创新思维与系统思维概述

第6课创新思维与系统思维科学技术的本性和生命力在于继承基础上的创新。科学技术研究方法有三类：适用于某些学科的特殊研究方法，如光谱分析方法、化学催化方法等；适用于各门自然科学技术的一般研究方法，如科学实验方法、数学方法、系统方法等；适用于自然科学、社会科学、思维科学的普遍研究方法，如哲学方法、分析方法、归纳方法等。自然辩证法的科学技术方法论主要研究第二类方法。科学技术方法论是关于自然科学技术研究中常用的一般方法的理论体系。一、科学抽象与归纳、演绎二、批判思维方法与创新思维方法三、数学方法与系统思维方法一、科学抽象与归纳、演绎1、科学抽象科学抽象是在科学研究过程中运用理性思维，排除研究对象的非本质的、表面的、偶然的因素，抽取其本质的、内在的、必然的东西，以达到对研究对象的本质和规律性认识的一种理性思维方法。科学抽象是对科学事实的抽象，而科学事实是通过科学观察、实验和调查等实践活动获得的。所以，科学抽象必须以科学实践为基础。科学抽象的形式——（1）科学符号：被研究和认识的某种客观事物的替代物。它具有物质性、可感知性。（2）科学概念：反映事物本质属性的思维形式，是理性思维的三种基本形式之一。（3）思想模型：通过科学抽象建立起来的关于事物原型的思想客体。（4）理想实验：经过科学抽象，把实验条件抽象到理想化程度，在思维中模仿真实实验的结构和形式，借助于科学想象和逻辑推理而进行的实验。2、归纳与演绎

归纳是从个别事实中概括出一般性结论的思维方法，是一种由个别性前提过渡到一般性结论的推理形式。包括完全归纳法和不完全归纳法。S2------pS1------pS3-----pS4------pS-------pS1------pS2------p------S-------p完全归纳不完全归纳

演绎是从一般原理走向个别结论的思维方法，是由一般性原则推导出个别结论的推理形式。它由前提、逻辑规则和结论三部分构成。

这两种方法不可分割，二者互为前提、互相补充，综合应用。S-------pM------SM--------p大前提小前提结论归纳与演绎的关系——归纳是演绎的基础；演绎是归纳的指导；二者在一定条件下可相互转化。要建立归纳和演绎相统一的思维模式。二、批判思维方法与创新思维方法1、批判思维方法批判思维方法是以批判性思考或反思的方式质疑和评估思考过程和结果的思维方法。——质疑别人陈述和观点的准确性，追问这些陈述和观点背后隐藏的含义，扩展探索性问题的深度和广度等。其特征是努力认识到许多固有的观念都可能有错，需要对思考过程和研究结论做出实验、逻辑的检验，在做出判断、形成观点时，识别和避免思维中常见的谬误。2、科学技术创造科技创造是运用科技知识和技能，改变、控制和调节客体，创造出前所未有的产品的活动，是科学技术研究中的创造性活动。科技创造分为科学发现和技术发明。科学发现：把被掩盖的东西揭示出来，即把已经存在但不为人知的事物找出来，或把客观存在的规律加以阐明。技术发明：创制或造出过去不曾存在的东西，即创造出世上本没有的器物、技术、方法等。

科技创造的基本过程：（1）准备阶段：问题的提出（2）酝酿阶段：问题的求解（3）显智阶段：问题的突破（4）检验阶段：问题成果的证明和检验科学研究的一般程序：确定科研课题；获取科学事实；进行思维加工；科学实践检验论证；建立理论体系。3、、创创造造性性思思维维创造造性性思思维维与与常常规规性性思思维维1943年年，，德德国国的的韦韦特特海海姆姆发发表表《《创创造造性性思思维维》》。。创造造性性思思维维是是研研究究者者在在原原有有的的知知识识和和经经验验基基础础上上，，运运用用与与探探索索对对象象及及探探索索过过程程相相匹匹配配的的、、独独特特的的科科学学思思维维方方法法把把握握对对象象的的本本质质和和规规律律，，从从而而获获得得新新思思想想、、新新观观点点、、新新理理论论、、新新方方法法的的思思维维活活动动，，是是能能够够提提出出创创见见的的思思维维。。