科学思维与创新能力

引入案例

1814年的一天，法国医生莱纳克正缓步从一座花园经过。突然，他被一对玩跷跷板的男孩吸引住了。他看见其中一个男孩把耳朵紧紧贴在跷跷板上，而另一个男孩站在一端用一枚铁针在跷跷板上轻轻划着。莱纳克好奇地走过去，学着男孩的样子，也把耳朵紧紧地贴在跷跷板上，听到了跷跷板另一端铁针划过木板的声音，而且听得清清楚楚。当时，法国到处流行肺结核病，医生们都苦于没有办法及早发现人体内的肺等器官运动是否正常。通过这对男孩玩跷跷板的启示，莱纳克发明了世界上第一台听诊器。

★我们在实践中应该如何以科学思维方法为指导，提高创新能力？

一、科学的思维方法

科学的思维方法在我们的认识过程中起着非常重要的作用。所以，我们在学习知识的过程中要加强思维训练。科学的思维方法有很多种，但是主要可以归结为四种方法，即归纳法、演绎法、分析法和综合法。

一切科学研究都必须遵循两条途径：由认识个别到认识一般，再由认识一般到认识个别。这就是归纳和演绎的过程。它们是统一在认识过程中的两个既互相对立又互相依存的思维方法。两者的关系是，归纳是演绎的基础，演绎是归纳的先导。

归纳法是从个别中发现一般的思维方法和推理形式，即从个别事实中概括出一般原理。

人生哲理

脑筋这个机器的作用，是专门思想的。

——毛泽东

凡事应该用脑筋好好想一想。俗话说：“眉头一皱，计上心来。”就是说多想出智慧。

——毛泽东

我国古代农学家贾思勰广泛收集和总结了古代农作物的耕作经验，总结出“早熟者，苗短而收多；晚熟者，苗长而收少”的良种培育规律，即现在的矮秆高产。他在这里采用的就是归纳法。在科学研究中，归纳法是一种得到普遍应用的方法。归纳法的实质就是从个别到一般、从特殊到普遍、从具体到抽象的分析推理过程。它不是对复杂、众多素材的牵强附会的编排，也不是一大堆事实的机械的分类罗列，而是要从现象的综合归纳中找出事物之间的内在联系，发现事物的共性和本质规律。这是符合辩证唯物论的认识论的。因为人们的认识总是从接触和认识个别、特殊的事例开始，然后在对大量同类事物的认识中，把对个别事物的认识上升到对事物共同本质的认识。因此，可以认为归纳法是分析和认识事物的一种基础方法。

演绎法是在一般中发现个别的思维方法和推理形式，即用已知的一般原理考察某一特殊对象，推演出有关这个对象的结论。

从牛顿定律出发，推演出当火炮的仰角为45°时射程最远，并得出了射程与炮管倾角之间变化规律的一般公式，采用的就是演绎法。演绎逻辑奠基于亚里士多德，他提出了三段论法的一般规律。欧几里得几何学从五个公理和五个公设出发，构成了一个逻辑上完美严密的体系，使亚里士多德关于科学是演绎系统的理想得到了实现。后来法国哲学家和物理学家笛卡儿创立了以数学为基础、以演绎法为核心的方法论，把演绎法看作科学发现的基本逻辑，并与培根的归纳主义相对立，成为近代演绎主义的代表。德国数学家莱布尼茨则把数学与形式逻辑结合起来首创了数理逻辑，用形式化的数学方法研究问题，使演绎推理发展到一个崭新的阶段。

分析法是把整体分解为部分，把复杂的事物分解为简单要素，再分别加以研究的一种思维方法。

在客观事物中，组成整体的各个部分本来是相互连接的，为了分析这些部分或方面，就必须把它们暂时割裂开来，把被考察的因素从整体中抽取出来，暂时孤立，以便使它单独地起作用。在研究工作中，单因素分析法或单因子实验法的采用都是为了深入事物的内部，研究它们的细节，为从总体上把握事物积累材料。

综合法是把对象的各个部分、属性、要素联系起来，从总体上进行考察和研究的一种思维方法。

综合法是在分析的基础上进行的科学概括，并把对各个部分、各种属性、各种要素及其相互关系的认识综合统一为对事物整体的认识，从而达到对事物的全貌及其本质和规律的把握。综合法不是事物的各个部分、各种属性、各种要素的简单机械地相加，而是在思维中把事物的各个方面的内在联系统一成一个有机整体。认识事物必须从分析到综合。只有分析没有综合，就不可能达到对事物的本质和规律的全面认识。

