物理实验和课外实践活动专题二

第一章科技创新的理论基础概述/

第二节科学创新思维方法简介(二)/本节评价方式什么是思维？随着科学技术的发展，人类对思维的本质有了更进一步的认识，对思维的概念也从不同角度进行了概括。哲学、心理学的观点认为：思维是人脑的机能和产物，是人类在劳动协作和语言交往的社会实践中产生、发展起来的，借助于语言、符号与形象作为载体来间接地概括地反映事物本质和规律性的复杂的生理与心理活动。思维可解释为理性的认识，即思想；又可解释为人对客观事物理性认识的过程，即人们通过大脑的各种复杂的心理活动，把丰富的感性材料，通过由此及彼、由表及里、去粗取精、去伪存真的加工，揭露出不能直接感知到的客观事物的本质。通俗地讲，思维就是思考。在日常生活中，大脑通过感觉器官接受各种信息，产生各种问题，结合大脑中已有的知识和经验，经过思考可回答产生的问题。因此科学思维方法在认识世界和改造世界的过程中起着重要的作用。思维的能力类型有哪些？人类的思维能力的形成，不仅取决于先天素质，更重要的在于后天的开发、训练和社会实践。思维能力是人类思维本质力量的表现，是思维潜能素质的外显活动，是思维器官的能力和属性。人类所具有的思维能力较为丰富，主要的有以下7种：(1)感知觉能力感知觉能力是人们对外界的直接认识，也是思维活动的基础。人类具有眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官，把外界的各种刺激和信息传导到大脑，供汇总、分析、判断和作出相应的反应，各感觉器官既分工明确，又彼此相关，是一个由大脑统一协调的整体。记忆贮存能力记忆贮存能力是人脑贮存和重现过去经验和知识的能力。人的大脑思维好像是一个仓库，能把学习过的知识，生活实践中获得的感知觉或经验印记在大脑中，在需要时拿出来应用，这就是记忆。人的记忆能力包括识记、保持、再认和回忆四个过程。逻辑加工能力人脑思维能将感性材料(感觉、知觉、表象)，进行抽象和概括，造成概念，运用概念进行判断和推理，造成理性认识，造成关于客观事物的本质、内在联系和规律性的认识。思维的逻辑加工，使认识由个别到一般，由现象到本质，由偶然到必然，由感性到理性。思维爆发能力指思维活动中的突然顿悟状态，是人脑的一种机能，其具的特点是：其一，致思目标明确，注意力集中，使大脑长期处优势兴奋状态；其二，是久经思考酝酿，接近成熟时思路遇阻，偶得启示触发妙思泉涌，显意识与潜意识突然接通，出现思维的飞跃；其三，心潮澎湃、热情奔放、思维敏捷、想象丰富促进了新的发现、发明或概念的构造或典型艺术形象的塑造。思维的调节控制能力思维在人的自我意识主导下，可以对思考的目的或目标进行选择。当致思目的或目标转移时，思维也以随之转变，拓展新的思域，学习吸收新的知识信息，并依照目标要求相应地采取新的思维形式、方法和手段。思维的想象能力想象是人脑思维在改造记忆表象基础上创建的未曾直接感知过的新形象和思维情境的心理过程。思维之所以具有想象力，是因为在过去的感知觉与表象中存贮过有关事物的形象，已有的记忆表象经过人脑思维的分析和综合等加工改造过程就形成了想象。(7)直觉思维能力是指人的思维心理机制中有一种直觉力或洞察力。直觉思维是思维对感性经验和已有知识进行思考时，不受某种固定的逻辑规则的约束而直接领悟事物本质的思维形式，这种直接把握事物本质的能力，也就是人的直觉力或洞察力。什么是创新性思维？创新性思维是指人们以新颖独特的方法解决问题的思维方式，它是相对于再现性思维而言的。再现性思维则是指人们用已有的知识经验，按现成的方案和思路直接解决问题。创新思维品质包括哪些品质？