科学与工程思维方法第1讲.ppt

1、科学与工程思维方法科学与工程思维方法信息系统工程学院信息系统工程学院课程负责人联系方式联系方式孙孙 亮：亮：信息系统工程学院信息系统工程学院 教授教授手机：手机：13613851961Email:sunL办公室办公室:207207号楼号楼128128室室 内容组织内容组织思维与科学思维与科学和工程思维和工程思维工程思维与工程思维与工程创新工程创新传统思维与传统思维与科学思维科学思维科学思维方法科学思维方法与科学理论与科学理论创新思维与创新思维与创新实践创新实践2h4h6h4h4h课程简介课程简介学习与考核学习与考核讲授特点：讲授特点：多位教员组合讲授；导学为主多位教员组合讲授；导学为主考核方式

2、考核方式提交课程论文：提交课程论文：读书心得；文章评论读书心得；文章评论学习总结；应用体会学习总结；应用体会课程简介主要参考主要参考1 鲍健强鲍健强.科学思维与科学方法科学思维与科学方法.贵州科技出版社贵州科技出版社,2002年年.2 王小燕王小燕.科学思维与科学方法论科学思维与科学方法论.华南理工大学出版社华南理工大学出版社,2003年年.3 K.R.波普波普.科学发现的逻辑科学发现的逻辑.科学出版社科学出版社,1986年年.4 董毓董毓.批判性思维批判性思维-原理和方法原理和方法.高等教育出版社高等教育出版社,2010年年.5 楚渔楚渔.中国人的思维批判中国人的思维批判.人民出版社人民出版

3、社,2010年年.6 殷瑞钰等殷瑞钰等.工程哲学工程哲学.高等教育出版社高等教育出版社,2007年年.7 路易斯路易斯.L.布希亚瑞利布希亚瑞利.工程哲学（荷）工程哲学（荷）.辽宁人民出版社辽宁人民出版社,2008年年.8 李喜桥李喜桥.创新思维与工程训练创新思维与工程训练.北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社,2005年年.9 刘戟锋等刘戟锋等.国外科学技术与军事著作导读国外科学技术与军事著作导读.解放军出版社解放军出版社,2002年年.第一讲 绪论1.1 为什么要学习科学与工程思维方法为什么要学习科学与工程思维方法1.2 思维、科学思维和工程思维思维、科学思维和工程思维1.3 思维

4、的方式、方法思维的方式、方法和和方法论方法论第一讲 绪论1.1 为什么要学习科学与工程思维方法为什么要学习科学与工程思维方法?1什么是科学、技术和工程？什么是科学、技术和工程？n科学科学(Science)：一种建立在（人类）一种建立在（人类）无偏见观无偏见观察和系统实验察和系统实验基础上的关于自然界及其现象的基础上的关于自然界及其现象的知识体系知识体系。通常，一门科学还包括追求普遍真。通常，一门科学还包括追求普遍真理或基本定律的理或基本定律的方法体系方法体系（思维与实验方法体（思维与实验方法体系）。（系）。（出自不列颠百科全书出自不列颠百科全书）科学的两个基本部分：科学的两个基本部分：知识体系

5、知识体系；方法体系方法体系知识特点：知识特点：陈述性知识陈述性知识（what,why）第一讲 绪论n技技术术(Technology)：也也称称“工工艺艺学学”，是是人人们们从从实实践践中中总总结结或或发发明明出出的的认认识识自自然然、改改造造自自然然的的工工艺艺或或方方法法体体系系（包包括括如如何何运运用用科科学学理理论论的的方方法法）。（出自不列颠百科全书）（出自不列颠百科全书）知识特点：知识特点：程序型知识程序型知识（how）n工工程程(Engineering)：运运用用科科学学、数数学学、经经济济、社社会会及及经经验验知知识识，去去设设计计和和建建造造机机械械、建建筑筑、设设备备、系系统

6、统、材材料料及及新新工工艺艺.以以满满足足社社会会需需求求的的活活动动、学科学科或或专业专业。（出自维基百科）（出自维基百科）“科科学学家家研研究究已已有有世世界界，工工程程师师创创造造未未来世界！来世界！”钱学森导师冯钱学森导师冯.卡门语卡门语科科学学家家讲讲求求“发发现现”；工工程程师师讲讲求求“发发明、创造明、创造”科学科学发现发现技术技术发明发明工程工程建造建造第一讲 绪论第一讲 绪论2为什么要学？为什么要学？n人的各种活动受思维的影响和制约人的各种活动受思维的影响和制约n思维方式与实践方式相对应思维方式与实践方式相对应科学实践科学实践 科学思维科学思维 理性思维理性思维工程实践工程实

