創(chuàng)新思維與系統(tǒng)思維概述課件

第6課創(chuàng)新思維與系統(tǒng)思維科學技術的本性和生命力在于繼承基礎上的創(chuàng)新?？茖W技術研究方法有三類：適用于某些學科的特殊研究方法，如光譜分析方法、化學催化方法等；適用于各門自然科學技術的一般研究方法，如科學實驗方法、數學方法、系統(tǒng)方法等；適用于自然科學、社會科學、思維科學的普遍研究方法，如哲學方法、分析方法、歸納方法等。自然辯證法的科學技術方法論主要研究第二類方法。第6課創(chuàng)新思維與系統(tǒng)思維科學技術的本性和生命力在于繼承基礎1科學技術方法論是關于自然科學技術研究中常用的一般方法的理論體系。一、科學抽象與歸納、演繹二、批判思維方法與創(chuàng)新思維方法三、數學方法與系統(tǒng)思維方法科學技術方法論是關于自然科學技術研究中常用的一般方法的理論體2一、科學抽象與歸納、演繹1、科學抽象科學抽象是在科學研究過程中運用理性思維，排除研究對象的非本質的、表面的、偶然的因素，抽取其本質的、內在的、必然的東西，以達到對研究對象的本質和規(guī)律性認識的一種理性思維方法。科學抽象是對科學事實的抽象，而科學事實是通過科學觀察、實驗和調查等實踐活動獲得的。所以，科學抽象必須以科學實踐為基礎。一、科學抽象與歸納、演繹1、科學抽象3科學抽象的形式——（1）科學符號：被研究和認識的某種客觀事物的替代物。它具有物質性、可感知性。（2）科學概念：反映事物本質屬性的思維形式，是理性思維的三種基本形式之一。（3）思想模型：通過科學抽象建立起來的關于事物原型的思想客體。（4）理想實驗：經過科學抽象，把實驗條件抽象到理想化程度，在思維中模仿真實實驗的結構和形式，借助于科學想象和邏輯推理而進行的實驗?？茖W抽象的形式——42、歸納與演繹

歸納是從個別事實中概括出一般性結論的思維方法，是一種由個別性前提過渡到一般性結論的推理形式。包括完全歸納法和不完全歸納法。S2------pS1------pS3-----pS4------pS-------pS1------pS2------p------S-------p完全歸納不完全歸納2、歸納與演繹S2------pS1------pS5

演繹是從一般原理走向個別結論的思維方法，是由一般性原則推導出個別結論的推理形式。它由前提、邏輯規(guī)則和結論三部分構成。

這兩種方法不可分割，二者互為前提、互相補充，綜合應用。S-------pM------SM--------p大前提小前提結論

演繹是從一般原理走向個別結論的思維方法，是由一6歸納與演繹的關系——歸納是演繹的基礎；演繹是歸納的指導；二者在一定條件下可相互轉化。要建立歸納和演繹相統(tǒng)一的思維模式。歸納與演繹的關系——7二、批判思維方法與創(chuàng)新思維方法1、批判思維方法批判思維方法是以批判性思考或反思的方式質疑和評估思考過程和結果的思維方法?！|疑別人陳述和觀點的準確性，追問這些陳述和觀點背后隱藏的含義，擴展探索性問題的深度和廣度等。其特征是努力認識到許多固有的觀念都可能有錯，需要對思考過程和研究結論做出實驗、邏輯的檢驗，在做出判斷、形成觀點時，識別和避免思維中常見的謬誤。二、批判思維方法與創(chuàng)新思維方法1、批判思維方法82、科學技術創(chuàng)造科技創(chuàng)造是運用科技知識和技能，改變、控制和調節(jié)客體，創(chuàng)造出前所未有的產品的活動，是科學技術研究中的創(chuàng)造性活動?？萍紕?chuàng)造分為科學發(fā)現和技術發(fā)明。科學發(fā)現：把被掩蓋的東西揭示出來，即把已經存在但不為人知的事物找出來，或把客觀存在的規(guī)律加以闡明。技術發(fā)明：創(chuàng)制或造出過去不曾存在的東西，即創(chuàng)造出世上本沒有的器物、技術、方法等。

2、科學技術創(chuàng)造9科技創(chuàng)造的基本過程：（1）準備階段：問題的提出（2）醞釀階段：問題的求解（3）顯智階段：問題的突破（4）檢驗階段：問題成果的證明和檢驗科學研究的一般程序：確定科研課題；獲取科學事實；進行思維加工；科學實踐檢驗論證；建立理論體系?？萍紕?chuàng)造的基本過程：103、創(chuàng)造性思維創(chuàng)造性思維與常規(guī)性思維1943年，德國的韋特海姆發(fā)表《創(chuàng)造性思維》。創(chuàng)造性思維是研究者在原有的知識和經驗基礎上，運用與探索對象及探索過程相匹配的、獨特的科學思維方法把握對象的本質和規(guī)律，從而獲得新思想、新觀點、新理論、新方法的思維活動，是能夠提出創(chuàng)見的思維。創(chuàng)造性思維不是一種獨立的思維形式或方法，它具有組合各種思維方法、靈活調用各種思維方法的特性。3、創(chuàng)造性思維11創(chuàng)造性思維的基本特征：思維方向的求異性，思維結構的靈活性，思維進程的飛躍性，思維表達的新穎性，思維效果的整體性。創(chuàng)造性思維沒有固定的程序或模式？費耶阿本德：怎樣都行！