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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。谢谢,第六章 科学抽象方法,科学抽象及其作用,科学抽象逻辑方法,科学抽象非逻辑方法,科学抽象量化方法,创造性思维及其方法,第1页,科学研究既需要利用科学观察和科学试验等伎俩去发觉科学事实，更需要经过科学思维对科学事实进行加工，即经过科学抽象，形成科学概念、科学定律等，进而建立起科学理论体系。,第2页,第一节 科学抽象及其作用,科学抽象进程,科学抽象作用,第3页,科学抽象,在科学研究中经过对经验材料比较和分析，经过分离、提纯和概括，抽取和把握本质原因，形成科学概念或科学符号，以到达提醒研究对象普遍规律和因果关系思维方法。,第4页,一、科学抽象进程,科学抽象,是科学认识从经验层次上升到理论层次、从感性阶段向理性阶段飞跃决定步骤,是概括科学事实并使之形成科学理论基本出发点,是人类科学思维取得高度发展产物,是从经验到理论必由之路,第5页,感性详细上升到抽象要求,认知主体,利用其分析能力先将多样性统一事物整体分解为各个部分和方面，然后从中排除其非本质、次要和偶然成份，抽取出某一部分和方面或不一样部分和方面本质要求,马克思将这一过程称之为,“,完整表象蒸发为抽象要求性,”,第6页,在科学认识中,感性详细,是指科学事实，经过人感性直观形成“完整表象”,抽象要求,是对详细事物各方面本质加以要求形成概念、定律等。,第7页,抽象要求上升到思维详细,认知主体,利用其综合能力按照不一样部分和方面本质要求内在联络，将它们连接为一个统一整体，到达思维中详细,马克思将这一过程称之为,“,抽象要求在思维行程中造成详细再现,”,第8页,思维详细不是“感性详细”简单回复,是详细和抽象辩证统一,是客观现实内容和主观思维形式统一,第9页,二、科学抽象作用,区分,事物真象和假象，撇开事物外部非本质联络，让事物内部本质联络和过程暴露出来,区分,基础东西和派生东西，深入事物里层，把决定事物性质隐蔽基础揭示出来,撇开,与当前考查无关内容，撇开次要过程和干扰原因，从纯粹形态上考查事物运动过程,第10页,真象和假象,就事物现象和本质关系来讲，任何本质都要经过一定现象表现出来，任何现象又都是从某一特定方面表现出事物本质。,但又可能存在这么一类现象，它不但掩盖着事物本质，而且歪曲地反应本质，这就是所谓,假象,。,对于假象，用经验方法是难以排除，必须充分发挥,理论思维,作用。,第11页,第谷布拉赫与开普勒,第谷布拉赫花了30年时间仔细观察、准确统计行星运动情况，但他分不清外在、非本质联络与内在、本质联络，无法从浩繁材料中，总结出行星运动规律,开普勒则善于理论思维，对丰富感性材料进行分析和判别，终于发觉了著名行星运动三大规律,第谷布拉赫,开普勒,第12页,基础和派生,客观事物含有各种属性和关系，这些属性和关系，有些属于基础东西，有些则是由这些基础派生出来东西。,派生东西普通比较轻易把握，而基础东西则比较隐蔽，不轻易把握。,第13页,元素周期律,门捷列夫,揭示出原子量是决定元素性质基础，其它性质则属于派生东西,人们在了解原子结构后，又找到了更为基础东西，从而认识到元素化学性质取决于原子核中质子数、中子数，以及原子核与核外电子相互作用,第14页,纯粹形态上考查,事物经常是相当复杂，其内部过程并不纯粹和单一。,为了认识事物本质联络和过程，必须暂时地、有条件地撇开与当前考查无关内容，撇开次要过程和干扰原因，把事物自然状态变成比较纯粹形态，让其主要基本过程充分地暴露出来。,第15页,伽利略斜面试验,构想一个球从一个斜面上滚下来而又滚上第二个斜面，当摩擦不存在时，球在第二个斜面到达高度就等于它在第一个斜面开始滚下时高度，而且它与第二个斜面倾斜度大小无关。,第16页,导出惯性定律,若第二个斜面斜度完全消除时，从第一个斜面滚下来球以恒定速度在无限长平面上永远不停地运动下来，伽利略由此得到惯性定律。,第17页,科学探索,中，从感性阶段向理性阶段飞跃是经过一定科学思维形式实现,科学抽象逻辑方法、非逻辑方法以及量化方法是实现这个飞跃基本形式。,第18页,第二节 科学抽象逻辑方法,归纳和演绎,分析和综合,第19页,一、归纳和演绎,归纳,，,从个别事实中概括出普通原理思维方法，也是一个推理形式。