科学技术研究的创新思维方法

　　科学技术需要创新，创新是科学技术研究的动力和灵魂。要创新，必须有创新思维和方法。科学研究上和技术发明上的创新思维，就是思维要素的辨证组合与重新配置。以下是小编帮大家整理的科学技术研究的创新思维方法，仅供参考，希望能够帮助到大家。

　　科学技术研究的创新除了表现为运用规范性的辨证思维形式之外，还体现为收敛性与发散性、逻辑性与非逻辑性、抽象性和形象性的对立统一等辨证思维特征。在这些具有对立方向的特性之间保持张力是创造性思维的典型特征，也是创新思维方法的典型特征。

　　一、思维的收敛性与发散性　　（一）收敛思维特性

　　使思维集中于同一方向，使思维条理化、简明化、逻辑化、规律化，收敛思维特性又称“聚合思维”、“求同思维”或“集中思维”特性。

　　收敛性思维志在取得成果。

　　（二）发散思维特性

　　是指从一个目标出发，沿着各种不同的途径去思考，探求多种答案的思维特性，与收敛思维特性相对。又称“放射思维”、“求异思维”或“扩散思维”特性。发散思维特性是创造性思维最重要的特点之一。

　　（三）思维的收敛于发散

　　只发散，不收敛，劳而无功；只收敛，不发散，没有创造。只重视其中一个，便可能走上形而上学思维。若把两者有机结合起来，则具有辨证思维的特点。两者是对立的统一，具有互补性，不可偏废。需要在两者之间保持思维的张力，在收敛中注意发散，在发散中注意收敛。

　　二、思维的逻辑性与非逻辑性　　（一）创造性思维的特性

　　创造是科学研究和技术发明最重要的特性之一。创造性思维不是在所有辨证思维和科学研究方法之外独立的一种思维形式和或方法，是能够提出创见的思维，是在思维特征方面不刻板，组合各种思维、灵活调用思维的特性。

　　创造性思维的特点是思维方向的求异性、思维结构的灵活性、思维进程的飞跃性、思维效果的整体性、思维表达的新颖性等。

　　创造性思维特别注重逻辑思维与非逻辑思维的统一、抽象思维与形象思维的辨证统一。

　　（二）创造性思维的逻辑性

　　创造性思维过程的逻辑性，是指其过程中包括演绎、类比推理、归纳等等。在逻辑思维方面，类比推理在科学发现和创造方面的作用很大。

　　类比推理是根据两类对象之间在牟蝶方面的类似或同一，推断它们在其他方面也可能类似或同一的逻辑思维方法。类比推理是或然性推理。类比常常是科学技术研究从已知跨越到未知的桥梁。

　　（三）创造性思维的非逻辑性

　　创造性的非逻辑的思维，是指不拘逻辑形式或没有逻辑形式的思维，其形式主要有：联想、想象、隐喻、灵感、直觉与顿悟等等。

　　在非逻辑思维方面，想象对于科学发现和技术发明的作用很大。直觉和顿悟在创造成果突现方面尤其突出。

　　想象，是对过去存储在大脑中的知识、经验、方法进行重新组合的思维活动，它可以把这种大脑中的知识、方法的暂时思维组合与现存研究对象通过某种形式关联起来，形成新的联想。爱因斯坦认为，想象力比知识发明更重要。想象常常出发“灵感”，做出科学发现和技术发明。

　　非逻辑思维开拓思路，逻辑思维整理思路，完成创新的理性构建。在非逻辑思维之前也有逻辑思维（如比较、分类、归纳等），为非逻辑思维做好铺垫准备。

　　三、直觉与顿悟思维

　　直觉与顿悟思维是两种创造性很强的非逻辑思维特性。

　　（一）直觉

　　直觉是指不以人类意志控制的特殊思维特性，它是基于人类的职业，阅历，知识和本能存在的一种思维特性。直觉具有直接性、迅捷性、或然性等特征。

　　（二）顿悟

　　顿悟是创造性思维的一种特性和状态，指当思考某个问题长期得不到解决时，在某种时刻突然获得解决问题的豁然开朗的状态。顿悟有突发性、诱发性、偶然性、极度快乐或豁然开朗之特性等等。

