化學的邏輯思維：基本邏輯、基本形式與基本操作

劉發(fā)初　趙宗芳　吳俊明

摘要：闡釋了邏輯、邏輯思維（抽象思維）等概念。討論了化學的基本邏輯。論述了化學概念、化學判斷和化學推理是化學邏輯思維（化學抽象思維）的基本形式。概述了化學邏輯思維（化學抽象思維）的基本操作。

關(guān)鍵詞：邏輯思維;化學邏輯思維;化學的基本邏輯;化學邏輯思維基本形式;化學邏輯思維基本操作

文章編號：1005-6629（2021）04-0008-07 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

說到化學與邏輯思維，有人質(zhì)疑：講邏輯是文科的事，化學屬于理科，怎么講起邏輯來了;有人認為化學老是變來變?nèi)ィ軄y、很復雜，不好講邏輯;有人認為化學以實驗為主，基本上是一門經(jīng)驗科學，只講事實就行了，沒有什么邏輯規(guī)律，更不用說邏輯嚴密了;有人認為，化學跟數(shù)理邏輯沒有什么關(guān)系，只能跟邏輯“拜拜”了……受這些認識的影響，對化學邏輯思維的研究長期不受重視，影響了化學學科育人功能的發(fā)揮。我們認為，客觀世界中物質(zhì)的機械運動、物理運動、化學運動、生物（學）運動和社會運動的復雜程度遞增，它們雖有各自的邏輯但又有共同之處，基本的邏輯則是普遍存在的;化學的邏輯有其特殊的內(nèi)容和表現(xiàn)形式，可能被其復雜性掩蓋;前面所述認識把問題簡單化了，并不正確。對化學的邏輯思維說不清楚緣于缺乏深入研究，要扭轉(zhuǎn)這種局面需要引起重視，廣泛并深入地展開討論。為此，本文先從有關(guān)的基本認識說起。

1邏輯及邏輯思維的一般闡釋

1.1邏輯

“邏輯”是外來詞（logic）的音譯。狹義的邏輯是指思維的規(guī)律，有時也指研究思維規(guī)律的學科，即指邏輯學。廣義的邏輯泛指規(guī)律，包括思維規(guī)律和客觀規(guī)律。一般地說，邏輯是思維的規(guī)律、規(guī)則，邏輯學是關(guān)于思維規(guī)律的學說。傳統(tǒng)上，邏輯被歸屬為哲學的一個分支。在現(xiàn)代，邏輯在數(shù)學、人工智能和計算機科學中都是重要的研究領(lǐng)域。

1.2邏輯思維

邏輯思維是將思維內(nèi)容聯(lián)結(jié)、組織在一起的一種方式或形式：通常是在分析事物時抽取事物最本質(zhì)的屬性（或關(guān)鍵屬性）形成概念（邏輯思維因此也被稱為抽象思維），以及運用概念進行推理、判斷并得出結(jié)論的過程。概念是人腦對客觀事物本質(zhì)的反映，并且以詞來標示和記載。因此，邏輯思維（抽象思維）又被稱為概念思維、詞的思維。邏輯思維（抽象思維）具有概括性、間接性、超然性等特點，以詞為中介來反映現(xiàn)實是邏輯思維（抽象思維）最顯著的特征。

邏輯思維（抽象思維）是一種重要的思維類型。它憑借科學的抽象概念對事物的本質(zhì)和客觀世界發(fā)展的深遠過程進行反映，使人們通過認識活動獲得遠遠超出靠感覺器官直接感知的知識。科學的抽象是在對事物屬性進行分析、綜合、比較的基礎(chǔ)上，抽取出事物的本質(zhì)屬性，撇開其非本質(zhì)屬性，使認識從感性的具體進入抽象的規(guī)定而形成概念，是在概念中反映自然界或社會物質(zhì)過程內(nèi)在本質(zhì)的思想。科學的、合乎邏輯的抽象思維是在社會實踐的基礎(chǔ)上形成的。它深刻地反映著外部世界，使人能在認識客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上科學地預見事物和現(xiàn)象的發(fā)展趨勢，預言“生動的直觀”沒有直接提供出來的、但存在于意識之外的自然現(xiàn)象及其特征。沒有邏輯思維（抽象思維）就沒有科學理論和科學研究。總之，邏輯思維（抽象思維）對科學研究具有非常重要的意義。