二、科学思维方法与人生发展能力

不论是在日常生活中，还是在科学研究活动中，科学思维方法都非常重要。科学的思维方法不仅可以应用于科学知识的研究，而且可以提高我们的人生发展能力。归纳法在科学研究中是一种重要的方法。

第一，帮助人们从大量经验事实中找出普遍的特征。在探求自然的普遍真理的科学史上，许多定律和公式都是应用归纳方法取得的。

例如，由于信息学是一门新兴的发展中的学科，处于积累经验阶段，所以归纳法就显得更为重要了。信息学研究者需要从大量调查、观察、实验所得的材料中总结出一般概念、理论，建立自己的学科体系。信息学中，许多定义的确立都是通过归纳概括人为确定的，如什么是信息、什么是信息工作、什么是信息检索等，都是在考察了一定的客体之后定性地规定出它们的定义。因为各人观察的角度不同，表述方式不同，所以对某一事物的定义往往有几种、数十种，如关于信息的定义就多达几十种。

第二，使人们在考察个别事物时，受到启发，接近真理。科学研究中的许多猜想是通过归纳法提出的，虽然猜想还不是真理，但毕竟向真理迈近了一步。

演绎法是科学预见的一种手段。科学预见就是将一般原理用于具体情况的正确推论。信息学要从经验科学进入理性科学阶段，一个很重要的方面就是能够运用演绎推理的方式，而不仅仅是用经验的方式得出一些新的理论观点，也就是要做出一些科学预见。

美国图书馆学家谢拉曾根据物质产品的生产、分配和利用，推论智力产品的生产、分配和利用，并取得一定的成果，被称为“社会认识论”。后来，英国信息学家布鲁克斯发展了谢拉演绎的推论的结果，绘制出知识结构“地图”，从知识“地图”上可以看到智力产品形成的知识系统及其动态结构，为智力产品的运动找到了一种表达方式。

分析法在社会实践中有着广泛的应用。

第一，总结成败的经验教训。在科学技术发展过程中，经常会遇到这种情况：矛盾得到解决，就会促进科学技术的发展，获得成功、兴旺、增产以及质量和效率的提高；矛盾日趋激化，就会制约科学技术的发展，导致失败、衰退、减产以及质量和效率的下降。分析法就是依据事物之间的这种促进作用或制约作用，研究因果关系或矛盾关系，分析影响某项科学技术发展的主要因素，总结其成败的经验教训，进而结合国内或本地区的实际情况，提供借鉴。

第二，研究科学、技术和产品行业的兴衰背景、发展趋势、途径和方法。科学技术和产品行业的发展总是受控于内外因素的影响，因此，分析这些内外因素及其相互关系就能把握科学发展的总规律和总趋势。

第三，分析引进技术和适用性。引进技术是否适用于国内实际情况，如技术力量、资源条件、经济水平、社会需要等，取决于对国内外条件因素的对比分析，并做出判断。在这里，分析法的应用起着主要作用。

第四，研究科研生产中的政策管理问题。可以分析影响科技效率的六大有关因素，包括人员、经费、工艺技术、政策管理、实验手段和信息资料等；分析影响生产效率的八大技术经济指标；分析制定政策的背景和依据；分析影响产品质量的五大因素，包括人、设备、工艺材料、生产环节和测试方法等；分析影响产品的销售，造成产销脱节、供过于求或供不应求等情况的社会需要、经济水平、市场价格、产品质量、品种构成等主要因素。

综合法的应用主要表现在以下几个方面：

第一，在比较和分析的基础上使分散、片面、内容各异的有关观点、知识、技术、产品集中化、系列化；使不同时间出现的、逐步深化的知识连续化、深刻化；使来自各个方面的知识（科学技术、生产实践以及外部条件因素）综合化、精炼化。它是通过对信息进行更高层次的概括、加工，产生认识上的质的飞跃。

第二，掌握多门类科学技术，创造新的科学技术体系。通过综合研究能掌握多种科学技术，把它们应用于实践必将获得新的成就。例如，电子技术、激光技术、计算机技术等都是已有的技术，如能通过信息研究把它们与农业相结合，就能通过科学研究创造出新的农业科技体系。又如，电子显微镜、超声波显示、X射线造影、同位素扫描等综合应用必然促进分子生物学的发展。信息研究本身是自然科学与社会科学的综合，通过这种综合必将形成新的科学体系。

