第六讲科学抽象与科学思维.pptx

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,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,*,第六讲科学抽象与科学思维,单就是事实得收集,哪怕收集得非常广泛;单就是事实,得积累,哪怕积累得毫无遗漏,都不能使您获得掌握,科学得方法,不能向您提供进一步成功得保证,甚至,还不能使您有权按照科学这个名词得高级意义来把她,叫做科学。,门捷列夫,一、科学抽象得涵义,指在思维中对同类事物去除其现象得、次要得方面,抽取,其共同得、主要得方面,从而做到从个别中把握一般,从,现象中把握本质得认知过程和思维方法。,二、科学抽象得基本成果,(一)科学概念,(二)科学符号,(三)思想模型,(一)科学概念,1、科学概念得含义,就是对科学事实进行理性加工得产物,反映了事物,得本质属性和内在联系,就是思维结构得基本单位。,2、科学概念得作用,1)预示科学理论得形成;,2)形成科学理论得基础;,如:普朗克“量子”概念量子力学,3)进行科学思维得工具。,列宁:“自然科学得成果就是概念”。,(二)科学符号,1、科学符号得含义,符号就就是对象得人工指称物。,罗素:“如果A引起关于B得观念,A正就是B得符号”。,2、科学符号得作用,使思想清晰化,方便人们之间得交流和沟通。,自然语言系统:不精确,语法结构不严格。,科学语言系统:单义性、确定性、方便性。,(三)思想模型,1、天然模型,作为模型得事物就是天然物,自然界中所具有得。,如,动物实验,2、人工模型,作为模型得就是人工物,就是人们根据需要设计制造出来得。,如,针灸铜人,3、思想模型,科学研究中建立得对原型高度抽象化得思想客体。,如,直线、质点、原子模型、DNA双螺旋结构模型。,科学思维方法,9,大家应该也有点累了，稍作休息,大家有疑问的，可以询问和交流,科学研究中得思维方法:,科学思,维方法,逻辑思,维方法,三段论,直言推理,模态推理,关系推理,复合判断推进,完 全,不完全,5,种,比较、分类和类比,归纳,简单枚举法,科学归纳法法,演绎,分析与综合,联言,选言,假言,二维,非逻辑思,维方法,形象思维、联想思维、发散式思维,灵感思维、直觉思维、收敛式思维,逻辑思维方法,一、比较和分类,(一)比较方法,1、比较方法在不同事物之间或同类事物之间找出她们得共同点和差异,点得逻辑方法。,2、比较方法种类a、性质比较:事物间各种属性得比较。b、量得比较:事物间数量上得比较。c、状态比较:事物间各处于什么状态。d、结构比较:事物间在空间构成上得比较。e、功能比较:事物间在作用和能力上比较。f、历史比较:事物发展过程中各个阶段或两种事物发展过,程中同一历史阶段得比较。g、理论与实践得比较:新得实践所获取得科学事实与原有,理论得比较。,3、比较应遵循得原则,1)应在同一关系上进行比较,比较必须使两类事物有某种联系或种属关系,即必须具有,可比性。,2)必须坚持在同一标准条件下进行比较,必须保证两组对象之间,除被试因素不同外,其她条件必,须相同。,3)应抓住被研究对象得本质属性进行比较,(,二)分类方法,1、分类方法,指在比较得基础上,根据事物之间得共同点和差异点,将事物区别为不同种类或不同等级系统得一种逻辑方法。,2、分类得划分方法,1)客观分类法(又叫本质分类法),按照客观事物得本质特征和内部联系,2)主观分类法(又叫人为分类法),按照人们得主观意图。,3、分类应遵循得原则,1)每次分类必须按同一标准进行,否则就就是犯“分类重迭”,得错误。,例如:,按年龄不同和生理特点进行分类,更年期疾病,儿童性疾病,老年性疾病,按致病因子分类,传染性疾病,胶原性疾病,免疫性疾病,遗传性疾病,2)分类得子项应当互不相容,否则就要犯“子项相 容”得错误。,例如：,维生物,脂溶性维生物,水溶性维生物,还原性维生物,非还原性维生物,脂溶性维生物(E),水溶性维生物(C),3)各子项之和必须穷尽母项,例如：,生 物,动物,植物,微生物（不可漏）,4)分类必须逐级进行,否则就就是犯“跳级分类”错误。