邏輯思維（抽象思維）不是以人們感覺到或想象到的事物為起點，而是以概念為起點去進行思維，進而再由抽象概念上升到具體概念。它跟具體思維、形象思維顯然不同，但又跟具體思維、形象思維有著密切的聯(lián)系。

2化學的基本邏輯

化學中大量存在著概念、判斷和推理，由此可以確定化學需要邏輯、化學有其內(nèi)在邏輯。什么是化學的邏輯？前已述及，邏輯就是思維的規(guī)律、規(guī)則，由此可以推及化學的邏輯就是化學思維的規(guī)律、規(guī)則。

化學的基本邏輯是化學學科中最重要、影響最大最廣泛的思維規(guī)律或思維規(guī)則，它決定著人們從化學角度認識、解釋客觀事物，以及開展化學思維和其他化學活動的基本方向和路徑，也常常被作為推理的前提。基本邏輯錯了，有關(guān)的化學認知活動和其他活動就達不到正確的目的，就會失敗。掌握化學的基本邏輯，對于正確、有效地開展化學認知、思維和其他化學活動具有戰(zhàn)略性和決定性的意義。

我們認為，化學的基本邏輯主要包括：

·化學的目的與任務(wù)是滿足人類對物質(zhì)（實物材料）的需要，同時兼顧精神需要;

·物質(zhì)（實物材料）的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、存在、制取、相互聯(lián)系等都是有規(guī)律的，化學是研究實物材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、存在、制取、相互聯(lián)系以及相應(yīng)規(guī)律規(guī)則的科學;

·物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和聚集方式?jīng)Q定其宏觀性質(zhì);物質(zhì)的宏觀性質(zhì)反映其微觀結(jié)構(gòu)和聚集方式特點，決定物質(zhì)的存在、用途;

·化學的邏輯正在由以沒有必然性的歸納邏輯為主逐步轉(zhuǎn)向以具有必然性的演繹邏輯為主等等。

化學的邏輯思維（抽象思維）往往就是以這些基本邏輯為出發(fā)點，或者圍繞這些基本邏輯展開的。粗略地看，化學的基本邏輯跟化學的基本觀念頗為相似。其實，觀念是人對事物的總體的綜合的認識，不限于思維的規(guī)律、規(guī)則，其外延要比邏輯大;化學基本邏輯是化學觀念的內(nèi)核、主干和基礎(chǔ)，不能把化學基本邏輯跟化學基本觀念混為一談。

3化學邏輯思維的基本形式

化學是由化學觀點、化學概念、化學命題、化學方法等要素組成的關(guān)于物質(zhì)（實物材料）組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化以及制取等的經(jīng)驗邏輯體系。化學概念、化學命題等化學知識的形成離不開化學邏輯思維（抽象思維）活動;形成化學概念、化學判斷和化學推理是化學邏輯思維（抽象思維）的基本類型和形式。化學方法的形成也要以化學概念、化學判斷、化學推理為基礎(chǔ)。

3.1化學的抽象

抽象是從眾多的事物中抽取出共同的、本質(zhì)性的特征，而舍棄其非本質(zhì)的特征的過程。事物的現(xiàn)象往往不能正確地反映事物必然的本質(zhì)和規(guī)律;事物的本質(zhì)能反映事物的必然規(guī)律，但不易為人們直接感知。這樣，用科學抽象的方法來透過事物的表面現(xiàn)象了解事物的本質(zhì)，而后才能用概念、原理、規(guī)律的形式描述事物。可見，抽象是十分重要和必要的。