,归纳推理按照它概括对象是否完全而分为完全归纳法和不完全归纳法。,归纳推理,完全归纳法,不完全归纳法,简单枚举,归纳法,科学归纳法,第20页,完全归纳法,依据某类事物中每一个对象都含有某种属性，而推演出这类事物有此属性普通结论。,即假如S1，S2Sn是S类事物全部对象，且每个对象都含有性质P，则可断定S类事物含有性质P。,！,完全归纳法在自然科学中利用很有限,第21页,不完全归纳法,依据某类事物中部分对象情况而作出关于该类事物普通结论推理形式,可分为简单枚举归纳法和科学归纳法,第22页,简单枚举归纳法,经过简单枚举某类事物中一部分对象含有某种属性而无反例，就由此推及全体，概括出该类事物含有此种属性。,即假如S1，S2Sm是S类事物部分对象，且都有性质P，则断定S类事物含有性质P。,！,缺点是轻易犯“以偏概全”逻辑错误,第23页,成功例证,数学上哥德巴赫猜测,物理学上关于气体压强,体积和温度关系波义耳定律,盖吕萨克定律,查理定理,化学上关于元素化合定比定律等,第24页,科学归纳法,是建立在分析因果联络基础上，所以通常又称为判明因果联络归纳法或求因法。,著名穆勒五法，即求同法、求异法、求同求异并使用方法、共变法和剩下法，就是科学归纳法详细形式。,！,科学归纳法不适用探明复杂因果联络,第25页,把概率论原理和方法应用到归纳逻辑中，形成了,概率逻辑和统计推理,。统计推理不但扩展了归纳推理研究范围，而且成为归纳推理一个准确化形式，因而被广泛地应用于当代科学技术研究中。,第26页,演绎,从普通性原理出发，推出关于个别或特殊事物思维方法，也是一个推理形式。,演绎推理依据推理中前提数量，可分为直接推理（一个前提）和间接推理（几个前提）。,惯用间接推理是三段论。,第27页,三段论,从前提到结论，,从普通到特殊,演绎推理，这是一个必定性推理，即只要前提为真，又遵从形式逻辑关于推理形式规则要求，则结论是恒真。,三段论由大前提、小前提和结论三部分组成。,大前提是已知普通原理，小前提是已知个别事实与大前提中全体事实关系，结论是对该个别事实论断。,第28页,数学演绎方法,因为成熟数学本身就是一个特殊演绎系统，数学推导规则都含有确保真值传递性质，所以它成了一个演绎推理现成工具和新伎俩。,自然科学概念、命题，经过形式化、符号化，能够利用数学规则进行各种演绎推理，获取新知识。,第29页,数理逻辑方法,用数学精神改造传统演绎逻辑，即把符号化命题视为数学公式，把逻辑推理规则视为数学变形规则，把命题间推理视为演算和推导过程，并引入存在量词和可变函项。,第30页,演绎法作用,不但表现在它是,逻辑证实,伎俩,还表现在它是,作出科学预见,一个伎俩,是,发展假说和理论,一个必要步骤,第31页,中微子预言,19世纪20年代，人们发觉在衰变中有能量亏损现象，衰变放射出来电子带走能量小于原子核损失能量。在寻找这一现象原因时，物理学家,泡利,依据能量守恒原理作出推论，预言在衰变中有一个还未发觉微小中性粒子（“中微子”）带走了亏损那部分能量。,后在原子反应堆观察和试验中确证了中微子存在。,第32页,归纳问题,（休谟问题）,休谟,是在研究因果关系问题时引出归纳问题,“不可能有理证性论证来证实，我们所没有经验过例子类似于我们所经验过例子”，并断言归纳推理“没有任何正确依据”。,即使休谟没有直接提出归纳问题，但从中不难看出他对归纳问题暗示。,第33页,归纳问题，一言以蔽之，,即归纳推理缺乏逻辑基础,，从个别经验事实或单称陈说推出普遍命题或全称陈说并不具因果必定性，所以，归纳推理是不可靠。,用波普尔话来表述，归纳问题就是“归纳推理是否得到证实，或者在什么条件下得到证实问题”。,第34页,归纳和演绎辩证关系,“归纳和演绎，正如分析与综合一样，是必定相互联络着。不应该牺牲一个而把另一个捧到天上去，应该把每一个都用到该用地方，而要做到这一点，就只有注意它们相互联络、它们相互补充,”。,恩格斯,第35页,相互依赖，互为前提,演绎必须以归纳为基础和前提，因为作为演绎出发点普通原理往往是由归纳得来。,归纳也离不开演绎，因为演绎能为归纳提供理论依据或指导思想，能够克服归纳盲目性。,第36页,相互渗透,数学归纳法，从形式上看是一个归纳推理，但里面却包含着演绎成份,统计推理把归纳形式和演绎结论有机结合起来，从而成为或然性推理准确化形式,第37页,相互转化,人类认识是由特殊到普通，又由普通到特殊，循环往复地进行，与这种认识过程相适应归纳方法和演绎方法也必定是相互转化。