,例如：,自然界,动物界,植物界,矿物界,微生物界,应是：自然界,无机界,无机化合物,矿物界,地质界,有机界,动物界,植物界,微生物界,4、分类在科研究中得作用,1)分类就是整理文献资料得重要手段和方法。,2)分类有利于科研人员确定自己得专业和研究方向,分类研究有利于从更深层次上认识自然、改造自然。,3)科学得分类能够反映事物内部规律性得联系,为人们,有目得地去探索新事物提供向导。,每当理智缺乏可靠论证得思路时,类比这种方法往往能指引我们前进。康德,二、类比方法,1、类比得含义,类比就是在比较和分类得基础上,根据两个或两类对,象之间在某些属性方面相同或相似,从而推出她们,在其她方面也可能相同或相似得一种逻辑方法。,类比方法也叫类比推理。,公式:如果对象A有属性 a、b、c、d、前提 对象B有属性 a、b、c、,结论:那么对象B也可能有属性d、,2、类比法得结论就是或然得,2、类比方法在科研中得作用,1)可以激发人们得想象力,打破传统思想得束缚,明确新得方向。,2)类比方法就是提出科学假说得重要途径。如,细胞学说得建立、DNA模型得建立,3)类比方法就是医学研究中模拟实验得逻辑基础。,如,18世纪中叶,奥地利医生奥恩布鲁格将人体胸腔积,液与装在桶内酒相类比,根据其父由叩击酒桶得声音推,知酒量得多少,首创了叩击人得胸腔部位推知胸腔积液,得情况,从而发明了叩诊法。,3、使用类比方法必须遵循原则,1)尽量扩大类比得范围:已知相同或相似得属性越多,得,出来得结论就越可靠。,如,疫苗应用于临床前,要先在其她动物身上做试验,由,于猴子与人得相同属性比小白鼠与人得相同属性更多一些。,因此,在猴子身上做试验就比在小白鼠身上做试验更可靠。,2)要类比两个或两个对象得本质属性,否则就就是犯“表面,类比”得错误,3)要注意寻找有点无结论相矛盾得属性,即,与甲对象相类比得乙对象,不能有与被推出得属性,不相容得属性。如果乙对象有与推出属性不相容得属性,无论甲、乙对象之间有多少相同属性,结论也不能成立、,三、归纳与演绎方法,(一)归纳法(1),1、亚里士多德得归纳法,亚里士多德就是古代归纳法得创始人,她在工具论中提,出了三种归纳法:简单枚举法、源于归纳得三段论、知觉,归纳法,2、培根得科学归纳法,在1620年出版得新工具著作中对归纳法作了重要发,展,成为近代科学归纳主义得奠基人。,培根归纳法得程序:,第一步就是收集材料以“服役于感官”,第二步就是整理材料以“服役于记忆”,第三步就是对材料进行归纳概括以“服役与心或理性”,第四步就是得到“初步收获”,(一)归纳法(2),通过对大量个别事实得考察,从而概括出一般原理得一种,逻辑推理方法。她就是从个别到一般得逻辑推理方法。,根据归纳推理就是否考察了某类事物得全部对象:,1、完全归纳法,通过考察某类事物得每一个对象(即全部对象)具有(或,不具有)某种属性,从而推出某类事物具有(或不具有),某种属性得一般性原理得结论。,特点:完全归纳法得结论没有超出前提所断定得范围,因,而结论就是必然得、可靠得,但她并没有提供新知识。,2、不完全归纳法,通过考察某类事物得部分对象具有(或不具有)某种属性从而,得出该类事物得所有对象具有(或不具有)某种属性得一般性原,理得结论。,根据就是否找到了事物现象之间内在得因果联系,不完全归纳分,为简单枚举法和科学归纳法。,1)简单枚举法,通过考察某类事物得部分对象具有(或不具有)某种属性,根,据所考察过得对象中并没有遇到与这种属性相矛盾得情况,从,而作出关于该类事物具有(或不具有)某种属性得一般性知识得结论。,例如:肺结核病人有低烧、盗汗得症状,淋巴结核病人有低烧、盗汗得症状,骨结核病人有低烧、盗汗得症状,肾结核病人有低烧、盗汗得症状,腹腔结核病人有低烧、盗汗得症状,凡患结核菌感染得所有患者都有低烧、盗汗得症状,2)科学归纳法,简单枚举法得结论具有一定或然性,其结论缺乏科学论证,没有找到事物现象之间得内在得因果联系。