創(chuàng)造性思維的基本特征：12創(chuàng)造性思維的機制問題人腦不僅具有感官所提供的各種信息、實踐經驗的背景知識、判斷能力，而且在生理結構上的機制表現出它要對眾多信息進行加工，同時人的分析能力是無限的，這便成為創(chuàng)造性思維的基礎。人的思維是由許多較小、較細、較復雜的思想元素組合而成的，人腦具有將這些思想元素加以整理和重新組合編排的功能，創(chuàng)造性思維的機制就是這些元素重新組合的過程。需要弄清人腦對信息是如何存儲的，即記憶、語詞信息的承擔，意象以及邏輯聯系的過程等。創(chuàng)造性思維的機制問題人腦不僅具有感官所提供的各種信息、實踐經13思維是人腦的機能。人腦右半部分的功能主要是以形象思維的形式產生創(chuàng)造性的設想等；而人腦左半部分的功能主要是以抽象思維的形式進行分析、論證等。在創(chuàng)造性思維活動中，人腦左右兩個部分既各司其職，又協(xié)同工作，產生設想和分析論證兩個過程相互聯系、交叉進行，使創(chuàng)造設想很快得以完善，產生創(chuàng)造性的思維成果。人腦機能的充分發(fā)揮，是創(chuàng)造性思維發(fā)揮的生理基礎。思維是人腦的機能。14創(chuàng)造性思維的心理機制主要是指顯意識和潛意識在創(chuàng)造性思維活動中的協(xié)同作用問題。顯意識是人自覺意識到并能加以控制的意識活動，包括知覺、感覺、判斷、推理、情感、意志等。潛意識是人意識不到、不能自覺控制的心理活動。顯意識和潛意識是人腦對客觀事物反映的不同層次。創(chuàng)造性思維的發(fā)揮是以顯意識和潛意識的協(xié)同作用為心理基礎的。創(chuàng)造性思維的心理機制主要是指顯意識和潛意識在創(chuàng)造性思維活動中15記憶是創(chuàng)造性思維的前提和基礎。記憶包括感覺記憶、短期記憶和長期記憶。在記憶中有兩種機制與科技發(fā)現、發(fā)明的創(chuàng)造性思維過程有密切聯系。一種是存入編碼的機制，另一種是選擇提取的機制。人依賴于記憶的語義網絡結構來調用信息。記憶力是想象力、思維力和創(chuàng)造力的基礎，而想象力又是思維力和創(chuàng)造力的基礎。記憶是創(chuàng)造性思維的前提和基礎。16意象是創(chuàng)造性思維的元素。思維需要意象，意象包含著思維。意象不同于知覺，意象是暫時的、不穩(wěn)定的，而且所展示的信息是有限的。意象有直接記憶意象和創(chuàng)建意象。意象可以增強記憶，在識別中發(fā)揮作用，有助于解決問題。語言是創(chuàng)造性思維的一個重要的符號元素。意象是創(chuàng)造性思維的元素。思維需要意象，意象包含著思維。17創(chuàng)造性思維是邏輯方法與非邏輯方法的整合、發(fā)散思維與收斂思維的整合、抽象思維與形象思維的整合、理性直覺與理性自覺的整合。一個足以完成科學創(chuàng)造過程的創(chuàng)造性思維，必定是邏輯方法與非邏輯方法的辯證統(tǒng)一和綜合應用。邏輯方法與非邏輯方法是創(chuàng)造性思維得以發(fā)揮的兩個翅膀、相互補充、相互協(xié)同。創(chuàng)造性思維是邏輯聯系與心理過程的統(tǒng)一。邏輯型創(chuàng)造性思維：逆向思維、置換變換思維、離散思維、類比、移植等。非邏輯型創(chuàng)造性思維：發(fā)散思維、收斂思維、想象、聯想、隱喻、直覺、靈感、頓悟、集體智慧法（頭腦風暴法）、希望點列舉法等。創(chuàng)造性思維是邏輯方法與非邏輯方法的整合、發(fā)散思維與收斂思維的18發(fā)散思維是指從一個目標出發(fā)，思維向不同的方向發(fā)散，沿著各種不同的途徑去思考，探求多種答案的思維方法，它具有流暢性、靈活性、獨特性等特征，又稱“求異思維”、“放射思維”。收斂思維是指盡可能利用已有的知識和經驗，思維始終集中于同一個方向，探求一個正確答案的思維方法，它具有簡明化、條理化、邏輯化、規(guī)律化特性，又稱“求同思維”、“聚合思維”。兩者要有機結合：相輔相成、相互配合。要在發(fā)散思維與收斂思維之間保持思維的張力。只發(fā)散不收斂，則勞而無功；只收斂不發(fā)散，則難有創(chuàng)造。發(fā)散思維是指從一個目標出發(fā)，思維向不同的方向發(fā)散，沿著各種不194、類比與移植、交叉和跨學科研究方法類比推理是根據兩類對象之間在某些方面（屬性）的類似或同一，推斷它們在其他方面（屬性）也可能類似或同一的邏輯思維方法。類比推理在科研中具有啟發(fā)思路、提供線索、舉一反三、觸類旁通的作用。類比推理是提出科學假說的重要途徑，是設計實驗的邏輯基礎。類比推理具有一定的局限性，應擴大類比的范圍，增強已知屬性與未知屬性之間的相關性，提高其可靠性。4、類比與移植、交叉和跨學科研究方法20類比的邏輯推理形式：A對象具有屬性：a，b，c，dB對象具有屬性：a’，b’，c’所以，B對象也可能有屬性d’移植方法是汲取和借用一個研究領域或一個研究對象的理論成果和科學方法，運用于其他研究領域或對象（特別是新領域和新學科）的一種思維方法。它包括概念的移植、對象的移植、方法或技術的移植等。類比的邏輯推理形式：21學科交叉方法：兩個以上的學科之間在面對同一研究對象時，從不同學科的角度進行對比研究的方法。