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第四讲科学认识的基本方法及思维方式,感性认识到理性认识选题获取科学事实（材料）对材料进行加工（思维）最终获得理性认识的成果（假说理论）,科学思维方法,抽象思维：逻辑思维（概念、推理、判断；归纳、演绎、类比）形象思维直觉思维：非逻辑思维（直觉、灵感）1、科学思维的逻辑方法2、科学思维的非逻辑方法,钱学森,1、科学思维的逻辑方法,“在感性认识的基础上，运用概念、判断、推理等形式对客观世界的间接的、概括的反映过程。”形式逻辑、辩证逻辑分析与综合、归纳、演绎、类比,分析方法是把研究对象整体分为各部分、方面、因素和层次等,并分别加以考察的认识方法。,综合方法是将已有的关于研究对象各个部分、方面、因素和层次的认识联系起来，形成对研究对象整体性认识的认识方法。它以分析为基础，探索研究对象的各个部分、方面、因素和层次之间的相互联系的方式，由此形成一种新的整体性认识。辩证的综合不是各个要素的简单加和,本质上是一种在分析基础上的创造。,1、科学思维的逻辑方法,归纳方法从大量个别或特殊的事物概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法。通过现象达到本质；通过特殊揭示一般“被观察的大量A都有性质B,则所有A均有B。”,A1BA2BA3BAB,1、科学思维的逻辑方法,演绎方法从一般性的原理出发，对个别的或特殊的事物进行分析、推理，从而达到相应的结论。是从一般到个别的认识方法所有的：SP,有：MS所以：MP大前提、小前提、结论,1、科学思维的逻辑方法,类比方法根据两类对象之间某方面的类似或同一，推断他们在其他方面也可能类似或同一的逻辑思维方法。A:abcdB:abc?则：B:d,1、科学思维的逻辑方法,三类方法的比较,2、科学思维的非逻辑方法,不受固定的逻辑规则约束直觉灵感,阿基米德发现浮力定律,2、科学思维的非逻辑方法,直觉对事物的本质的直接领悟。,通向物理学基本定律，并没有逻辑的道路，只有通过那种以对经验共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律。爱因斯坦,2、科学思维的非逻辑方法,灵感新意象、新感觉、新思想在思维过程中突然涌现出来的现象。“我相信直觉和灵感”爱因斯坦,1938年8月，即我开始有系统的调查工作之后的十五个月，我阅读马尔萨斯人口论以资消遣，同时由于长期观察动物的习惯，当然不难认识随处可见的生存竞争的事实。于是我恍然大悟：在这种环境下，有利的变化势必保存下来，而不利的，则归于消灭。这样的结果，便是新种的形成。这样，我终于得到了一个可以作为工作依据的学说。达尔文,2、科学思维的非逻辑方法,特征,苯的环状结构,认识发生的突发性认识过程的突变性认识成果的突破性,但事情进行得不顺利，我把座椅转向火炉，进入半睡眠状态，原子在我面前飞舞，长长的队伍，变化多姿，靠近了，连结起来了，一个个扭动着，回转着，象蛇一样。看，那是什么？一条蛇咬住了自己的尾巴，在我面前轻蔑的旋转。我如同从电掣中惊醒，那晚我为这个假说的结果工作了整夜。,产生机制?,下意识、显意识、潜意识“冰山理论”“记忆”,对于灵感现在只知道它的存在，有关灵感的历史记录多得很，但都没有办法讲清楚它是什么，也还没有很好的办法去研究。钱学森,颞叶,因为当一个人长期专心致志于研究某个问题的时候，这个问题就老是缠绕在他的脑子里，挥之不去，驱之不散，他的大脑皮层就会建立起一个相应的优势灶（潜意识），把过去常规的全部知识紧急动员起来，使智力活动达到高潮。一旦受到某种刺激（显意识），就会象打开电钮一样，全部线路突然贯通，立刻大放光明。,产生机制?,1、有时一下子冒出许多想法。2、马上去做突然想到的事。3、快速读完许多书后马上作出结论。4、无论做什么事情总觉得能妥善解决。5、喜欢各种各样的想象。6、常常偶然得到所需要的图书资料。7、爱好并实行坐禅并冥想。8、言语变化很快。9、常常夜间起床做笔记10、情绪多变。11、非常注意别人忽略的事情。12、不愿受时间的约束。13、习惯于直言不讳的说出自己的想法。14、常常在睡梦中得到解决问题的启示。15、习惯于直观的理解事物。,灵感测验,（回答下列问题，只需答“是”与“否”）,回答“是”得1分，答“否”得0分。