,第38页,二、分析和综合,分析：,把研究对象整体分解为各个部分、各个方面、各个要素和各个层次，并分别加以考查一个思维方法。,分析,：,定性分析,定量分析,因果分析,可逆分析,第39页,定性分析,为了确定研究对象是否含有某种性质分析，主要处理“有没有”、“是不是”问题。,第40页,普利斯特列,为了寻找燃素而研究各种气体，并做过一个小老鼠、蜡烛和鲜花试验。他发觉在密封玻璃容器里，空气中有一部分使蜡烛燃烧和小老鼠存活“活命空气”，还有一部分就是相反“固定空气”东西。,由此得出空气不是单质，而是一个复杂混合物定性分析。,第41页,定量分析,为了确定客观对象各种成份数量分析，主要处理“有多少”问题。,第42页,化学同位素,19世纪末到20世纪初，化学家经过试验观察和理论分析，认识到同位素只是原子量不一样，而其它化学性质相同元素，如铅同位素有铅210、铅211、铅212、铅214，它们化学性质是一样。,第43页,因果分析,为了确定引发某一现象改变原因分析，主要处理“为何”问题。,第44页,例证,人们经过观察和分析发觉，太阳黑子、耀斑猛烈活动，会引发地球上短波通讯突然中止，气候异常，心肌炎和血管梗塞发病率提升等，反之则不成立。由此认识到，前者就是因，后者就是果。,第45页,可逆分析,就是,双向因果分析,，它所要解答问题是：假设只有两种现象，那么作为结果现象是否反过来作为另一现象原因，而作为原因现象是否反过来作为另一现象结果。,第46页,电磁感应定律,在法拉第时代，电能够转化为磁已是公认事实，但磁是否能够转化为电呢？法拉第提出这个问题并进行了研究，终于概括出电磁感应定律。,第47页,综合,在思维中把对象各个部分、各个方面、各种原因和各个层次联络起来考虑，并以某种方式加以组合，形成对对象整体认识，可分为直观模型综合、原理模型综合和数学模型综合。,第48页,直观模型综合,人们用经验中比较熟悉、可观察图像来表示对象整体结构一个综合。,第49页,原子结构模型,1904年汤姆生依据,法拉第,电解定律和不连续电荷最小单位是电子事实，形象地综合出“布丁模型”。他想象原子结构如同葡萄那样，电子是嵌在带正电主体上。,后卢瑟福等人经过粒子散射试验，综合出原子结构“太阳、行星模型”。他们构想，原子核极小，并由质子组成，电子绕原子核运动。,第50页,原理模型综合,用科学概念系统来描述研究对象整体结构一个综合。,第51页,分子整体原理模型,必须指出分子由哪些原子或原子团组成，原子或原子团间以什么方式相互联络和相互作用，原子或原子团空间排列次序、方向角度和距离怎样，分子在整体上属于什么结构式。在说明以上问题时，必须使用化学键、共价键、轨道、杂化轨道、键角等概念。,第52页,数学模型综合,用一组数学关系式或一套详细算法从整体上描述对象特征、关系及其规律一个综合。,第53页,微观粒子能量与动量关系式,E=h,P=h,其中E为能量，为频率，为波长，,h为普朗克常数，P为动量。,第54页,分析与综合关系,分析法侧重于研究部分,综正当侧重于研究整体,二者又有亲密联络，是辩证统一关系,第55页,分析与综合是对立,分析与综合侧重从事物整体和部分角度来进行思维。,分析是在思维中把事物分解为各个部分分别加以考查思维活动，它是从整体到部分认识运动。,综合是在思维中把事物各个部分认识统一起来，揭示事物整体本质和规律思维活动，它是从部分到整体认识活动。,第56页,相互依存，互为前提,综合必须以分析为前提，没有分析就没有综合。因为没有分析就得不到对象各个侧面种种细致要求，综合当然无法进行。,同时，分析也离不开综合，分析必须以综合为基础。因为分析不能没有在它之前进行某种综合结果作为指导。,第57页,相互渗透，相互转化,当思维经过分析揭示了事物本质，即现象所产生基础时，思维活动就开始转向综合，在统一基础上概括各种现象，在新基点上把握对象整体。,这时也必定为深入分析提出了新要求，并提供了可能，思维活动开始由综合转向分析。,人们认识就是在这种分析综合再分析再综合过程中不停前进。,第58页,第三节 科学抽象非逻辑方法,非逻辑方法及其特点,非逻辑方法作用,第59页,科学认识不但需要逻辑思维形式和思维方法，还需要非逻辑思维形式和思维方法。,第60页,爱因斯坦,：“没有什么合乎逻辑方法能造成这些基本定律发觉，有只是直觉方法，辅之以对现象背后规律一个兴趣”。