試論用自然辯證法培養學生的工程思維能力

摘要：培養學生的工程思維能力是高等工科學校教學的主要目的之一。論述了在工科學校的教學中結合自然辯證法中的邏輯思維方法，采用比較和分類、歸納和演繹、分析和綜合等方法的運用，培養學生在學習過程及實踐工作中掌握運用邏輯概念進行判斷和推理，從而獲得知識或做出工程中的正確判斷。懂得邏輯思維的方法，自覺地運用形式邏輯規律和規則，對形成正確的思維方式和提高思維能力是非常有益的。

關鍵詞：自然辯證法；邏輯思維方法；工程思維能力

作者簡介：蘇利捷（1960-），男，河北樂亭人，蘭州交通大學自動化與電氣工程學院，副教授。（甘肅 蘭州 730070）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）23-0013-02

作為高等工科學校的學生，培養學生正確的工程思維能力對于畢業后學生在從事的工程實踐工作和解決處理工程中出現的問題時將起到至關重要的作用。因此，培養學生的工程思維能力是高等工科學校教師教學中注意解決的主要問題之一。筆者在教學中用自然辨證法培養學生的工程思維能力方面做了一些初步嘗試，希望本文能起到拋磚引玉的作用。

一、科學的思維方式

20世紀80年代我國著名科學家錢學森教授提出，一般人類的思維活動有三種基本形式，即形象思維（直覺）、抽象思維（邏輯）、靈感思維（頓佰）。人們的思維都應當采取以上三種形式。雖然思維活動形式上劃分為三種，但實際上每個人的思維活動過程都不會是單純的一種形式在起作用，往往是兩種甚至三種先后起作用。

所謂形象思維就是反映于人腦中的思維對象的映象。這種映象可通過物化的形式再現出來，故人感知。最常見的形象就是視覺圖形、手勢姿態等等。靈感思維也不難理解，靈感常見的兩種：一種是聯想型，另一種是直接捕捉型。它也普遍存在于藝術創作、科學發現、發明及日常生活中。比如，在科學發現中，沃森（Watson）和克里克（Crick）發現了DNA的雙螺旋結構。沃森談及如何發現遺傳物質DNA的雙螺旋結構時，他說：“一次，我的手指凍得沒法寫字，只好蜷縮在爐火邊，突然我想到一些DNA怎樣美妙地蜷縮起來，而且可能以很科學的方式排列起來。”在探索DNA化學組成的三維空間的精確排列過程中，其靈感思維的閃爍無疑起過作用。然而，人們最常用、最有效也是最為人熟知并得到深入研究的思維活動形式卻是抽象（邏輯）思維。形象思維一般只能反映客觀對象的一個點或一個斷面，只能作為一種完整、系統思維的前哨。靈感思維只是在遇到思維難點時起到一種輔助性的推動、突破作用。要達到系統思維只能通過抽象（邏輯）思維。三種思維中，邏輯思維的適應性最為廣闊，任何對象的最后理解必須通過抽象（邏輯）思維。常說思維能力的訓練，主要也就是抽象（邏輯）思維能力的訓練。抽象思維首先以“語言”為基本工具，思維是語言內容，語言是思維的表現形式。科學的抽象就是抽去某類現象具體的、非本質的、次要的方面，引出其固有的本質特征，達到科學的認識。

思維方式是體現一定思想內容和一定思考方法的思維模式。也就是說，一個思維方式包括思維內容和思維方法兩方面。思維模式則是人們的思維所遵循的某種用法和格式。思維方式體現著思想內容和一定的思維方法，如果不進行嚴密推敲，它和思維方法沒什么兩樣。但如細細分辨，兩者還是有區別的。思維方法是比較一般的東西，而思維方式是比較具體的東西。某一個人認識某一個對象的某個思路就一種思維力式，它與特定的內容相關。許多人在對許多對象進行認識的過程中不斷重復使用的某種思路才是一種思維方法。如：比較的方法，分析、綜合的方法，歸納、演繹的方法，數學的方法等等。

