科学思维方法精选PPT.ppt

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1、科学思维方法第1页，此课件共59页哦如何思维比思维什么更为重要。歌德歌德重要的不是获得知识，而是发展思维的能力。劳厄劳厄第2页，此课件共59页哦思维：思维：以已有的知识为中介,对客观事物的概括的、间接的反映。思维的种类思维的种类1 1）逻辑思维）逻辑思维和非逻辑思维非逻辑思维根据思维是否有固定的逻辑规则 2 2）收敛性思维）收敛性思维和发散性思维（发散性思维（民主与集中）根据思路是否开阔（1 1）收敛性思维）收敛性思维 辐集思维，求同思维，指把众多的信息引导到条理化的逻辑系列中，产生出逻辑结论来。第3页，此课件共59页哦（2 2）发散性思维）发散性思维 辐射思维，求异思维，即突破已有范式的约束

2、，以各种途径寻找多种答案的思维形式。“从统一的来源中产生出各式各样为数众多的输出-”吉尔福德 3 3）再生性思维）再生性思维和创造性思维创造性思维 根据思维的成果是否有真正的创新第4页，此课件共59页哦一、逻辑思维一、逻辑思维逻辑思维逻辑思维（概念思维、理论思维）：以概念为基础的判断和推理，有固定的规则可以遵循。概念概念：对同类事物的共同的本质的刻画。1.1.比较、分类和类比比较、分类和类比1 1）比较）比较（1 1）概念：）概念：确定对象之间的相同点和差异点。（2 2）客观基础：）客观基础：客观事物存在的差异性和同一性。第5页，此课件共59页哦（3 3）类型）类型空间比较（横向比较）时间比较

3、（纵向比较）(必然包含空间比较)（演化、冥王星）理论与实践的比较（行星运动第一定律）（4 4）比较的逻辑规则）比较的逻辑规则注意可比性，即应在同一条件下（对象，环境，指标）进行；相比较的应是事物的本质属性（异中之同，同中之异）。第6页，此课件共59页哦（5 5）作用）作用对客观事物进行定性的鉴别和定量的分析；由能够直接观察到的现象推知无法直接观察的现象（生物进化）；对理论研究的结果与观察实验的事实之间是否一致作出明确的判断。（6 6）局限性）局限性 比较的总是对象的较为有限的方面第7页，此课件共59页哦2 2）分类）分类（1 1）概念）概念：根据对象的共同点和差异点，将对象区分为不同的种类。（

4、2 2）规则）规则划分所得的各子项之和必须与被划分的母项相等(既完备又独立)；按照一定的层次逐级进行；同一层次按一个标准。第8页，此课件共59页哦例例：营养不良性萎缩 萎缩 神经性萎缩 水变性代谢障碍性形态改变 变性 脂肪变性 凝固性坏死 坏死 液化性坏死 第9页，此课件共59页哦（3 3）作用）作用使理论、事实等科研基础条理化（网络搜索）；有利于发现和掌握事物发展的普遍规律（元素周期律）；为人们寻找新的具体事物提供向导（始祖鸟、文昌鱼、北美肺鱼等的发现）。第10页，此课件共59页哦3 3）类比）类比（1 1）概念）概念：根据两个对象在某些方面的相似，推出它们在其它方面也可能相似或相同。（2

5、2）客观基础：）客观基础：事物之间的统一性。（3 3）形式）形式A对象具有属性：a，b，c，dB对象具有属性：a1，b1，c1所以，B对象也可能有属性 d1环节环节：联想和比较第11页，此课件共59页哦（4 4）类型）类型定性类比定性类比 划分的依据：a.b.c与d的关系A.A.简单共存类比简单共存类比a.b.c与d存在简单共存关系例例：奇特云彩 地震B.B.对称类比对称类比a.b.c与d存在对称关系例例：电子运动方程的正负能量解 物质世界的正负电子第12页，此课件共59页哦C.C.因果类比因果类比 a.b.c与d存在因果关系例例 声：回声、音调、响度 波动 光：反射、颜色、亮度 光：波动定量

