科学研究的方法B.ppt

《科学研究的方法B.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《科学研究的方法B.ppt（49页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第四章,科学抽象与科学思维,第四章 科学抽象与科学思维,一、科学抽象二、科学思维三、创造性思维,二、科学思维,1逻辑思维的主要方法2非逻辑思维的基本类型,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维（2）直觉思维（3）灵感思维（4）想象思维（）想象、直觉、灵感差异和联系,（1）形象思维,形象思维的基本含义：形象思维是指在形象地反映客体具体形状或状态的感性认识的基础上，通过意象、联想、想象来揭示对象本质及其规律的思维形式。形象思维是认识的高级阶段、理性认识。形象思维不通过概念的抽象形式，而是通过“形象”（视觉、听觉等），把事物本质特征的表象再现出来。,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维,形象思维在

2、科学中的运用,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维,形象思维的主要特点第一，可感的“理性认识”。例如医生通过听诊器收集人体内部“声象”，可感知其脏器活动情况，但是这种感知又是对表象的加工改造，属于理性认识。第二，形象概括性。现象意象（形象思维的细胞）形象（思维综合），但是这种综合不是用概念、判断、推理的形式存在的。,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维,形象思维的形式第一，形象观念（意象）第二，形象联想（意象交融）第三，形象典型（形象的综合）,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维,形象思维和抽象思维的关系形象思维与抽象思维的区别：逻辑思维的“细胞”是抽象的概念，而形象思维的细胞是形象的意

3、象。形象思维过程的一般形式是运用意象进行联想和想象，而不是象逻辑思维那样，运用概念进行判断和推理。,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维,形象思维和抽象思维的关系形象思维与抽象思维的联系：在科学认识中，抽象思维可以促进形象感受的深化，形象感受可以促进抽象认识的进步，两种认识方式相互联系、相互渗透和转化。1877年英国物理学家汤姆逊发现电子西瓜瓤式原子模型卢瑟福太阳系原子模型丹麦物理学家玻尔把量子论引进原子模型,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维,形象思维的方法论意义第一，可以直观形象地揭示对象的本质和规律。富兰克林面对溪流，把水与电联系起来。第二，可以成为理解抽象程度很高的科学概念、理论

4、的重要手段。DNA双螺旋结构第三，可以高度纯化、简化研究对象。理想实验方法、理想模型方法等。,2非逻辑思维的基本类型,（1）形象思维,形象思维在技术领域中更具有突出意义,2非逻辑思维的基本类型,蜜蜂建筑蜂房的本领使人间的许多建筑师感到惭愧。但是，最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂蜡建筑蜂房以前，已经在自己的头脑中把它建成了。劳动过程结束时得到的结果，在这个过程开始时就已经在劳动者的表象中存在着，就已经观念地存在着。,马克思,（2）直觉思维,直觉思维的含义直觉思维是指人脑对客观对象的一种十分迅速的识别，它不受逻辑规则的约束，而是根据对事物生动的知觉印象，直接领悟出事物本

5、质的一种跳跃式思维方式。例如，人际关系中的“一见钟情”观察事物中的“一针见血”价值选择中的“快刀斩乱麻”,2非逻辑思维的基本类型,（2）直觉思维,扁鹊见蔡桓公 立有间，扁鹊曰：“君有疾在腠（cu）理，不治将恐深。”桓侯曰：“寡人无疾。”扁鹊出，桓侯曰：“医之好治不病以为功。”居十日，扁鹊复见曰：“君之病在肌肤，不治将益深。”桓侯不应。扁鹊出，桓侯又不悦。居十日，扁鹊复见曰：“君子病在肠胃，不治将益深。”桓侯又不应。扁鹊出，桓侯又不悦。居十日，扁鹊望桓侯而还走。桓侯故使人问之，扁鹊曰：“疾在腠理，汤熨（中医用布包热药敷患处）之所及也；在肌肤，针石（中医用针或石针刺穴位）之所及也；在肠胃，火齐（中

6、医汤药名，火齐汤）之所及也；在骨髓，司命之所属，无奈何也。今在骨髓，臣是以无请矣。”居五日，桓公体痛，使人索扁鹊，已逃秦矣，桓侯遂死。,2非逻辑思维的基本类型,（2）直觉思维,直觉思维的特点第一，非逻辑性。无须按照逻辑规则进行推理，依据知识经验和思维洞察力直接把握到事物的本质。乳腺癌专家黄汉源（协和医院）第二，突发性。主体受到某种信息启迪瞬间形成认识。牛顿看到苹果落到地上第三，综合效应性。知识经验积累、环境信息诱导、潜意识活动分解组合。,2非逻辑思维的基本类型,（2）直觉思维,直觉思维的基本内容第一，直觉判断。对客观事物、现象一种迅速的识别和理解。查威德克凭直觉在居里夫妇报告发现中子第二，直觉