思維方法有科學、非科學以及正確、錯誤之分。正確的科學思維方法乃是根據事實材料，遵循邏輯規律、規則而形成概念、做出判斷、進行推理的方法。就此而言，思維方法也就是邏輯方法，而邏輯方法正是在理性抽象思維過程中被人們所普遍遵守并普遍有效的方法。同時，思維在邏輯方法上的運用有時也被稱為邏輯思維方式，這時思維方式就獲得了一種普遍的意義。

二、辯證法與邏輯思維的關系

培養學生的工程思維能力是高等工科學校教學的主要目的之一。工程思維為何必須遵循自然辯證法，其目的在于如何認識工程和解決工程的質量問題。任何工程都有現象和本質兩個方面：現象是工程的外部表現；工程的本質是服從自然界發展的綜合反應，只是通過實踐現象表現出來。因此，工程的各種決策施工是工程師認識自然規律的出發點，通過現象的分析了解事物的本質。

在工科高校教學過程中，由于課程的組織是分門別類進行的，以學科和知識結構自成一體系，如果缺乏辯證思維的指導，形而上學的思維方法再所難免。因此，必須把自然辯證法貫穿于工程實踐與教學中，以培養學生的思維能力。

在教學中，教師傳授知識的過程也是顯示教師思維活動的過程，學生在接受知識的同時，其思維活動方式也會受到教師思維活動方式的影響。如果缺乏自然辯證法中科學方法論及邏輯思維方法的指導，則錯誤的思維方法在所難免。在案例討論中常常可以看到這樣的推理形式：因為電氣設備短路具有某些內部故障表現，某電氣設備具有這些故障表現，所以某電氣設備就是短路了。這種以形式邏輯邏輯思維的規則推理顯然違反了自然辯證法，是一個錯誤的推理。短路是電氣設備的故障表現之一，所以不能因為電氣設備出現故障就一定是短路表現，也有可能是其他故障表現。從哲學觀點看，人類認識事物有兩條基本路線，一是從個別到一般，二是從一般到個別。在形式邏輯的邏輯思維中，兩者的思維形式分別表現為歸納推理和演繹推理。學生的學習是以獲得理性知識為主的認識過程。在這一過程中，學生首先獲得的往往不是感性的具體認識，而是概念、原理、理論等理性知識，這在高等教育中尤為突出。因此，以邏輯思維的方法論原理指導學習的思維活動和學習過程具有十分重要的意義。既要充分運用自然辯證法中哲學的方法論，又要注意運用邏輯思維方法指導學生的思維活動和學習。學生在學習過程及實踐工作中常常要運用概念進行判斷和推理，從而獲得知識或做出工程中的正確判斷。懂得邏輯思維的方法，自覺地運用形式邏輯規律和規則，對形成正確的思維方式和提高思維能力是非常有益的。

三、培養學生的工程思維能力

在教學中用辯證法培養學生的工程思維能力即邏輯思維方法，我們采取了如下方法，分述如下：

1.在教學中用比較和分類法培養學生的工程思維能力

比較和分類是認識事物的兩種基本的邏輯方法。比較是確定對象之間差異點和共同點的邏輯方法。分類是根據對象的共同點和差異點將對象區分不同種類的邏輯方法。

教學中運用比較和分類的思維方法可使復雜的知識簡單化，模糊的概念明朗化。如：在工程電磁場課中的靜電場與恒定磁場是電磁場理論中的主要內容，是貫穿整個電磁理論的主線，如果不進行比較和分類，學生就很難抓住主要問題。當按場源特征分類后學生就便于掌握，而且能緊緊抓住電場有散無旋和磁場有旋無散的重要性。

2.在教學中用歸納和演繹法培養學生的工程思維能力

歸納方法有時簡稱“歸納法”，有時和歸納推理同義。一般認為，歸納是從個別／特殊的前提導出一般性結論的過程，或從次一般性前提推導出較一般性的結論；而演繹則是由一般性的前提導出個別／特殊性結論的過程或從一般性的前提推導出次一般性的結論。這是因為“由特殊到一般，又由一般到特殊”是認識運動的一般過程。歸納和演繹就是這一認識過程的兩種推理形式，也是兩種基本的思維方法。

