第6課 創(chuàng)新思維與系統(tǒng)思維.ppt

第6課創(chuàng)新思維與系統(tǒng)思維 科學(xué)技術(shù)的本性和生命力在于繼承基礎(chǔ)上的創(chuàng)新 科學(xué)技術(shù)研究方法有三類 適用于某些學(xué)科的特殊研究方法 如光譜分析方法 化學(xué)催化方法等 適用于各門自然科學(xué)技術(shù)的一般研究方法 如科學(xué)實驗方法 數(shù)學(xué)方法 系統(tǒng)方法等 適用于自然科學(xué) 社會科學(xué) 思維科學(xué)的普遍研究方法 如哲學(xué)方法 分析方法 歸納方法等 自然辯證法的科學(xué)技術(shù)方法論主要研究第二類方法 科學(xué)技術(shù)方法論是關(guān)于自然科學(xué)技術(shù)研究中常用的一般方法的理論體系 一 科學(xué)抽象與歸納 演繹二 批判思維方法與創(chuàng)新思維方法三 數(shù)學(xué)方法與系統(tǒng)思維方法 一 科學(xué)抽象與歸納 演繹 1 科學(xué)抽象科學(xué)抽象是在科學(xué)研究過程中運用理性思維 排除研究對象的非本質(zhì)的 表面的 偶然的因素 抽取其本質(zhì)的 內(nèi)在的 必然的東西 以達到對研究對象的本質(zhì)和規(guī)律性認識的一種理性思維方法 科學(xué)抽象是對科學(xué)事實的抽象 而科學(xué)事實是通過科學(xué)觀察 實驗和調(diào)查等實踐活動獲得的 所以 科學(xué)抽象必須以科學(xué)實踐為基礎(chǔ) 科學(xué)抽象的形式 1 科學(xué)符號 被研究和認識的某種客觀事物的替代物 它具有物質(zhì)性 可感知性 2 科學(xué)概念 反映事物本質(zhì)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(xué)抽象建立起來的關(guān)于事物原型的思想客體 4 理想實驗 經(jīng)過科學(xué)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(jié)構(gòu)和形式 借助于科學(xué)想象和邏輯推理而進行的實驗 2 歸納與演繹歸納是從個別事實中概括出一般性結(jié)論的思維方法 是一種由個別性前提過渡到一般性結(jié)論的推理形式 包括完全歸納法和不完全歸納法 S2 p S1 p S3 p S4 p S p S1 p S2 p S p 完全歸納 不完全歸納 演繹是從一般原理走向個別結(jié)論的思維方法 是由一般性原則推導(dǎo)出個別結(jié)論的推理形式 它由前提 邏輯規(guī)則和結(jié)論三部分構(gòu)成 這兩種方法不可分割 二者互為前提 互相補充 綜合應(yīng)用 S p M S M p 大前提 小前提 結(jié)論 歸納與演繹的關(guān)系 歸納是演繹的基礎(chǔ) 演繹是歸納的指導(dǎo) 二者在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化 要建立歸納和演繹相統(tǒng)一的思維模式 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(zhì)疑和評估思考過程和結(jié)果的思維方法 質(zhì)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(jié)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 2 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造科技創(chuàng)造是運用科技知識和技能 改變 控制和調(diào)節(jié)客體 創(chuàng)造出前所未有的產(chǎn)品的活動 是科學(xué)技術(shù)研究中的創(chuàng)造性活動 科技創(chuàng)造分為科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明 科學(xué)發(fā)現(xiàn) 把被掩蓋的東西揭示出來 即把已經(jīng)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(shù)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(shù) 方法等 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(xué)研究的一般程序 確定科研課題 獲取科學(xué)事實 進行思維加工 科學(xué)實踐檢驗論證 建立理論體系 3 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(jīng)驗基礎(chǔ)上 運用與探索對象及探索過程相匹配的 獨特的科學(xué)思維方法把握對象的本質(zhì)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(diào)用各種思維方法的特性 創(chuàng)造性思維的基本特征 思維方向的求異性 思維結(jié)構(gòu)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)造性思維的機制問題 人腦不僅具有感官所提供的各種信息 實踐經(jīng)驗的背景知識 判斷能力 而且在生理結(jié)構(gòu)上的機制表現(xiàn)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(chǔ) 人的思維是由許多較小 較細 較復(fù)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(dān) 意象以及邏輯聯(lián)系的過程等 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(chǎn)生創(chuàng)造性的設(shè)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(chǎn)生設(shè)想和分析論證兩個過程相互聯(lián)系 交叉進行 使創(chuàng)造設(shè)想很快得以完善 產(chǎn)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(chǔ) 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(chǔ)的 記憶是創(chuàng)造性思維的前提和基礎(chǔ) 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(xiàn) 