學科交叉的意義：發(fā)現單一學科發(fā)現不了的性質、屬性、方面等，對事物進行多樣性認識?？鐚W科的方法：通過多學科的協(xié)作共同解決同一問題的方法。它從研究對象或問題出發(fā)，撇開學科壁壘，在更上一級實現綜合。較為重大的科學研究、工程技術研究以及社會科學研究的問題常常需要跨學科的研究。如納米技術、轉基因的研究。學科交叉方法：兩個以上的學科之間在面對同一研究對象時，從不同225、形象思維形象思維是在感性認識的基礎上，通過意象進行聯想和想象，以揭示對象的本質和規(guī)律的一種思維方法。邏輯思維的“細胞”是概念，而形象思維的“細胞”則是意象。意象是對同類事物形象的一般特征的反映。形象思維的一般思維過程：運用意象進行聯想和想象。邏輯思維的一般思維過程：運用概念進行判斷和推理。5、形象思維23愛因斯坦：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。嚴格地說，想象力是科學研究中的實在因素?！蔽锢韺W家玻爾：科學家要有“瘋狂的想象力”。希爾伯特：數學家比詩人更需要想象力，他曾對人談到自己的一個學生因為想象力差而改行當詩人去。加拿大學者邦格：“創(chuàng)造性想象富于形象，它能夠創(chuàng)造概念和概念體系，這些概念在感覺上沒有和它相應的東西，但是在現實中是有某種東西和它對應的，因此它孕育著新奇的思想?！泵绹茖W家布羅諾夫斯基：“想象就是人腦中形象的操作，文學、藝術的操作以及理性的操作都屬于這種想象”，“想象是構成形象并使它們以新的排列移入人腦的能力”。愛因斯坦：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概246、直覺思維直覺是指不受某種固定的邏輯規(guī)則約束而直接領悟研究對象某種特性或要害的思維過程，這種領悟以研究主體長期的經驗積累為基礎。它具有直接性、迅捷性、或然性等特性?？茖W研究中，對機遇能迅速捕捉，并能對其蘊涵的科學價值做出準確的判斷，是科學直覺能力的重要表現?？茖W直覺有時還伴隨著靈感、頓悟的特殊心理體驗和心理過程。6、直覺思維25靈感是指研究主體對所要研究的問題百思不解時，有時通過意識的積淀而孕育，通過某種觸媒誘發(fā)而突然貫通，瞬間迸發(fā)出破解問題的思想閃光或認識的思維過程。它是突然出現的、瞬息即逝的短暫思維過程。頓悟是指當思考某個問題長期得不到解決時，在某種時刻突然茅塞頓開、豁然開朗，使問題得到解決的思維過程。從發(fā)生看，它們是一種突發(fā)性的創(chuàng)造活動；從過程看，它們是一種飛躍性的創(chuàng)造活動；從成果看，它們是一種突破性的創(chuàng)造活動。它們的突然性只是形式上的；實際上，它們是大腦長時間準備，思維特別緊張，注意力高度集中所產生的一種必然結果?？萍际飞系脑S多重大科學難題往往就是在直覺和靈感的頓悟中奇跡般地得到解決。如凱庫勒發(fā)現苯環(huán)的結構。靈感是指研究主體對所要研究的問題百思不解時，有時通過意識的積26三、數學方法與系統(tǒng)思維方法

1、數學方法數學方法是關注事物的形式和抽象結構的思維方法，它通過抽象的方式表達事物的空間關系和數量關系。恩格斯：“數學：辯證的輔助手段和表達方式?！睌祵W模型是指用形式化的數學語言對研究對象的本質特征或基本過程進行數量或空間形式方面的描述的數學表達式。如數學方程（組）、圖、表格等。數學模型方法是通過建立和研究對象的數學模型來揭示對象的本質特征和變化規(guī)律的方法。三、數學方法與系統(tǒng)思維方法1、數學方法27數學模型的基本類型——確定性數學模型、隨機性數學模型、突變性數學模型、模糊性數學模型。運用數學模型方法的一般步驟——抽取數量關系，建立數學模型；對數學模型求解；對模型的解做出解釋和評價，形成對實際問題的判斷或預見。數學模型的基本類型——28數學統(tǒng)計方法：對大量的隨機現象進行有限次的觀測或試驗的結果進行數量研究，并依之對總體的數量規(guī)律性做出具有一定可靠性推斷的數學方法。數學實驗方法是一種新的科學認識途徑。數學實驗方法是把計算機技術和數學方法結合起來，在計算機上對系統(tǒng)的數學模型進行試驗，以求得對原型的規(guī)律性的認識的一種數學方法。它是在計算機上以數學方法設計實現的理想實驗。數學實驗與一般的實驗不同，它是在真實實驗與純粹的演繹推理之間的一種認識自然規(guī)律的新方法，是用相應的數學語言對客體進行描述的“實驗”。數學統(tǒng)計方法：對大量的隨機現象進行有限次的觀測或試驗的結果進292、系統(tǒng)思維方法系統(tǒng)科學是探索系統(tǒng)的存在方式和運動變化規(guī)律的學科，是對系統(tǒng)本質的正確反映和真理性認識的知識體系。它已形成一個學科群：系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結構理論、協(xié)同學、突變理論、超循環(huán)理論、混沌理論、非線性科學、復雜性科學等。系統(tǒng)思維方法是指20世紀40——90年代出現的系統(tǒng)科學所采用的一系列方法的總和，包括系統(tǒng)論方法、控制論方法和信息論方法，以及自組織理論（耗散結構理論、協(xié)同學理論和超循環(huán)理論等）方法。