7、想象。靠想象创造新的联系来弥补外界信息缺少的空白。伦琴与X射线第三，直觉启发。受到某边缘信息启发而“恍然大悟”。达尔文受到马尔萨斯人口论“生存斗争”的启发,2非逻辑思维的基本类型,（2）直觉思维,直觉思维的方法论意义第一，导向功能。推动创新思维深入事物本质，达到思维目标。化学家鲍林曾经说：“虽然我不懂得磁场力理论，但是，我感到有可能用经验的方式来解释其性质。我怀着一颗好奇心、一种直觉感到有可能用化学键来解决物质的性质。”这种直觉导致了共振理论的诞生。,2非逻辑思维的基本类型,（2）直觉思维,直觉思维的方法论意义第二，选择功能。直觉思维帮助我们在复杂取舍关系中找到正确道路。摩尔根选择果蝇作为遗传

8、规律研究材料，因为它有染色体简单、生命周期短、生殖能力强等特点，最终创立了基因遗传学。,2非逻辑思维的基本类型,（2）直觉思维,直觉思维的方法论意义第二，创新功能。科学史上的许多创造都是以直觉推测、大胆设想为先导的。爱因斯坦强调:“没有什么合乎逻辑的方法能导致这些基本定律的发现,有的只是直觉方法,辅之以对现象背后规律的一种爱好。”著名化学家鲍林也指出:“直觉和想象在科学方法中有重大作用。”普朗克则称:“在科学发现（这里）没有纯理性主义的位置。”,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,灵感的基本含义灵感是思维过程中综合性突发心理现象，是人脑加工处理信息的最佳状态，是科学认识过程中必然性与偶然性

9、的统一，是认识过程中的一种飞跃。灵感(inspiration)一词来源于古希腊文,原意为“神赐的灵气”。随着时代的发展,灵感的概念逐渐摆脱了浓郁的宗教色彩,到了18世纪浪漫主义风靡文坛的时候,灵感被认为是天才人物一种得天独厚的素质。当代西方有些美学家把灵感归结为一种无意识的本能。,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,灵感与科学认识美国化学家普拉特和贝克曾以灵感为一心理学课题,用填表方式对许多科学家进行了调查。其中有一位科学家答道:“我决心放下工作,放下有关工作的一切思想。第二天,我在做一件性质完全不同的事情,好象电光一认,突然在头脑中出现了一个思想,这就是解决办法简单到使我奇怪怎么先前竞然

10、没有想到。”,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,灵感与科学认识希腊国王怀疑工匠在制作王冠的过程中贪污了黄金，于是把阿基米德叫来，命令他找出鉴定王冠黄金纯度的方法。阿基米德苦思冥想了数日也没有结果，一天，当他洗澡走进澡盆的时候，浴盆中放满的水一下子溢了出来，阿基米德突然意识到，物体浸入水中后，排开的水的体积应该和物体的体积相同，而物体的质量应该和排开的水的质量相同，王冠和相同质量的黄金排开的水也应该是相同的，如果王冠中掺入了比黄金轻的白银，那么王冠的体积必然大于相同质量的体积，排开的水也就较多，这样就能判断王冠的黄金纯度了。阿基米德高兴得连衣服都没有穿就冲到了大街上，嘴里还叫着：尤瑞加！（

11、希腊语，我找到了！）,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,灵感与科学认识生物学家梅尼科夫在谈到发现细胞吞噬作用时曾说:“我独自留家在显微镜下观察一只透明状鱼幼虫中游离细胞的寿命。忽然,一个新念头闪过脑际。我突然想到:这类细胞能起到保护有机体不受侵袭的作用。”著名数学家高斯曾这样描写一个求证问题解决的过程:“终于在两天以前我成功了象闪电一样,谜一下解开了。我自己也说不清楚是什么导线把我原先的知识与使我成功的东西连接起来。”,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,灵感的主要特点灵感不是“灵机一动”、“急中生智”，而是“十月怀胎，一朝分娩”，是“长期积累、全面准备、苦思冥索、暂时中断而又突然接