電磁場的許多理論都符合歸納和演繹的原理。為了加強學生的辯證思維能力，講課時注意引導學生應用歸納和演繹的思維方法學習。如在講靜電場和恒定電場時就特別強調學生注意：靜電場是對觀察者相對靜止的電荷產生的電場，導電媒質中的恒定電場是導電媒質中穩恒運動的電荷產生的電場。歸納兩種電場中物理量之間的對偶關系，例如D-J、q-I、ε-γ等，靜電場中的基本方程和分析計算方法完全可以移植到恒定電場中。因此可演繹出恒定電場的基本方程和分析計算方法。由此使學生了解知識的來龍去脈，掌握知識的有機結構，避免僵化的教條學習。

3.在教學中用分析與綜合法培養學生的工程思維能力

分析是把整體分解為部分，把復雜事物分解為簡單要素并分別加以研究的一種思維方法。綜合是把對象的各個部分、各個方面和各種因素聯合起來思考的一種思維方法。運用分析和綜合可以引導認識新事物、學習新知識的過程，通過事物的表面現象認識其本質并提高創造能力。

如判斷閉合回路能否產生感應電動勢，首先必須抓住決定閉合回路磁通變化的三個要素：磁場、閉合回路、相對運動。這三者之間既獨立又相互聯系，三者之間的矛盾可隨事物的發展而發生變化，有磁場有閉合回路不一定會產生感應電動勢，但有磁場的變化有閉合回路會產生感應電動勢，或有磁場有閉合回路的相對運動會產生感應電動勢，再或既有磁場變化又有閉合回路的相對運動會產生感應電動勢。因此，不能只看到事物的局部，過早下結論，而應看到事物的整體，綜合三個因素來全面考慮。如判斷感應電動勢方向與變化磁場方向的關系，若磁場增大則感應電動勢與磁場符合右螺旋關系，若磁場減小則感應電動勢與磁場不符合右螺旋關系。總之，比較和分類、歸納和演繹、分析和綜合是指導各門學科的邏輯思維方法。運用這些思維方法可使知識更鞏固，運用更靈活，也更具有創造力。從某種意義上說，邏輯思維能力是一個科學家素養水平的重要標志。教學中，要重視向學生傳授含有方法論意義的知識，即那些經過歸納和抽象的對進一步學習具有舉一反三作用的知識。又如講到電磁波，從形式邏輯的角度來講，采用從一般到個別的思維形式，先介紹電磁波的共性，即可脫離場源在自由空間傳播，然后向學生提示，進一步考慮在波導中傳播的思路，最后再讓學生自己學習總結。這就是先把前提性知識交給學生，然后指導學生運用前提性知識學習具體知識。學生既學到了知識，又鍛煉了思維，達到事半功倍的目的。

四、總結

在工程實踐工作中，正確的判斷是工程師的工程理論基礎和實踐經驗的邏輯思維在工程實踐中的具體表現。工程師憑借個人的經驗，故然可以解決一般工程的實際問題，但任何工程師的經驗都有其局限性，因為經驗只能反映過去。因此，工程師只有充實自己的理論水平，作為經驗層次思維中的基礎才能不斷提高工程思維的辯證能力。此外，應從具體工程的整體出發，全面分析工程內部和外部方面的表現，及時修改補充和驗證判斷，并及時修正施工措施。這些均具體反映在工程記錄或階段小結中。

總之，運用自然辯證法的科學方法論指導學生，訓練思維能力，是理論與實踐相結合的問題。在理論認識上，還應該繼續克服傳統教學思想中重視知識傳授而輕視或忽略思維能力培養的傾向，把學生思維能力的培養切實作為重要的教學目標，做到實處。在教學實踐中，要有意識地創造訓練學生思維能力的教學方法，例如討論課、案例分析課等。以有效的方式保證學生思維能力得到訓練與提高。

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（責任編輯：王祝萍）