7、践 工程思维工程思维 综合性思维综合性思维文学实践文学实践 文学思维文学思维 非理性思维非理性思维艺术实践艺术实践 艺术思维艺术思维 非理性思维非理性思维理性思维理性思维 收敛性思维收敛性思维非理性思维非理性思维 发散性思维发散性思维第一讲 绪论例：例：“砖砖”除了造房子还有什么用途？除了造房子还有什么用途？发散性思维发散性思维创造性思维创造性思维的特性的特性第一讲 绪论收敛性思维收敛性思维理性思维的特性理性思维的特性砖的特性：砖的特性：1）重量；）重量；2）形状；）形状；4）材料；）材料；3）强度）强度砖砖的的具具体体作作用用：根根据据某某种种砖砖的的特特性性，确确定定其其限限制制及及适用范

8、围适用范围n人类感知的局限性人类感知的局限性l感觉范围的局限感觉范围的局限视觉视觉可见光可见光(390750nm)；分辨率和视野有限；分辨率和视野有限听觉听觉2020000Hz;0分贝（分贝（20Pa）嗅觉嗅觉灵敏度和分辨力有限灵敏度和分辨力有限第一讲 绪论l感性直觉的局限感性直觉的局限曲曲线线正正方方形形：这这些些是是完完全全的的正正方方形形吗吗？有多少个黑点？著名的佛雷泽螺旋几何谜题十二人还是十三人？第一讲 绪论n非科学思维的局限性非科学思维的局限性l难以精确认识和把握事物本质难以精确认识和把握事物本质 地心说地心说 日心说日心说 自由落体问题自由落体问题物体下落速度与质量无关？物体下落速

9、度与质量无关？l难以辨别是非、真伪难以辨别是非、真伪 “男人和女人在法律上当然应该不同，因为男男人和女人在法律上当然应该不同，因为男女天生就不同！女天生就不同！”魔术与骗术？魔术与骗术？科学与伪科学？科学与伪科学？偷换概念偷换概念科学实验与证伪科学实验与证伪李奇微李奇微，美国陆军上将，美国陆军上将1917美国陆军军官学校美国陆军军官学校(西点军校西点军校)19181926在母校和本宁堡步兵学校任教官在母校和本宁堡步兵学校任教官先后在多个国家和美国各地服役先后在多个国家和美国各地服役1937年毕业于美国陆军军事学院年毕业于美国陆军军事学院特点：特点：具备优秀的具备优秀的数理逻辑思维数理逻辑思维和

10、和冷静务实冷静务实精神精神成名：成名：朝鲜战争中挽救了朝鲜战争中挽救了“联合国军联合国军”第一讲 绪论10.2511.2 美军第一次遭志愿军埋伏攻击美军第一次遭志愿军埋伏攻击历时历时8天天11.2512.2 美军第二次遭志愿军全线反击美军第二次遭志愿军全线反击历时历时8天天12.311.8 美军第三次遭志愿军全线进攻美军第三次遭志愿军全线进攻历时历时8天天（一）巧合（一）巧合（二）不需要更大的军事利益（二）不需要更大的军事利益（三）没有能力获得更大军事利益（三）没有能力获得更大军事利益礼拜攻势！礼拜攻势！获取获取正确认知正确认知求求真的思维能力真的思维能力（科学抽象、科学抽象、归纳、推理和归纳

11、推理和批判证伪批判证伪）提高提高理理论论联联系系实实际际的的工工程程认认知知、决决策策和和创新能力创新能力第一讲 绪论科学与工程思维方法科学与工程思维方法坚定正确的政治方向，坚定正确的政治方向，艰苦朴素的工作作风，艰苦朴素的工作作风，灵活机动的战略战术灵活机动的战略战术。毛泽东毛泽东第一讲 绪论第一讲 绪论1.2 思维、科学思维和工程思维思维、科学思维和工程思维?1 1关于思维本质的几个基本观点关于思维本质的几个基本观点？n思维是物质运动的最高形式思维是物质运动的最高形式n思维的物质基础是人脑思维的物质基础是人脑n思维是人脑对客观事物的反映思维是人脑对客观事物的反映n思维是人类认识的高级阶段

12、思维是人类认识的高级阶段 第一讲 绪论第一讲 绪论第一讲 绪论第一讲 绪论奇妙的小宇宙奇妙的小宇宙 1.1.两根香蕉可支撑大脑一天两根香蕉可支撑大脑一天2.2.频繁倒时差会损坏记忆频繁倒时差会损坏记忆3.3.大脑难辨噪音中的来电大脑难辨噪音中的来电 4.4.大脑有个大脑有个“笑话中心笑话中心”5.5.大脑对序列情有独钟大脑对序列情有独钟 6.6.大脑误会让人见光喷嚏大脑误会让人见光喷嚏 7.7.人不能自己挠痒自己笑人不能自己挠痒自己笑 8.8.打哈欠让大脑变得清醒打哈欠让大脑变得清醒 9.9.高度能让大脑产生幻觉高度能让大脑产生幻觉 第一讲 绪论第一讲 绪论第一讲 绪论2科学思维科学思维通常指