發(fā)明的創(chuàng)造性思維過程有密切聯(lián)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來調(diào)用信息 記憶力是想象力 思維力和創(chuàng)造力的基礎(chǔ) 而想象力又是思維力和創(chuàng)造力的基礎(chǔ) 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 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(xué)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(yīng)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(lián)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 想象 聯(lián)想 隱喻 直覺 靈感 頓悟 集體智慧法 頭腦風(fēng)暴法 希望點列舉法等 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(jīng)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(jié)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 4 類比與移植 交叉和跨學(xué)科研究方法類比推理是根據(jù)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(xué)假說的重要途徑 是設(shè)計實驗的邏輯基礎(chǔ) 類比推理具有一定的局限性 應(yīng)擴大類比的范圍 增強已知屬性與未知屬性之間的相關(guān)性 提高其可靠性 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(lǐng)域或一個研究對象的理論成果和科學(xué)方法 運用于其他研究領(lǐng)域或?qū)ο?特別是新領(lǐng)域和新學(xué)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(shù)的移植等 學(xué)科交叉方法 兩個以上的學(xué)科之間在面對同一研究對象時 從不同學(xué)科的角度進行對比研究的方法 學(xué)科交叉的意義 發(fā)現(xiàn)單一學(xué)科發(fā)現(xiàn)不了的性質(zhì) 屬性 方面等 對事物進行多樣性認識 跨學(xué)科的方法 通過多學(xué)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(xué)科壁壘 在更上一級實現(xiàn)綜合 較為重大的科學(xué)研究 工程技術(shù)研究以及社會科學(xué)研究的問題常常需要跨學(xué)科的研究 如納米技術(shù) 轉(zhuǎn)基因的研究 5 形象思維形象思維是在感性認識的基礎(chǔ)上 通過意象進行聯(lián)想和想象 以揭示對象的本質(zhì)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(lián)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 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(xué)研究中的實在因素 物理學(xué)家玻爾 科學(xué)家要有 瘋狂的想象力 希爾伯特 數(shù)學(xué)家比詩人更需要想象力 他曾對人談到自己的一個學(xué)生因為想象力差而改行當詩人去 加拿大學(xué)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(yīng)的東西 但是在現(xiàn)實中是有某種東西和它對應(yīng)的 因此它孕育著新奇的思想 美國科學(xué)家布羅諾夫斯基 想象就是人腦中形象的操作 文學(xué) 藝術(shù)的操作以及理性的操作都屬于這種想象 想象是構(gòu)成形象并使它們以新的排列移入人腦的能力 6 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(lǐng)悟研究對象某種特性或要害的思維過程 這種領(lǐng)悟以研究主體長期的經(jīng)驗積累為基礎(chǔ) 它具有直接性 迅捷性 或然性等特性 科學(xué)研究中 對機遇能迅速捕捉 并能對其蘊涵的科學(xué)價值做出準確的判斷 是科學(xué)直覺能力的重要表現(xiàn) 科學(xué)直覺有時還伴隨著靈感 頓悟的特殊心理體驗和心理過程 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(xiàn)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(chǎn)生的一種必然結(jié)果 科技史上的許多重大科學(xué)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(xiàn)苯環(huán)的結(jié)構(gòu) 三 數(shù)學(xué)方法與系統(tǒng)思維方法 1 數(shù)學(xué)方法數(shù)學(xué)方法是關(guān)注事物的形式和抽象結(jié)構(gòu)的思維方法 它通過抽象的方式表達事物的空間關(guān)系和數(shù)量關(guān)系 恩格斯 數(shù)學(xué) 辯證的輔助手段和表達方式 數(shù)學(xué)模型是指用形式化的數(shù)學(xué)語言對研究對象的本質(zhì)特征或基本過程進行數(shù)量或空間形式方面的描述的數(shù)學(xué)表達式 如數(shù)學(xué)方程 組 圖 表格等 數(shù)學(xué)模型方法是通過建立和研究對象的數(shù)學(xué)模型來揭示對象的本質(zhì)特征和變化規(guī)律的方法 數(shù)學(xué)模型的基本類型 確定性數(shù)學(xué)模型 隨機性數(shù)學(xué)模型 突變性數(shù)學(xué)模型 模糊性數(shù)學(xué)模型 運用數(shù)學(xué)模型方法的一般步驟 抽取數(shù)量關(guān)系 建立數(shù)學(xué)模型 對數(shù)學(xué)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(yù)見 數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法 對大量的隨機現(xiàn)象進行有限次的觀測或試驗的結(jié)果進行數(shù)量研究 