创造性思维与一般的思维活动相比较，它不仅能揭示客观事物本来面目和内在联系，而且创造出新颖的，前所未有的思维成果，提供新的、具有社会价值和社会意义的事物.创造性思维表现出下述品质特性。思维的自主性：思维的自主性又称思维的独立性，它就是我们通常所说的独立思考，是指人们在认识和改造世界的过程中，能够依据客观条件和自己的需求、目的、聪明才智来最大限度地发挥主动性、创造性的一种能力和权利。人们思维的自主性是建立在人们能够对自己思维活动自我作主，自我支配的基础上的，人离开了思维自主性，就不可能对自己的思维活动实行自我意识、自我支配、自我控制和自我调节，因而也就谈不上独立思考。思维的求异性：是指思维素质所具有的探索和创新的特点。思维的求异性使思维活动中显现出一种怀疑性、批判的态度，而不盲从或轻信。敢于质疑是思维求异性的一个重要特点。思维的联动性：思维的联动性，即由此及彼的思维想象能力，这是创造性思维带有规律性的现象。思维的多向性：思维的多向性是指从不同角度思考问题，在思维总进程中，由多个思维指向、多个思维起点、多个逻辑规则、多个评价标准、多个思维结论而组成的多维型思维。思维的多向性的特征是：一是具有多种思维指向。二是多种思维起点。三是运用多种逻辑规则及其评价标准。四是多种思维结果。思维的跨越性：思维的跨越性就是要有较大的思维跨度，较快的思维速度和较高的思维功效。思维的顿悟性思维的顿悟性通常指灵感思维能力，是思维运动中一种超常的突发性飞跃。灵感作为一种复杂的思维现象，是指在科学研究或艺术创作中经冥思苦想不得其解，遇有偶然触发，却突如其来地使问题得到澄清的顿悟。思维的辩证综合性思维的辩证综合性，指的是思维辩证综合能力。任何创造性活动不可能是一种与前人或他人没有任何联系的“全新的”活动，只能是在前人或他人成果基础上作出新的概括，提出新的见解，有新的突破。因而，综合辩证能力的强弱就成为创造性思维的决定性因素。客观事物都是依一定秩序和相联系的要素构成有机系统，而一切科学知识又是前后相继发展的。因此，思维辩证综合能力，是创造性思维中的一种主要能力。创新思维的主要方法有哪些？本课程从以下方面介绍科学创新思维方法：.抽象思维与形象思维创造性思维是抽象思维与形象思维的有机结合。抽象思维也称抽象逻辑思维，它是用概念、范畴、规律、假说等元素，进行判断、类比、归纳和演绎的程序，即逻辑化的操作程序。形象思维是以形象材料起主要作用的思维活动形式，有具体形象思维、言语形象思维与形象逻辑思维三种，形象思维凭借的形式是表象、联想和想象。表象是单个的，它相当于抽象思维中的概念；联想是两个或两个以上表象的联络；想象是许多表象的融合。形象思维可以对客观现实超前反映，它具有积极的创造意义。运用形象思维进行创造的过程，不仅是思维反映客观现实的过程，也是思维进行能动性的创造的过程。.发散思维与收敛思维发散思维亦称扩散思维、辐射思维。发散思维是指以求解的问题为中心，从不同角度、不同方向、不同层面上尽可能多地提出求解问题设想的思维活动。不受已知的或现存的方式、方法、规则或范畴的约束。发散思维是多向的、立体的和开放型的思维。发散思维亦称扩散思维、辐射思维。发散思维的特征：流畅性：指产生大量念头的能力特征。变通性：指改变思维方向的能力特征。独特性：指能够产生不同寻常的新念头的能力特征。发散思维的流畅性反映了数量和速度；变通性反映的是灵活和跨越；独特性反映的是本质，在发散思维中起核心作用。收敛思维与发散思维相反，收敛思维是指在解决问题的过程中，尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息和解题的可能性逐步引导到条理化的逻辑序列中去，最终得出一个合乎逻辑规范的结论。