科学思维方法ppt市公开课金奖市赛课一等奖课件

科学思维第1页第1页如何思维比思维什么更为主要。

——歌德主要不是取得知识，而是发展思维能力。

——劳厄第2页第2页◆思维：以已有知识为中介,对客观事物概括、间接反应。◆思维种类1）逻辑思维和非逻辑思维依据思维是否有固定逻辑规则2）收敛性思维和发散性思维（民主与集中）依据思绪是否开阔（1）收敛性思维辐集思维，求同思维，指把众多信息引导到条理化逻辑系列中，产生出逻辑结论来。

第3页第3页（2）发散性思维辐射思维，求异思维，即突破已有范式约束，以各种路径寻找各种答案思维形式。

“从统一起源中产生出各式各样为数众多输出-------”——吉尔福德3）再生性思维和创造性思维依据思维结果是否有真正创新第4页第4页一、逻辑思维◆逻辑思维（概念思维、理论思维）：以概念为基础判断和推理，有固定规则能够遵循。◆概念：对同类事物共同本质刻画。1.比较、分类和类比1）比较（1）概念：拟定对象之间相同点和差别点。（2）客观基础：客观事物存在差别性和同一性。第5页第5页（3）类型空间比较（横向比较）时间比较（纵向比较）(必定包括空间比较)（演化、冥王星）理论与实践比较（行星运动第一定律）（4）比较逻辑规则注意可比性，即应在同一条件下（对象，环境，指标）进行；相比较应是事物本质属性（异中之同，同中之异）。第6页第6页（5）作用对客观事物进行定性判别和定量分析；由能够直接观测到现象推知无法直接观测现象（生物进化）；对理论研究结果与观测试验事实之间是否一致作出明确判断。（6）不足

比较总是对象较为有限方面第7页第7页2）分类（1）概念：依据对象共同点和差异点，将对象区分为不同种类。（2）规则划分所得各子项之和必须与被划分母项相等(既完备又独立)；按照一定层次逐层进行；同一层次按一个标准。第8页第8页例：营养不良性萎缩萎缩神经性萎缩

水变性代谢障碍性形态改变变性脂肪变性凝固性坏死坏死液化性坏死

第9页第9页（3）作用使理论、事实等科研基础条理化（网络搜索）；有助于发觉和掌握事物发展普遍规律（元素周期律）；为人们寻找新详细事物提供向导（始祖鸟、文昌鱼、北美肺鱼等发觉）。第10页第10页3）类比（1）概念：依据两个对象在一些方面相同，推出它们在其它方面也也许相同或相同。（2）客观基础：事物之间统一性。（3）形式A对象含有属性：a，b，c，dB对象含有属性：a1，b1，c1因此，B对象也也许有属性d1环节：联想和比较第11页第11页（4）类型①定性类比划分依据：a.b.c与d关系A.简朴共存类比a.b.c与d存在简朴共存关系例：奇特云彩地震B.对称类比a.b.c与d存在对称关系例：电子运动方程正负能量解物质世界正负电子第12页第12页C.因果类比a.b.c与d存在因果关系例声：回声、音调、响度波动光：反射、颜色、亮度光：波动②定量类比（协变类比）a.b.c之间数学关系相同例光：费尔玛原理，波粒二象性

物质粒子：莫泊丢原理物质粒子：波粒二象性第13页第13页（5）特点推理两个对象之间跨度大；前提与结论之间没有严格逻辑中介，因此结论含有或然性。（6）作用做出新技术创造（响尾蛇）；提出科学假说（库仑定理，引力波）；为模拟试验提供逻辑依据；激发想象力。第14页第14页（7）提升结论可靠程度比较两个或两类事物相同属性愈多，结论就越容易正确(相同属性量)；找出属性间制约关系，预防机械类推(相同属性质)；寻找是否有和结论相排斥属性，预防不正确结论（检查）。第15页第15页2.归纳与演绎（个别←→普通）1）归纳（1）概念：以个别对象含有（或不含有）某属性为前提，推出该类对象也含有（或不含有）某属性为结论。（2）客观依据：个别中有普通。（3）分类

完全归纳简朴枚举不完全归纳科学归纳

统计归纳

第16页第16页①完全归纳法（描述功效—必定性）A.概念：依据某类对象每一个对象有（或没有）某种属性，从而推出该类事物所有对象有（或没有）某种属性。B.逻辑形式：S1是（或不是）P,S2是（或不是）P,：Sn是（或不是）P,

S1…Sn是S类所有对象；

因此，所有S是（或不是）P。例1：四色定理第17页第17页

例2：水星绕日运营金星绕日运营地球绕日运营火星绕日运营木星绕日运营土星绕日运营天王星绕日运营海王星绕日运营

冥王星绕日运营结论：太阳系大行星都绕日运营第18页第18页C.要求前提确实无一虚假穷尽对象无一漏掉D.特点结论可靠合用范围小第19页第19页②不完全归纳法(预见功效—或然性)A.简朴枚举法◆概念：依据已观测到某类事物个别对象都含有某种属性，没有碰到反例，于是作出结论说：该类事物都含有某种属性。