并依之對總體的數(shù)量規(guī)律性做出具有一定可靠性推斷的數(shù)學(xué)方法 數(shù)學(xué)實驗方法是一種新的科學(xué)認識途徑 數(shù)學(xué)實驗方法是把計算機技術(shù)和數(shù)學(xué)方法結(jié)合起來 在計算機上對系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進行試驗 以求得對原型的規(guī)律性的認識的一種數(shù)學(xué)方法 它是在計算機上以數(shù)學(xué)方法設(shè)計實現(xiàn)的理想實驗 數(shù)學(xué)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(yīng)的數(shù)學(xué)語言對客體進行描述的 實驗 2 系統(tǒng)思維方法系統(tǒng)科學(xué)是探索系統(tǒng)的存在方式和運動變化規(guī)律的學(xué)科 是對系統(tǒng)本質(zhì)的正確反映和真理性認識的知識體系 它已形成一個學(xué)科群 系統(tǒng)論 信息論 控制論 耗散結(jié)構(gòu)理論 協(xié)同學(xué) 突變理論 超循環(huán)理論 混沌理論 非線性科學(xué) 復(fù)雜性科學(xué)等 系統(tǒng)思維方法是指20世紀40 90年代出現(xiàn)的系統(tǒng)科學(xué)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(jié)構(gòu)理論 協(xié)同學(xué)理論和超循環(huán)理論等 方法 1 系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合相結(jié)合的方法一般系統(tǒng)論是奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲創(chuàng)立的 其思想源于解釋生命現(xiàn)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(jié)構(gòu)與功能 系統(tǒng)與環(huán)境 功能與目標之間的關(guān)系 以實現(xiàn)系統(tǒng)整體最優(yōu)化的方法 系統(tǒng)論方法應(yīng)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(jié)合的方法 2 反饋控制方法控制論是1948年美國數(shù)學(xué)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 控制論方法的核心是在系統(tǒng)視野中處理好控制主體與控制客體之間的辯證關(guān)系 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(yīng)用 使系統(tǒng)減熵增序 實現(xiàn)控制 以達到系統(tǒng)目標最優(yōu)化的方法 控制論方法 對事物的起因 發(fā)展和結(jié)果的全過程進行把握 預(yù)測 了解并決定事物的結(jié)果的方法 反饋控制方法是通過信息的傳輸 處理與反饋對系統(tǒng)實施控制的思維方法 它以結(jié)果反過來影響原因或進一步產(chǎn)生事物 反饋控制方法的特點是根據(jù)系統(tǒng)過去的操作情況來調(diào)整系統(tǒng)未來的行為 一般是用負反饋來調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)做合乎目的的運動 反饋控制方法具有普遍適用性 適用于工程技術(shù)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(guān)系的哲學(xué)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(jié)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(jié)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(jié)果剛要發(fā)生 尚未實際發(fā)生時提前進行反饋 其具有預(yù)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(jié)構(gòu)研究結(jié)合起來 從全面 綜合 更高的層次上進行的反饋 黑箱是指內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(zhì)的系統(tǒng) 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(nèi)部作用機理和運動規(guī)律的一種方法 其根據(jù)是結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)在聯(lián)系 結(jié)構(gòu)決定功能 是功能的根據(jù) 功能是結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)并對結(jié)構(gòu)有反作用 黑箱方法的實質(zhì)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(jié)構(gòu) 黑箱方法的作用 第一 為研究復(fù)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(zhuǎn)化成灰箱 進而轉(zhuǎn)化成白箱 功能模擬方法是在不知原型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和作用機理的約束條件下 僅根據(jù)原型與模型功能行為上的相似性來實現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(yīng)用 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(xué)研究 研制某些技術(shù)裝置代替自然原型執(zhí)行某些功能 第四 可用以腦科學(xué)與思維科學(xué)的研究 3 信息論方法信息論是1948年美國數(shù)學(xué)家申農(nóng)等人創(chuàng)立的 信息論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(zhuǎn)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(xué)方法 它以信息的運動作為分析和處理問題的基礎(chǔ) 是一種基于信息的綜合研究方法