　　四、移植、交叉与跨学科研究方法

　　移植和交叉学科或跨学科的研究方法，是创造性思维的两种非常有效的研究方法。 当代科学研究和技术发明变得越来越复杂，进行移植与交叉，通过多学科或跨学科的研究，常常能获得单一学科研究无法获得创新成果。

　　多学科融合或通过跨学科科研问题也是当代科学和技术解决问题的创造性方法了。体现了广泛联系和发展的辩证法。

　　（一）移植方法

　　所谓移植，即把在其他学科中已经运用的方法或研究方式移动要研究的新领域或新学科中，加以运用或加以改造后的研究方法。移植方法的创造性很高。

　　移植方法包括：概念移植、对象移植和方法或技术移植等等。

　　（二）学科交叉方法或跨学科方法

　　当代各门科学之间的交叉性越来越大，通过学科之间的交叉往往可以获得新的认识，带来创新。学科交叉成为一种新的思考方式和研究方法。

　　1.所谓学科交叉方法，就是两门以上的学科之间在面对同一研究对象时，从不同学科的角度进行对比研究的方法。借鉴其他学科的研究，思考本学科的问题和对象，融合其他斜跨的研究方法，以达到对研究对象的新认识。

　　2.所谓跨学科方法就是通过多学科的协作共同解决同一问题的方法，跨学科也是一种多学科融合的方法，也可以称为多维融贯的方法。

　　拓展：物理科学思维能力的培养

　　物理科学思维能力是高中物理教学的核心。教会学生思维，是贯穿于整个高中物理教学全过程的重要任务。物理科学思维能力不但对学生学好物理至关重要，对学生学好其他学科亦有重要作用。

　　有些学生面对物理问题时，首先想到的是如何套公式，模仿以前做过的题求解或利用已形成经验的物理模型，这是思维不科学的表现。其后果是相似的问题不知其区别，不能抓住问题的本质，不知物理结论的意义和成立的条件，长期下来这些学生解决问题的能力将会下降，对生题更是无从下手，这些不符合高考的发展要求，对自身的成长也是不利的。

　　1、物理科学思维

　　美国教育家杜威指出：“思维就是有意识地努力去发现我们所造成的结果之间的特定的联接”，“思维就是探究、调查、深思、探索和钻研，以求发现新事物或对已知事物有新的理解”。可见思维是一个有意识地探究行动和结果之间特定的联结的问题。

　　科学思维是有意识地按照一定的程序，依据科学的规律，运用科学的方法探究行动和结果之间特定的联结的过程。

　　物理科学思维是有意识地按照物理解决问题的程序，依据物理的概念和规律，运用物理科学方法探究行动和结果之间特定联结的过程。

　　2、培养学生的物理科学思维能力的途径

　　2.1加强物理科学方法学习，提高物理方法意识

　　物理科学方法就是描述物理现象、确定物理过程、实施物理实验、总结物理规律、检验物理规律时所应用的各种手段与方法。

　　学习掌握物理科学方法，应首先分析教材中的.科学方法因素。从物理概念和规律的形成和扩展中分析科学方法因素。当我们引入物理概念并加以定义时，或研究概念之间的定性和定量关系形成规律时，就需借助于一定的工具、一定的手段，通过一定的思维操作去观察、去发现，这就体现为科学方法。如“电场强度”的引入，就要用观察实验、概括、比例等方法。从部分电路欧姆定律出发建立闭合电路的欧姆定律就要用到实验归纳与物理演绎相结合的方法。

　　从知识点与知识点的连结处，分析科学方法因素。如分析安培力和洛伦兹力的关系时，要用到电流的微观模型、数学推导、实验观测等方法。

　　理论用于指导解决实际问题时，理论本身就具有了方法的意义，因此要在运用物理概念和规律解决实际问题的过程中分析科学方法因素。如研究一个单摆摆到最低点的速率时，我们既可以用动能定理，也可以用机械能守恒定律求解。此时动能定理和机械能守恒定律等理论，实际上就成为解题方法了。

　　从物理实验中提取科学方法因素。物理实验中的实验原理设计、实验操作和实验数据处理等每一过程都蕴含着丰富的科学方法教育因素。如验证牛顿第二定律的实验中，实验原理的设计运用了控制变量法；在实验操作中，为了减小误差，运用了等效替代与平衡的思想方法，且采取了近似的方法；在处理实验数据运用了图象方法。