12、通”的思维状态。第一，灵感引发的随机性。灵感的出现完全是由创造者意想不到的偶然因素促发。主要是：客观上不期而遇的机会；主观上某中不确定的心理状态，即创造者暂时离开了困扰他的问题把注意力转到别的地方；暂时的休闲状态，如散步、听音乐、阅读、闲谈等，在病榻上、梦境中也可以产生灵感。,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,灵感的主要特点第二，灵感出现的瞬时性。灵感的诱因是随机的，灵感的出现是“昙花一现”、“稍纵即逝”，一旦消逝无法追回。第三，激情出灵感。灵感是创造主体“全人格的投入”。日有所思，夜有所梦，是潜意识摆脱了理智的束缚达到了兴奋状态。在灵感出现的阶段上，创造者的神志往往达到忘我的意境、痴迷

13、的程度，甚至类似于神经失常、“癫狂”的地步，科学史上称作“科学创造的神经质状态”。,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,灵感思维的方法论意义第一，突创功能。突破逻辑规则程序，使所探索的问题得到突破性、创造性的解决。第二，先导功能。在逻辑思维受阻时，打破常规，使认识得到质的飞跃；能够弥补逻辑思维空白，突出预见和假说；能够为后人的研究提供新线索、开辟新思路。第三，联动功能。灵感出现可以由此及彼，产生一系列与此相关的新设想与研究的新课题。,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,如何得到灵感？前苏联理论物理学家米格尔认为：“为要得到灵感，你需要把几个未必可能的事情结合起来；一个困难存在，一种深入

14、人的灵魂的激动；一个只有你能解决问题的意识；必要技术的精通；解决类似的较小问题的足够的经验；令人满意的健康状况，经得起长期失眠或半失眠的能力；最后绝对没有烦恼。”贝弗克奇也指出：“产生直觉最典型的条件是对问题进行了一段时间的专注的研究，伴之以对解决问题的渴求；放下工作或转而考虑其他；然后,一个想法戏剧性地突然到来。”爱迪生则写道：“天才,就是一分灵感,加上九十九分的汗水。”,2非逻辑思维的基本类型,（3）灵感思维,如何得到灵感？许多事实表明:灵感往往产生于紧张工作之后的稍事休息之际，这时大脑处于相对暂时的松驰状态。有人把它称为下意识状态，并且认为这种放松状态是产生灵感的最理想状态。值得一提的是

15、,有不少科学家是在梦中或瞌睡中这种松驰状态下产生灵感的。英国剑桥大学哈钦森教授曾询问了许多学者,有70%的人回答说，在他们的创造性活动中梦景发挥了作用。在日内瓦，弗劳诺教授调查了49位数学家。结果表明,有74%的教授从梦中得到了帮助。虽然目前在这种下意识的状态下产生的灵感的机制还未被充分理解，但是我们仍可以得出这样的结论:在科学研究中，梦具有启发或引导作用。,2非逻辑思维的基本类型,（4）想象思维,想象思维的基本含义想象思维是通过回忆以往的经验和训练中得到的信息，进行广泛的联想、比较、选择，然后重新组合成一种新的和构思的思维方法。,2非逻辑思维的基本类型,（4）想象思维,想象思维的类型自由想象

16、没有预定目的的自发性想象。陆机文赋将这种想象活动称之为“观古今于须臾，抚四海于一瞬”，“恢万里而无阂，通亿载而为津”。刘勰在神思篇中转化为：“寂然凝虑，思接千载；悄焉动容，视通万里。吟咏之间，吐纳珠玉之声；眉睫之前，卷舒风云之色。”定向想象根据特定目的、为塑造某事物形象进行的想象。美国在海战中常用的鱼雷，最初速度不高，军舰发现后只需改变航向就能避开，因而命中率极低。人们去找爱迪生，他既未做任何调查也未经任何计算，他要研究人员做一块鱼雷那么大的肥皂，由军舰在海中拖行若干天，由于水的阻力作用，使肥皂变成了流线型，再按肥皂的形状建造鱼雷，果然收到奇效。,2非逻辑思维的基本类型,（4）想象思维,想象思

17、维的类型再造性想象根据言语的描述或图表、模型的含意，在人脑中形成新形象的过程。为罪犯画像创造性想象根据目的和任务，在人脑中形成新形象的过程。科学模型幻想创造性想象的特殊形式。科幻理想符合事物发展规律并和人的追求目标相联系的幻想。,2非逻辑思维的基本类型,（4）想象思维,想象思维的特点第一，形象性。主要处理图形信息而不是概念符号，思维成果是直观呈现的形象表征，而不是抽象理论。外星人第二，超越性。不拘泥事物细节，抓住其本质和机制，创造出人们没有直接感知甚至根本不存在的事物。UFO 百募大三角区第三，对比性。舍弃事物概念意义上的差距，并在另一种意义山将其联结起来，思维成果和刺激物之间一般不具有一一对

