不是按照常规的逻辑进行，其结果往往不合常理，但其中却有新颖性的结果。 逻辑思维的一般作用1、有助于我们正确认识客观事物。2、可以使我们通过揭露逻辑错误来发现和纠正谬误。3、能帮助我们更好地去学习知识。4、有助于我们准确地表达思想。（一）逻辑思维须遵循的规律（1）同一律：任何一个思想与其自身是等同的。在一个思维过程中，概念必须保持确定、同一、前后一致。（2）矛盾律：在同一个思维过程中，一个命题不可能既是真的又是假的。换句话说，如果一命题为真，那么与之矛盾或反对的命题则必为假。（3）排中律：在同一思维过程中，一个命题不可能既不是真的，又不是假的。（二）逻辑思维的主要思路I 归纳与演绎、归纳：从多个个别的事物中获得普遍的规则。例如：黑马、白马，可以归纳为马。、演绎：与归纳相反，演绎是从普遍性规则推导出个别性规则。例如：马可以演绎为黑马、白马等。II 分析与综合、分析：分析是把事物分解为各个部分、侧面、属性，分别加以研究。是认识事物整体的必要阶段。、综合：综合是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体，以掌握事物的本质和规律。 分析与综合是互相渗透和转化的，在分析基础上综合，在综合指导下分析。分析与综合，循环往复，推动认识的深化和发展。III 抽象与概括、抽象：抽象是从众多的事物中抽取出共同的、本质性的特征，而舍弃其非本质的特征。具体地说，科学抽象就是人们在实践的基础上，对于丰富的感性材料通过“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的加工制作，形成概念、判断、推理等思维形式，以反映事物的本质和规律。、概括：概括是形成概念的一种思维过程和方法。即从思想中把某些具有一些相同属性的事物中抽取出来的本质属性，推广到具有这些属性的一切事物，从而形成关于这类事物的普遍概念。概括是科学发现的重要方法。因为概括是由较小范围的认识上升到较大范围的认识；是由某一领域的认识推广到另一领域的认识。（三）逻辑思维的主要方法一、因果思维 简单的说，因果关系的逻辑就是：因为A，所以B，或者说如果出现现象A，必然就会出现现象B（充分关系）。这是一种引起和被引起的关系，而且是原因A在前，结果B在后。（1）一切先后关系不一定就是因果关系，例如：起床先穿衣服，然后穿裤子，或者说先涮牙后洗脸，这都不是因果关系。（2）并不是一切必然联系都是引起和被引起的关系，只有有了引起和被引起关系的必然联系，才是属于因果联系。因果对应关系：（1）一因一果：既一个原因产生一个结果。（2）多因一果：既多个原因一起产生一个结果。（3）一因多果：既一个原因产生多个结果。（4）多因多果：既多个原因一起产生多个结果。二、递推法思维 递推思维就是按照因果关系或层次关系等方式，一步一步的推理。有的原因产生结果后，这个结果又作为原因产生下一个结果，于是成为因果链，因果链就是一种递推思维。例如：英国民谣：“失了一颗铁钉，丢了一只马蹄铁；丢了一只马蹄铁，折了一匹战马；折了一匹战马，损失一位将军；损失一位将军，输了一场战争；输了一场战争，亡了一个帝国。”三、逆向思维 逆向思维法与因果思维法相反，逆向思维法是由结果推理原因。逆向思维的事例：例如：大家听过司马光砸缸的故事，司马光的朋友掉进大水缸里了，常规的思维模式是“救人离水”，而司马光面对紧急险情，运用了逆向思维，果断地用石头把缸砸破，“让水离人”，救了小伙伴性命。又例如：当时，德国古典哲学中的辩证思想已传入英国，法拉第受其影响，认为电和磁之间必然存在联系并且能相互转化。他想既然电能产生磁场，那么磁场也能产生电。四、内因与外因、内因：是事物变化发展的内在根据。内因是事物存在的基础，是一事物区别于他事物的内在本质，是事物运动的源泉和动力，它规定着事物运动和发展的基本趋势。、外因：事物变化、发展的外在原因，即一事物和他事物的互相联系和互相影响。唯物辩证法认为外因只是事物发展、变化的条件，外因只有通过内因才能起作用。事例：鸡蛋可以孵化出小鸡，而石头不能孵化出小鸡，因为石头缺少内因（生长发育的功能），冰箱里的鸡蛋也不能孵化出小鸡，因为冰箱里的鸡蛋缺少外因（合适的孵化温度）。