简析用自然辩证法培养学生的工程思维能力
论文摘要：培养学生的工程思维能力是高等工科学校教学的主要目的之一。论述了在工科学校的教学中结合自然辩证法中的逻辑思维方法，采用比较和分类、归纳和演绎、分析和综合等方法的运用，培养学生在学习过程及实践工作中掌握运用逻辑概念进行判断和推理，从而获得知识或做出工程中的正确判断。懂得逻辑思维的方法，自觉地运用形式逻辑规律和规则，对形成正确的思维方式和提高思维能力是非常有益的。
论文关键词：自然辩证法；逻辑思维方法；工程思维能力
作为高等工科学校的学生，培养学生正确的工程思维能力对于毕业后学生在从事的工程实践工作和解决处理工程中出现的问题时将起到至关重要的作用。因此，培养学生的工程思维能力是高等工科学校教师教学中注意解决的主要问题之一。笔者在教学中用自然辨证法培养学生的工程思维能力方面做了一些初步尝试，希望本文能起到抛砖引玉的作用。
一、科学的思维方式
20世纪80年代我国著名科学家钱学森教授提出，一般人类的思维活动有三种基本形式，即形象思维（直觉）、抽象思维（逻辑）、灵感思维（顿佰）。人们的思维都应当采取以上三种形式。虽然思维活动形式上划分为三种，但实际上每个人的思维活动过程都不会是单纯的一种形式在起作用，往往是两种甚至三种先后起作用。
所谓形象思维就是反映于人脑中的思维对象的映象。这种映象可通过物化的形式再现出来，故人感知。最常见的形象就是视觉图形、手势姿态等等。灵感思维也不难理解，灵感常见的两种：一种是联想型，另一种是直接捕捉型。它也普遍存在于艺术创作、科学发现、发明及日常生活中。比如，在科学发现中，沃森（Watson）和克里克（Crick）发现了DNA的双螺旋结构。沃森谈及如何发现遗传物质DNA的双螺旋结构时，他说：“一次，我的手指冻得没法写字，只好蜷缩在炉火边，突然我想到一些DNA怎样美妙地蜷缩起来，而且可能以很科学的方式排列起来。”在探索DNA化学组成的三维空间的精确排列过程中，其灵感思维的闪烁无疑起过作用。然而，人们最常用、最有效也是最为人熟知并得到深入研究的思维活动形式却是抽象（逻辑）思维。形象思维一般只能反映客观对象的一个点或一个断面，只能作为一种完整、系统思维的前哨。灵感思维只是在遇到思维难点时起到一种辅助性的推动、突破作用。要达到系统思维只能通过抽象（逻辑）思维。三种思维中，逻辑思维的适应性最为广阔，任何对象的最后理解必须通过抽象（逻辑）思维。常说思维能力的训练，主要也就是抽象（逻辑）思维能力的训练。抽象思维首先以“语言”为基本工具，思维是语言内容，语言是思维的表现形式。科学的抽象就是抽去某类现象具体的、非本质的、次要的方面，引出其固有的本质特征，达到科学的认识。
思维方式是体现一定思想内容和一定思考方法的思维模式。也就是说，一个思维方式包括思维内容和思维方法两方面。思维模式则是人们的思维所遵循的某种用法和格式。思维方式体现着思想内容和一定的思维方法，如果不进行严密推敲，它和思维方法没什么两样。但如细细分辨，两者还是有区别的。思维方法是比较一般的东西，而思维方式是比较具体的东西。某一个人认识某一个对象的某个思路就一种思维力式，它与特定的内容相关。许多人在对许多对象进行认识的过程中不断重复使用的某种思路才是一种思维方法。如：比较的方法，分析、综合的方法，归纳、演绎的方法，数学的方法等等。
思维方法有科学、非科学以及正确、错误之分。正确的科学思维方法乃是根据事实材料，遵循逻辑规律、规则而形成概念、做出判断、进行推理的方法。就此而言，思维方法也就是逻辑方法，而逻辑方法正是在理性抽象思维过程中被人们所普遍遵守并普遍有效的方法。同时，思维在逻辑方法上的运用有时也被称为逻辑思维方式，这时思维方式就获得了一种普遍的意义。
二、辩证法与逻辑思维的关系
培养学生的工程思维能力是高等工科学校教学的主要目的之一。工程思维为何必须遵循自然辩证法，其目的在于如何认识工程和解决工程的质量问题。任何工程都有现象和本质两个方面：现象是工程的外部表现；工程的本质是服从自然界发展的综合反应，只是通过实践现象表现出来。因此，工程的各种决策施工是工程师认识自然规律的出发点，通过现象的分析了解事物的本质。
在工科高校教学过程中，由于课程的组织是分门别类进行的，以学科和知识结构自成一体系，如果缺乏辩证思维的指导，形而上学的思维方法再所难免。因此，必须把自然辩证法贯穿于工程实践与教学中，以培养学生的思维能力。