,第61页,一、非逻辑方法及其特点,科学抽象非逻辑方法是既遵照逻辑又不遵照逻辑一个思维方法，是逻辑思维（规律）没有被形式化、规范化一个思维方法。,主要包含科学想象、直觉和灵感等。,第62页,科学想象,主体对经过联想得来知觉材料或有效信息进行加工、改造和重组非逻辑思维过程，即人脑对记忆中原有形象经加工改造、重新组合后，创造出新形象思维方式。,就思维目标来说，科学想象在于去构想、构思事物内部相互联络、相互作用图景，探求事物运动内部机理，推测事物现象原因与规律性。,第63页,例证,法拉第想象着把孤立电现象和磁现象联络起来，发觉了电磁感应现象,马可尼用“想象眼睛”看见了千万里通讯情景，构想出理想客体无线电模型,爱因斯坦用“想象眼睛”直觉到一个人“追光”情景，构想出“追光”思想试验,第64页,科学想象最富于创造性,想象是头脑中各种表象活动，详细、形象、生动、活跃，不受普通思维程式约束，所以它思维过程自由度极大，最富于创造性。,科学幻想,是想象极端表现，它能够摆脱任何现实原型束缚，大胆塑造出适合未来发展趋势新形象。,第65页,科学想象含有形象化概括性,想象过程是改造头脑中记忆表象而创造新形象过程。,科学想象中记忆表象，不但包含详细形象事物记忆映象，而且包含含有一定概括性形象化记号科学语言中图表和符号。,第66页,科学想象与联想、类比联络在一起发挥作用,人们往往是经过联想心理机理来利用类比喻法而进行创造性想象。,正因为有了推理帮助，想象才能做出有意义猜测，并进而做出科学发觉。,第67页,直觉,人们在从事某项活动中主观意识对客观事物直接观察和感受，对面前出现新事物、新现象，在证据不充分条件下，凭着丰富知识和经验，快速做出直接判断行为过程。,第68页,直觉离不开“概念”与“形象”,首先，直觉虽是非逻辑思维过程，但与逻辑思维亲密相关，它是逻辑思维浓缩和省略，它对事物从感觉、知觉到表象，再到概念、判断和推理过程是快速完成，一掠而过脑际。,另首先，直觉又离不开形象思维，它必定伴伴随一定形象，才能出现。,第69页,直觉与直观现有联络又有区分,直观是对于客观事物感性认识，只是对表面现象反应，没有认识到内在本质与规律。直觉则属于理性认识，是对客观事物内在本质或规律认识。,但这种理性认识与普通理性认识不一样，它未经过比较、分析、抽象、推理等严格逻辑程序，而是一下子由现象直接上升到本质或规律，是认识过程中突变、飞跃或升华。,第70页,直觉含有快速性,直觉是对事物从感觉、知觉到表象，再到概念、判断和推理过程是快速完成，一掠而过脑际，是思维运动中飞跃。,第71页,直觉含有形象性,直觉是思维主体经过观察、识别后，快速取得对客观存在事物直接思维感受和印象，并经过信息、符号、现象表示出某种形式。,直觉,离不开形象思维,，它必定伴伴随一定形象，才能出现。,第72页,直觉含有整体性,直觉是思维主体直接对思维客体本质和规律得出一个总体性认识。这种认识不经过思维客体各个细节和局部了解分析，是一个综合把握和认识，带有很强整体把握特征。,第73页,直觉含有或然性,直觉产生即使有其客观基础与前提，但任何一个直觉结论，其前提材料都不是很充分，它只是依据当初出现某个事物部分信息，对该事物做出全部断定，因而其结论含有相对性。,而且，直觉过程主要是快速判定“是什么”，而不急于寻求“为何”。其结论可能正确，也可能不正确。,第74页,灵感（或顿悟）,一个人们无法控制、创造力高度发挥、突发性较强方法，是在科学创造过程中以完全没有意料到方式突然取得异常强大创造能力思维方法。,第75页,灵感含有突发性,灵感经常是突然出现，而且思索速度极快，以“一闪念”形式出现，它往往产生后瞬息即逝，产生快，消失也快，这使得发觉者在事后只记住了其产物(发觉本身)，而无法说清其过程。,第76页,灵感含有随机性,灵感往往不像逻辑思维那样有意识地导出，也不像想象那样自觉地进行思索，而是由创造者完全想不到原因诱发而产生一个思维。灵感突然出现使得人们既无法经过意志让它发生，也无法预测它到来，它总是不期而至，显得难以预料，难以捉摸。,第77页,灵感只垂青那些有准备头脑,：灵感即使是突然出现，但也有其产生条件和过程。,第78页,超限量思索是灵感到来必经阶段,思维主体对欲处理中心问题，要重复、担心、艰辛、长时间地思索，只有冥思苦想，使头脑里问题到达挥之不去、驱之不散程度时，才能促使灵感到来。,第79页,知识或经验积累是灵感产生基本条件,假如没有各种信息刺激和启迪，是极难产生灵感。