五、条件触发 具备一定的条件（原因），才能产生相应的结果，在条件（原因）具备之前，不会产生结果。思考一个事件的发生，需要考虑这个事件的触发条件是什么，还要考虑什么情况下才能具备触发条件。所以注意三个要素：事件、事件的触发条件、怎样具备触发条件。六、唯物辩证法 唯物辩证法的基本规律有三条：对立统一规律（矛盾的规律）、质量互变规律、否定之否定规律。（1）对立统一规律：事物以及事物之间都包含着矛盾性，事物矛盾双方又统一又斗争推动事物的运动、变化和发展。例如：理想与现实的矛盾，使人奋斗，从而把理想转化为现实。（2）质量互变规律：事物、现象由于内部矛盾所引起的发展是通过量变和质变的互相转化而实现的。例如：吹气球。一点一点的吹（量变），吹到一定程度，气球就爆炸了（质变）。（3）否定之否定规律：事物的发展是通过自身的辩证否定实现的。事物是肯定方面和否定方面的统一。当肯定方面居于主导地位时，事物保持现有的性质、特征和倾向，当事物内部的否定方面战胜肯定方面并居于矛盾的主导地位时，事物的性质、特征和趋势就发生变化，旧事物就转化为新事物。否定是对旧事物的质的根本否定，但不是对旧事物的简单抛弃，而是变革和继承相统一的扬弃。事物发展过程中的每一阶段，都是对前一阶段的否定，同时它自身也被后一阶段再否定。经过否定之否定，事物运动就表现为一个周期，在更高的阶段上重复旧的阶段的某些特征，由此构成事物从低级到高级、从简单到复杂的周期性螺旋式上升和波浪式前进的发展过程，体现出事物发展的曲折性。七、现象与本质 从观察表面现象到发现本质规律。 表面现象是事物的外在体现，而本质规律是事物的内在体现。例如：从2、4、16、256这四个数字变化的表面现象，可以得出这四个数字的变化的本质规律：右边数字是左边数字的平方的值。八、相对与绝对 相对与绝对是反映事物性质的两个不同方面的哲学范畴。 相对是指有条件的、暂时的、有限的。绝对是指无条件的、永恒的、无限的。相对的事物要大大多于绝对。九、静止与运动 运动是物质的固有性质和存在方式，是绝对的、无条件的，静止是从一定的关系上考察运动时，运动表现出来的特殊情况，是相对的、有条件的。 静止的两种情况：(1)一切事物虽然每时每刻都在运动，但是某一具体事物在某种场合下可以不具有某种特定的运动形式。就其不具有这种特定的运动形式这一点而言，它是静止的。例如：地面上的建筑物就其对地面没有作机械运动这一点而言是静止的，但是这种静止仅仅是从一定的“参考系”看来才是如此，从别的“参考系”看来又是运动的，如建筑物随地面一起围绕着太阳运转，又随太阳系一起在银河系中运转。(2)一切事物虽然每时每刻都在运动，但是并非在任何时候都发生质变。当事物还没有发生质变时，这个事物还是它自己，在这个意义上它是静止的。普通与特殊对于一些事物的考察,要从普通状况和特殊状况两个角度来考虑，因为有些事物的某些性质只有在特殊状况下才会显现出来。十、假设法 假设法就是对于给定的问题，先做一个或多个假设，然后根据已知条件来分析，如果与题目所给的条件矛盾，就说明假设错误，然后再用其它的假设。十一、排除法排除法：已知在有限个答案中，只有一个是正确的，对于一个答案，不知道它是否正确，但是知道这个答案之外的其它答案都是错误的，所以推断这个答案是正确的。著名侦探福尔摩斯说过：“当排除了所有其它的可能性，还剩一个时，不管有多么的不可能，那都是真相。”十二、反证法反证法是“间接证明法”一类，是从反面的角度的证明方法，即：肯定题设而否定结论，从而得出矛盾。法国数学家阿达玛对反证法的实质作过概括：“若肯定定理的假设而否定其结论，就会导致矛盾”。具体地讲，反证法就是从反论题入手，把命题结论的否定当作条件，使之得到与条件相矛盾，肯定了命题的结论，从而使命题获得了证明。常见步骤： 第一步：假设命题结论不成立，即假设结论的反面成立。 第二步：从这个命题出发，经过推理证明得出矛盾。 第三步：由矛盾判断假设不成立，从而肯定命题的结论正确。十二、传输方式很多系统中，同级之间的事物通过传输来实现合作。（1）顺序与并列： 顺序形式：事物按照先后次序运行。 并列形式：事物同时运行。 顺序形式分为线形结构和环形结构，线形结构表示事物在末端终止，而环形结构首尾相接，表示事物的循环。