科技创新方法论

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1、科技创新方法论科技创新方法论 中国科学技术大学中国科学技术大学 徐飞徐飞 （根据课堂笔记整理）1.1.创新思维的障碍从中西观念差异谈起创新思维的障碍从中西观念差异谈起 中西思维基本面对比中西思维基本面对比 创新思维是创新实践，是创造力发挥的前提。 所谓创新思维是指，在客观需要的推动下，以获得的新信息和已储存的知识为基础， 综合运用各种思维形式，创造出新理论、新观点、新方法、新形象，从而使认识和实践取 得突破性进展的思维活动。 目前在科技创新领域西方国家始终处于遥遥领先的地位，中西方国家，尤其是中国与 西方国家之间科技创新成果的差异主要取决于二者之间思维的差异。 中国思维的基本特征： 谦虚、谨慎

2、；圆润、宽容；博大、精深。 西方思维的基本特征： 骄傲、大胆；严密、尖锐；细致、入微。 上述差异性使得西方更容易出技术创新成果，其技术成果更也更容易形成科学体 系。 推荐阅读：黄玉顺 中西思维方式的比较 对尚书洪范和工具论范畴篇的分析 2.2.中国的科技文明传统及其对创新思维的影响中国的科技文明传统及其对创新思维的影响在人类文明的第一个形态农业文明阶段，作为世界四大文明古国之一，中国传统 文化孕育了中国古代“以农为本”的科学技术并促进了中国古代和中世纪科技的发展。从先秦诸子论语中庸的学、问、思、辨、行，大学的格物致知，孟 子的民本和求故，老子的道法自然，到清明的实学，中国传统文化的世界观和方法

3、 论给中国古代科技提供了丰富的养分，促进了农、医、天、算四大传统科学体系的形成和 以“四大发明”为标志的技术成就的产生，使中国古代科技在数千年的农业文明中居于世 界前列。 在儒家崇尚务实和“经世致用”思想影响下，中国古代科技具有强烈的实用性。这种 实用性以满足国家政治需要和满足人们日常生产生活需要二者兼顾为其特征。 2.12.1农学农学 中国古代以农为本，民以食为天，要使“黎民百姓不饥不寒”，国家兴旺，实施儒家 的“王道”政治，在中国古代知识分子的心目中，农业这一行的社会地位仅次于官宦， “士农工商”，“农”排在第二位。因此，大官研习农学者大有人在，直至明末宰相徐光 启，“雅负经济才，有志用世

4、”，不仅有治蝗疏、蕃薯疏等专业的奏文进上，甚 至在上海、天津等地建立试验园地，躬耕农桑，有农政全书这样带有总结性的农学著 作问世。至于“不仕则农”，亲自钻研农业生产技术，认真记录和总结农民生产经验的知 识分子历代都有。这是中国农学取得高度成就的一个基本条件。 农学：24节气，西汉（前206-公元8）开始沿用至今，耕地的犁耙用了两千多年。 2.22.2医学医学 （1）商周：已有丰富的医药学知识。 （2）战国：扁鹊是当时的名医，后代医家奉之为“脉学之宗”。他发明的“四诊法” 成为中国中医传统的诊病法。医学分科。有著名的医学著作内经。 （3）西汉：战国问世，西汉编定的黄帝内经是我国现存较早的重要医学

5、文献，采 用阴阳五行学说，（若一定要和西方医学体系比较），则涉及人体生理学、病理学、病因 学、诊断学等学科，包括内科、外科、儿科和妇科，并提出“治未病”的哲学思想，奠定 了祖国医学的理论基础。西汉马王堆汉墓出土的帛书医方经记载了几百个药方。 （4）东汉：神农本草经是中国第一部完整的药物学著作。张仲景的伤寒杂病论 是后世中医的重要经典，后人称张仲景为“医圣”。华佗擅长外科手术，被誉为“神医”。 他发明的麻沸散比西方早1600多年。 （5）隋唐：我国的一些外科手术，如拔牙、血管结扎等，是世界上最先进的。隋 朝太医巢元方的诸病源候论，是古代医学史上探讨病因、病理内容最丰富的一部著作。 唐朝杰出医学家