13、理性的认识过程，是人脑对客观事物通常指理性的认识过程，是人脑对客观事物间接间接和和概括概括的反映的反映两大特征：两大特征：n 理性特征理性特征：事物本质和规律一定存在；人类的事物本质和规律一定存在；人类的正确思维能反映事物的本质和规律正确思维能反映事物的本质和规律“理性给自然理性给自然立法立法”n 逻辑特征逻辑特征：逻辑（逻辑（Logic-Logic-思想的规律和规则思想的规律和规则）是科学思维的形式和工具是科学思维的形式和工具三段论三段论形式逻辑形式逻辑数理逻辑或符号逻辑数理逻辑或符号逻辑 第一讲 绪论几个性质：几个性质：n 抽象性：抽象性：以经验事实为起点的去伪存真思维过程以经验事实为起点

14、的去伪存真思维过程n 确定性：确定性：科学思维原则上能不断排除不确定性科学思维原则上能不断排除不确定性n 形式性：形式性：科学思维过程以科学符号为标志科学思维过程以科学符号为标志n 精密性：精密性：主要体现为数学的精密主要体现为数学的精密n 理论性：理论性：科学知识与方法体系的完整、自洽科学知识与方法体系的完整、自洽第一讲 绪论3工程思维工程思维n工程思维与科学、艺术思维比较工程思维与科学、艺术思维比较“科学发现科学发现”体现了思维与现实的体现了思维与现实的反映性反映性关系，思维对象为客观世界关系，思维对象为客观世界“工程创造工程创造”体现了思维与现实的体现了思维与现实的创造性创造性关系，思维

15、对象一般为非客观存在关系，思维对象一般为非客观存在“艺术想象艺术想象”体现了思维与现实的体现了思维与现实的想象性想象性关系，思维对象为非客观存在关系，思维对象为非客观存在 第一讲 绪论n工程思维的基本性质工程思维的基本性质 l科学性科学性l逻辑性和艺术性逻辑性和艺术性科学思维科学思维工程思维的理论指导和方法论启迪工程思维的理论指导和方法论启迪科学理论科学理论划定了工程思维的范围和界限划定了工程思维的范围和界限科学规律制约与思维方法指导科学规律制约与思维方法指导工程思维工程思维的逻辑性的逻辑性个性化、想象力、审美观个性化、想象力、审美观工程思维工程思维的艺术性的艺术性第一讲 绪论l运筹性和集成性

16、运筹性和集成性l可靠性、可错性和可靠性、可错性和“容错性容错性”n工程思维与科学思维的主要区别工程思维与科学思维的主要区别l工程思维是工程思维是价值取向价值取向思维思维 科学思维是科学思维是真理取向真理取向思维思维l工程思维是与具体对象关联的工程思维是与具体对象关联的“特殊特殊”思维思维 科学思维是超越具体对象的科学思维是超越具体对象的“共相共相”思维思维l工程思维常关注工程思维常关注现实时空现实时空中的对象和问题中的对象和问题 科学思维一般研究科学思维一般研究抽象时空抽象时空中的对象和问题中的对象和问题第一讲 绪论1.3 思维的方式、方法和方法论思维的方式、方法和方法论?1思维方式思维方式人

17、们大脑活动的内在程式，是相对定型化的思维样式人们大脑活动的内在程式，是相对定型化的思维样式雅雅典典学学院院(拉斐尔1510-1511)画画意意：以以语语法法、逻逻辑辑、数数学学、音音乐乐、天天文文等等七七种种自自由由学学术术来来表表现现人人类类对智慧和真理的最求对智慧和真理的最求西西方方人人的的思思维维方方式式习习惯用逻辑思维考虑问题惯用逻辑思维考虑问题东方人的思维方式东方人的思维方式习惯用形象思维和辩证思维考虑问题习惯用形象思维和辩证思维考虑问题源自易经的成语源自易经的成语：否极泰来；无平不陂，无往不复；居安思危否极泰来；无平不陂，无往不复；居安思危第一讲 绪论辩证思维辩证思维第一讲 绪论2

18、思维方法思维方法“方方法法”源源于于希希腊腊文文,原原意意是是“沿沿正正确确道路进行道路进行”，现指达到某种目的的，现指达到某种目的的途径途径和和手段手段思思维维方方法法：人人们们在在思思维维过过程程中中运运用用的的工工具具和和手手段段。如分析、综合、归纳、演绎、形式逻辑等方法如分析、综合、归纳、演绎、形式逻辑等方法3思维方法论思维方法论研究思维方法的理论研究思维方法的理论。研究对象研究对象思维方法思维方法回答回答“是何种思维方法是何种思维方法”揭示思维方法的层次、结构、联系及其合理性揭示思维方法的层次、结构、联系及其合理性重点阅读书籍重点阅读书籍1 鲍健强鲍健强.科学思维与科学方法科学思维与科学方法.贵州科技出版社贵州科技出版社,2002年年.2 王小燕王小燕.科学思维与科学方法论科学思维与科学方法论.华南理工大学出华南理工大学出版社版社,2003年年.5 楚渔楚渔.中国人的思维批判中国人的思维批判.人民出版社人民出版社,2010年年.