2、系統(tǒng)思維方法30（1）系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合相結合的方法一般系統(tǒng)論是奧地利生物學家貝塔朗菲創(chuàng)立的，其思想源于解釋生命現象的有機論觀點。系統(tǒng)論方法是把研究對象看成系統(tǒng)，從系統(tǒng)整體出發(fā)，辯證地處理整體與部分、結構與功能、系統(tǒng)與環(huán)境、功能與目標之間的關系，以實現系統(tǒng)整體最優(yōu)化的方法。系統(tǒng)論方法應用的原則：既使整體最優(yōu)，又不使部分損失過大。系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合相結合的方法（1）系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合相結合的方法31（2）反饋控制方法控制論是1948年美國數學家維納創(chuàng)立的。它是研究在動物和機器中通訊和控制的理論。控制論方法是以任何系統(tǒng)的功能行為為目標，通過功能模擬方法、黑箱方法和反饋控制方法的綜合應用，使系統(tǒng)減熵增序，實現控制，以達到系統(tǒng)目標最優(yōu)化的方法。反饋控制方法是通過信息的傳輸、處理與反饋對系統(tǒng)實施控制的方法。反饋方法：以結果反過來影響進一步產生事物或原因的思維方法。反饋方法的特點是根據系統(tǒng)過去的操作情況來調整系統(tǒng)未來的行為，一般是用負反饋來調節(jié)和控制系統(tǒng)做合乎目的的運動。（2）反饋控制方法32反饋方法具有普遍適用性，適用于工程技術系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、社會系統(tǒng)等；它突破線性因果模式，形成雙向因果鏈的新模式，豐富了因果關系的哲學范疇。反饋方式——正反饋：反饋信號與輸入信號相同，對輸入起著強化作用，其結果使系統(tǒng)的功能越來越偏離控制目標，造成系統(tǒng)的崩潰或解體。負反饋：反饋信號與輸入信號相反，對輸入起著抑制作用，其結果使系統(tǒng)的功能日益趨近目標，保持穩(wěn)定有序的運行。前反饋：在輸出結果剛要發(fā)生、尚未實際發(fā)生時提前進行反饋，其具有預測和防范作用。退反饋：它是人在系統(tǒng)中通過自我意識的比較作用，把行為研究與結構研究結合起來，從全面、綜合、更高的層次上進行的反饋。反饋方法具有普遍適用性，適用于工程技術系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、人體系33控制方法：對事物的起因、發(fā)展和結果的全過程進行把握、預測、了解并決定事物的結果的方法?？刂品椒ǖ暮诵氖窃谙到y(tǒng)視野中處理好控制主體與控制客體之間的辯證關系。黑箱是指內部結構和機理尚不清楚，只能通過外部觀測和試驗來認識其功能和性質的系統(tǒng)?？刂品椒ǎ簩κ挛锏钠鹨?、發(fā)展和結果的全過程進行把握、預測、了34黑箱方法是指不打開黑箱而利用外部觀測從整體上考察黑箱的輸入和輸出信息的動態(tài)過程，了解其功能特性，以探求其內部作用機理和運動規(guī)律的一種方法。其根據是結構與功能的內在聯系（結構決定功能，是功能的根據；功能是結構的表現并對結構有反作用。）。其實質是通過研究系統(tǒng)的功能，推測和模擬系統(tǒng)的功能，進而認識系統(tǒng)的結構。黑箱方法的作用：第一，為研究復雜系統(tǒng)和不能打開、不便打開的黑箱提供有效的工具；第二，可使黑箱逐步轉化成灰箱，進而轉化成白箱。黑箱方法是指不打開黑箱而利用外部觀測從整體上考察黑箱的輸入和35功能模擬方法是在不知原型的內部結構和作用機理的約束條件下，僅根據原型與模型功能行為上的相似性來實現功能上的模擬的方法。采用功能模擬方法，要盡量做到使模型與原型在功能上相似，而不必去追求模型在結構上與原型相似。功能模擬方法的步驟——第一，系統(tǒng)地研究原型的功能，把握其主要內容；第二，確立與原型功能相似的模型；第三，進行模擬，成功以后用以說明原型的功能，并加以應用。功能模擬方法是在不知原型的內部結構和作用機理的約束條件下，僅36功能模擬方法的作用——第一，是認識原型的一種手段，可通過功能模擬來揭示原型的秘密，代替或增進原型的功能和行為；第二，可模擬不能接觸的事物的功能；第三，可用以仿生學研究，研制某些技術裝置代替自然原型執(zhí)行某些功能；第四，可用以腦科學與思維科學的研究。功能模擬方法的作用——37（3）信息方法信息論是1948年美國數學家申農等人創(chuàng)立的。信息方法是指運用信息的觀點，把系統(tǒng)的運動變化過程看作信息傳遞和信息轉換的過程，通過對信息流程的前后變化狀態(tài)的分析和處理，獲得對系統(tǒng)規(guī)律性認識的一種系統(tǒng)科學方法。它以信息的運動作為分析和處理問題的基礎，是一種基于信息的綜合研究方法。信息方法的哲學基礎是整體思維，有聯系轉化的立場。