第三，掌握科技发展的规律，为决策者提供依据。综合研究由于涉及面广，能充分掌握某项科技的发展规律，因此能为政策制定者提供科学生产发展现状、历史经验教训方面的信息，为计划制定者和产品项目决策者提供依据。

第四，促进交叉学科、边缘学科的发展和大系统、大学科的形成。

掌握科学的思维方法对于提高人生发展能力有重要作用。科学的思维方法是正确认识事物的工具，能够帮助我们正确认识事物的本质和规律，不断提高人生发展的能力。

三、现代青年必须具备创新能力

随着社会的进步和经济的发展，“创新”这个词在我们的学习和生活中出现的频率日益增多，这是因为，在当今世界，创新变得越来越重要。

小阅读

关于创新的概念，各学科有不同的解释。一般而言，创新是指创造和发现新东西。如人类学界一般认为，创新是文化变迁的基础。美国人类学家霍默·G.巴尼特在《创新：文化变迁的基础》中说，创新是指“在实质上不同于现有形式的任何新思想、新行为或新事物”。不过，巴尼特还认为，“发明”和“创新”可以当作同义词使用。可见，创新的含义较广，既包括人类社会和文化的革新与改造，也包括科学和技术的发现与发明。

人生哲理

不断变革创新，就会充满青春活力；否则，就可能会变得僵化。——歌德

从哲学的角度来看，创新有如下含义：第一，对应于各个不同领域，创新也有许多不同的种类，但是从哲学上可以划分为思维创新和实践创新。从认识的角度来看，思维创新就是更有广度、更有深度地观察和思考这个世界；从实践的角度来看，实践创新就是能将这种认识作为一种日常思维贯穿生活和学习的每一个细节中。从辩证法的角度来看，它包括肯定和否定两个方面，从而也就包括肯定之否定与否定之肯定。前者是从认同到批判的暂时过程，而后者是一种自我批判的无限阶段。所以，创新从这个角度来看就是一种“怀疑”和“批判”的态度。第二，矛盾是创新的核心。矛盾的对立就是创新的产生过程，矛盾的统一就是创新完成的过程。第三，人是自我创新的结果。人以创新创造出人对于自然的否定性发展。这是人超越自然达成自我能动性的基本路径。人的自觉能动性与实践是辩证统一的关系。创新就是人的自觉能动性。第四，创新是人自我发展的基本路径。创新与积累行为构成一个矛盾发展过程。创新是对重复、简单的劳动方式的否定，是对人类实践范畴的超越。第五，创新是人的思维的发展，是人的思维在实践的过程中对存在的重新把握。

创新还是一种精神。创新精神是指能够综合运用已有的知识、信息、技能和方法，提出新方法、新观点的思维能力和进行发明、创造、改革的意志、信心、勇气和智慧。创新精神是科学精神的一个方面，与其他方面的科学精神不是矛盾的，而是统一的。创新精神以敢于摒弃旧事物、旧思想，创立新事物、新思想为特征。同时，创新精神又以客观事物为基础，以遵循客观规律为前提。只有当创新精神符合客观需要和客观规律时，才能顺利地转化为创新成果，从而成为促进自然和社会发展的动力。

在我们生活的方方面面，创新都起到很大作用。在经济领域中，创新是企业与企业之间、国家与国家之间经济贸易之争的杀手锏；在政治和社会领域中，创新能够促进体制的改革，这是社会和谐与进步的必备条件；在科学和知识领域中，创新是新发现和新技术出现的必要环节；在文化和艺术领域中，创新更是处于举足轻重的地位，它是一切艺术的源泉。

创新精神是一个国家和民族发展的不竭动力，也是一个现代人应该具备的素质。在现今这个高速发展的社会中，我们必须具备创新思维，同时具有创新精神，只有这样，才能培养自身的创新能力，在未来的发展中不断开辟新的天地。

四、运用科学思维提高创新能力

青少年要具备创新精神，不断培养自己的创新能力。

第一，好奇是创新的萌芽。

黑格尔说过：“要是没有热情，世界上任何伟大事业都不会成功。”所有个人行为的动力，都要通过他的头脑，转变为他的愿望，才能使之付诸行动。因此，我们要保持一颗好奇心，并在实践中不断去探索。如果我们仅仅记住了各种定理与公式，而不能把学到的知识用于实践之中，就不能发现新问题，更不能解决实际问题。

第二，兴趣是创新的动力。

我国伟大的教育家孔子说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”由此可见兴趣的重要性。兴趣是最好的老师，是青少年学习的内在动力。事实上，只有感兴趣才能自觉地、主动地、竭尽全力地去观察世界、思考问题、探究规律，才能最大限度地发挥主观能动性，并在学习中举一反三，产生新的联想，进行知识的融会贯通，做出新的比较，综合出新的知识。