6、类比（定量类比（协变类比）a.b.c之间的数学关系相似例例 光：费尔玛原理，波粒二象性 物质粒子：莫泊丢原理 物质粒子：波粒二象性第13页，此课件共59页哦（5 5）特点）特点推理的两个对象之间的跨度大；前提与结论之间没有严格的逻辑中介，因此结论具有或然性。（6 6）作用）作用做出新的技术发明（响尾蛇）；提出科学假说（库仑定理，引力波）；为模拟实验提供逻辑依据；激发想象力。第14页，此课件共59页哦（7 7）提高结论的可靠程度）提高结论的可靠程度比较两个或两类事物的相同属性愈多，结论就越容易正确(相同属性的量)；找出属性间的制约关系，防止机械类推(相同属性的质)；寻找是否有和结论相排斥的属性，

7、防止不正确的结论（检验）。第15页，此课件共59页哦2.2.归纳与演绎（个别归纳与演绎（个别一般）一般）1 1）归纳）归纳（1 1）概念）概念：以个别对象具有（或不具有）某属性为前提，推出该类对象也具有（或不具有）某属性为结论。（2 2）客观依据：）客观依据：个别中有一般。（3 3）分类）分类 完全归纳 简单枚举 不完全归纳 科学归纳 统计归纳 第16页，此课件共59页哦完全归纳法完全归纳法（描述功能必然性）A.概念概念：根据某类对象的每一个对象有（或没有）某种属性，从而推出该类事物的全部对象有（或没有）某种属性。B.逻辑形式逻辑形式：S1是（或不是）P,S2是（或不是）P,：Sn是（或不是）

8、P,S1 Sn是S类的全部对象；所以，所有S是（或不是）P。例例1 1：四色定理第17页，此课件共59页哦 例例2 2：水星绕日运行 金星绕日运行 地球绕日运行 火星绕日运行 木星绕日运行 土星绕日运行 天王星绕日运行 海王星绕日运行 冥王星绕日运行 结论：太阳系的大行星都绕日运行第18页，此课件共59页哦C.C.要求要求前提确实 无一虚假穷尽对象 无一遗漏D.D.特点特点结论可靠适用范围小第19页，此课件共59页哦不完全归纳法不完全归纳法(预见功能或然性)A.A.简单枚举法简单枚举法概念概念：根据已观察到的某类事物的个别对象都具有某种属性，没有遇到反例，于是作出结论说：该类事物都具有某种属性

9、。逻辑形式逻辑形式：S1是（或不是）P,：Sn是（或不是）P,S1 Sn是S的部分对象，且无反例；所以，所有S是（或不是）P。第20页，此课件共59页哦例例1：丹麦的天鹅是白的 英国的天鹅是白的 伊朗的天鹅是白的 美国的天鹅是白的 中国的天鹅是白的 且无遇上任何反例 结论：天鹅皆白例例2 2：“瑞雪兆丰年”，“鸟低飞,披蓑衣”例例3 3：歌德巴哈猜想第21页，此课件共59页哦提高结论可靠性的条件提高结论可靠性的条件前提中所列举的对象尽量增多（量）；被考察对象之间的差异要足够大（质）；注意搜集可能出现的反面事例。第22页，此课件共59页哦B.B.科学归纳法科学归纳法引进因果关系的分析引进因果关系

10、的分析概念概念：根据某类对象的部分对象都具有某种属性，并且这一部分对象与该属性之间具有因果联系，从而推出该类对象都具有某种属性。逻辑形式逻辑形式：S1是P,：Sn是P,S1 Sn是S类的部分对象，并且S1 Sn都与P有因果联系；所以，所有S是P。第23页，此课件共59页哦例1：金受热后体积膨胀；银受热后体积膨胀；铜受热后体积膨胀；铁受热后体积膨胀；因为金属受热后,分子的凝聚力减弱,分子运动加速,分子彼此距离加大,从而导致膨胀,而金,银,铜,铁都是金属；所以,所有金属受热后体积都膨胀。例2：奎宁（金鸡纳霜）第24页，此课件共59页哦优点优点由于不仅知道是什么，而且知道为什么，所以结论深刻且可靠性