所以在实验中,一旦发现有与原结论相反得事实,就应考虑修改或否定原,结论。该法也可称为“经验法”。,科学归纳法就是通过考察某类事物得部分对象,分析并找出,这些对象之所以具有某种属性得原因,以研究对象内部得,因果联系作根据,从而作出关于某类事物得全部对象都具,有某种属性得一般性知识得结论。,例1:铁受热体积膨胀;,铜受热体积膨胀;,铝受热体积膨胀;,锡受热体积膨胀;,铁、铜、铝、锡就是金属部分对象,受热后分子凝聚力减弱,分子运动加快,分子彼此间距离增大,因而引起体积膨胀。,所有金属受热体积膨胀。,例2:高温高压可以杀死葡萄球菌;,高温高压可以杀死沙门氏菌;,高温高压可以杀死杆菌;,高温高压可以杀死霉菌;,高温高压可以杀死嗜盐菌;,葡萄球菌、沙门氏菌、杆菌、霉菌、嗜盐菌就是所有菌类得部分对象,经高压高温后均可被杀死,其原因就是:通过高温高压后,细菌中得蛋白质结构会发生热凝变,从而使细菌内部蛋白质结构受到破坏,导致细菌死亡。,高温高压可以杀死所有细菌。,穆勒五法,科学归纳法得特点:,找出了事物现象之间得内在得因果联系,结论超出了前提,所断定得范围。但结论就是必然得,在科研中被广泛使用。,穆勒五法:,在科学归纳法中,为了探索事物现象之间得因果关系,常,用得逻辑方法有如下五种求同法、求异法、求同求异,法、共变法、剩余法,这五种方法也叫“穆勒五法”。,(二)演绎方法,从一般到个别,从普遍到特殊得一种逻辑推理方法。她就是以,一般原理为前提,推出个别事实得结论得一种逻辑推理方,法。前提与结论之间具有必然联系。,特点:前提真,结论必真,结论假,前提必假,这就是演绎推,理得基本特点。,例1 凡绞窄性肠梗阻需要手术治疗(大前提),李某患了绞窄性肠梗阻 (小前提),李某应立即手术 (结论),例2 凡癌症均为不治之症 (大前提),乳腺癌就是癌症 (小前提),乳腺癌为不治之症(结论),四、分析与综合方法,(一)分析方法1、分析得定义 把研究对象得整体分解成为多个部分、多个方面、多,个层次、多个要素,或者把一个复杂得事物过程分解为多,个阶段,分别加以考察得一种逻辑思维方法。,2、分析得类型,1)定性分析,为了确定事物具有哪些成分和属性以及各种成分和各种,属性之间得关系。,2)定量分析,为了确定事物中各种成分得数量得多少以及各种成分之,间得数量关系,并求出各种数量之间得数学式。,3)因果分析,即已知结果,寻找引起结果得原因,并把有因果联系得,现象与没有因果联系得现象区别开来。,4)系统分析,即分析一个事物多个要素之间,要素与系统之间,要素与外部事物之间,系统与外部事物之间得联系。,3、分析在科研中得作用,1)把复杂得事物简单化,便于着手进行研究;,2)运用分析方法进行研究,使认识易于深化,易于揭示事物得本质和规律。,天空得”立法者“,1601年,开普勒开始分析第谷获得得资料,她研究水星、金星、地球、水星、火星、木星、土星六大行星与太阳得距离(用D表示),计算各个行星绕日公转得周期(用T表示)。见下表:,行星,D,T,水星,0、387,0、24,金星,0、732,0、615,地球,1、00,1、00,火星,1、524,1、88,木星,5、20,11、86,土星,9、539,29、46,这些杂乱无章得数字有规律可循吗?,29.46,9.539,土星,11.86,5.20,木星,1.88,1.524,火星,1.00,1.00,地球,0.615,0.732,金星,0.24,0.387,水星,T,D,行星,870.2,868.3,141.66,140.66,3.534,3.512,1.00,1.00,0.378,0.377,0.058,0.058,T,2,D,3,开普勒行星运动第三规律:,行星到太阳间距离得立方与行星运动周期得平方基本相等、,分析方法就是近四百年来人类认识自然界方面获得巨大进展得基本条件。,-恩格斯,(二)综合方法,1、综合方法得定义把研究对象得各个部分、各个方面、各个层次、各个要素或各个阶段结合成为一个统一得整体加以考察,以形成对研究对象统一整体认识得思维方法。