6、孙思邈著的千金方，全面总结历代和当时的医学成果，有许多创见， 在我国医药学史上占有重要地位。吐蕃名医元丹贡布编著的四部医典，在国内外有 重要影响。唐高宗时编修的唐本草，是世界上最早的、由国家颁布的药典。 （6）北宋：医学以小儿科、产科和针灸科最著名。小儿药证直诀为我国古代 重要的儿科著作。十产论是著名的产科著作。针灸学家设计了便于医术学习的针 灸铜人模型。洗冤录是南宋法医学家宋慈所著，它是世界上第一部法医学书籍。 王安石变法时设太医局，局内办有医学校。 （7）明朝：李时珍的本草纲目记载药物一千八百多种，方剂一万多个，全面总结 了16世纪以前的中国医药学，被誉为“东方医药巨典”。 2.32.3天

7、学天学 （1）夏朝：历法“夏小正”，载有一年中各个月份的物候、天象、气象和农事情况。 （2）商朝：干支纪日法是商朝历法最大成就，它是世界上延续时间最长的纪日方法。 商朝甲骨文保留了我国最早的日食、月食和新星记录。 （3）春秋：留下世界公认的关于哈雷彗星的最早记录，比欧洲早670多年。历法已经形 成自己固定的系统，基本上确立了十九年七闰的原则，比欧洲早160年。 （4）战国：甘石星经是世界最早的天文学著作；人们还测定了一年的季节。 （5）西汉：武帝时制定“太初历”。前28年西汉关于太阳黑子的记录是世界最早的太 阳黑子记录。 （6）东汉：张衡发明了浑天仪和地动仪（比欧洲早1700多年）。 （7）隋

8、唐：隋朝天文学家刘焯编制的皇极历，创立了计算日月运行的新方法， 是当时最先进的历法。唐朝天文学家僧一行，在皇极历的基础上制定的大衍历， 比较准确地反映了太阳运行的规律，系统周密，表明中国古代历法体系的成熟。一行还 是世界上用科学方法实测地球子午线长度的创始人。 （8）元朝：元初设立太史局编制新历法。郭守敬改进了简仪和圭表，主持全国范围的 天文测量，编授时历年周期与现行公历同，但早于现行公历300年问世。 历史记录的奇迹 古代中国的天象记录更是连续、准确、完备。从史记（前104年前91年）开始， 国家记录几千年不间断。史 记本身的奇迹，一本书写了三千年，从黄帝开始，夏、商、 周、秦、汉武帝。 1

9、00多年前，当甲骨文发现后，上古的历史大多从甲骨文中得到印证。 2.42.4算学算学 （1）西周：商高讲过“勾三股四弦五”这一勾股定理特例，载于周髀算经。 （2）春秋：九九乘法表。 （3）西汉：刘歆推算圆周率为31547。 （4）东汉：九章算术是当时世界上最先进的应用数学。 （5）三国：刘徽运用极限理论，提出计算圆周率的正确方法。 （6）南朝：祖冲之精确地算出圆周率是在3141592631415927之间，这一成果比 欧洲早一千年。他还为九章算术作注。又著缀术等书。 （7）唐朝：著名数学家王孝通撰写的缉古算经，首次提出三次方程式正根的解法， 能解决工程建设中上下宽狭不一的计算问题，是对古代数学

10、理论的卓越贡献，比阿拉伯人 早三百多年，比欧洲早六百多年。 （8）明代：数学家程大位编著算法统宗，奠定了后世珠算法基础。 （9）清代：蒙古族数学家明安图推出“割圆九术”，将其研究成果整理成割圆密率 捷法。他用解析几何方法把三角函数和圆周率的研究提高到一个新的水平。 除了农、医、天、算这四大学科外，在地学方面，汉书地理志开创了按行政区 划记述各地山川地形的地方志的先声，以后历朝历代，都重视编修地方志，内容扩大到各 地的物产、户口、贡赋、沿革、古迹等，将自然地理和人文地理有机结合，其内容之广博， 数量之庞大，历史之悠久，也居世界之首位；而其动因，当然是为了社会管理、发展生产 和文化交流的需要。下面