科學抽象大體包括：（1）對同類事物的感知材料進行分析、比較、抽出共同點、忽略差異;（2）綜合、概括所得共同點，形成該類事物的基本規(guī)定這兩個基本步驟。形成的基本規(guī)定越是貼近該類事物的本質(zhì)因素并排除非本質(zhì)因素，抽象的質(zhì)量水平就越高。

化學概念是化學抽象的重要成果，但不是化學抽象的唯一成果;化學符號、化學思想模型和化學事物的典型形象也是化學抽象的重要成果（形象思維在化學符號和化學事物典型形象的形成中有著或多或少的作用）;廣義的科學抽象成果還包括化學的判斷、假說和理論等。

3.2化學符號

化學符號在傳統(tǒng)意義上僅僅是用于表示各種化學元素、表示混合物之外所有物質(zhì)的組成及其原子數(shù)，或者是表示化學反應(yīng)過程的符號，既包括物質(zhì)的抽象也包括物質(zhì)化學變化規(guī)律的抽象。廣義的化學符號包括化學名詞、術(shù)語在內(nèi)，是化學事物的特殊的物質(zhì)表示形式，具有物質(zhì)性、可感知性，并且被賦于一定的含義，有一定的表述、操作和演變規(guī)則，即具有授義性和運演性。在現(xiàn)代意義上，化學符號還可以表示原子結(jié)構(gòu)參數(shù)、化學鍵參數(shù)、晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)、蛋白質(zhì)的氨基酸組成、化學過程的熱力學和動力學參數(shù)，以及各種重要參數(shù)跟物質(zhì)性質(zhì)和變化的關(guān)系（規(guī)律）等等。

化學語言符號對于化學思維有著重要的作用。它不但可以作為思維工具用于建構(gòu)化學知識，還可以表現(xiàn)思維的結(jié)果和過程。由于化學符號具有潛在的思維能量，它可以誘發(fā)思維過程，使其潛在的涵義變?yōu)榫唧w的符號形式。運用化學符號來表示化學事物、把化學符號作為思維運演的工具和媒介而進行的思維活動方式就是化學符號思維。用元素符號、化學式、化學方程式以及其他化學符號來表示嚴格定義的化學事物的科學概念、表示化學事物之間特定關(guān)系和運動變化規(guī)律的過程，是典型的化學符號思維的過程。

化學符號思維是一種交叉性思維，在化學符號思維過程中常伴隨著形象思維、抽象思維，乃至靈感思維和社會思維。操作性、形式化和結(jié)構(gòu)化是化學符號思維活動的3個基本性質(zhì)。明確化學符號的涵義和使用規(guī)則，以客觀存在的化學事物為依據(jù)，充分發(fā)揮形象思維和抽象思維在化學符號思維過程中的作用，是提高化學符號思維活動成效的要領(lǐng)。

3.3化學概念

概念是人類在認識過程中由感性到理性的升華結(jié)果，是人腦對客觀事物本質(zhì)的反映，是思維活動的結(jié)果和產(chǎn)物，同時又是思維活動借以進行的單元，也是自我認知意識的一種表達。概念能把所感知事物共同的本質(zhì)特點或關(guān)鍵特點抽象出來，從而概括同類事物，以壓縮的形式表示大量事實、現(xiàn)象，有利于對事物的認識和陳述;概念能反映同類事物的重要特征，深化人們對事物的認識;概念是思維的基本單位，有了概念才能進一步進行判斷、推理等思維活動;概念的形成是感覺的升華，是認識過程中的一次重要飛躍，標志著人的認識由感性階段深入到理性階段。

表達概念的語言形式是詞或詞組。概念隨著社會歷史和人類認識的發(fā)展而變化。中華人民共和國國家標準GB/T15237.1—2000界定“概念”是“對特征的獨特組合而形成的知識單元（不受語種限制，但受社會或文化背景的影響）”。