18、应关系。例如”燕山雪花大如席”,2非逻辑思维的基本类型,（4）想象思维,想象思维的方法论意义第一，想象思维是创造性思维的基本形式之一，是科学发现中最活跃最能动的因素。一百多年前的科幻小说家儒勒凡尔纳在无线电发明之前就已经想到了电视“有声传真”；他在莱特兄弟造出飞机的半个世纪以前已经设想直升飞机。20世纪的许多奇迹如潜水艇、飞机、霓虹灯、导弹、坦克都被他用幻想的形式提了出来。古代人的许多幻想今天已经变成了现实。现在关于未来的种种幻想和想象有的将来也有可能变成现实。在现实基础上产生幻想，经过努力将幻想变成现实，在新的现实基础上再产生新的幻想，再去为把新的幻想变为更新的现实而奋斗，这就是人类科学发展

19、的道路。,2非逻辑思维的基本类型,（4）想象思维,想象思维的方法论意义第二，想象思维是具有极大自由度的思维形式，能够突破个人经验的限制，通过有限深入无限。科学家认为，有了精确的实验和观测作为研究的依据,想象力便成为自然科学的设计师。美国心理学家纽曼认为,想象力具有形成自觉思维过程基本方面的功能，具有作为创造性活动过程开端的“起爆”功能。在科学史上,制表匠瓦特改进了蒸汽机，本来不是化学家的普利斯特莱发现了氧，不是医生的巴斯德发现了细菌，装订工人法拉第对电学做出了巨大贡献，理发匠亚克迪里发明了织布机，宝石匠富尔敦发明了轮船。这些人要不是因为科学想象的能力怎么会想到他们本行以外的事情呢?要不是因为科

20、学想象的能力又怎么会从一些平凡的事情中做出重大发现呢?,2非逻辑思维的基本类型,（）想象、直觉、灵感差异和联系,想象、直觉、灵感差异,2非逻辑思维的基本类型,（）想象、直觉、灵感差异和联系,想象、直觉、灵感联系第一，常规逻辑思维的中断。第二，相互渗透与组合。或是想象诱发直觉与灵感；或是直觉灵感活跃了想象。第三，下意识或潜意识存在并且发挥重要作用。,2非逻辑思维的基本类型,三、创造性思维,1 创造性思维的基本含义2 创造性思维的一般特征3 创造性思维的制约因素,第四章 科学抽象与科学思维,1 创造性思维的基本含义,创造性思维是以各种智力因素和非智力因素为基础，在创造活动中表现出来的、产生新事物（

21、新成果）的高级、复杂的思维活动。创造性思维包括两个层面：一是思维成果的创造性，二是思维方法的创造性。试分析：爱因斯坦相对论为什么是创造性思维？,三、创造性思维,1 创造性思维的基本含义,理解创造性思维三个基本要点第一，创造性思维是多种思维方式（逻辑的、非逻辑的）的协调统一，而且是智力、非智力因素的综合运用。,三、创造性思维,爱因斯坦：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的，那就是：希腊哲学家发明的形式逻辑体系（在欧几里的几何中），以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的实验有可能找出因果关系。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步。”“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

22、切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”,1 创造性思维的基本含义,理解创造性思维三个基本要点第二，创造性思维是一项艰辛的劳动，它不是一蹴而就的，而是一个复杂的过程。,三、创造性思维,爱迪生一生有无数的发明和创新，他的发明和创新很大程度上来源于侵于思考、乐于思考的习惯。在他的实验室里，贴着一条雷诺爵士的语录：“人总是千方百计地逃避艰苦的思考”，在语录旁边，爱迪生自己加上一句话：“不下决心培养艰苦思考习惯的人，便失去了生活中的最大乐趣”。艰苦的思考使爱迪生在电的事业上不断创新。,1 创造性思维的基本含义,理解创造性思维三个基本要点第三，创造性思维能力，虽有

23、先天的本能的基础，但它的形成是后天（环境）习得的。,三、创造性思维,据统计,诺贝尔奖金获得者大多出自于几个著名的科研中心,仅剑桥大学的卡文迪许实验室，就培养出26个诺贝尔奖金获得者。美国科学史家朱克曼在她的科学界的精英一书中指出，从1910年至1972年间共有286位科学家获诺贝尔奖金，其中有185人即多达三分之二是在研究组织中与别人合作进行的。在诺贝尔奖金设立后的头25年，合作研究获奖人数占41%；在第二个25年，这一比例升至65%；而第三个25年,这一比例已达到79%。,2创造性思维的一般特征,第一，目标的专一性法国微生物学家、化学家巴斯德为了证明酸牛奶的发酵是由于微生物的作用结果，整天整