11、还将说到对世界文明进程有巨大影响的“四大发明”，则更是国 家和人们日用需要的直接和间接产物。 英国著名科学家弗朗西斯培根（Francis Bacon, 15611626）在其名著新工具 （1620）中写道：“发明的力量、效能和后果，是会充分看得到的，这从古人所不知且来 源不明的俨然是较近的三项发明中表现得再明显不过了，这就是印刷术、火药和磁针。因 为这三项发明已经改变了整个世界的面貌和事物的状态。第一项发明表现在学术方面，第 二项在战争方面，第三项在航海方面，从这里又引起无数的变化，以致任何帝国、任何教 派、任何名人对人类事务方面似乎都不及这些机械发明更有力量和影响。” 请注意，这是在17世纪

12、初，弗朗西斯培根并不知道印刷术、火药和磁针这些发明 当然还有造纸术，因为印刷离不开纸来自中国的情况下所说的话，应该是非常客观的， 它们“已经改变了整个世界的面貌和事物的状态”！19世纪中，马克思（Karl Marx, 18181883）在机器自然力和科学的应用 （1863）中进一步指出：“火药、指南针、印刷术这是预告资产阶级社会到来的三大 发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变 成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的 杠杆。” 在这里，马克思是从科学复兴、社会革命和文化传播的角度高度评价了中国的火 药、指南针和印刷

13、术的发明。 请阅读：王渝生 中国古代科技与传统文化 2.52.5中国科技文明传统的特点中国科技文明传统的特点 传统中国心理文化的特点：实用性、与人相关性、模糊综合性以及哲学层面的系统综 合性（没有经过分析的原始综合性）； 在认识自然世界细致规律性，特别是揭示具体的因果环节的时候，渐渐表现出某种无 力感。 唯求简单实用的价值观在稳定发展阶段一般较为忽视技术创新。 3.3.重新认知理性思维重新认知理性思维 3.13.1什么是数理思维？什么是数理思维？ 所谓理性思维,主要是指通过概念、判断、推理等逻辑方式把握认识对象,建构理论。 举例 、。 、。上述两组数，那一组更多？ 答案一：、。更多，是、的两倍

14、。 答案二：一样多。这就涉及到无穷比较法证明。 无穷比较法证明：“部分等于整体” ABCD但AB上的每一点都和CD上的每一点对应。 因此，ABCD。因此“部分AB整体CD”伽利略悖论 解：有限集合与无穷集合之间有本质的差别。 “有限”的经验不能简单推广到“无限” 光度学佯谬德国天文学家奥尔伯斯年提出一个问题: 夜晚的天空为什么是黑的? 可能的答案：当考虑大尺度宇宙结构时，现有的物理规律可能不再适用。 任何宇宙模式必须能够解释：夜空必须是黑的。 3.23.2数理思维逻辑的成果数理思维逻辑的成果 在无穷集合中，一个集合可以与它的子集合等价。 即：“部分”等于“全体” 于是：人们形成了关于无穷集合的

15、定义：凡是能同其至少一个子集合等价的就是无穷集 合。 由此而论：自然数就是一个无穷集合，其特点：整体等于部分。 3.33.3什么是非数理思维？什么是非数理思维？ 非理性思维则指不通过概念、判断、推理而进行的非逻辑的思维活动,主要运用感觉、 知觉、表象、情感、直觉和顿悟等形式把握认识对象。 “爱”的反义词是什么？ 通常人们认为爱的反义词就是恨，曾经在读者文摘上看到过爱的反义词也可能是忘却。 关于“儿子”的用法。“雷锋是人民的好儿子”“我是人民的一分子” “雷锋是我的？” 3.43.4数理逻辑思维的魅力数理逻辑思维的魅力 哥尼斯堡七桥问题：哥尼斯堡是位于普累格河上的一座城市，它包含两个岛屿及连接它 们的七座桥该河流经城区的这两个岛岛与河岸之间架有六座桥，另一座桥则连接着两 个岛星期天散步已成为当地居民的一种习惯，但试图走过这样的七座桥，而且每桥只走 过一次却从来没有成功过但直至引起瑞士数学家欧拉(Leonhard Euler，17071783)注 意之前，没有人能够解决这个问题 如何不重复也不漏掉地通过全部七座桥？学生们请教数学家欧拉,以下是欧拉的抽象：将左边的七座桥结构转化为右边的网络问题，四处地点浓缩成四个小点，七座桥表示 成七条线，这样问题转化成：能否一笔划出左上