收敛思维亦称汇聚思维、聚合思维。所以收敛思维是一种单一目标的、闭合式的思维。收敛思维的特征是从已知的前提条件(如方案、设想、思路及知识、经验等)出发，寻找解决问题的最佳答案，或逐步推导出唯一的结果。在科学实验和工程设计等科技活动中，实验结果或设计方案具有唯一性是一个极为重要的要求。收敛思维能力实质上也就是一种按照逻辑程式思考的能力。所以，提高收敛思维能力也就是提高分析、综合、抽象、概括、判断、推理的逻辑思维能力。.逆向思维与正向思维逆向思维是一种因果关系颠倒的思维方法，是一种和多数人思考问题思路相反、和常规解决问题方法相反的思维方法。逆向思维，又叫逆反思维，即突破思维定势，从相反的方向去思考问题。逆向思维是与正向思维相对而言的。逆向思维是与一般的正向思维，与传统的、逻辑的或习惯的思维方向相反的一种思维。逆向思维与正向思维之间存在着互为前提、相互转化的关系。逆向思维与正向思维是相对的，没有正向思维，也就无所谓逆向思维。.横向思维与纵向思维①横向思维与纵向思维的涵义根据思维进行的方向可以将思维划分为横向思维和纵向思维两种方式。所谓纵向思维，是指在一种结构范围中，按照有顺序的、可预测的、程式化的方向进行的思维方式。所谓横向思维，是指突破问题的结构范围，从其他领域的事物、事实中得到启示而产生新设想的思维方式，它不一定是有顺序的，同时也不能预测。因此，横向思维常常在创造活动中起着巨大的作用。人们在进行思考、解决问题时，常常存在着纵向思维的优势想法，这是一些建立在知识经验基础上的得心应手而且根深蒂固的对待问题的方式，它决定并支配着整个思维过程。显然，优势想法不利于提出新观念、新思想，是创造性思维的一种障碍。很多事实表明，运用横向思维有助于打破优势想法，冲破旧观念、旧秩序的束缚，产生新观点，推动对问题的解决。因此，横向思维已成为创造性思维的重要组成部分。如何面对亏损？运用创新思维解决难题（横向思维运用的典型事例）旅行社的小老板尤伯罗斯的“水平思考法”扭转了历届奥运会的亏损，创造了传奇。5）.直觉思维与分析思维意义根据得出结论是否经过明确的思考步骤和主体对其思维过程有无清晰的意识，可以将思维划分为直觉思维和分析思维。直觉思维是指在求解问题时，由已有的知识和经验直接作出判断的一种思维方法。直觉思维产生于熟能生巧。它产生的条件是求解的问题和以前处理过的某些问题具有某种程度的相似性。因此，求解问题之前，也就是直觉产生之前，对要求解的问题就必须“有所相识”，有所接触，有所思考。分析思维是指遵循严密的逻辑规则，通过逐步推理得到符合逻辑的正确答案或结论的思维方式。它进行的模式是阶段式的，一次只前进一步，步骤明确，包含着一系列严密、连续的归纳或演绎过程。直觉思维的主要特征1）非逻辑性；2）直接性；3）自动性；4）快速性；5） 个体性；6）坚信感；7）或然性。直觉思维与分析思维的相互联系直觉思维与分析思维之间有着十分密切的联系。其一，直觉思维是在知识经验的基础上形成和进行的，丰富的知识经验，有助于人们闻一知十、触类旁通，有助于形成深邃的直觉。然而绝大多数知识经验都是人们以前分析思维活动的结果，因此从这个角度看，直觉思维不可能脱离分析思维。其二，直觉思维方式的运用，与人们对各种实践方法和分析思维方法的运用是否已达到了相当熟练的程度有关。这就是说直觉思维是将推理过程压缩到最低程度，省去中间的一些“不必要的”步骤和环节，迅速地得出结论。在这种情况下，直觉思维实际上是分析思维高度压缩、简化、自动化或内化的结果。因此，虽然直觉思维从表面上看具有非逻辑性的特点，但在本质上，它却与逻辑性有着密切的联系，而绝不是非理性的。