创造造性性思思维维不不是是一一种种独独立立的的思思维维形形式式或或方方法法，，它它具有有组合合各各种种思思维维方方法法、、灵灵活活调调用用各各种种思思维维方方法法的的特特性性。。创造造性性思思维维的的基基本本特特征征：：思维维方方向向的的求求异异性性，，思维维结结构构的的灵灵活活性性，，思维维进进程程的的飞飞跃跃性性，，思维维表表达达的的新新颖颖性性，，思维维效效果果的的整整体体性性。。创造造性性思思维维没没有有固固定定的的程程序序或或模模式式？？费耶耶阿阿本本德德：：怎怎样样都都行行！！创造造性性思思维维的的机机制制问问题题人脑脑不不仅仅具具有有感感官官所所提提供供的的各各种种信信息息、、实实践践经经验验的的背背景景知知识识、、判判断断能能力力，，而而且且在在生生理理结结构构上上的的机机制制表表现现出出它它要要对对众众多多信信息息进进行行加加工工，，同同时时人人的的分分析析能能力力是是无无限限的的，，这这便便成成为为创创造造性性思思维维的的基基础础。。人的思维维是由许许多较小小、较细细、较复复杂的思思想元素素组合而而成的，，人脑具具有将这这些思想想元素加加以整理理和重新新组合编编排的功功能，创创造性思思维的机机制就是是这些元元素重新新组合的的过程。。需要弄清清人脑对对信息是是如何存存储的，，即记忆忆、语词词信息的的承担，，意象以以及逻辑辑联系的的过程等等。思维是人人脑的机机能。人脑右半半部分的的功能主主要是以以形象思思维的形形式产生生创造性性的设想想等；而而人脑左左半部分分的功能能主要是是以抽象象思维的的形式进进行分析析、论证证等。在创造性性思维活活动中，，人脑左左右两个个部分既既各司其其职，又又协同工工作，产产生设想想和分析析论证两两个过程程相互联联系、交交叉进行行，使创创造设想想很快得得以完善善，产生生创造性性的思维维成果。。人脑机能能的充分分发挥，，是创造造性思维维发挥的的生理基基础。创造性思思维的心心理机制制主要是是指显意意识和潜潜意识在在创造性性思维活活动中的的协同作作用问题题。显意识是是人自觉觉意识到到并能加加以控制制的意识识活动，，包括知知觉、感感觉、判判断、推推理、情情感、意意志等。。潜意识是是人意识识不到、、不能自自觉控制制的心理理活动。。显意识和和潜意识识是人脑脑对客观观事物反反映的不不同层次次。创造性思思维的发发挥是以以显意识识和潜意意识的协协同作用用为心理理基础的的。记忆是创创造性思思维的前前提和基基础。记忆包括括感觉记记忆、短短期记忆忆和长期期记忆。。在记忆中中有两种种机制与与科技发发现、发发明的创创造性思思维过程程有密切切联系。。一种是存存入编码码的机制制，另一一种是选选择提取取的机制制。人依依赖于记记忆的语语义网络络结构来来调用信信息。记忆力是是想象力力、思维维力和创创造力的的基础，，而想象象力又是是思维力力和创造造力的基基础。意象是创创造性思思维的元元素。思思维需要要意象，，意象包包含着思思维。意象不同同于知觉觉，意象象是暂时时的、不不稳定的的，而且且所展示示的信息息是有限限的。意象有直直接记忆忆意象和和创建意意象。意象可以以增强记记忆，在在识别中中发挥作作用，有有助于解解决问题题。语言是创创造性思思维的一一个重要要的符号号元素。。创造性思思维是逻逻辑方法法与非逻逻辑方法法的整合合、发散散思维与与收敛思思维的整整合、抽抽象思维维与形象象思维的的整合、、理性直直觉与理理性自觉觉的整合合。一个足以以完成科科学创造造过程的的创造性性思维，，必定是是逻辑方方法与非非逻辑方方法的辩辩证统一一和综合合应用。。逻辑方法法与非逻逻辑方法法是创造造性思维维得以发发挥的两两个翅膀膀、相互互补充、、相互协协同。创造性思思维是逻逻辑联系系与心理理过程的的统一。。逻辑型创创造性思思维：逆逆向思维维、置换换变换思思维、离离散思维维、类比比、移植植等。