11、提高；由于必然属性不受枚举数目限制，所以使用方便。第25页，此课件共59页哦C.C.统计归纳（定量分析的归纳）统计归纳（定量分析的归纳）概念概念：由一类事件中部分事件出现的概率推出该类事件出现的概率。(孟德尔理论)逻辑形式逻辑形式：S1是P,S2不是P,：SN是（或不是）P,S1 SN是S类的部分对象,N中有V个是P 所以，所有S都有V/N是P。第26页，此课件共59页哦（4 4）特点）特点能扩大知识；其正确性不能由推理本身来判定；必须时时与实践保持密切的联系。（5 5）局限性（）局限性（即归纳问题）归纳问题即著名的“休谟问题”，其实质是否定通过归纳可以得到普遍性、必然性的知识；诉诸经验循环论

12、证。第27页，此课件共59页哦2 2）演绎方法（）演绎方法（必然性）（1 1）概念：）概念：从一般原理推出个别事物的未知属性。（2 2）客观依据：）客观依据：一般存在于个别之中。（3 3）形式）形式：大前提（一般原理）、小前提（个别事物）、结论（未知属性）（逻辑蕴涵）例例：所有的人都是要死的 苏格拉底是人 苏格拉底也是要死的第28页，此课件共59页哦 （4 4）作用）作用作出科学的预见；使知识由隐性变显性。（5 5）局限性（）局限性（即演绎问题）演绎问题是指演绎过程的有效性并不能保证结论的真实性。第29页，此课件共59页哦例例1 1所有哲学书都是令人厌烦的。这本书是哲学书。这本书是令人厌烦的。

13、（逻辑蕴涵，这个论证是有效的）例例2 2许多哲学书是令人厌烦的。这本书是哲学书。这本书是令人厌烦的。（非逻辑蕴涵，这个论证是无效的）第30页，此课件共59页哦例例3 3所有猫有五条腿。疯咪是我的猫。疯咪有五条腿。（逻辑蕴涵，这个论证是有效的）结论：结论：演绎本身不能保证结论的正确性。如果前提为真，论证是有效的，那么结论必定为真。但前提是否为真不是一个诉诸逻辑能解决的问题。一个论证可以是完全有效的，但其结论却是明显荒谬的（如例3）。（问：例1的结论是否为真？）第31页，此课件共59页哦 3 3）归纳与演绎的关系）归纳与演绎的关系（1 1）区别）区别思维进程：个别到一般与一般到个别结论与前提所断定

14、的范围：超出与不超出前提与结论联系的性质：或然与必然（2 2）联系）联系 归纳是演绎的基础 演绎是归纳的补充(检验鸭嘴兽)第32页，此课件共59页哦 归纳归纳 演绎演绎前提 个别知识 全体知识结论 全体知识 个别知识性质 或然性 必然性 作用 经验规律 建构理论、预见 局限 不能证明必然性 不能保证前提真实 关系 演绎的基础 归纳的指导第33页，此课件共59页哦 归纳和演绎，正如分析和综合一样，归纳和演绎，正如分析和综合一样，是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去，应当把每一个都用把另一个捧到天上去，应当把每一个都用到该用的地方去，而要做到这

15、一点，就只到该用的地方去，而要做到这一点，就只有注意它们的相互联系、它们的相互补充。有注意它们的相互联系、它们的相互补充。恩格斯恩格斯第34页，此课件共59页哦3.3.分析与综合（部分分析与综合（部分整体）整体）1 1）分析（部分）分析（部分）（1 1）概概念念：把研究对象分解为各个组成部分并分别加以研究。（空间、时间）（2 2）优优点点：把复杂事物简单化，深化对事物的认识，便于把握事物的本质。（3 3）局限）局限：容易形成孤立看问题的习惯 容易见树不见人第35页，此课件共59页哦2 2）综合（整体）综合（整体）（1 1）概概念念：在分析的基础上把各个部分内在地联系起来，形成对客观对象的整体认

16、识。（2 2）优点）优点能揭示事物在分割状态下不曾显现的特性，从整体上全面把握事物的本质；综合是化合而不是混合，有新质的出现。（3 3）分析和综合的关系）分析和综合的关系 分析是综合的基础；综合是分析的目的和指导,使分析的结果更具价值。第36页，此课件共59页哦二、非逻辑思维二、非逻辑思维非逻辑思维：非逻辑思维：没有固定的逻辑规则可以遵循。结论的可靠性有限，但创造性大。1.1.形象思维形象思维1 1）概念：）概念：以意象为基础的联想和想象。2 2）客观依据：）客观依据：本质与现象的统一。“有诸内，必形诸于外有诸内，必形诸于外”3 3）种类）种类（1 1）意象：）意象：对同类事物的共同的外在形象