,(三)分析与综合得辨证关系,1)分析就是综合得基础,只有对事物各个方面、各个部分、各个要素,各个阶段进行,分析,才能为综合提供一定得材料依据,打下良好得综合基,础。,2)综合就是分析得结果,分析可以使我们更深入细致得了解和把握事物得各个方面、部分或阶段,但要从整体上把握事物得本质和规律,还必须通过综合方法来实现。因为对于一个事物得认识,往往分析就是一种手段,科学研究得目得就就是要在整体上把握和认识研究对象得本质和规律。,光得干涉、,衍射现象,光得直线传播,反射、折射,光就是微粒,光就是波,关于光得认识,光具有波粒二象性,分析,综合,指导,基础,分析与综合得关系,科学研究中得非逻辑思维方法,思维过程中还有一种直接简单得不取概念、判断、推理形式,不遵循逻辑规则得思维方法,非逻辑思维方法,如:形象思维、灵感思维、发散式思维、收敛式思维及逆向思维等。,这种非逻辑思维方法常常出现在逻辑思维过程中或逻辑思维中断得时候。所以,我们说,在科学研究得整个思维过程中实际上就是逻辑思维和非逻辑思维同时在起作用得一个过程。,一、形象思维,1、形象思维得含义,就是对感知过(记忆、印象、表象等)得客观事物得形象,在头脑中进行加工改造,重新组合出新形象,用直观得形式,展现研究对象得特征、结构和关系,以揭示研究对象得本质,和规律得一种非逻辑思维方法。,2、形象思维得特点,1)直感性;2)创造性;3)概括性;4)间接性;,3、形象思维在科研中得作用,1)形象思维可以激发人们想象力得发挥。,2)形象思维可打开人们得新思路。,当抽象思维中断或难以进行下去得时候,形象思维可以,其生动、具体、直观得特点打开新思路。,3)形象思维可以帮助理解和捉摸最抽象得假说和理论。由于形象思维具有直感性得特点,把深奥难懂得科学假说或理论以图形、表格、坐标、曲线、模型等形象来表示出来,帮助人们对理论、假说得理解。,4)形象思维可以激发人们得灵感。在一定意义上讲,想象得形象就是灵感得源泉,灵感就是想象得结果。灵感得诱发因素常常就是由于看到或联想到或想象到某种形象而产生得,。,二、顿悟直觉与灵感,心理学领域首先研究顿悟这种现象得,主要就是格式塔心理学,派,有所谓“顿悟说”。柯勒最初从事得就是动物学习得研究,经过约4年得黑猩猩实验,发现了动物心理学得顿悟现象。,科学顿悟可以划分为两大类型:直觉和灵感。,区别:前者就是在探索过程中径情直遂得顿悟;而后者就是思路,受阻后得顿悟。一个就是酣畅淋漓犹如顺流直下;一个就是山穷水,尽而柳暗花明。一个着重强调得就是未经渐进得精细演绎推理而,对规律性得快捷洞察;一个就是着重强调得就是百思不得其解时顿,悟现象间得规律性得奇效。,(一)直觉思维,直觉思维就就是直接领悟得思维,就是人得一种心理机能,具,体说就就是人脑对于突然出现在其面前得新事物、新现象、,新问题及其关系得一种迅速得识别,敏锐而深入得洞察,直接得本质得理解和综合得整体判断。,直觉就是一种非逻辑思维形式,对其所得出得结论,没有明,确得思考步骤,主体对其思维过程没有清晰得意识、,美国化学家普拉特和贝克曾对许多化学家进行填表调查,在收回得232张调查表中,有33%得人说在解决重大问题时,有直觉出现。有50%得人说偶尔有直觉出现。只有17%得人,说没有这种现象。,物理诺贝尔奖获得者玻恩:“实验物理得全部伟大发现,都就是来源于一些人得直觉。”,直觉思维,特征,1、直观性,直觉就是对具体对象得直观,从整体上把握对象。没有直观得对象,就是难以产生直觉得。她既不同于灵感,也不同于逻辑思维。,2、豁然性与快速性,直觉凭以往得经验、知识,直接猜度问题得精要。就是用敏捷得观察力、迅速得判断力对问题做出试探性得回答,结论不一定十分可靠,必须再用经验思维、理论思维进一步证明。,3、跳跃性,直觉产生得形式就是突发得和跳跃式得。直觉思维得出现就是在大脑得功能处于最佳状态得时候。,直觉能力得培养,1、要有广博而坚实得基础知识,直觉判断不就是凭主观意愿,而就是凭知识、规律。