,第80页,长久、过量思索后搁置状态是灵感产生必要步骤,：,思维主体进行长久过量思索后，应采取搁置状态，把要处理问题暂时放一放，使大脑放松一下。在搁置阶段，头脑中已形成潜意识信息一旦碰到相关原因诱发，就会自然产生“一闪念”或顿悟。,第81页,二、非逻辑方法作用,科学想象、直觉、灵感作为非逻辑思维形式，含有极为显著创新性，在科学创造中含有十分主要作用。,第82页,丰富想象力是产生奇谋良策加速器,列宁：“有些人认为，只有诗人才需要幻想，这是没有理由，这是愚蠢偏见!甚至在数学上也是需要幻想，甚至没有它就不可能创造微积分”。,爱因斯坦：“想象力比知识更主要，因为知识是有限，而想象力概括着世界一切，推进着进步，而且是知识进化源泉。严格地说，想象力是科学研究中实在原因”。,第83页,例证,一些科学概念(如力、场等)提出经常得益于科学想象,一些科学模型(如原子模型、基本粒子模型等)建立往往借助于想象方法,一些科学假说(如大爆炸宇宙学、广义相对论等)形成与科学想象是紧密联络在一起,第84页,直觉为架起逻辑思维与非逻辑思维桥梁提供捷径,亚里士多德：“除了直觉外没有任何东西比科学知识更为真实，直觉就是科学知识创造性根源”。,爱因斯坦：“我相信直觉和灵感当1919年日蚀证实我推测时，我一点也不惊奇。要是这件事不发生，我倒会非常诧异”。,第85页,例证,E.L.卢瑟福,凭直觉判断，全力投入了原子物理学和原子核物理学研究，做出了一系列开拓性贡献。,20 世纪初,普朗克,提出量子假说，引发了经典物理学一场革命，,爱因斯坦,凭借自己非凡直觉思维能力，把这场革命推向前进，造成了物理学大发展。,魏格纳,创建“大陆漂移说”，其直觉思维也是功不可没。这种直觉被称之为“战略直觉思维”。,第86页,灵感是科学创造催化剂,灵感既建立在分析与综合、归纳与演绎等逻辑方法基础之上，又建立在想象和直觉等非逻辑方法之上。它是逻辑方法和非逻辑方法相互交织、相互作用快速升华。,第87页,例证,爱因斯坦从1895年起就开始思索“假如我以光速追踪一条光线，我会看到什么?”他重复地思索这个问题，但多年一直没有处理。1905年一天早晨，他起床时突然想到：对于一个观察者来说以光速追踪一条光线是同时两件事，而对于别观察者来说就不一定是同时。他马上地意识到这是个突破口，并牢牢地抓住了这一“思想闪光”，写成了狭义相对论著名论文。,第88页,第四节 科学抽象量化方法,数学方法,系统科学方法,复杂性研究方法,第89页,科学抽象量化方法主要包含,数学方法,系统科学方法,复杂性研究方法,它是科学抽象不可缺乏主要部分,第90页,一、数学方法,数学方法是以数学为工具进行科学研究方法，即用数学语言表示事物状态、关系和过程，经推导、演算和分析，以形成解释、判断和预言方法。,或利用数学概念、理论、公式对所研究对象进行定量分析、推断、描述，从而在量上揭示对象规律性一个科学抽象方法。,第91页,数学方法特征,数学方法是利用数学各原因进行科学研究方法，它不但将数学各原因带入到科学技术研究中，同时这种方法本身也表达了数学本身所固有特点。,第92页,高度抽象性,在详细研究中暂时舍去各种详细属性，而在纯粹状态下考查它们空间形式和数量关系。所以，数学方法以其简练准确形式化语言表现出高度抽象性。,第93页,严密逻辑性,用严格逻辑推理来确定各种空间形式和数量关系性质，因而能够使数学结论含有逻辑必定性和量确实定性。,第94页,广泛应用性,数学方法抽象性和准确性，决定了数学方法应用广泛性。任何一门知识领域，任何一项活动，只要包括数量关系和空间形式，数学就有了用武之地。,第95页,数学方法作用,数学方法在当代科学发展中已经成为一个必不可少认识伎俩和科学研究方法，表现出独特而主要作用。,第96页,为科学研究提供一个简练准确科学语言和表示工具,在数学中，因为创建了一系列准确符号和符号体系，各种量和量关系、公式间推导和变换都遵照一定逻辑规则，这就形成一个形式上数学语言。,数学语言利用，能够提升对象抽象化程度，能够帮助人们进入和把握超出感性经验之外客观世界。,第97页,为科学技术研究提供了逻辑推理工具,数学以其逻辑严格性和结论确实定性，被用来作为科学定理证实工具和建立严密理论体系伎俩。一个公理化理论体系不不过已经有知识系统化总结，而且本身又将成为新科学研究起点。,第98页,为科学研究提供定量分析和理论计算伎俩,伽利略,把物理试验同数学方法结合起来以后，力学、物理学以至整个科学才真正开始发展为精密科学。