将得分累计，根据下列标准评价：11-15分：平常经常产生灵感。在一般人的眼里，有不少奇怪的地方。8-10分：还要多观察、多思考，要培养灵感并及时捕捉灵感。0-7分：较少产生灵感。属逻辑思维型人才，相信知识和科学，很少犯错误，容易平凡的度过一生。,2、科学思维的非逻辑方法,1、创造性思维的重要形式，也是发挥科学认识主体思维能动性的突出表现2、在科学发现中产生新思想、新概念和形成新假说、提出新模型的基本途径之一,方法论意义,2、科学思维的非逻辑方法,关于创造性思维能力的培养,不仅着眼精英创造，部分领域创造，更要着眼大众创造，各个领域创造，努力实践陶行之所说的：“处处是创造之地，时时是创造之时，人人是创造之人。”,3、发散思维与收敛思维,（1）发散思维（divergentthinking或称“求异思维”）：在解决问题时，思维能不拘一格地从仅有的信息中尽可能扩展开去，朝着各种方向去探寻各种不同的解决途径和答案。它的特点是流畅性、灵活性和独特性。,扩散思维、辐射思维、求异思维、开放式思维吉尔福特：从所给的信息中产生信息，从同一来源中产生各式各样的众多的输出。所谓发散思维，是指在解决问题时，思维能不拘一格地从仅有的信息中尽可能扩展开去，朝着各种方向去探索多种不同的解决途径和答案。,3、发散思维与收敛思维,（2）收敛思维（convergentthinking或称“辐合思维”、“求同思维”)：在解决问题的过程中，思维能尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑系列中去，从所接受的信息中产生逻辑的推论。,3、发散思维与收敛思维,集中思维、聚集思维、求同思维、会聚思维、封闭思维吉尔福特：从所给的信息中产生的逻辑结论，而且这一结论是独有的或习惯上所接受的最好的成果。是指在解决问题的过程中，思维能尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑系列中去。从所接收的信息中产生逻辑的结论。,3、发散思维与收敛思维,4、数学方法,特点作用应用（建模及应注意的问题）,吴文俊,4、数学方法,“对研究对象加以量化然后进行定量处理的方法。即用数学的语言表达事物的状态、关系和过程，经推导、演算和分析，以形成解释、判断和预言的方法。”,华罗庚,4、数学方法,（1）数学方法的特点高度的抽象性精确性（逻辑的严密性及结论的确定性）应用的普遍性,陈景润的夫人由昆女士看着陈景润的铜像,4、数学方法,（2）数学方法的作用为科学技术研究提供简洁精确的形式化语言（抽象性决定）为科学技术研究提供了逻辑工具（逻辑性决定）为科学技术研究提供数量分析、计算的方法（精确性决定）,祖冲之,4、数学方法,（3）数学方法的应用-数学模型方法“把所研究的和考察的实际问题或理论问题抽象为数学问题，构造出相应的数学模型，然后通过对数学模型的研究得出原问题的解的方法。”,4、数学方法,（3）数学方法的应用数学模型的基本含义及类型针对或参照某种事物系统的主要特征或数量相互关系，采用形式化语言，概括或近似的表达出来的一种数学结构。广义：一切数学概念，原理和数学理论体系。狭义：特定问题或特定的具体事物系统的数学关系结构。类型由问题抽象出来的数学模型能纳入已知数学模型。由问题抽象出来的数学模型不能纳入到已知的数学模型。“需要创造新模型”,丘成桐,4、数学方法,（3）数学方法的应用用数学模型解答问题的步骤建模求解解释评价原型最重要的是“建模”。掌握实际问题的背景。与有关的资料数据。抓住问题的本质特征，进行化简并提出假说。进行数学抽象，建立相应的数学模型。,刘徽,4、数学方法,（3）数学方法的应用建立数学模型应注意的问题（补充）（1）模型类型的选择要建立在认识对象性质的基础上一般分为四种情况：确定性数学模型随机性数学模型突变性数学模型模糊性数学模型,苏步青先生在书房,数学方法的应用,确定性数学模型,数学方法的应用,随机性数学模型,数学方法的应用,突变性数学模型,数学方法的应用,模糊性数学模型,查德,数学方法的应用,（3）数学方法的应用建模时要注意基本量的选择既不能过简，也不能过繁。,朱熹平曹怀东,谢谢各位请提宝贵意见,
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