非逻辑型型创造性性思维：：发散思思维、收收敛思维维、想象象、联想想、隐喻喻、直觉觉、灵感感、顿悟悟、集体体智慧法法（头脑脑风暴法法）、希希望点列列举法等等。发散思维维是指从从一个目目标出发发，思维维向不同同的方向向发散，，沿着各各种不同同的途径径去思考考，探求求多种答答案的思思维方法法，它具具有流畅畅性、灵灵活性、、独特性性等特征征，又称称“求异异思维””、“放放射思维维”。收敛思维维是指尽尽可能利利用已有有的知识识和经验验，思维维始终集集中于同同一个方方向，探探求一个个正确答答案的思思维方法法，它具具有简明明化、条条理化、、逻辑化化、规律律化特性性，又称称“求同同思维””、“聚聚合思维维”。两者要有有机结合合：相辅辅相成、、相互配配合。要在发散散思维与与收敛思思维之间间保持思思维的张张力。只发散不不收敛，，则劳而而无功；；只收敛敛不发散散，则难难有创造造。4、类比比与移植植、交叉叉和跨学学科研究究方法类比推理理是根据据两类对对象之间间在某些些方面（（属性））的类似似或同一一，推断断它们在在其他方方面（属属性）也也可能类类似或同同一的逻逻辑思维维方法。。类比推理理在科研研中具有有启发思思路、提提供线索索、举一一反三、、触类旁旁通的作作用。类比推理理是提出出科学假假说的重重要途径径，是设设计实验验的逻辑辑基础。。类比推理理具有一一定的局局限性，，应扩大大类比的的范围，，增强已已知属性性与未知知属性之之间的相相关性，，提高其其可靠性性。类比的逻辑辑推理形式式：A对象具有有属性：a，b，c，dB对象具有有属性：a’，b’’，c’所以，B对对象也可能能有属性d’移植方法是是汲取和借借用一个研研究领域或或一个研究究对象的理理论成果和和科学方法法，运用于于其他研究究领域或对对象（特别别是新领域域和新学科科）的一种种思维方法法。它包括概念念的移植、、对象的移移植、方法法或技术的的移植等。。学科交叉方方法：两个个以上的学学科之间在在面对同一一研究对象象时，从不不同学科的的角度进行行对比研究究的方法。。学科交叉的的意义：发发现单一学学科发现不不了的性质质、属性、、方面等，，对事物进进行多样性性认识。跨学科的方方法：通过过多学科的的协作共同同解决同一一问题的方方法。它从从研究对象象或问题出出发，撇开开学科壁垒垒，在更上上一级实现现综合。较为重大的的科学研究究、工程技技术研究以以及社会科科学研究的的问题常常常需要跨学学科的研究究。如纳米米技术、转转基因的研研究。5、形象思思维形象思维是是在感性认认识的基础础上，通过过意象进行行联想和想想象，以揭揭示对象的的本质和规规律的一种种思维方法法。逻辑思维的的“细胞””是概念，，而形象思思维的“细细胞”则是是意象。意象是对同同类事物形形象的一般般特征的反反映。形象思维的的一般思维维过程：运运用意象进进行联想和和想象。逻辑思维的的一般思维维过程：运运用概念进进行判断和和推理。爱因斯坦：：“想象力力比知识更更重要，因因为知识是是有限的，，而想象力力概括着世世界上的一一切，推动动着进步，，并且是知知识进化的的源泉。严严格地说，，想象力是是科学研究究中的实在在因素。””物理学家玻玻尔：科学学家要有““疯狂的想想象力”。。希尔伯特：：数学家比比诗人更需需要想象力力，他曾对对人谈到自自己的一个个学生因为为想象力差差而改行当当诗人去。。加拿大学者者邦格：““创造性想想象富于形形象，它能能够创造概概念和概念念体系，这这些概念在在感觉上没没有和它相相应的东西西，但是在在现实中是是有某种东东西和它对对应的，因因此它孕育育着新奇的的思想。””美国科学家家布罗诺夫夫斯基：““想象就是是人脑中形形象的操作作，文学、、艺术的操操作以及理理性的操作作都属于这这种想象””，“想象象是构成形形象并使它它们以新的的排列移入入人脑的能能力”。6、直觉思思维直觉是指不不受某种固固定的逻辑辑规则约束束而直接领领悟研究对对象某种特特性或要害害的思维过过程，这种种领悟以研研究主体长长期的经验验积累为基基础。