第三，质疑是创新的表现。

我国古代教育家曾经提出“学贵知疑，小疑则小进，大疑则大进”，“学从疑生，疑解则学成”。只学习教师讲的知识，只记忆书本上的内容，是远远不够的。我们要善于发现问题，解决问题，还要在实践中勇于探索，善于创新。只有这样才能真正掌握知识，把握规律。

更为重要的是，我们应当将科学的思维方法应用于创新。这是创新的基础和出发点。没有科学的思维方法，任何创新都是天方夜谭。所以，青少年不仅要敢于创新，更要善于创新，将所学的科学知识和科学的思维方式用在生活的点点滴滴之中。

小感悟

橡皮头铅笔的来历

美国有位名叫海曼的穷画家，虽然非常用功，但由于画法不当，又缺乏名师指点，绘画技能平平，一直没有成名。海曼经常用小铅笔和小橡皮画素描，往往画了擦，擦了画，很是麻烦。他为了减少麻烦，把橡皮条切得很小，用铁丝固定在铅笔的顶端，这样使用起来就方便许多。他的发明虽然没能使他成为大画家，但是使他成为为大富翁。

钢盔的来历

第一次世界大战期间，德军向法军发动了进攻。法军阵地被炸得地动山摇，血肉橫飞。法军厨房里的一名士兵要去战斗，他怕头被石头砸伤，就扣了一口铁锅，冲了出去。战斗结束后，这位士兵的头部安然无恙。一位法国军官从中受到启发，发明了军用钢盔。此后，士兵们打仗时都戴钢盔了。

不龟手之药

宋国有个人善于制作防止冻裂的不龟手之药，他的家族靠着这个祖传秘方，世世代代以漂洗丝絮为业，始终勤勤恳恳，但还是收入微薄，生活很贫困。有位远道而来的客人，听说有不龟手之药的秘方，愿以百金求购。不龟手之药的主人动心了，但想到祖传的秘方要卖出去，也是件大事，于是集合全家族的成员共商转让之事。大家七嘴八舌一番议论，最后总算统一了思想：祖祖辈辈以漂洗丝絮为生，收入太少，出售药方，可以获取大笔金钱，何乐而不为？于是全体成员一致同意把药方卖出去。客人得到秘方以后，立即奔赴吴国，将秘方献给吴王，并对吴王说：“今后将士在寒冬打仗，再也不用为冻手犯难了。”不久，越国大军压境，吴国告急，吴王委任此人统率大军。此时正值严冬，但吴军将士由于涂抹了不龟手之药，战斗力很强，因而大胜越军。班师回朝后，吴王大喜，颁诏犒赏三军，同时将献药之人视为有特殊贡献的统帅，割地封赏嘉奖他。同样是这个不龟手之药，宋国人世世代代依靠它来漂洗丝絮，结果始终贫困交加；而吴国用来作战，结果大获全胜。

★同样一个事物，在使用方法和对象上创新，其结果和收效也会大不一样。你在生活和学习中还能发现多少“不龟手之药”呢？

练一练

1.为什么新媳妇过门不看前三天？

2.举一例说明你认识事物是从现象到本质的。

3.著名画家齐白石先生原本是个木匠，靠自学成为中外闻名的艺术大师。然而，面对取得的成就，他并不满足，而是不断汲取历代名画家的长处，改变自己作品的风格。他60岁以后的画，明显地不同于60岁以前。70岁以后，他的画风又变了一次。80岁以后，他的画风再度变化。据说，齐白石的一生，曾五易画风。正因为白石老人在成功后仍然马不停蹄，所以他晚年的作品比早期的作品更成熟，形成独特的流派和风格。

根据所学的知识分析上述材料，说说齐白石先生为什么能够取得成功。

4.自行车上加一个插伞的架子，骑车的人就不用一手扶把、一手撑伞了；有了套在头上的防风墨镜，骑车就不怕风沙和阳光了；如果再配上可以套在手腕上的纱披肩，夏天骑车是多么享受。这些都不是大科学家的发明，而是来自平凡小人物的创造。

列举事例，说明创新并不神秘，并说明我们应该如何创新。

5.如何理解认识的辩证过程？为什么要通过不断实践来深化认识？

6.现象和本质的定义是什么？现象与本质有着怎样的辩证关系？

7.什么是科学思维？

8.什么是创新思维？