具有內(nèi)涵和外延，是概念的基本特征。概念的內(nèi)涵是指這個概念的含義，即該概念所反映的事物對象所特有的屬性。概念的外延是指這個概念所反映的事物對象的范圍，即具有概念所反映的屬性的事物或?qū)ο蟆８拍畹膬?nèi)涵和外延具有反比關(guān)系，一個概念的內(nèi)涵越多，外延就越小;反之亦然。明確概念就是要明確概念的內(nèi)涵和外延。定義是明確概念內(nèi)涵的邏輯方法，劃分是明確概念外延的邏輯方法。在認知科學和人工智能中概念被用來作為人的知識的模型。

化學概念是在化學科學實踐中逐步形成和發(fā)展起來的，是經(jīng)過反復的科學抽象而逐步形成的，具體的抽象過程是：（1）在分析、比較的基礎(chǔ)上抽取化學事物的共同點;（2）經(jīng)過辯證分析，剔除共同點中表面的、次要的東西，著重把握主要的、關(guān)鍵的東西，抽取本質(zhì)要素;（3）對化學概念的要素進行辯證綜合，或者進一步理想化，理想地復現(xiàn)對象，從而形成化學概念;（4）在形成化學概念以后，通常還要根據(jù)化學事物的本質(zhì)屬性（或關(guān)鍵屬性）給概念下定義、根據(jù)一定標準進行劃分、確定適用的條件和范圍等，通過這些邏輯活動來揭示化學概念的內(nèi)涵和外延，通過判斷、推理、確定種屬關(guān)系等邏輯操作來揭示化學概念問的關(guān)系。

化學物質(zhì)種類繁多，化學變化紛紜復雜，個體要逐一地加以認識幾乎不可能。借助于形成各種化學概念，人們才得以概括地認識和反映大千世界的化學物質(zhì)和化學變化，認識它們的本質(zhì)特征和規(guī)律性聯(lián)系。因而，化學概念是人們認識化學事物的重要工具。

化學概念有基本概念和拓展概念之分，由化學基本概念可以引申出若干拓展概念。相對而言，化學基本概念比其拓展概念更為重要。

化學基本概念的分類方法頗多，通常可以分為關(guān)于物質(zhì)組成和分類的概念、關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的概念、關(guān)于物質(zhì)變化的概念、關(guān)于物質(zhì)分散或聚集狀態(tài)的概念、關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的概念、關(guān)于化學計量計算的概念、關(guān)于化學觀察和化學實驗的概念、關(guān)于化學語言符號的概念、關(guān)于電化學的概念、關(guān)于有機化合物的概念等等。這種分類方法是從中學教學實際需要出發(fā)設(shè)計的，主要考慮了內(nèi)容的重要性和多少，不一定符合“屬概念等于種概念之和”這個規(guī)則。

3.4化學判斷

判斷是一個邏輯學名詞，是對思維對象是否存在、是否具有某種屬性以及事物之間是否具有某種關(guān)系的肯定或否定。或者說，判斷是對思維對象有所肯定或否定的一種思維形式，其特征是：一是判斷必須對事物有所斷定;二是判斷總有真假。

判斷是概念的展開和聯(lián)系，它以概念為基礎(chǔ)和出發(fā)點。判斷是思維的一種基本運動形式。通過思維的判斷活動，可以對化學事物的屬性和相互關(guān)系作出斷定，因而判斷是人們認識化學事物的一種方法和工具，作出判斷是化學認知時經(jīng)常進行的一種活動。判斷可以回答對象“是什么”或“不是什么”，“是什么關(guān)系”或“不是什么關(guān)系”，以及“既是什么又不是什么”的對立統(tǒng)一;可以反映化學事物的性質(zhì)關(guān)系（同一或差異關(guān)系）、數(shù)量關(guān)系、位置關(guān)系、包含關(guān)系、作用關(guān)系、依存關(guān)系、排斥關(guān)系、因果關(guān)系、演化關(guān)系、可能關(guān)系、必然關(guān)系以及各種對立統(tǒng)一關(guān)系。判斷是組成推理、假說和理論的要素。許多化學知識都是以判斷的形式陳述的。