,在量子化学发展中，人们利用计算伎俩依据需要来“设计”新材料、新药品。,第99页,对数学有效利用，是一门科学成熟标志。,当代科学数学化趋势,恰好表明当代科学中各门学科越来越走向成熟和完善。,第100页,惯用几个数学方法,对资料数值分析以取得必要数据，建立模型和进行数学试验来提醒对象本质和规律，利用公理化方法概括科学研究结果等。,其中以数学模型和数学试验最为经典。,第101页,数学模型方法,在对实际问题进行数学抽象基础上，用数学语言对对象系统元素关系、结构或过程进行数量和结构描述，建立一套数学关系式或算法系统。,第102页,数学模型类型,按,模型起源,可分为理论模型和经验模型,按,研究对象所在领域不一样,，可分为经济模型、生态模型、人口模型、交通模型等,按,模型所使用数学工具不一样,，可分为函数模型、方程模型、三角模型、概率模型、运筹模型、复数模型、数表模型等,按,对研究对象内部结构和性能了解程度不一样,，可分为白箱模型、灰箱模型和黑箱模型等,按,模型功效不一样,，可分为描述性数学模型和解释性数学模型，等等。,第103页,数学模型建立,一是确定模型类型，依据问题、所求结果准确度等原因确定数学模型类型,二是确定基本量，依据相关理论确定若干基本量，以反应对象量要求性，刻画它状态、特征和改变规律等,三是抽象出数学模型，用数学概念、符号和数学表示式来描述对象,第104页,数学试验（科学计算或计算机试验）,将所研究问题数学模型转化成能够输入计算机进行运算形式，用计算机进行不一样参数情况下计算，然后分析、比较，得出研究结论当代科学方法。,第105页,数学试验作用,数学试验是对客观世界仿真，它提供了客观世界数学模型，借助于这些模型，能够检验那些即将付诸实施理论和思想。,数学试验能够部分地代替难以实现和花费昂贵科学试验，或作为实际试验补充来取得科学发觉、检验科学理论。,如在研究载人航天飞行器进入大气层空气动力学或研究核反应问题时，可在计算机上进行数值计算。,第106页,二、系统科学方法,以系统论、信息论、控制论和耗散结构理论、协同学、突变理论为代表系统科学理论大大改变了人们旧有思维方式，含有方法论上显著特色。,系统科学方法就是在,系统科学发展,基础上发展起来。,第107页,系统科学方法,按照事物本身系统性把对象放在系统模式中加以考查科学研究方法总称。即从系统观点出发，一直从整体与部分(要素)之间，整体与外部环境相互联络、相互作用、相互制约关系中综合地、准确地考查对象，以到达最正确地处理问题方法。,第108页,系统科学方法特点,整体性,有序性,动态性,模型优化,第109页,整体性,要求人们把复杂对象作为有机整体来研究，从整体特征、功效、目标出发，考查组成该系统各个要素之间、要素与系统之间、系统与环境之间各种相互联络，掌握系统运动改变规律，并以此为指导，去研制、设计系统各个组成部分参数和性能，以求得最正确组合。,第110页,有序性,要求人们经过认识系统结构性、层次性来揭示系统整体特征和功效，从系统内部各要素之间稳定联络和稳定结构找出系统改变和发展规律性。,第111页,动态性,所考查系统都看作为开放系统，认为任何系统都处于一定环境中，它与外界环境有着千丝万缕联络。任何系统假如要得到本身发展，保持自己稳定性，必定要与环境不停进行物质、能量和信息交换。,只有这么才能了解系统由无序向有序转化、自适应、自组织性。,第112页,模型优化,对于比较大或比较复杂，难于直接进行分析和试验系统，普通都需要设计出系统模型来代替真实系统。经过对系统模型研究掌握真实系统本质和规律，从各种可能路径中，选择出最优系统方案，使系统处于最优状态，到达最优效果。,第113页,系统科学方法作用,当代系统科学发展迅猛，系统科学方法也在自然科学、工程技术科学领域以及社会科学领域取得了广泛应用，系统科学方法在当代科学发展中已经成为一个必不可少认识伎俩。,第114页,提升人类认识和控制复杂系统能力,当代社会出现了许多综合性很高复杂系统，它们往往突破了区域性、行业性、学科性界限，含有规模巨大、结构复杂、目标多样、功效综合、影响面宽等特点。,在复杂系统组成、设计、研制、分析、管理、调整和控制等方面，系统科学都形成了一套行之有效方法，使得处理当代各种复杂系统问题成为可能。,第115页,促进了科学技术数学化和信息化,系统科学方法能够给出对象系统数学模型，使数学方法得以施展它解析功效，它为科学技术数学化开辟了辽阔道路。