6） .潜意识思维与显意识思维显意识思维是指存在于人心理表层的所意识到的小部分精神活动，其过程不仅能被觉察还能用言语加以描述的思维。潜意识思维是指存在于人心理深层的大部分精神活动，往往意识不到，其过程不能被觉察或不能用言语加以描述的思维皆属潜意识思维。潜意识包括各种各样的先天的本能和后天长期积累起来的贮存在头脑中的知识经验。潜意识思维不像显意识思维那样遵循着正常的逻辑轨道，而是不断地、无规则地流动、跳跃、弥漫、渗透和交融。潜意识思维常常在创造中起着重大作用。由于潜意识思维的内容是在显意识状态下长期积累而成的，而且潜意识思维的成果一旦闪现，即表现为显意识，并通过显意识思维修正、变形而完善。因此，某些创造活动是在潜意识思维与显意识思维的交替作用（往往是反复多次交替作用）下最后达到创造目标的。从这个意义上，此时创造性思维可以说是潜意识思维与显意识思维的有机结合。7）.灵感思维与常规思维的意义灵感思维是指人们在长期地、专心地求解某一疑难问题的过程中，突然感到茅塞顿开、豁然开朗地获得了解决问题的思路或方法的一种思维活动过程。常规思维，即平常的逻辑思维，是指人们在一般的环境条件下，根据逻辑的规则，按部就班地进行的思维方式。①灵感思维的特点通过对大量灵感思维现象的研究，灵感的产生虽然不可控制，但灵感产生所具有的特征却是较为明晰：1）到来的突发性：灵感的发生是突发式的，是在出其不意的刹那间出现的，且稍纵即逝，所谓“来无影，去无踪”。2）问题的疑难性：灵感的出现是在求解疑难问题的过程中产生，是创造者热烈而顽强地对面临的问题进行创造性的经久不懈的探索为前提，在某种刺激的诱发下豁然开朗。3）产生的随机性：灵感的产生要有一定的诱因，外因必须通过内因才能起作用，但外因在一定条件下起重要作用。灵感触发的诱因很多，就目前研究结果而言，尚是一种不可预料的因素，因而灵感的产生带有较大的随机性。4）思维的应激性：灵感的产生，通常是在乐观积极的精神状态下获得的，且伴随着巨大的精神兴奋状态。因而灵感具有在某一外因的激发作用下，使创造者全部最积极心理品质都得以调动的应激性表现。②灵感产生的机制灵感是人脑的一种功能的体现，但不是有意识的逻辑思维的直接结果，而是人脑思维在下意识中活动的结果，其过程是非逻辑性的，其细节不为人的意识所察觉。灵感产生的条件及促使灵感产生通过对大量灵感思维现象的研究，人们已经认识到灵感思维产生的主要条件：1）饱和思维：灵感突发需要一定的诱因，思维的饱和状态是灵感产生的内因，一定的诱因是灵感产生的外部条件，一定的诱因通过思维的饱和状态才能产生突发性的飞跃。可以说灵感积之于平日的艰苦劳动。2）有度松弛：创造性思维的成功，除了知识储备、思维方式、机遇等条件外，健康的心理态势在很大程度上影响着它的活力与效率。3）自我调节：“西托”是指一个人的身心进入似睡非睡、似醒非醒的朦胧恍惚状态中，脑电图显示出一系列长长的西托波，即脑电波的频率为四周至八周，科学家把这种现象称为“西托”。在西托状态中，大脑接受暗示的能力特别强，常常会迸发出创造的灵感。4）开发右脑：右脑是负责形象思维、潜意识思维的，孕育灵感的潜意识主要居于右脑。5）跟踪追捕：灵感，来无影去无踪，一旦闪现要紧迫不放，趁热打铁，迅速将思维活动和心理活动推向高潮，并向纵深发展，使灵感闪现发展得以保持，形成完整的构想。8）.联想思维及其意义什么是联想：联想是指大脑在对信息进行加工时，从一个事物（或概念）联系到与它相关的另一个事物（或概念）的思维活动。简单讲，联想是由一事物想到另一事物的心理过程，其实质是一种简单的、最基本的想象。