17、的刻画。第37页，此课件共59页哦（2 2）联想）联想(已知已知)广义广义：以特定关系（相似，相反，相关）为纽带的两个事物（均是已知）之间的连接。狭义狭义：以意象为纽带的两个事物（均是已知）之间的连接。（3 3）想象）想象(已知未知)概念概念广义广义：以特定关系（相似，相反，相关）为纽带的两个事物（一个是已知）之间的连接。（电磁转化）狭义狭义：以意象为纽带的两个事物（一个是第38页，此课件共59页哦已知）之间的连接。种类种类再造想像(导演）和创造想像（富勒烯C60)特例特例幻想幻想(未来,主观)科学幻想（潜水艇、通讯卫星）、空想4 4）特点）特点 形象性 发散性 方便性5 5）作用）作用使某些

18、高度抽象的理论容易理解；突破了逻辑思维的局限性；在工程技术领域有更突出的意义。第39页，此课件共59页哦 想象力比知识更重要，因为知识是想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格的说，想象力是科学研究中的实在严格的说，想象力是科学研究中的实在因素。因素。爱因斯坦爱因斯坦第40页，此课件共59页哦2.2.直觉和灵感直觉和灵感1 1）灵感）灵感（1 1）概念：）概念：对于长期思考的问题，由于某个事物（原型）的启发而一下子找到了答案。（2 2）特点）特点原发性（浮力定理

19、、苯分子结构）酝酿性情感基础愉悦、轻松（3 3）产生过程）产生过程（类似于结晶）专注 搁置 顿悟第41页，此课件共59页哦2 2）直觉）直觉（1 1）概念）概念：对于研究的问题并没有进行自觉的逻辑推导而一下子找到了答案。（2 2）特点）特点直接性（链式反应）情感基础自信3 3）灵感与直觉的关系）灵感与直觉的关系（1 1）不同点）不同点第42页，此课件共59页哦 对象对象：直觉是面对需要解答的问题不假思索地迅速作出结论性的判断；灵感是对反复思索的疑难问题,不期而遇产生的顿悟。基础基础：直觉的基础是经验知识的积累；灵感的基础是在思维渐进过程中断时有一个原型的启发。情感状况情感状况：直觉往往伴随以较

20、强的自信；灵感以情感的愉悦和放松为特征。（2 2）共同点）共同点（易混淆）创造性 突发性 轻松性 不可靠性第43页，此课件共59页哦三、综合思维三、综合思维1.1.科学抽象科学抽象“单是事实的收集，哪怕收集得非常广泛；单是事实的积累，哪怕积累得毫无遗漏，都不能使你获得掌握科学的方法，不能向你提供进一步成功的保证，甚至还不能使你有权按照科学这个名词的高级意义来把它叫做科学”门捷列夫第44页，此课件共59页哦七桥问题七桥问题第45页，此课件共59页哦1 1）概念：）概念：在经验事实的基础上，根据一定的研究目的，排除研究对象的非本质因素，抽取其本质的东西。是科学认识由感性阶段向理性阶段飞跃的决定性环

21、节和根本标志。抽象的思维科学抽象(以实践实践为基础)第46页，此课件共59页哦2 2）过程）过程（1 1）感性具体：）感性具体：获取科学事实；(整体、不具体模糊、不分主次）（2 2）抽象规定）抽象规定：（主要是用分析方法）对事物某一本质方面的认识；（3 3）思维中的具体）思维中的具体：按事物本身的层次和转化关系把各种抽象规定联系起来。(光）确立上升的逻辑起点（对象本质的最根本规定和最简单规定）；主要运用分析和综合的辨证统一的矛盾分析法。第47页，此课件共59页哦3 3）成果）成果狭狭：科学概念 科学符号 思想模型广广：科学判断（定理，原理，公设）学说 第48页，此课件共59页哦（1 1）思想模