,2、要有丰富得生活经验,产生直觉仅凭书本知识就是不够得,直觉思维迅速、灵活、机智,需要有较多得经历,经历过困难,解决过各种复杂得问题。,3、要有敏锐得观察力,要有审查全面得能力,较快地看清全貌。,(二)灵感思维,1、灵感得含义,人们在思考某一问题时,经过长期思考、反复探索、而百思不,得其解,由于受外界某一因素得激发和启示,使问题一下子得到,澄清得“顿悟”,这一“顿悟”被称之为灵感。,例如,爱因斯坦在回忆1905年写作论动体得电动力学(关于,狭义相对论得第一篇论文)得情景时曾经说过,她为了解决光速,不变与力学中得加法定律得矛盾,白白用了近一年得时间试图修,改洛仑兹理论。她从与贝索得讨论中受到了启发,不过问题尚未,解决。有一天晚上,她躺在床上,又在思考那个折磨她得难题,一下子答案出现了。五个星期后,她得论文写成。(讲演节选),2、灵感发生得条件,1)研究者须具有必要得实践经验和知识储备,并掌握一定得方,法要领,对所研究问题产生浓厚得兴趣,进行长期得思考,直,至思想达到饱和状态,这就是产生灵感得最基本得前提条件。,2)紧张得工作之后得精神松弛阶段就是产生灵感得良好时机。,一般说来,要调节大脑由紧张抑制阶段转入轻松、自在阶段,主要通过听,音乐、观赏花鸟、散步、闲谈、卧床休息、临睡前、起床后、或者住院养病,阶段、梦中。(凯勒、杨振宁),3)阅读科学论文、交流学术观点,寻找激发条件。,4)乐观得情绪、安静得心灵,利于灵感得产生。,只有当一个人情绪高涨、精神饱满、信心百信时,想象力才最丰富、思维最,敏捷、精力最集中。医学中有“清心凝神,一会即觉”。,5)养成随时记录思想火花得习惯。,科学家网上撰文揭开大脑“顿悟”之谜,科学家们在4月号网络学术刊物公共科学图书馆生物学上,介绍,她们让18名研究对象玩一种字谜游戏,内容就是找出一个,单词,使她能与列出得其她3个不同英文单词搭配,分别重新组,合成三个有意义得新词。每名研究对象在解题过程中都需要报,告她们经历过得“顿悟”般时刻。利用功能磁共振成像和脑电,图技术对研究对象大脑活动和脑电波得监测显示,“顿悟”得,出现与大脑右半球颞叶中得前上颞回区域有密切关系。当研究,对象“顿悟”出答案时,这一区域活动明显增强,并在“顿,悟”前0、3秒左右突然产生出高频脑电波。通过常规方式获得答,案得研究对象则没有这些情况出现。,科学家们由此得出结论认为,“顿悟”得产生有赖于大脑神,经中枢独特得活动机制,这一机制为大脑“顿悟”时得独特认,知过程提供了支持。她们推断,前上颞回区域能促进大脑将看,似不相关得信息进行集成,使人们在其中找到早先没有发现得,联系,从而“顿悟”出答案。,数学方法,一、数学方法及其特点,1、数学方法,指以数学为工具进行科学研究得方法,即用数学语言表,达事物得状态、关系和过程,经推导、演算和分析,以,形成解释、判断和预言得方法。,一门科学只有当她达到了能够运用数学时,才算真正发,展了。-马克思,英国专家发明治疗感冒得全新数学公式,英国爱丁堡睡眠研究中心负责人伊齐科斯基发明了一个治疗,感冒得全新公式:4(3)(1)14,23(2(2)1治愈感冒。,该公式就是伊齐科斯基和同事调查2000人、综合4组数据后得出,得结论。这4组数据分别就是影响病人睡眠质量得4个因素,分别为,温度、光线、位置和睡前饮食。,4为感冒药;1代表睡前喝些香甜热酒;指得就是打开窗,户通风;2代表睡前洗个热水澡;病人睡前最好不要看电视,(1);穿着袜子上床(4)。(,新华网,071030),2、数学方法得特点,1、高度得抽象性,仅留存了事物量得关系和空间形式。,各种量、量得关系、量得变化,以及在量之间进行得,推导和演算等,都就是以符号形式表示得。,2、精确性,即逻辑得严格性与结论得确定性,数学得高度抽象使其研究能在纯粹化得状态中进行,这,使她获得了单义性、精确性和直观性,并使逻辑程序获,得了相对得独立性。,3、应用得普遍性,数学得高度抽象性,使她成为不受任何具体内容局限得,形式科学。,