逻辑形式：S1是（或不是）P,：Sn是（或不是）P,S1…Sn是S部分对象，且无反例；

因此，所有S是（或不是）P。第20页第20页例1：丹麦天鹅是白英国天鹅是白伊朗天鹅是白美国天鹅是白中国天鹅是白

且无遇上任何反例结论：天鹅皆白例2：“瑞雪兆丰年”，“鸟低飞,披蓑衣”例3：歌德巴哈猜想第21页第21页◆提升结论可靠性条件前提中所列举对象尽可能增多（量）；被考察对象之间差异要足够大（质）；注意搜集可能出现反面事例。第22页第22页B.科学归纳法—引进因果关系分析◆概念：依据某类对象部分对象都含有某种属性，并且这一部分对象与该属性之间含有因果联系，从而推出该类对象都含有某种属性。

逻辑形式：S1是P,：Sn是P,

S1…Sn是S类部分对象，并且S1…Sn都与P有因果联系；因此，所有S是P。

第23页第23页例1：金受热后体积膨胀；银受热后体积膨胀；铜受热后体积膨胀；

铁受热后体积膨胀；

由于金属受热后,分子凝聚力削弱,分子运动加速,分子彼此距离加大,从而造成膨胀,而金,银,铜,铁都是金属；

因此,所有金属受热后体积都膨胀。例2：奎宁（金鸡纳霜）第24页第24页◆长处由于不但知道是什么，并且知道为何，因此结论深刻且可靠性提升；由于必定属性不受枚举数目限制，因此使用以便。第25页第25页C.统计归纳（定量分析归纳）

概念：由一类事件中部分事件出现概率推出该类事件出现概率。(孟德尔理论)

逻辑形式：S1是P,S2不是P,：SN是（或不是）P,

S1…SN是S类部分对象,N中有V个是P

因此，所有S都有V/N是P。第26页第26页（4）特点能扩大知识；其正确性不能由推理本身来鉴定；必须时时与实践保持密切联系。（5）不足（即归纳问题）归纳问题即著名“休谟问题”，其实质是否认通过归纳能够得到普遍性、必定性知识；诉诸经验—循环论证。第27页第27页2）演绎办法（必定性）（1）概念：从普通原理推出个别事物未知属性。（2）客观依据：普通存在于个别之中。（3）形式：大前提（普通原理）、小前提（个别事物）、结论（未知属性）（逻辑蕴涵）

例：所有人都是要死苏格拉底是人苏格拉底也是要死第28页第28页（4）作用作出科学预见；使知识由隐性变显性。（5）不足（即演绎问题）演绎问题是指演绎过程有效性并不能确保结论真实性。第29页第29页例1所有哲学书都是令人厌烦。这本书是哲学书。这本书是令人厌烦。（逻辑蕴涵，这个论证是有效）例2许多哲学书是令人厌烦。这本书是哲学书。这本书是令人厌烦。（非逻辑蕴涵，这个论证是无效）第30页第30页例3所有猫有五条腿。疯咪是我猫。疯咪有五条腿。（逻辑蕴涵，这个论证是有效）结论：演绎本身不能确保结论正确性。假如前提为真，论证是有效，那么结论必定为真。但前提是否为真不是一个诉诸逻辑能处理问题。一个论证能够是完全有效，但其结论却是明显荒唐（如例3）。（问：例1结论是否为真？）第31页第31页

3）归纳与演绎关系（1）区别．思维进程：个别到普通与普通到个别．结论与前提所断定范围：超出与不超出．前提与结论联系性质：或然与必定（2）联系归纳是演绎基础演绎是归纳补充(检查鸭嘴兽)第32页第32页

归纳演绎前提个别知识全体知识结论全体知识个别知识性质或然性必定性作用经验规律建构理论、预见局限不能证实必定性不能确保前提真实关系演绎基础归纳指导第33页第33页

归纳和演绎，正如分析和综合同样，是必定互相联系着。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去，应当把每一个都用到该用地方去，而要做到这一点，就只有注意它们互相联系、它们互相补充。——恩格斯第34页第34页3.分析与综合（部分←→整体）1）分析（部分）（1）概念：把研究对象分解为各个构成部分并分别加以研究。（空间、时间）（2）长处：把复杂事物简朴化，深化对事物结识，便于把握事物本质。（3）局限：容易形成孤立看问题习惯容易见树不见人第35页第35页2）综合（整体）（1）概念：在分析基础上把各个部分内在地联系起来，形成对客观对象整体结识。（2）长处能揭示事物在分割状态下不曾显现特性，从整体上全面把握事物本质；综合是化合而不是混合，有新质出现。（3）分析和综合关系①分析是综合基础；②综合是分析目的和指导,使分析结果更具价值。第36页第36页二、非逻辑思维◆非逻辑思维：没有固定逻辑规则能够遵循。结论可靠性有限，但创造性大。1.形象思维1）概念：以意象为基础联想和想象。2）客观依据：本质与现象统一。