　　综上所述，我们要注意找出教材中所涉及的知识点（概念、规律、实验、应用、习题等），以及从一个知识点纵向或横向到另一个知识点的过渡处所包含的科学方法因素，逐渐提高学生的科学方法意识。

　　加强物理科学方法学习，还应学习常用的物理科学方法。常用的物理科学方法，包括观察、实验、数学方法、思维实验、比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、理想化、类比、假说、等效、科学想象等，如表1所示。

　　综合教材内容，适当介绍以上的物理科学方法提高学生科学方法意识，以提高分析问题的能力。备课时认真分析本节或本单元教材所涉及的科学方法，并让学生认真总结和体会。如表2为电场一章科学方法的总结。

　　2.2培养思维的严谨、有理、有序，使学生有科学思维意识

　　相当部分的学生在分析物理问题时，往往“想当然”就得到结论，缺乏严密的逻辑推理或没有正确的思维程序和思考习惯，使其在生题面前束手无策。因此培养学生的科学思维能力和意识尤为重要，也是学生学习物理的关键，可使学生具有可持续发展的潜力，为其终身发展打下基础。

　　应按怎样的思维程序来分析和解决物理问题呢？

　　第一、弄清基本物理事实，把握基本物理现象，明确研究对象。物理问题的提出与解决，都是在一定事实的基础上，通过一些现象表现出来的。因此，首先要搞清所要确定物理问题的性质，是分析和解决问题的前提。

　　第二、确定所要研究问题的状态和过程。解决物理问题的依据是物理概念与物理规律，而物理概念与规律的应用又是针对一定的物理状态和过程的。因此，确定所要研究问题的状态和过程，特别要抓住它们的特点，这是分析和解决的关键。

　　第三、恰当地选用物理规律，正确得出问题的结论。选用物理规律时要从物理问题的特点出发，看什么物理规律的适用范围或条件与研究对象的状态过程的特点一致，不能不做具体分析，凭直觉和想当然。选用有关的物理规律使问题得到解决后，还要审查所得的结论是否与给出的物理事实、现象有矛盾，以确保结论的正确。

　　思维链可概括为：物理现象→物理条件→头脑中的物理情景→物理模型→逻辑推理→规律应用→数学处理→结论分析。

　　教学中应通过实例的分析，体现正确的思维程序，培养学生良好的思维习惯。

　　例1蜂窝煤在五楼燃烧是不是和在一楼燃烧放出的热量一样多？

　　此题应以Q=qm，（q为热值）分析，结论是一样多的。可有的同学可能从能量守恒去分析，得出不一样多的结论，错在盲目套用物理规律或公式，没有真正理解其含义。

　　例2一架飞机在高空水平匀速飞行，某时刻从飞机上释放一物体A，经过5 s又释放一物体B，试分析在空中运动时物A、B与飞机的位置连线的特点。（不计空气阻力）

　　这是一个判断物体运动的问题，应遵循以下线索分析、推理。

　　2.3培养学生的独立思考能力，在独立思考的过程中，逐步建立科学思维意识，提高科学思维能力

　　独立思考是科学思维能力提高的重要途径，学习物理要重在理解，要想清道理。只是教师讲解，而学生没有经过独立思考，就不可能真正深入地要想清其中的道理，也就不可能学会正确的思维。

　　培养学生的独立思考能力，要先从培养阅读能力开始，学生先要学会阅读课本。怎样才算会阅读课本？学生阅读过程中或阅读完后要能进行概括、总结、写出摘要；明确关键词句，并能写出对主要概念、规律及关键词句的理解；明确涉及的物理方法及应用思路等，通过课本的阅读，教师的引导，让学生了解得出结论的过程和方法，理解事物的前因后果、来龙去脉及相互联系。通过学习知识的过程，学会正确的思考。

　　其次要学会归纳总结。学生在学习物理的过程中，解题后要及时进行总结，从知识的理解、方法的应用、思路的建立等方面做一系统总结，在这一过程中体会如何科学地思考物理问题。

　　最后要学会规范表达。规范表达的层次反映了一个学生对知识的理解的水平及思维的科学性的水平，让学生规范表达和解题，就会使学生的思维逐渐趋于合理和科学。