（3）信息方法38耗散結構理論——耗散結構理論是比利時的物理學家普利高津在1969年提出的。耗散結構方法是研究一切不同質的系統(tǒng)如何從無序走向有序，進而產生耗散結構，使系統(tǒng)具有自組織功能的方法。應用耗散結構方法的原則：開放性原則、非平衡原則、非線性原則、漲落原則。耗散結構理論——39協(xié)同學——協(xié)同學是德國的物理學家赫爾曼·哈肯在20世紀70年代初提出的。協(xié)同學是研究開放系統(tǒng)在物質流、能量流、信息流作用下，系統(tǒng)自身要素通過協(xié)同作用自發(fā)組織起來，形成一種宏觀有序狀態(tài)或功能行為的科學理論。協(xié)同學方法是以定性與定量相結合的方式，從度上把握系統(tǒng)如何相干協(xié)同，表現自組織問題的一般方法。協(xié)同學——40超循環(huán)理論——超循環(huán)理論是德國的生物學家艾根于20世紀70年代初提出的。超循環(huán)：循環(huán)的循環(huán)或高等循環(huán)。在一個反應系列中，如果每一個中間物都是一個自復制單元，同時又能為下一個中間物的復制提供催化支持，便形成了一個超循環(huán)。超循環(huán)方法是指運用超循環(huán)的概念來分析和解決問題的方法。超循環(huán)理論——413、復雜性思維方法20世紀90年代，出現復雜性科學。復雜性科學是以復雜系統(tǒng)、復雜事物作為研究對象的一系列學科群，包括混沌理論、分形理論、遺傳算法研究、人工生命研究、元胞自動機研究、突現研究等。復雜性思維把事物本身的復雜性特征凸顯出來，讓人們更加認識到事物發(fā)展的復雜性狀態(tài)和性質，考慮問題的多樣性。復雜性思維在面對大數據和云計算處理特征時具有更強的思維優(yōu)越性。3、復雜性思維方法42復雜性思維方法是一種側重把定性判斷與定量計算、微觀分析與宏觀分析、還原論與整體論、科學推理與哲學思辨結合起來的綜合方法。復雜性思維方法的特點：自組織性、多樣性、融貫性、整體性。復雜性思維方法也是集多學科或跨學科的多維融貫的方法。復雜性思維方法是一種側重把定性判斷與定量計算、微觀分析與宏觀43演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！44第6課創(chuàng)新思維與系統(tǒng)思維科學技術的本性和生命力在于繼承基礎上的創(chuàng)新?？茖W技術研究方法有三類：適用于某些學科的特殊研究方法，如光譜分析方法、化學催化方法等；適用于各門自然科學技術的一般研究方法，如科學實驗方法、數學方法、系統(tǒng)方法等；適用于自然科學、社會科學、思維科學的普遍研究方法，如哲學方法、分析方法、歸納方法等。自然辯證法的科學技術方法論主要研究第二類方法。第6課創(chuàng)新思維與系統(tǒng)思維科學技術的本性和生命力在于繼承基礎45科學技術方法論是關于自然科學技術研究中常用的一般方法的理論體系。一、科學抽象與歸納、演繹二、批判思維方法與創(chuàng)新思維方法三、數學方法與系統(tǒng)思維方法科學技術方法論是關于自然科學技術研究中常用的一般方法的理論體46一、科學抽象與歸納、演繹1、科學抽象科學抽象是在科學研究過程中運用理性思維，排除研究對象的非本質的、表面的、偶然的因素，抽取其本質的、內在的、必然的東西，以達到對研究對象的本質和規(guī)律性認識的一種理性思維方法?？茖W抽象是對科學事實的抽象，而科學事實是通過科學觀察、實驗和調查等實踐活動獲得的。所以，科學抽象必須以科學實踐為基礎。一、科學抽象與歸納、演繹1、科學抽象47科學抽象的形式——（1）科學符號：被研究和認識的某種客觀事物的替代物。它具有物質性、可感知性。（2）科學概念：反映事物本質屬性的思維形式，是理性思維的三種基本形式之一。（3）思想模型：通過科學抽象建立起來的關于事物原型的思想客體。（4）理想實驗：經過科學抽象，把實驗條件抽象到理想化程度，在思維中模仿真實實驗的結構和形式，借助于科學想象和邏輯推理而進行的實驗。科學抽象的形式——482、歸納與演繹

歸納是從個別事實中概括出一般性結論的思維方法，是一種由個別性前提過渡到一般性結論的推理形式。包括完全歸納法和不完全歸納法。S2------pS1------pS3-----pS4------pS-------pS1------pS2------p------S-------p完全歸納不完全歸納2、歸納與演繹S2------pS1------pS49

演繹是從一般原理走向個別結論的思維方法，是由一般性原則推導出個別結論的推理形式。它由前提、邏輯規(guī)則和結論三部分構成。

這兩種方法不可分割，二者互為前提、互相補充，綜合應用。S-------pM------SM--------p大前提小前提結論