（2）集中与分布： 根据是否存在功能上的中心事物，来判断是集中式还是分布式。（3）反馈： 反馈分为正反馈和负反馈两种。 正反馈：反馈信息与原输入信息起相同的作用，使输出信息进一步增强的调节。例如：在排尿反射过程中，当排尿中枢发动排尿后，由于尿液刺激了后尿道的感受器，后者不断发出反馈信息进一步加强排尿中枢的活动，使得排尿一再加强，直至尿液排完为止。 负反馈：反馈信息与原输入信息起相反的作用，使输出信息减弱的调节。例如：血糖降低会促进使胰岛细胞分泌胰高血糖素，而当血糖恢复正常值以后又会抑制胰岛细胞继续分泌胰高血糖素。（4）模块：模块作为一个局部的整体，好比一个盒子。模块有三个重要方面：输入、处理方法、输出。十三、量变与质变 量变：量变又称“渐变”。与质变相对。指事物在数量上的增加或减少以及场所的变更，是一种连续的、逐渐的、不显著的变化。唯物辩证法认为，量变是事物运动的基本状态之一，它由事物内部矛盾着的各个方面又统一又斗争而引起，是事物每时每刻都在进行的连续不断的变化，因此，它具有客观普遍性。 质变：事物从一种质态向另一种质态的转变。事物运动的基本状态之一。同量变相对。又称突变。质变是在量变的基础上发生的，标志着量的渐进过程的中断。十四、等级和阶段 等级：事物的发展过程分为多个等级，具备一定的条件，才能进入相应的等级。 阶段：事物的发展过程分为多个阶段，具备一定的条件，才能进入相应的阶段。 等级和阶段的作用：（1）区分作用。一些事物可以按照所处的等级或阶段来进行区分。（2）描述事物变化、发展的过程。例如：我们常说一个事物发展到什么阶段了，或者一个事物发展到什么等级了。十五、筛选思维 筛选：通过淘汰的方式对事物进行的挑选。 对于多层筛选，需要为每层都设置通过的条件，符合条件的事物可以通过，不符合条件的事物被淘汰掉，那些符合条件的事物再进入到下一级别筛选，从而实现一层一层的筛选。十六、限定思维 限定是为了缩小范围。语言中的定语就是为了限定主语和宾语，从而缩小主语和宾语的范围。（1）用形容词限定主语：例如：“猫” “黑色的猫”。“黑色的”这样的限定，就缩小了指定的猫的范围。（2）用名词所有格限定主语：例如：“猫” “小明的猫”。“小明的”这样的限定，就缩小了指定的猫的范围。（3）用数词限定主语：例如：“两只猫。”“两只”是数量上的限定。十七、计算法 定性决定事物的性质，而定量是决定事物的数量，很多时候要用计算法来解决事物的定性和定量问题。（1）计算法解决关于定性的问题：例如：计算质子数来决定化学元素。例如：计算分数判断考试及格还是不及格。（2）计算法解决关于定量的问题：例如：在商店买了几件商品，一共花了多少钱。十八、建模 对事物建立模型，就是按照需要，留下重要部分，去掉次要部分，从而简化事物、突出重点。十九、偶然与必然 必然性与偶然性的辩证关系：（1）必然性是指事物联系和发展中一定要发生的、不可避免的趋势。偶然性是指事物联系和发展中不确定的趋向。必然性和偶然性是对立统一的关系。（2）二者是对立的，它们是事物发展的两种不同趋向，产生的原因以及在事物发展中的地位和作用不同。（3）二者是统一的，其表现是：第一，必然性总是通过大量的偶然性表现出来，由此为自己开辟道路，没有脱离偶然性的纯粹必然性。第二，偶然性是必然性的表现形式和必要补充，偶然性的背后暗藏着必然性并受其制约，没有脱离必然性的纯粹偶然性。第三，必然性和偶然性可以在一定条件下互相转化。（4）必然性和偶然性辩证关系的原理，对指导科学研究和社会实践有重大意义。例如：爱迪生发明电灯泡时，尝试了上千种材料之后，才找到了钨丝，表面看来，爱迪生发现钨丝是偶然的事情，实际上，没有爱迪生“努力”这个必然因素，爱迪生是发现不了钨丝的，因为没有“努力”这个必然的因素，爱迪生可能尝试几百种材料后，就累的不想做了。二十、聚集形式第一种：按功能聚集。功能相同或相似的事物聚集在一起，或者功能互补的事物聚集在一起。第二种：按性质聚集。性质相同或相似的事物聚集在一起（例如：在水中，很多疏水的物质趋于聚集），或者性质相反的事物聚集在一起（例如：一个磁铁的南极和另一个磁铁的北极，相互吸引。）第三种：按传输关系聚集。