判斷的真實性依賴于人們正確和深刻地認識客觀事物，離不開人們的實踐。判斷的正確性要求用準確的語句來表述、選用合適的判斷形式、遵守邏輯規(guī)律等等。

判斷有直言判斷（斷定事物具有或不具有某種性質(zhì)的簡單判斷，也叫性質(zhì)判斷）、聯(lián)言判斷（斷定幾種事物情況共存的判斷）、選言判斷（斷定在幾種可能情況下，至少有一種情況存在的判斷;又分為相容選言判斷和不相容選言判斷）、假言判斷（反映事物之間條件關(guān)系的復合判斷，在假言判斷中表示條件的判斷叫作前件，表示結(jié)果的判斷叫后件;又分為充分條件假言判斷、必要條件假言判斷和充分必要條件假言判斷）、負判斷（復合判斷之一;是通過否定某個判斷所得的判斷）、模態(tài)判斷（指一切包含有模態(tài)詞的判斷）之分。

判斷還可分為直接判斷和間接判斷，肯定判斷和否定判斷，單稱判斷、特稱判斷和全稱判斷等等，它們都是邏輯學所討論的問題。

從依據(jù)看，化學判斷有依據(jù)事實進行的化學判斷、依據(jù)概念涵義進行的化學判斷、依據(jù)規(guī)律進行的化學判斷、依據(jù)規(guī)則進行的化學判斷等類型。

從具體內(nèi)容看，化學判斷的常見類型有對物種進行的判斷（是哪一種物質(zhì)）、對屬類進行的判斷、對組成進行的判斷、對性質(zhì)進行的判斷、對存在進行的判斷（含共存判斷）、對化學反應(yīng)進行的判斷、對結(jié)構(gòu)進行的判斷、對（平衡）狀態(tài)進行的判斷、對化學活性進行的判斷、對化學規(guī)律規(guī)則進行的判斷等等。它們可能以不同的邏輯形式呈現(xiàn)。

通過化學判斷可以形成化學命題。有了化學命題，化學推理活動才能得以進行。

3.5化學推理

推理是是由一個或幾個已知的命題（判斷前提）推出新命題（判斷結(jié)論）的過程，是邏輯思維的基本形式之一。按推理過程的思維方向劃分，邏輯推理主要有演繹推理、歸納推理和類比推理3個基本類型。演繹推理是由普遍性的前提推出特殊性結(jié)論，有直言三段論法、假言推理、選言推理、二難推理以及肯定式、否定式、肯定否定式、否定肯定式等類型。歸納推理是由特殊的前提推出普遍性結(jié)論，有完全歸納法、不完全歸納法、簡單枚舉法、科學歸納法、挈合法（求同法）、差異法（求異法）、共變法、剩余法等具體方法。類比推理是從特殊性前提推出特殊性結(jié)論，也就是從一個對象的屬性推出另一對象也可能具有這一屬性。

演繹推理的邏輯特征是：如果前提真，那么結(jié)論一定真，是必然性推理;非演繹推理的邏輯特征是：雖然前提是真的，但不能保證結(jié)論是真的，是或然性推理。

從具體內(nèi)容看，化學推理的常見類型有對物種進行的推理（是哪一種物質(zhì)）、對屬類進行的推理、對組成進行的推理、對結(jié)構(gòu)進行的推理（包括對官能團或重要原子的位置以及特別的空間結(jié)構(gòu)進行推理等）、對性質(zhì)進行的推理、對存在進行的推理（含共存推理）、對化學反應(yīng)進行的推理、對（平衡）狀態(tài)進行的推理、對化學活性進行的推理、對化學規(guī)律規(guī)則進行的推理等等。

4化學邏輯思維（化學抽象思維）的基本操作活動

化學邏輯思維（抽象思維）的過程主要是對有關(guān)的感知材料進行抽象、形成化學概念等抽象結(jié)果，以及進一步運用概念等抽象結(jié)果進行化學判斷和化學推理等的活動。