演繹是從一般原理走向個別結論的思維方法，是由一50歸納與演繹的關系——歸納是演繹的基礎；演繹是歸納的指導；二者在一定條件下可相互轉化。要建立歸納和演繹相統(tǒng)一的思維模式。歸納與演繹的關系——51二、批判思維方法與創(chuàng)新思維方法1、批判思維方法批判思維方法是以批判性思考或反思的方式質疑和評估思考過程和結果的思維方法?！|疑別人陳述和觀點的準確性，追問這些陳述和觀點背后隱藏的含義，擴展探索性問題的深度和廣度等。其特征是努力認識到許多固有的觀念都可能有錯，需要對思考過程和研究結論做出實驗、邏輯的檢驗，在做出判斷、形成觀點時，識別和避免思維中常見的謬誤。二、批判思維方法與創(chuàng)新思維方法1、批判思維方法522、科學技術創(chuàng)造科技創(chuàng)造是運用科技知識和技能，改變、控制和調節(jié)客體，創(chuàng)造出前所未有的產品的活動，是科學技術研究中的創(chuàng)造性活動?？萍紕?chuàng)造分為科學發(fā)現和技術發(fā)明。科學發(fā)現：把被掩蓋的東西揭示出來，即把已經存在但不為人知的事物找出來，或把客觀存在的規(guī)律加以闡明。技術發(fā)明：創(chuàng)制或造出過去不曾存在的東西，即創(chuàng)造出世上本沒有的器物、技術、方法等。

2、科學技術創(chuàng)造53科技創(chuàng)造的基本過程：（1）準備階段：問題的提出（2）醞釀階段：問題的求解（3）顯智階段：問題的突破（4）檢驗階段：問題成果的證明和檢驗科學研究的一般程序：確定科研課題；獲取科學事實；進行思維加工；科學實踐檢驗論證；建立理論體系?？萍紕?chuàng)造的基本過程：543、創(chuàng)造性思維創(chuàng)造性思維與常規(guī)性思維1943年，德國的韋特海姆發(fā)表《創(chuàng)造性思維》。創(chuàng)造性思維是研究者在原有的知識和經驗基礎上，運用與探索對象及探索過程相匹配的、獨特的科學思維方法把握對象的本質和規(guī)律，從而獲得新思想、新觀點、新理論、新方法的思維活動，是能夠提出創(chuàng)見的思維。創(chuàng)造性思維不是一種獨立的思維形式或方法，它具有組合各種思維方法、靈活調用各種思維方法的特性。3、創(chuàng)造性思維55創(chuàng)造性思維的基本特征：思維方向的求異性，思維結構的靈活性，思維進程的飛躍性，思維表達的新穎性，思維效果的整體性。創(chuàng)造性思維沒有固定的程序或模式？費耶阿本德：怎樣都行！創(chuàng)造性思維的基本特征：56創(chuàng)造性思維的機制問題人腦不僅具有感官所提供的各種信息、實踐經驗的背景知識、判斷能力，而且在生理結構上的機制表現出它要對眾多信息進行加工，同時人的分析能力是無限的，這便成為創(chuàng)造性思維的基礎。人的思維是由許多較小、較細、較復雜的思想元素組合而成的，人腦具有將這些思想元素加以整理和重新組合編排的功能，創(chuàng)造性思維的機制就是這些元素重新組合的過程。需要弄清人腦對信息是如何存儲的，即記憶、語詞信息的承擔，意象以及邏輯聯系的過程等。創(chuàng)造性思維的機制問題人腦不僅具有感官所提供的各種信息、實踐經57思維是人腦的機能。人腦右半部分的功能主要是以形象思維的形式產生創(chuàng)造性的設想等；而人腦左半部分的功能主要是以抽象思維的形式進行分析、論證等。在創(chuàng)造性思維活動中，人腦左右兩個部分既各司其職，又協(xié)同工作，產生設想和分析論證兩個過程相互聯系、交叉進行，使創(chuàng)造設想很快得以完善，產生創(chuàng)造性的思維成果。人腦機能的充分發(fā)揮，是創(chuàng)造性思維發(fā)揮的生理基礎。思維是人腦的機能。58創(chuàng)造性思維的心理機制主要是指顯意識和潛意識在創(chuàng)造性思維活動中的協(xié)同作用問題。顯意識是人自覺意識到并能加以控制的意識活動，包括知覺、感覺、判斷、推理、情感、意志等。潛意識是人意識不到、不能自覺控制的心理活動。顯意識和潛意識是人腦對客觀事物反映的不同層次。創(chuàng)造性思維的發(fā)揮是以顯意識和潛意識的協(xié)同作用為心理基礎的。創(chuàng)造性思維的心理機制主要是指顯意識和潛意識在創(chuàng)造性思維活動中59記憶是創(chuàng)造性思維的前提和基礎。記憶包括感覺記憶、短期記憶和長期記憶。在記憶中有兩種機制與科技發(fā)現、發(fā)明的創(chuàng)造性思維過程有密切聯系。一種是存入編碼的機制，另一種是選擇提取的機制。人依賴于記憶的語義網絡結構來調用信息。記憶力是想象力、思維力和創(chuàng)造力的基礎，而想象力又是思維力和創(chuàng)造力的基礎。記憶是創(chuàng)造性思維的前提和基礎。60意象是創(chuàng)造性思維的元素。思維需要意象，意象包含著思維。意象不同于知覺，意象是暫時的、不穩(wěn)定的，而且所展示的信息是有限的。意象有直接記憶意象和創(chuàng)建意象。意象可以增強記憶，在識別中發(fā)揮作用，有助于解決問題。語言是創(chuàng)造性思維的一個重要的符號元素。意象是創(chuàng)造性思維的元素。思維需要意象，意象包含著思維。61創(chuàng)造性思維是邏輯方法與非邏輯方法的整合、發(fā)散思維與收斂思維的整合、抽象思維與形象思維的整合、理性直覺與理性自覺的整合。一個足以完成科學創(chuàng)造過程的創(chuàng)造性思維，必定是邏輯方法與非邏輯方法的辯證統(tǒng)一和綜合應用。