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算思维、理论思维、实验思维:科技创新的三大支柱添加日期:-5-1513:31:00    点击率:2303    文章来源:转载    文章上传:沈李琴  党的十六大报告指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力”。党的十七大明确指出:“提高自主创新能力,建设创新型国家是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键”。国科发财〔〕197号文件(关于创新方法工作的若干意见)指出:“科学思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点,而且始终贯穿于科学研究和技术发展的全过程,是创新的灵魂”。科学界一般认为,科学方法分为理论、实验和计算三大类。与三大科学方法相对的是三大科学思维,理论思维以数学为基础,实验思维以物理等学科为基础,计算思维以计算机科学为基础。三大科学思维构成了科技创新的三大支拄。作为三大科学思维支柱之一,并具有鲜明时代特征的计算思维,尤其应当引起我们国家的高度重视。下面简介这三大科学思维方式。一、理论思维理论源于数学,理论思维支撑着所有的学科领域。正如数学一样,定义是理论思维的灵魂,定理和证明则是它的精髓。公理化方法是最重要的理论思维方法,科学界一般认为,公理化方法是世界科学技术革命推动的源头。用公理化方法构建的理论体系称为公理系统,如欧氏几何。公理系统需要满足以下三个条件: 。这是公理系统的科学性要求,它不允许在一个公理系统中出现相互矛盾的命题,否则这个公理系统就没有任何实际的价值。 。公理系统所有的公理都必须是独立的,即任何一个公理都不能从其他公理推导出来。 。公理系统必须是完备的,即从公理系统出发,能推出(或判定)该领域所有的命题。为了保证公理系统的无矛盾性和独立性,一般要尽可能使公理系统简单化。简单化将使无矛盾性和独立性的证明成为可能,简单化是科学研究追求的目标之一。一般而言,正确的一定是简单的(注意,这句话是单向的,反之不一定成立)。关于公理系统的完备性要求,自哥德尔发表关于形式系统的“不完备性定理”的论文后,数学家们对公理系统的完备性要求大大放宽了。也就是说,能完备更好,即使不完备,同样也具有重要的价值。以理论为基础的学科主要是指数学,数学是所有学科的基础。二、实验思维实验思维的先驱应当首推意大利著名的物理学家、天文学家和数学家伽利略,他开创了以实验为基础具有严密逻辑理论体系的近代科学,被人们誉为“近代科学之父”。爱因斯坦为之评论说:“伽利略的发现,以及他所用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。”一般来说,伽利略的实验思维方法可以分为以下三个步骤: ,用最简单的数学形式表示出来,以建立量的概念; ; 。与理论思维不同,实验思维往往需要借助于某些特定的设备(科学工具),并用它们来获取数据以供以后的分析。例如,伽利略就不仅设计和演示了许多实验,而且还亲自研制出不少技术精湛的实验仪器,如温度计、望远镜、显微镜等。以实验为基础的学科有物理、化学、地学、天文学、生物学、医学、农业科学、冶金、机械,以及由此派生的众多学科。三、计算思维计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解,系统设计,以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列