24、夜把自己关在一个小而闷热的房间里，房内四处堆满瓶子、玻璃管、蒸馏器、煤气灯、一个个怪形的洪炉、各种气味难闻的化学药品。他的手是脏的，他的额头因为常用手擦汗，也是乌黑的，衣服更是布满污垢。他时而狂奔疾走，时而呆立不动，一个又一个不眠之夜过去了。终于有一天，这个被人称为“疯子”的巴斯德从内心发出了成功的笑声。,三、创造性思维,2创造性思维的一般特征,第二，方向的灵活性美国心理学家吉尔福德从创造力的角度，按思维进程的方向，将人在创造过程中表现出来的思维能力分为两种类型。一是发散思维，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地扩展开去，朝着各种方向去探寻各种不同的解决途径和答案。二是收敛

25、思维，则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。这种呈集中型或直线型的思维就叫收敛思维。发散思维和收敛思维在创造过程中是反复交织、相辅相成、各司其职、缺一不可的两种思维模式。,三、创造性思维,2创造性思维的一般特征,第三，方式的求异性,三、创造性思维,我们应避免被过时的心智模式所劫持，而要使之不断得到改进。改进心智模式有两种方式：一种是“驯马”，就是在既定的心智模式下加深已有的知识；另一种是“换马”，即采用或发展新模式来理解更为广泛的世界。仅仅关注“驯马”，只是在既定的领域中寻求自我完善，我们就会越来

26、越因循守旧，看不到现有领域之外的机会。让我们换匹马吧，它会带我们去更广阔的天地！杰里 温德,常规科学科学革命,2创造性思维的一般特征,第四，进程的偶发性,三、创造性思维,1792年，意大利生理学家伽伐尼在解剖青蛙的实验时，把死蛙吊在静电起电机旁的桌子上，当他用解剖刀接触青蛙腿部的神经时，蛙腿肌肉就突然收缩，旁边的静电起电机也冒出了火花，这和解剖青蛙目的相背离的现象引起了伽伐尼的注意并进行研究，由此而发现了电流。又如1839年,美国发明家古德意尔在实验中，不小心把橡胶和硫磺跌落到炉子上，他赶紧把这一“混合物”从炉子上刮下来，结果出乎意料地发现，这种橡胶和硫磺的混合物尽管很热，却不粘，经过加热和冷

27、却后所得的样品始终柔软而且富有弹性。橡胶加工的硫化技术,就这样被发明了。,创造性思维的不可预期与机遇,2创造性思维的一般特征,第五，成果的新颖性,三、创造性思维,二十世纪七十年代以来，生命科学获得了长足的进展。以曹雪涛教授为代表的科技创新团队敏锐把握住这个转变，他们在树突状细胞的功能调控及其来源的新基因的发现和免疫新分子的研究、细胞因子基本表达、蛋白质功能纯化与功能的研究，以及免役相关疾病的生物治疗与研究等方面取得了突破性进展，从体内重要抗原提呈细胞树突状细胞中发现全长新基因124条，证实了部分全长新基因的功能。2003年11月他们在国际上首次发现一种具有独特调控功能的新型树突状细胞亚群，这项

28、研究成果在国际顶级学术杂志自然免疫学上发表，这是该杂志创刊以来首次刊登我国科学家自主取得的创新成果，得到了国际免疫学界的高度评价。,3创造性思维的制约因素,（1）创造性思维中的智力因素第一，观察力。敏锐性、准确性、有效性第二，记忆力。敏捷性、持久性、正确性、容量第三，想象力。丰富性、主动性、生动性、独创性第四，注意力。敏锐性、集中性第五，思维力。广度、深度、灵活性、独立性、创造性等。,三、创造性思维,3创造性思维的制约因素,（2）创造性思维中的非智力因素第一，动机是科学创造的导向航标。第二，兴趣是科学创造的激发动力。第三，情感是科学创造的内在源泉。第四，意志是科学创造的必要保证。第五，性格是科学创造的主体条件。,三、创造性思维,第四章思考题,1、简述科学抽象的过程和原则。2、举例说明如何提高简单枚举可靠性。3、举例说明如何探求事物与属性之间的因果联系。4、归纳和演绎之间的关系是怎样的？5、非逻辑思维有哪些形式？怎样获得灵感？6、创造性思维的特征和意义是什么？,