22、型）思想模型物质模型的特点物质模型的特点：简单性、相似性、代表性、外推性概念概念：对原型高度抽象化了的思想客体或思想事物，有转化为物质模型的可能。特点特点：抽象组成组成：概念、符号类型类型第49页，此课件共59页哦 A.A.理想模型理想模型 概念：概念：既具有高度抽象性，又具有某种极限特征的理想客体或理想事物。例：例：质点、刚体、绝对黑体特点特点：极限意义意义使问题处理简化，又不发生大的偏差；先研究复杂对象和过程的理想模型，然后对结果加以处理；依靠理想模型研究结果的指示，可形成科学的预见。第50页，此课件共59页哦B.B.数学模型数学模型概念：概念：用数学的方法来再现原型的功能或结构特征。仿真

23、模型：仿真模型：根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以实施的模型。分类分类数学方法数学方法：初等数学、几何、微分方程、图论、马氏链、规划论现象性质现象性质：确定性、随机性、突变性、模糊性(综合评判)第51页，此课件共59页哦模型的表现特性：模型的表现特性：静态模型和动态模型 线性模型和非线性模型 离散模型和连续模型对模型结构的了解程度对模型结构的了解程度：白箱、灰箱、黑箱特点特点逼真性和可行性 渐进性 强健性 可转移性 非预制性 条理性 技艺性 局限性 第52页，此课件共59页哦思想实验思想实验 A.A.概念：概念：运用思想模型进行逻辑推导，不排除转化为物质实验的可能。例：例：悖论的提

24、出，火车实验，电梯实验 B.B.类型类型 理想实验理想实验 概念概念：没有转化为物质实验可能的思想实验。例例：惯性定律第53页，此课件共59页哦 作用作用具有实际的科学实验达不到的极度简化和纯化程度，有利于探索和揭示自然事物和现象的规律性可以帮助人们提出一些基本的科学原理加深对现实实验和研究对象的认识使逻辑证明和反驳更加明确、直观计算机仿真计算机仿真概概念念：基于所建立的系统仿真模型，利用计算机对系统进行分析与研究。特点：特点：安全 高效 经济 方便第54页，此课件共59页哦（2 2）公理（公设）公理（公设）A.公理公理：其意义被设定为已知，不需要在理论体系中给予定义，即不证自明性。适合所有学

25、科。例1：跟同一件东西相等的一些东西，它们彼此也是相等的；例2：等量加等量，总量仍相等。B.B.公设公设：为某一学科所接受的公理。例1：从任一点到任一点作直线是可能的；例2：把有限直线不断循直线延长是可能的。第55页，此课件共59页哦2.2.创造性思维创造性思维1 1）概念：）概念：突破问题中未知成分的思维。不同于胡思乱想不同于胡思乱想2 2）基本模式）基本模式 美、奥斯本：寻找事实寻找构想寻找 解答；英、沃勒斯：准备英、沃勒斯：准备酝酿酝酿明朗明朗验证；验证；美、杜威：感到困难存在认清是什么问题搜集资料进行分类，并提出假说接受或抛弃实验性的假说得出结论并加以评论。第56页，此课件共59页哦（

26、1 1）准备）准备问题的提出问题的提出“昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。”（2 2）酝酿）酝酿问题的求解问题的求解“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。”（3 3）明朗）明朗问题的突破问题的突破“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。”（4 4）验证）验证问题的验证（问题的验证（逻辑和实践）例：例：狭义相对论第57页，此课件共59页哦3 3）特点）特点逻辑方法与非逻辑方法的统一（爱因斯坦）；发散性思维与收敛性思维的整合（贝尔纳现象）；形象思维与抽象思维的并用（左右脑）；情感、个性品格（谨慎、进取心、自信、不屈不挠、坚定性）的参与；知识(逻辑)与经验(非逻辑)的基础性（修氏理论）（两个创造力高峰）。第58页，此课件共59页哦 例：例：大陆漂移说是借助形象思维（看世界地图）、直觉思维（猛然发现）、归纳（从一处处海岸线凹凸吻合，归纳出大西洋两岸海岸线彼此吻合）、类比（用漂浮的冰山去类推大陆的漂移）、想像而提出的。（美国的泰勒和贝克）第59页，此课件共59页哦