化學認知中的邏輯思維是在對化學事物感性認識的基礎(chǔ)上，運用概念、判斷、推理、論證（或反駁）等形式進行邏輯加工，間接地、概括地反映化學事物的活動過程。其結(jié)果不僅是形成反映化學事物本質(zhì)的思維形式，而且要運用這些思維形式包含的知識制訂指導化學實踐的計劃、方案等新的思維形式。也就是說，它不僅在實踐和感性材料的基礎(chǔ)上解決化學事物“是什么”或“不是什么”的問題，而且還要為化學實踐解決“怎樣做”或“不怎樣做”的問題。

在化學認知中常見的基本邏輯操作常常跟化學實驗活動相互密切配合，其主要類型是：

4.1化學的分析與綜合

分析是把認知對象的整體分解為若干部分、把復雜的事物分解為簡單要素的過程。定性分析、定量分析、靜態(tài)分析、動態(tài)分析、組成分析、結(jié)構(gòu)分析、性質(zhì)官能分析和系統(tǒng)分析等在化學認知中都有著重要的意義。對化學事物進行分析，可以借助于抽象思維，也可以借助于實驗方法。思維中的分析可以達到實驗手段尚未達到的廣度和深度，但是它依賴實驗方法提供感性材料、客觀依據(jù)以至檢驗，兩者是相輔相成的。

綜合是在分析的基礎(chǔ)上把對象的各個部分、方面與要素統(tǒng)一和聯(lián)系成有機整體的過程。綜合能把握事物本來的聯(lián)系，克服分析的局限，揭示事物在分割狀態(tài)下不能顯示的特性。分析形式?jīng)Q定著綜合形式，分析和綜合既互相對立，又互相依存、互相滲透和互相轉(zhuǎn)化。

分析和綜合在化學認知中有著廣泛的應(yīng)用，化學概念、化學理論和元素化合物知識等內(nèi)容的認知都離不開分析和綜合。

分析和綜合不但在化學思維的微觀過程中存在，還在宏觀、整體的化學實踐過程中存在。此時的分析與綜合常常跟分析試驗、合成試驗等化學實踐活動相互配合。其中，物質(zhì)的綜合（化合）實質(zhì)上是物質(zhì)系統(tǒng)的綜合，有其特殊性：此時要發(fā)生“涌現(xiàn)”現(xiàn)象，表現(xiàn)出“整體大于部分之和”，而不是簡單的加和。

4.2化學的比較

比較是在分析和綜合的基礎(chǔ)上確定若干對象之間的共同點和差異點的邏輯過程，有利于更好地掌握化學事物的本質(zhì)特點和相互聯(lián)系。比較可以是單項的或多項的、分析的或綜合的、簡單的或復雜的、縱向的或橫向的。只有涉及對象實質(zhì)而不停留在表面的比較才是有意義和有價值的。

正確地應(yīng)用比較方法，首先要正確地確定比較什么。要選擇對認識和實踐有決定意義的方面進行比較。忽視實質(zhì)方面、只比較非實質(zhì)的表面方面，可能導致認識上的失誤。成功的比較應(yīng)能從表面的差異中發(fā)現(xiàn)實質(zhì)的相同，從表面的一致中發(fā)現(xiàn)實質(zhì)的差異。

其次，要正確地進行比較。只有對象的同一方面相對應(yīng)的屬性才能加以比較，不是同一方面相對應(yīng)的屬性不具有可比性。

此外，比較還應(yīng)當按照一定的標準進行。沒有標準，比較就無法進行;標準不一定，比較就不合理，就會犯邏輯錯誤。

與分析和綜合類似，比較不但在化學思維的微觀過程中存在，也在宏觀、整體的化學過程中存在。微觀的比較常用于思維素材的取舍或主次/輕重判定。宏觀的化學比較有關(guān)于物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制取方法的比較，關(guān)于化學過程現(xiàn)象、條件、操作、效應(yīng)方面的比較等等。

為了精細地進行比較，化學注重制定對應(yīng)的參量及其測量方法以及比較標準，例如跟金屬性、非金屬性對應(yīng)的電負性，跟金屬活動性對應(yīng)的標準電極電位、跟溶解性對應(yīng)的溶解度和溶度積、跟酸性對應(yīng)的酸電離常數(shù)等等。