邏輯方法與非邏輯方法是創(chuàng)造性思維得以發(fā)揮的兩個翅膀、相互補充、相互協(xié)同。創(chuàng)造性思維是邏輯聯系與心理過程的統(tǒng)一。邏輯型創(chuàng)造性思維：逆向思維、置換變換思維、離散思維、類比、移植等。非邏輯型創(chuàng)造性思維：發(fā)散思維、收斂思維、想象、聯想、隱喻、直覺、靈感、頓悟、集體智慧法（頭腦風暴法）、希望點列舉法等。創(chuàng)造性思維是邏輯方法與非邏輯方法的整合、發(fā)散思維與收斂思維的62發(fā)散思維是指從一個目標出發(fā)，思維向不同的方向發(fā)散，沿著各種不同的途徑去思考，探求多種答案的思維方法，它具有流暢性、靈活性、獨特性等特征，又稱“求異思維”、“放射思維”。收斂思維是指盡可能利用已有的知識和經驗，思維始終集中于同一個方向，探求一個正確答案的思維方法，它具有簡明化、條理化、邏輯化、規(guī)律化特性，又稱“求同思維”、“聚合思維”。兩者要有機結合：相輔相成、相互配合。要在發(fā)散思維與收斂思維之間保持思維的張力。只發(fā)散不收斂，則勞而無功；只收斂不發(fā)散，則難有創(chuàng)造。發(fā)散思維是指從一個目標出發(fā)，思維向不同的方向發(fā)散，沿著各種不634、類比與移植、交叉和跨學科研究方法類比推理是根據兩類對象之間在某些方面（屬性）的類似或同一，推斷它們在其他方面（屬性）也可能類似或同一的邏輯思維方法。類比推理在科研中具有啟發(fā)思路、提供線索、舉一反三、觸類旁通的作用。類比推理是提出科學假說的重要途徑，是設計實驗的邏輯基礎。類比推理具有一定的局限性，應擴大類比的范圍，增強已知屬性與未知屬性之間的相關性，提高其可靠性。4、類比與移植、交叉和跨學科研究方法64類比的邏輯推理形式：A對象具有屬性：a，b，c，dB對象具有屬性：a’，b’，c’所以，B對象也可能有屬性d’移植方法是汲取和借用一個研究領域或一個研究對象的理論成果和科學方法，運用于其他研究領域或對象（特別是新領域和新學科）的一種思維方法。它包括概念的移植、對象的移植、方法或技術的移植等。類比的邏輯推理形式：65學科交叉方法：兩個以上的學科之間在面對同一研究對象時，從不同學科的角度進行對比研究的方法。學科交叉的意義：發(fā)現單一學科發(fā)現不了的性質、屬性、方面等，對事物進行多樣性認識。跨學科的方法：通過多學科的協(xié)作共同解決同一問題的方法。它從研究對象或問題出發(fā)，撇開學科壁壘，在更上一級實現綜合。較為重大的科學研究、工程技術研究以及社會科學研究的問題常常需要跨學科的研究。如納米技術、轉基因的研究。學科交叉方法：兩個以上的學科之間在面對同一研究對象時，從不同665、形象思維形象思維是在感性認識的基礎上，通過意象進行聯想和想象，以揭示對象的本質和規(guī)律的一種思維方法。邏輯思維的“細胞”是概念，而形象思維的“細胞”則是意象。意象是對同類事物形象的一般特征的反映。形象思維的一般思維過程：運用意象進行聯想和想象。邏輯思維的一般思維過程：運用概念進行判斷和推理。5、形象思維67愛因斯坦：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。嚴格地說，想象力是科學研究中的實在因素?！蔽锢韺W家玻爾：科學家要有“瘋狂的想象力”。希爾伯特：數學家比詩人更需要想象力，他曾對人談到自己的一個學生因為想象力差而改行當詩人去。加拿大學者邦格：“創(chuàng)造性想象富于形象，它能夠創(chuàng)造概念和概念體系，這些概念在感覺上沒有和它相應的東西，但是在現實中是有某種東西和它對應的，因此它孕育著新奇的思想。”美國科學家布羅諾夫斯基：“想象就是人腦中形象的操作，文學、藝術的操作以及理性的操作都屬于這種想象”，“想象是構成形象并使它們以新的排列移入人腦的能力”。愛因斯坦：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概686、直覺思維直覺是指不受某種固定的邏輯規(guī)則約束而直接領悟研究對象某種特性或要害的思維過程，這種領悟以研究主體長期的經驗積累為基礎。它具有直接性、迅捷性、或然性等特性?？茖W研究中，對機遇能迅速捕捉，并能對其蘊涵的科學價值做出準確的判斷，是科學直覺能力的重要表現?？茖W直覺有時還伴隨著靈感、頓悟的特殊心理體驗和心理過程。6、直覺思維69靈感是指研究主體對所要研究的問題百思不解時，有時通過意識的積淀而孕育，通過某種觸媒誘發(fā)而突然貫通，瞬間迸發(fā)出破解問題的思想閃光或認識的思維過程。它是突然出現的、瞬息即逝的短暫思維過程。頓悟是指當思考某個問題長期得不到解決時，在某種時刻突然茅塞頓開、豁然開朗，使問題得到解決的思維過程。從發(fā)生看，它們是一種突發(fā)性的創(chuàng)造活動；從過程看，它們是一種飛躍性的創(chuàng)造活動；從成果看，它們是一種突破性的創(chuàng)造活動。它們的突然性只是形式上的；實際上，它們是大腦長時間準備，思維特別緊張，注意力高度集中所產生的一種必然結果?？萍际飞系脑S多重大科學難題往往就是在直覺和靈感的頓悟中奇跡般地得到解決。如凱庫勒發(fā)現苯環(huán)的結構。靈感是指研究主體對所要研究的問題百思不解時，有時通過意識的積70三、數學方法與系統(tǒng)思維方法