,另外，系统科学方法以电子计算机为主要辅助伎俩来快速处理对象系统大量信息。当前采取系统科学方法，建构人机系统方式已经得到广泛应用。,第116页,促进了当代科学技术整体化发展,系统科学方法把客观世界横向联络、纵向联络和交叉联络揭示出来，这些联络组成一个事物普遍联络、详细生动网络，加速了当代科学技术整体化进程。,第117页,促进了规划、决议、管理科学化进程,要处理庞大系统工程问题，必须对一些客观条件和主观原因进行综合辩证分析，要善于依据实际情况划分若干详细操作步骤，是每个步骤都有一套确实可行衡量标准，方便逐步跟踪追击，最终到达总体目标。,第118页,惯用系统科学方法,系统分析法,功效模拟方法,黑箱方法,第119页,系统分析法,利用系统论观点分析对象系统各个部分和各种属性一,种科学方法。,进行系统分析，首先要把被研究对象从周围环境中划分出来，就其层次、结构、要素、功效和目标诸方面进行周密细致研究。,其次应注意到系统与环境相互依存、相互影响、相互制约和相互作用。再经过周密细致分析，了解可能到达这些指标各个方案，并从中找到一个最正确方案。,第120页,功效模拟方法,以系统功效相同性为基础，用模型来模拟原型功效和行为方法。,功效模拟与普通模拟相比，它并不追求模型与原型物理过程或几何结构相同性，而仅仅以二者在功效或行为相同性为依据，着眼于使模型从功效上描述和模仿原型对外界反应形式。,第121页,黑箱方法,假如人们暂时尚不了解被研究对象内容结构，或因为待研究问题性质，人们不需要了解对象内部结构，这个系统就叫黑箱。,黑箱方法，就是经过探索系统功效而推测其结构方法，着重考查黑箱系统输入和输出因果联络和运动规律。,第122页,系统科学方法还有,反馈控制方法,动态规划方法,综合评判法,分解协调法等,各种方法各有所长，也各有所用，现实中需要详细问题详细分析，选择适合方法。,第123页,三、复杂性研究方法,肇始于20世纪80年代复杂性研究或复杂性科学，是系统科学发展新阶段，也是当代科学发展前沿之一。,尽管当前它仍处于萌芽和形成阶段，但已引发科学界和哲学界广泛关注，并被誉为“21世纪哲学变革”。,复杂性科学取得如此盛誉，主要是因为它在科学方法论上突破。,第124页,复杂性研究方法特点,复杂性研究方法是是研究自然、社会、思维中普遍存在复杂性特殊方法，人们期望借助这些方法来研究和处理社会、经济、生命、人脑、生态环境、管理等各种问题。,第125页,复杂性研究往往是跨学科研究,复杂性科学研究对象都是十分复杂系统，它需要在各门学科基础上交叉综合研究，需要数学、物理学、经济学、计算机及信息网络等多门学科以及多门学科方法相互配合、相互协调才能完成。,第126页,复杂性研究方法表现出高度抽象性,因复杂性科学研究方法中贯通着数学方法，数学方法就是在纯粹状态下考查事物各种属性间空间形式和数量关系，所以作为新方法复杂性研究方法也表现出高度抽象性。,第127页,复杂性研究方法在实施中大都用到电子计算机,复杂性系统观察和统计数据量是十分庞大，对这些数据分析、整理、计算等单靠人是无法完成，只能靠日益发展起来、数据处理能力惊人计算机系统来完成。,第128页,第五节 创造性思维及其方法,创造性思维界定,创造性思维特征,创造性思维本质,创造性思维方法,第129页,一、创造性思维界定,创造性思维是一个凭借着各种思维伎俩，广泛渗透并活跃于各种意识或思维形式之中，但又主要存在于理性认识阶段，按照新思维角度和思维程序来认识客体，进而产生各种有价值新观点、新思想、新知识思维活动和思维方式。,第130页,创造性思维内涵之一,凭借情感、意志、想象和顿悟等形式，以提供思维动机、调控思维目标、重组思维中感性表象、瞬显新思维结果思维方式。,第131页,创造性思维内涵之一,利用已知感性和理性知识创造性分析问题、处理问题思维方式。,第132页,创造性思维内涵之一,利用已知科学知识或理论去探讨、分析新问题，处理新问题，取得新结论思维方式。,第133页,创造性思维内涵之一,凭借坚实经验思维和严谨理论思维基础，设计新方案，提出新假设，创建新理论，发觉新技术，开发新产品，或发觉人类未曾发觉客观规律，或创造人类从未创造过新事物思维方式。,第134页,二、创造性思维特征,简括性,在思维过程中，利用概念、代码、公式、程序等组成符号系统来进行压缩性思维特征。