4.3化學的分類

分類是在比較的基礎(chǔ)上根據(jù)共同點把事物歸并為一類、根據(jù)差異點把事物分為不同的類或者把同類事物劃分為較小的類，從而將事物區(qū)分為不同種類的邏輯方法。分類可以使大量繁雜的認知材料條理化、系統(tǒng)化，為有序地進行認知活動創(chuàng)造條件。科學的分類能反映事物內(nèi)部的規(guī)律性聯(lián)系，有利于掌握有關(guān)的認知對象。

分類必須以對象本身的某種屬性或關(guān)系作標準來進行。既可以根據(jù)事物的本質(zhì)屬性進行本質(zhì)分類（自然分類），也可以根據(jù)事物的顯著特征作輔助分類。在化學認知中常常根據(jù)認識或?qū)嵺`的不同需要采用不同的標準對化學事物作不同的分類。

分類應(yīng)該遵守下列規(guī)則：（1）分類必須相應(yīng)相稱，即分類所得各子項外延之和必須跟母項的外延恰好相等;（2）各子項應(yīng)是互相排斥的，其外延之間是不相容的并列關(guān)系;（3）分類不能越級，必須按照一定的層次逐級進行;（4）同一次分類必須使用同一個標準。

實物材料的種類十分龐雜，因此，科學、合理的分類對于化學來說十分重要。

4.4化學的類比

類比是在比較的基礎(chǔ)上，根據(jù)兩個或兩類對象在某些方面相似或相同，推論它們在其他方面也相似或相同，把其中某一對象的有關(guān)知識或結(jié)論推廣到另一對象的邏輯方法。又稱類比推理或類推。類比推理是在已有知識的基礎(chǔ)上進一步獲得新知識的一種有效的試探性方法，在化學認知中有著廣泛的應(yīng)用。

但是，類比有其局限性。由于事物之間總存在差異，相似屬性跟推論屬性之間不一定有必然的聯(lián)系，使類比所得結(jié)論不一定可靠，必須經(jīng)過實踐的驗證。為了提高類比推理的可靠性，應(yīng)該以兩個或兩類對象之間盡量多的相似方面、特別是本質(zhì)屬性的相似為依據(jù);另一方面，推論屬性跟相似屬性、特別是本質(zhì)屬性之間應(yīng)該具有較高的相關(guān)程度。

物質(zhì)的宏觀運動規(guī)律跟其微觀運動規(guī)律往往有很大差別，在它們之間進行類比需要特別謹慎。

4.5化學的歸納和演繹

歸納是根據(jù)個別事物具有某種屬性而推論某類事物都具有該屬性，由個別事物概括出一般結(jié)論的一種邏輯過程，又稱為歸納推理。歸納法能從經(jīng)驗事實中找出帶普遍性的規(guī)律和原理，擴大和獲得新知識，能為合理安排實驗提供邏輯依據(jù)，在化學認知中有著廣泛的應(yīng)用。在化學認知中常采用不完全歸納法。只根據(jù)部分對象作出概括，可能犯以偏概全或輕率概括的錯誤，所得結(jié)論需經(jīng)過實踐、特別是反例的檢驗。科學歸納法通過對典型對象的分析，揭示對象跟屬性之間的必然聯(lián)系，從而得出具有必然性的概括結(jié)論，提高結(jié)論的可靠性。這種方法又叫做典型歸納法，也是在化學認知中常用的一種歸納過程。

演繹是從一般性原理出發(fā)、按照一定規(guī)則得出關(guān)于個別具體事物的結(jié)論的邏輯過程。在科學證明、科學預見和建構(gòu)理論體系方面有著顯著的作用。演繹的運用形式多種多樣，“大前提一小前提一結(jié)論”三段論式是較常見的一種。在前提為真的條件下，演繹的規(guī)則能保證真值下傳，因而所得結(jié)論真實可靠。如果前提不真，就可能導致錯誤的結(jié)論。用演繹法所得結(jié)論一般也要在實踐中加以驗證。