1、數學方法數學方法是關注事物的形式和抽象結構的思維方法，它通過抽象的方式表達事物的空間關系和數量關系。恩格斯：“數學：辯證的輔助手段和表達方式?！睌祵W模型是指用形式化的數學語言對研究對象的本質特征或基本過程進行數量或空間形式方面的描述的數學表達式。如數學方程（組）、圖、表格等。數學模型方法是通過建立和研究對象的數學模型來揭示對象的本質特征和變化規(guī)律的方法。三、數學方法與系統(tǒng)思維方法1、數學方法71數學模型的基本類型——確定性數學模型、隨機性數學模型、突變性數學模型、模糊性數學模型。運用數學模型方法的一般步驟——抽取數量關系，建立數學模型；對數學模型求解；對模型的解做出解釋和評價，形成對實際問題的判斷或預見。數學模型的基本類型——72數學統(tǒng)計方法：對大量的隨機現象進行有限次的觀測或試驗的結果進行數量研究，并依之對總體的數量規(guī)律性做出具有一定可靠性推斷的數學方法。數學實驗方法是一種新的科學認識途徑。數學實驗方法是把計算機技術和數學方法結合起來，在計算機上對系統(tǒng)的數學模型進行試驗，以求得對原型的規(guī)律性的認識的一種數學方法。它是在計算機上以數學方法設計實現的理想實驗。數學實驗與一般的實驗不同，它是在真實實驗與純粹的演繹推理之間的一種認識自然規(guī)律的新方法，是用相應的數學語言對客體進行描述的“實驗”。數學統(tǒng)計方法：對大量的隨機現象進行有限次的觀測或試驗的結果進732、系統(tǒng)思維方法系統(tǒng)科學是探索系統(tǒng)的存在方式和運動變化規(guī)律的學科，是對系統(tǒng)本質的正確反映和真理性認識的知識體系。它已形成一個學科群：系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結構理論、協(xié)同學、突變理論、超循環(huán)理論、混沌理論、非線性科學、復雜性科學等。系統(tǒng)思維方法是指20世紀40——90年代出現的系統(tǒng)科學所采用的一系列方法的總和，包括系統(tǒng)論方法、控制論方法和信息論方法，以及自組織理論（耗散結構理論、協(xié)同學理論和超循環(huán)理論等）方法。2、系統(tǒng)思維方法74（1）系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合相結合的方法一般系統(tǒng)論是奧地利生物學家貝塔朗菲創(chuàng)立的，其思想源于解釋生命現象的有機論觀點。系統(tǒng)論方法是把研究對象看成系統(tǒng)，從系統(tǒng)整體出發(fā)，辯證地處理整體與部分、結構與功能、系統(tǒng)與環(huán)境、功能與目標之間的關系，以實現系統(tǒng)整體最優(yōu)化的方法。系統(tǒng)論方法應用的原則：既使整體最優(yōu)，又不使部分損失過大。系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合相結合的方法（1）系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合相結合的方法75（2）反饋控制方法控制論是1948年美國數學家維納創(chuàng)立的。它是研究在動物和機器中通訊和控制的理論?？刂普摲椒ㄊ且匀魏蜗到y(tǒng)的功能行為為目標，通過功能模擬方法、黑箱方法和反饋控制方法的綜合應用，使系統(tǒng)減熵增序，實現控制，以達到系統(tǒng)目標最優(yōu)化的方法。反饋控制方法是通過信息的傳輸、處理與反饋對系統(tǒng)實施控制的方法。反饋方法：以結果反過來影響進一步產生事物或原因的思維方法。反饋方法的特點是根據系統(tǒng)過去的操作情況來調整系統(tǒng)未來的行為，一般是用負反饋來調節(jié)和控制系統(tǒng)做合乎目的的運動。（2）反饋控制方法76反饋方法具有普遍適用性，適用于工程技術系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、社會系統(tǒng)等；它突破線性因果模式，形成雙向因果鏈的新模式，豐富了因果關系的哲學范疇。反饋方式——正反饋：反饋信號與輸入信號相同，對輸入起著強化作用，其結果使系統(tǒng)的功能越來越偏離控制目標，造成系統(tǒng)的崩潰或解體。負反饋：反饋信號與輸入信號相反，對輸入起著抑制作用，其結果使系統(tǒng)的功能日益趨近目標，保持穩(wěn)定有序的運行。前反饋：在輸出結果剛要發(fā)生、尚未實際發(fā)生時提前進行反饋，其具有預測和防范作用。退反饋：它是人在系統(tǒng)中通過自我意識的比較作用，把行為研究與結構研究結合起來，從全面、綜合、更高的層次上進行的反饋。反饋方法具有普遍適用性，適用于工程技術系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、人體系77控制方法：對事物的起因、發(fā)展和結果的全過程進行把握、預測、了解并決定事物的結果的方法?？刂品椒ǖ暮诵氖窃谙到y(tǒng)視野中處理