如“力”概念，就包含了“运动”、“相互作用”、“转移”等概念。,第135页,超常规性,在思维过程中，用于破除陈旧、固有思维定势，不囿于常规束缚去发觉和处理问题思维特征。,苹果落地、水蒸气冲动壶盖，这些都是人们所司空见惯、熟视无睹现象，但牛顿和瓦特却敏锐地觉察了其中奥秘，从而创造了万有引力定律和蒸汽机。,第136页,客观性,真正创造性思维，既自由纵横，又不失理智；既浮想联翩，又立足现实。创造性思维一定要以客观现实需要与发展作为“定向”目标，并以实践去检验和调整目标。,创造性思维只有在想象和现实之间进行有效调控，才能使创造性思维不至于陷入迷途，才能确保创造性科学价值，促进创造性活动有效进行。,第137页,新奇性,一个认识活动能否被看成是创造性思维过程，应该主要依据它所产生结果有没有新奇性来判别。,至于创造性结果是表现为新理论、新假说创造，还是新事物发觉，或是日常生活中小更新、小创造，这只是创造性思维发挥程度上区分而已。,第138页,过程性,提出问题并搜集材料、积累经验和知识准备阶段，要求研究者要对问题含有敏锐洞察能力以及对已经有材料精心研究和了解,针对问题提出各种尝试性假设，并在选择和相对确认了某一假设后，逐步将其明确化、系统化，从个别上升到普通，并把普通性结论应用于同类关系、领域创造阶段,对所确认假设进行实践、逻辑证实和价值评价检验阶段,第139页,三、创造性思维本质,创造性思维过程是逻辑思维方法和非逻辑思维方法相互联络、协作互补过程，创造性思维本质是逻辑思维方法与非逻辑思维方法统一。,第140页,创造性思维发展过程是逻辑思维和非逻辑思维统一,在创造性思维中，理论思维是主要或基本，因为理论思维中逻辑工具，能够为取得新知铺平道路。,一旦理论思维受阻，原有逻辑思维方法已经无力摆脱思维中困境时，这时候非逻辑思维方法会上升为决定性原因，形成断路通路再断路再通路重复过程。,第141页,创造性思维取得科学结果是逻辑思维和非逻辑思维统一结晶,哥德巴赫猜测突破，就是按照抽象规律，经过成年累月演算，逐步迫近取得辉煌结果。,然而，当思维创造性进入紧要关头或决战阶段时，非逻辑思维方法会空前地活跃起来，从而取得意想不到结果。,即逻辑思维方法要到达自己认识终点，需要有非逻辑思维方法帮助；而非逻辑思维方法作用发挥，又要以逻辑思维方法作为前提。,第142页,四、创造性思维方法,创新性思维方法有许多，发散与收敛、求同与求异、超前与后馈、有序与无序、顺向与逆向、循规与越轨、实在与虚拟、扬弃与兼容、简单与复杂、清楚与含糊、线性与非线性、对称与非对称等。,第143页,发散和收敛,发散思维是指不拘泥于一点，不受已经有经验或规则限制，从不一样角度、用不一样方式去寻求各种各样处理方法一个思维方法。,收敛思维是指从已知事实或已知命题出发，遵从传统逻辑规则，沿着单一或归一方向步步推导，从而取得满意答案思维方法。,第144页,库恩,：,“假如不是大量科学家含有高度思想活跃和思想开放性格，就不会有科学革命，也极少有科学进步”。“没有收敛式思维，科学就不可能到达今天情况”。,怎样在发散思维和收敛思维之间保持必要张力，是创造性思维得以实现,关键,。,第145页,求同与求异,求同思维是从事物千差万别现象中寻找其共性思维，其突出特点表现为由一个方面向另一个方面和目标正向发展。,求异思维是经过对相同事物分析而把握事物特殊性思维，它往往表现为由一个问题、一个条件、一个角度向着多重目标、多重方向、多个角度，甚至逆向延伸。,第146页,爱因斯坦,：,“对全部权威怀疑，对任何社会环境里都会存在信念完全抱一个怀疑态度，这种态度再也没离开过我”。,正是本着这种怀疑态度，爱因斯坦对统治物理学二百多年牛顿力学体系中概念，一一进行怀疑和审核，“终于醒悟到时间是可疑”，从而创建了相对论，造成了20世纪物理学重大科学革命。,第147页,超前与后馈,思维超前是指面向未来，超越客观事物实际发展进程思维过程。,思维后馈是指对已存在现实过程进行反思思维过程，经过这种反思，把历史经验作为指导现实模式和样板，从而把现实反馈为历史。,第148页,创造性思维强调思维要含有,超前性,，在思维对象实际发生改变之前，就思索未来可能出现各种状态和结果，方便使观念改变走在环境改变前面。,创造性思维又强调思维要含有,后馈性,，对于已经发生事件，不论成功还是失败，都要进行历史总结和反思，从中吸收经验和教训，这既可防止重蹈覆辙，又可为思维超前提供有利信息和必要基础。,第149页,