歸納和演繹在科學認識過程中的功能是互補的、不能互相代替。在實際的認識過程中，它們互為條件、互相滲透：演繹的大前提往往是歸納的結(jié)果，歸納過程的分析則要依賴演繹。也就是說，演繹需要以歸納為基礎(chǔ)，而歸納需要以演繹為指導。在實際運用中應(yīng)該注意它們的相互聯(lián)系和相互補充。

4.6化學的證明和反駁

在化學認知中有時要確定某種猜想、假設(shè)、思想、觀點乃至假說、理論的正確性。為此，常常要用事實或科學原理作為根據(jù)來證明。證明是用已知的真實判斷確定另一個判斷真實性的一種邏輯方法。證明由論題、論據(jù)和論證方式組成。論題是需要證明其真實性的判斷，它必須明確，并在論證過程中始終保持穩(wěn)定、同一，不隨意擴大、縮小或偷換。論據(jù)是用來證明論題真實性的根據(jù)，它可以是事實論據(jù)，也可以是事理論據(jù)（定義、原理、規(guī)則、定律等）。論據(jù)必須是真實的，并且其真實性不依賴于論題的真實性，以防止虛假論證或循環(huán)論證。論據(jù)必須跟論題有著必然的聯(lián)系，才能有效和可靠地證明論題。此外，論據(jù)應(yīng)該是充分的，才能使論證完全和嚴密。論證方式是論題和論據(jù)之間的邏輯聯(lián)系方式，即證明中所使用的推理形式。論證方式必須符合邏輯，即符合推理規(guī)則。證明的形式多種多樣。按照論證方式可以分為演繹證明、歸納證明、類比證明3類。它們都是直接證明，在化學認知中比較常用。

反駁是一種特殊的邏輯證明，它是引用已知的真實判斷來確定另一判斷虛假性的邏輯方法。它跟證明的不同在于，證明是證真，而反駁是證偽。反駁也由3部分組成，即由被反駁的論題、反駁的論據(jù)和反駁的方式組成。反駁可以從反駁論題、反駁論據(jù)和反駁論證方式3方面進行。列舉事實進行反駁（歸納反駁）;由被反駁的論題引出虛假判斷或者自相矛盾的判斷，從而確定被反駁的論題虛假（歸謬法，演繹反駁）;以及獨立地證明另一個與被反駁論題相矛盾的命題真實（間接反駁），都是常用的反駁方法。

真理總是與謬誤相比較而存在，相斗爭而發(fā)展。因而，證明與反駁相輔相成，都是認識真理不可缺少的思維方法。

4.7化學的數(shù)學抽象及數(shù)學運思

數(shù)學是科學抽象的一種工具，具有高度的抽象性。在科學認知活動中常常要以數(shù)學為工具進行科學抽象活動。

數(shù)學方法是現(xiàn)代化學研究的重要方法之一，在化學認知中也有著重要的應(yīng)用，主要是：

（1）用形式化的數(shù)學語言表示化學中的量以及量的關(guān)系、量的變化，或者表示化學概念、原理、規(guī)律以及狀態(tài)和過程，加深有關(guān)認識;

（2）進行數(shù)量分析和計算，從量的方面認識物質(zhì)及其化學變化;

（3）利用現(xiàn)代數(shù)學，進行推導、演算來認識物質(zhì)及其化學變化的微觀圖景;

（4）利用數(shù)學模型來認識物質(zhì)化學運動的本質(zhì)特征和變化規(guī)律，等等。

數(shù)學方法在化學中的運用必須始終以化學事實為基礎(chǔ)并且接受化學實踐的檢驗。化學認知越深入，就越離不開數(shù)學和數(shù)學方法的運用。

4.8化學的物理抽象及物理學運思

主要表現(xiàn)在：在研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或變化時使用“力”的概念、“能（量）”、原子精細結(jié)構(gòu)等概念。

4.9化學中的抽象和概括

（參見前、后文，此處從略）。