前一个事物的输出是后一个事物的输入，为了方便传输而聚集。第四种：按照时间关系而聚集。第五种：随机聚集。二十一、上位效应一个事物的选择受上一个事物的控制，既以上一个事物的选择为前提。（1）肯定上位：上一个事物选择否定，才轮到下一个事物选择肯定或否定，如果上一个事物选择肯定，下一个事物就没有决定的机会。（2）否定上位：上一个事物选择肯定，才轮到下一个事物选择肯定或否定，如果上一个事物选择否定，下一个事物就没有决定的机会。例如：遗传学中的显性上位和隐性上位就是这个原理。二十二、定性与定量 定性决定事物的性质，定量决定事物的数量、程度。例如：植物开红花或白花是定性，植物的高低则是定量。例如：黑鼠和白鼠的皮毛颜色是定性，而鼠的体重是定量。二十三、增、减、换（1）增是事物的增加，分为重复增加和不重复增加。例如：有的DNA插入了重复的序列，形成了重复的DNA片段。有的DNA受到异位DNA的插入，形成了增加但不重复的DNA。（2）减是事物的减少。例如：有的DNA片段缺失了。（3）换：就是替换，就是没有增加，也没有减少。例如：基因的点突变，就是碱基发生了变化。与“增、减、换”相对应的是“增、删、改”。“增、减、换”可以是自然发生的，也可以是人为发生的，而“增、删、改”通常是人为发生的。二十四、转化与代换（1）转化：事物的转化，按照性质，分为两种情况：第一种：事物由一个状态转化为另一个状态。第二种：一个事物转化为另一个事物。事物的转化，按照方向，分为两种情况：第一种：单向转化。例如：纸在燃烧时，转化为灰，但是灰不能转化成纸。第二种：双向转化。例如：很多化学反应是可逆的。（2）代换代换和转化不同，代换是用另一个事物替换原来的事物。最常见的代换是等价代换。二十六、变化与选择 很多情况中，一种变化，如果适应环境和发展规律，就会被选择和保存下来，一种变化如果不适应环境和发展规律，就会被消除掉，有了这样的机制，使得好的变化被保存下来，而坏的变化被消除掉。如果只有变化，没有选择，那么坏的变化会大量的积存，从而导致整体质量的下降。例如：物竞天择就是这样的道理。二十七、短板原理 短板原理又叫木桶原理，就是一个木桶的盛水量取决于围成水桶的最短的那个木板，从而用来说明：对于有些事物，短处起到决定性作用，而长处却不起决定性作用。二十八、单效与双效 有的事物的性质由两个方面来控制，可能一个方面单独决定，也可能两个方面共同决定。例如：生物的某个性质由来自父方和母方的同源染色体共同控制，A为显性，a为隐性。（1）完全显性时，AA为显性，Aa也为显性，而aa为隐性，说明只要有一个A，就是显性，因为A是实现某功能的基因，所以只要有一个A，功能就能实现。（2）不完全显性时，Aa的性质为介于显性和隐性之间的中间状态，说明由显性基因和隐性基因共同决定，而不是由一方单独决定。例如：生物体有的性状是细胞核基因单独决定的，有的性状是细胞质基因单独决定的（细胞质遗传），而有的性状是细胞核基因和细胞质基因（例如：线粒体基因）共同决定的。二十九、发散与收敛发散思维：从一个目标出发，沿着各种不同的途径去思考，多方位、多角度、多层次去思考，如“一题多解”、“一事多写”、“一物多用”等方式。收敛思维：指在解决问题的过程中，尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息和解题的可能性逐步引导到条理化的逻辑序列中去，最终得出一个合乎逻辑规范的结论。三十、联想思维 联想思维法是在不同事物之间产生联系的一种没有固定思维方向的自由思维活动。联想思维的类型：接近联想。是指时间上或空间上的接近都可能引起不同事物之间的联想。比如，当你遇到大学老师时，就可能联想到他过去讲课的情景。相似联想。是指由外形、性质、意义上的相似引起的联想。如由照片联想到本人等。对比联想。是由事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。其突出的特征就是背逆性、挑战性、批判性。因果联想。是指由于两个事物存在因果关系而引起的联想。这种联想往往是双向的，既可以由起因想到结果，也可以由结果想到起因。三十一、多角度思维 从多个不同的角度思考问题，不同的角度有不同的发现。