联想的主要特征：一是只在已经存入的记忆表象事物中展开；二是这种表象间的联系、结合、接续可不断发生，形成联想；三是可诱导、激励、参与创造想象。缺乏联想思维，人们的形象思维无法得以进行，也无法进行创造想象。③联想的几种类型：接近联想：是指由于时间或空间上的接近而引起的不同事物间的联想。相似联想：是指由于外形或意义上的相似引起的联想。对比联想：是指由于事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。因果联想：是指由于两事物间存在因果关系而引起的联想。上述四种基本联想类型，在实际的联想活动中，一般并非是单独对创造成果起作用的，而往往是各种类型的联想与推想、想象等交替出现。9）.想象思维什么是想象思维:想象是人脑思维在改造记忆表象基础上创建的未曾直接感知过的新形象和思想情境的心理过程。任何想象都不是凭空产生的，它是对记忆表象加工改造的产物，没有记忆表象，想象也就无能为力。记忆表象是客观事物在人脑中留下的痕迹，是客观事物直接的反映，因而它与客观事物有着基本的一致性，由于人脑思维的参与，它也具有一定的概括性。想象的本质是新形象的创造，它是对记忆表象加工改造的结果，具有极大的间接性和概括性。想象的形象即想象表象具有新颖性。想象种类根据想象的作用，可分为积极想象和消极想象。在积极想象中，按想象的新颖性和创造性，可以划分为再建想象、创造想象、科学幻想和猜想:1） 消极想象是不自觉的、没有特定目的的想象。2） 积极想象是一种具有一定目的性和现实性、自觉地进行的想象。3） 再建想象:它是指对外界输入的信息（文字、声音、图示等）通过头脑中加工形成同现实事物相应的新形象的心理过程，其特征是以某种现成的图案、说明或描写为依据。4） 创造想象:创造想象是不依据现成的描述而独立地创造出新形象和思想情境的心理过程。5） 幻想:幻想是创造性想象的特殊形式，是一种与生活愿望相结合，并指向未来的想象，它是对未来活动的设想，往往与眼前的创造行动不发生直接联系。6） 猜想:猜想往往是和求解问题、寻找答案相联系的一种思维活动。在科研和创新中，既无逻辑理论可遵循，又无事实材料可证明时，人们往往借助于猜想来寻找问题的答案。论述智力与能力的关系。能力是指直接影响活动效率，使活动任务顺利完成的最必需的个性心理特点，包含有认识能力和实践能力两大部分。上述定义包含三种含义，首先能力是与活动密切联系在一起的；其次，能力直接影响活动效率，保证活动任务顺利完成；再次，能力是最必需的心理特点。人的能力多种多样，可达120余种。人们习惯上把能力分成为一般能力和特殊能力两大类。所谓一般能力是指各种活动都需要具备的能力，如观察力、注意力、想象力、思维力、记忆力。所谓特殊能力，是指在某种专业活动中表现出来的并保证某种专业活动获得高效率的能力，如音乐能力、绘画能力、体育能力、飞行能力、操作能力等，特殊能力可视为某些一般能力的专门化发展。1）智力与能力的联系一般认为，智力属于认识的范围，能力属于实践范畴。然而人的认识活动和实践活动是统一的，所以智力和能力便是密不可分的、互相联系的。这表现在以下几个方面:首先，能力的形成和发展必须以智力的发展为基础；同时，一个人在施展其能力时，总是有相应的智力活动相伴随，能力的迅速发展和提高必将促进智力的充分发展。其次，由于人的认识和实践是统一的，一方面实践必须有认识参加，没有认识参与的实践是不存在的；另一方面，认识又总是在实践活动中进行的，脱离实践的认识既不可能存在，也不可能提高和发展，所以，发展和提高智力有助于能力的培养，反之亦然。再次，智力发展好的人，其相应的能力一