它具有直接接性、迅捷捷性、或科学研究中，对机遇能迅速捕捉，并能对其蕴涵的科学价值做出准确的判断，是科学直觉能力的重要表现。科学直觉有时还伴随着灵感、顿悟的特殊心理体验和心理过程。灵感是指研研究主体对对所要研究究的问题百百思不解时时，有时通通过意识的的积淀而孕孕育，通过过某种触媒媒诱发而突突然贯通，，瞬间迸发发出破解问问题的思想想闪光或认认识的思维维过程。它它是突然出出现的、瞬瞬息即逝的的短暂思维维过程。顿悟是指当当思考某个个问题长期期得不到解解决时，在在某种时刻刻突然茅塞塞顿开、豁豁然开朗，，使问题得得到解决的的思维过程程。从发生看，，它们是一一种突发性性的创造活活动；从过过程看，它它们是一种种飞跃性的的创造活动动；从成果果看，它们们是一种突突破性的创创造活动。。它们的突然然性只是形形式上的；；实际上，，它们是大大脑长时间间准备，思思维特别紧紧张，注意意力高度集集中所产生生的一种必必然结果。。科技史上的的许多重大大科学难题题往往就是是在直觉和和灵感的顿顿悟中奇迹迹般地得到到解决。如如凯库勒发发现苯环的的结构。三、数学方法法与系统思维维方法1、数学方法法数学方法是关关注事物的恩格斯：“数学：辩证的辅助手段和表达方式。”数学模型是指用形式化的数学语言对研究对象的本质特征或基本过程进行数量或空间形式方面的描述的数学表达式。如数学方程（组）、图、表格等。数学模型方法是通过建立和研究对象的数学模型来揭示对象的本质特征和变化规律的方法。数学模模型的的基本本类型型——确定性性数学学模型型、随随机性性数学学模型型、突突变性性数学学模型型、模模糊性性数学学模型型。运用数数学模模型方方法的的一般般步骤骤——抽取数数量关关系，，建立立数学学模型型；对数学学模型型求解解；对模型型的解解做出出解释释和评评价，，形成成对实实际问问题的的判断断或预预见。。数学统统计方方法：：对数学实验方法是一种新的科学认识途径。数学实验方法是把计算机技术和数学方法结合起来，在计算机上对系统的数学模型进行试验，以求得对原型的规律性的认识的一种数学方法。它是在计算机上以数学方法设计实现的理想实验。数学实验与一般的实验不同，它是在真实实验与纯粹的演绎推理之间的一种认识自然规律的新方法，是用相应的数学语言对客体进行描述的“实验”。2、系系统思思维方方法系统科科学是是探索索系统统的存存在方方式和和运动动变化化规律律的学学科，，是对对系统统本质质的正正确反反映和和真理理性认认识的的知识识体系系。它已形形成一一个学学科群系统思维方法是指20世纪40——90年代出现的系统科学所采用的一系列方法的总和，包括系统论方法、控制论方法和信息论方法，以及自组织理论（耗散结构理论、协同学理论和超循环理论等）方法。（1））系统统分析析与系系统综综合相相结合合的方方法一般系系统论论是奥奥地利利生物物学家家贝塔塔朗菲菲创立立的，，其思思想源源于解解释生生命现现象的的有机机论观观点。。系统论论方法法是把把研究究对象象看成成系统统，从从系统统整体体出发发，辩辩证地地处理理整体体与部部分、、结构构与功功能、、系统统与环环境、、功能能与目目标之之间的的关系系，以以实现现系统统整体体最优优化的的方法法。系统论论方法法应用用的原原则：：既使使整体体最优优，又又不使使部分分损失失过大大。系统分分析与与系统统综合合相结结合的的方法法（2））反馈馈控制制方法法控制论论是1948年年美国国数学学家维维纳创创立的的。它是研研究在在动物物和机机器中中通讯讯和控控制的的理论论。控制论论方法法是以以任何何系统统的功功能行行为为为目标标，通通过功功能模模拟方方法、、黑箱箱方法法和反反馈控控制方方法的的综合合应用用，使使系统统减熵熵增序序，实实现控控制，，以达达到系系统目目标最最优化化的方方法。。反馈控控制方方法是是通过过信息息的传传输、、处理理与反反馈对对系统统实施施控制制的方方法。。反馈方方法：：以结结果反反过来来影响响进一一步产产生事事物或或原因因的思思维方方法。。