“有诸内，必形诸于外”3）种类（1）意象：对同类事物共同外在形象刻画。第37页第37页（2）联想(已知→已知)

广义：以特定关系（相同，相反，相关）为纽带两个事物（均是已知）之间连接。

狭义：以意象为纽带两个事物（均是已知）之间连接。（3）想象(已知→未知)①概念广义：以特定关系（相同，相反，相关）为纽带两个事物（一个是已知）之间连接。（电磁转化）狭义：以意象为纽带两个事物（一个是第38页第38页已知）之间连接。②种类再造想像(导演）和创造想像（富勒烯C60)③特例—幻想(未来,主观)科学幻想（潜水艇、通讯卫星）、空想4）特点形象性发散性以便性5）作用使一些高度抽象理论容易理解；突破了逻辑思维不足；在工程技术领域有更突出意义。第39页第39页

想象力比知识更主要，由于知识是有限，而想象力概括着世界上一切，推动着进步，并且是知识进化源泉。严格说，想象力是科学研究中实在原因。——爱因斯坦第40页第40页2.直觉和灵感1）灵感（1）概念：对于长期思考问题，由于某个事物（原型）启发而一下子找到了答案。（2）特点原发性（浮力定理、苯分子结构）酝酿性情感基础—愉悦、轻松（3）产生过程（类似于结晶）专注搁置顿悟第41页第41页2）直觉（1）概念：对于研究问题并没有进行自觉逻辑推导而一下子找到了答案。（2）特点直接性（链式反应）情感基础—自信3）灵感与直觉关系（1）不同点第42页第42页

①对象：直觉是面对需要解答问题不假思考地快速作出结论性判断；灵感是对重复思考疑难问题,不期而遇产生顿悟。

②基础：直觉基础是经验知识积累；灵感基础是在思维渐进过程中断时有一个原型启发。

③情感情况：直觉往往伴随以较强自信；灵感以情感愉悦和放松为特性。（2）共同点（易混淆）创造性突发性轻松性不可靠性第43页第43页三、综合思维1.科学抽象“单是事实搜集，哪怕搜集得非常广泛；单是事实积累，哪怕积累得毫无漏掉，都不能使你取得掌握科学办法，不能向你提供进一步成功确保，甚至还不能使你有权按照科学这个名词高级意义来把它叫做科学”——门捷列夫第44页第44页七桥问题第45页第45页1）概念：在经验事实基础上，依据一定研究目的，排除研究对象非本质原因，抽取其本质东西。是科学结识由感性阶段向理性阶段奔腾决定性环节和主线标志。抽象思维≠科学抽象(以实践为基础)第46页第46页2）过程（1）感性详细：获取科学事实；(整体、不详细—模糊、不分主次）（2）抽象要求：（主要是用分析办法）对事物某一本质方面结识；（3）思维中详细：按事物本身层次和转化关系把各种抽象要求联系起来。(光）①确立上升逻辑起点（对象本质最主线要求和最简朴要求）；②主要利用分析和综合辨证统一矛盾分析法。第47页第47页3）结果狭：科学概念科学符号思想模型广：科学判断（定理，原理，公设）学说

第48页第48页（1）思想模型◆物质模型特点：简朴性、相同性、代表性、外推性①概念：对原型高度抽象化了思想客体或思想事物，有转化为物质模型也许。②特点：抽象③构成：概念、符号④类型第49页第49页A.抱负模型◆概念：既含有高度抽象性，又含有某种极限特性抱负客体或抱负事物。

例：质点、刚体、绝对黑体◆特点：极限◆意义使问题处理简化，又不发生大偏差；先研究复杂对象和过程抱负模型，然后对结果加以处理；依托抱负模型研究结果批示，可形成科学预见。第50页第50页B.数学模型◆概念：用数学办法来再现原型功效或结构特性。

仿真模型：依据系统数学模型，用仿真语言转化为计算机能够实行模型。◆分类数学办法：初等数学、几何、微分方程、图论、马氏链、规划论现象性质：拟定性、随机性、突变性、模糊性(综合评判)第51页第51页模型表现特性：静态模型和动态模型线性模型和非线性模型离散模型和连续模型对模型结构理解程度：白箱、灰箱、黑箱◆特点逼真性和可行性渐进性健壮性可转移性非预制性条理性技艺性不足第52页第52页⑤思想试验A.概念：利用思想模型进行逻辑推导，不排除转化为物质试验也许。

例：悖论提出，火车试验，电梯试验B.类型

◆抱负试验

概念：没有转化为物质试验也许思想试验。

例：惯性定律第53页第53页

作用含有实际科学试验达不到极度简化和纯化程度，有助于摸索和揭示自然事物和现象规律性