反馈方方法的的特点点是根根据系系统过过去的的操作作情况况来调调整系系统未未来的的行为为，一一般是是用负负反馈馈来调调节和和控制制系统统做合合乎目目的的的运动动。反馈方方法具具有普普遍适适用性性，适适用于于工程程技术术系统统、生生物系系统、、人体体系统统、社社会系系统等等；它它突破破线性性因果果模式式，形形成双双向因因果链链的新新模式式，丰丰富了了因果果关系系的哲哲学范范畴。。反馈方方式———正反馈馈：反反馈信信号与与输入入信号号相同同，对对输入入起着着强化化作用用，其其结果果使系系统的的功能能越来来越偏偏离控控制目目标，，造成成系统统的崩崩溃或或解体体。负反馈馈：反反馈信信号与与输入入信号号相反反，对对输入入起着着抑制制作用用，其其结果果使系系统的的功能能日益益趋近近目标标，保保持稳定有序的的运行行。前反馈馈：在在输出出结果果刚要要发生生、尚尚未实实际发发生时时提前前进行行反馈馈，其其具有有预测测和防防范作作用。。退反馈馈：它它是人人在系系统中中通过过自我我意识识的比比较作作用，，把行行为研研究与与结构构研究究结合合起来来，从从全面面、综综合、、更高高的层层次上上进行行的反反馈。。控制方方法：：对事事物的的起因因、发发展和和结果果的全全过程程进行行把握握、预预测、、了解解并决决定事事物的的结果果的方方法。。控制方方法的的核心心是在在系统统视野野中处处理好好控制制主体体与控控制客客体之之间的的辩证证关系系。黑箱是是指内内部结结构和和机理理尚不不清楚楚，只只能通通过外外部观观测和和试验验来认认识其其功能能和性性质的的系统统。黑箱方方法是指不不打开开黑箱箱而利利用外外部观观测从从整体体上考考察黑黑箱的的输入入和输输出信信息的的动态态过程程，了了解其其功能能特性性，以以探求求其内内部作作用机机理和和运动动规律律的一一种方方法。。其根据据是结结构与与功能能的内内在联联系（（结构构决定定功能能，是是功能能的根根据；；功能能是结结构的的表现现并对对结构构有反反作用用。））。其实实质质是是通通过过研研究究系系统统的的功功能能，，推推测测和和模模拟拟系系统统的的功功能能，，进进而而认认识识系系统统的的结结构构。。黑箱箱方方法法的的作作用用：：第一一，，为为研研究究复复杂杂系系统统和和不不能能打打开开、、不不便便打打开开的的黑黑箱箱提提供供有有效效的的工工具具；；第二二，，可可使使黑黑箱箱逐逐步步转转化化成成灰灰箱箱，，进进而而转转化化成成白白箱箱。。功能模拟拟方法是是在不知知原型的的内部结结构和作作用机理理的约束束条件下下，仅根根据原型型与模型型功能行行为上的的相似性性来实现现功能上上的模拟拟的方法法。采用功能能模拟方方法，要要尽量做做到使模模型与原原型在功功能上相相似，而而不必去去追求模模型在结结构上与与原型相相似。功能模模拟方方法的步骤骤———第一，，系统统地研研究原原型的的功能能，把把握其其主要要内容容；第二，，确立立与原原型功功能相相似的的模型型；第三，，进行行模拟拟，成成功以以后用用以说说明原原型的的功能能，并并加以以应用用。功能模模拟方方法的的作用用———第一，，是认认识原原型的的一种种手段段，可可通过过功能能模拟拟来揭揭示原原型的的秘密密，代代替或或增进进原型型的功功能和和行为为；第二，，可模模拟不不能接接触的的事物物的功功能；；第三，，可用用以仿仿生学学研究究，研研制某某些技技术装装置代代替自自然原原型执执行某某些功功能；；第四，，可用用以脑脑科学学与思思维科科学的的研究究。（3））信息息方法法信息论是1948年年美国数学学家申农等等人创立的的。信息方法是指运用信信息的观点点，把系统统的运动变变化过程看看作信息传传递和信息息转换的过过程，通过过对信息流流程的前后后变化状态态的分析和和处理，获获得对系统统规律性认认识的一种种系统科学学方法。它以信息的的运动作为为分析和处处理问题的的基础，是是一种基于