在教学中，教师传授知识的过程也是显示教师思维活动的过程，学生在接受知识的同时，其思维活动方式也会受到教师思维活动方式的影响。如果缺乏自然辩证法中科学方法论及逻辑思维方法的指导，则错误的思维方法在所难免。在案例讨论中常常可以看到这样的推理形式：因为电气设备短路具有某些内部故障表现，某电气设备具有这些故障表现，所以某电气设备就是短路了。这种以形式逻辑逻辑思维的规则推理显然违反了自然辩证法，是一个错误的推理。短路是电气设备的故障表现之一，所以不能因为电气设备出现故障就一定是短路表现，也有可能是其他故障表现。从哲学观点看，人类认识事物有两条基本路线，一是从个别到一般，二是从一般到个别。在形式逻辑的逻辑思维中，两者的思维形式分别表现为归纳推理和演绎推理。学生的学习是以获得理性知识为主的认识过程。在这一过程中，学生首先获得的往往不是感性的具体认识，而是概念、原理、理论等理性知识，这在高等教育中尤为突出。因此，以逻辑思维的方法论原理指导学习的思维活动和学习过程具有十分重要的意义。既要充分运用自然辩证法中哲学的方法论，又要注意运用逻辑思维方法指导学生的思维活动和学习。学生在学习过程及实践工作中常常要运用概念进行判断和推理，从而获得知识或做出工程中的正确判断。懂得逻辑思维的方法，自觉地运用形式逻辑规律和规则，对形成正确的思维方式和提高思维能力是非常有益的。
三、培养学生的工程思维能力
在教学中用辩证法培养学生的工程思维能力即逻辑思维方法，我们采取了如下方法，分述如下：
1.在教学中用比较和分类法培养学生的工程思维能力
比较和分类是认识事物的两种基本的逻辑方法。比较是确定对象之间差异点和共同点的逻辑方法。分类是根据对象的共同点和差异点将对象区分不同种类的逻辑方法。
教学中运用比较和分类的思维方法可使复杂的知识简单化，模糊的概念明朗化。如：在工程电磁场课中的静电场与恒定磁场是电磁场理论中的主要内容，是贯穿整个电磁理论的主线，如果不进行比较和分类，学生就很难抓住主要问题。当按场源特征分类后学生就便于掌握，而且能紧紧抓住电场有散无旋和磁场有旋无散的重要性。
2.在教学中用归纳和演绎法培养学生的工程思维能力
归纳方法有时简称“归纳法”，有时和归纳推理同义。一般认为，归纳是从个别／特殊的前提导出一般性结论的过程，或从次一般性前提推导出较一般性的结论；而演绎则是由一般性的前提导出个别／特殊性结论的过程或从一般性的前提推导出次一般性的结论。这是因为“由特殊到一般，又由一般到特殊”是认识运动的一般过程。归纳和演绎就是这一认识过程的两种推理形式，也是两种基本的思维方法。
电磁场的许多理论都符合归纳和演绎的原理。为了加强学生的辩证思维能力，讲课时注意引导学生应用归纳和演绎的思维方法学习。如在讲静电场和恒定电场时就特别强调学生注意：静电场是对观察者相对静止的电荷产生的电场，导电媒质中的恒定电场是导电媒质中稳恒运动的电荷产生的电场。归纳两种电场中物理量之间的对偶关系，例如D-J、q-I、ε-γ等，静电场中的基本方程和分析计算方法完全可以移植到恒定电场中。因此可演绎出恒定电场的基本方程和分析计算方法。由此使学生了解知识的来龙去脉，掌握知识的有机结构，避免僵化的教条学习。
3.在教学中用分析与综合法培养学生的工程思维能力
分析是把整体分解为部分，把复杂事物分解为简单要素并分别加以研究的一种思维方法。综合是把对象的各个部分、各个方面和各种因素联合起来思考的一种思维方法。运用分析和综合可以引导认识新事物、学习新知识的过程，通过事物的表面现象认识其本质并提高创造能力。
如判断闭合回路能否产生感应电动势，首先必须抓住决定闭合回路磁通变化的三个要素：磁场、闭合回路、相对运动。这三者之间既独立又相互联系，三者之间的矛盾可随事物的发展而发生变化，有磁场有闭合回路不一定会产生感应电动势，但有磁场的变化有闭合回路会产生感应电动势，或有磁场有闭合回路的相对运动会产生感应电动势，再或既有磁场变化又有闭合回路的相对运动会产生感应电动势。因此，不能只看到事物的局部，过早下结论，而应看到事物的整体，综合三个因素来全面考虑。如判断感应电动势方向与变化磁场方向的关系，若磁场增大则感应电动势与磁场符合右螺旋关系，若磁场减小则感应电动势与磁场不符合右螺旋关系。总之，比较和分类、归纳和演绎、分析和综合是指导各门学科的逻辑思维方法。运用这些思维方法可使知识更巩固，运用更灵活，也更具有创造力。从某种意义上说，逻辑思维能力是一个科学家素养水平的重要标志。教学中，要重视向学生传授含有方法论意义的知识，即那些经过归纳和抽象的对进一步学习具有举一反三作用的知识。又如讲到电磁波，从形式逻辑的角度来讲，采用从一般到个别的思维形式，先介绍电磁波的共性，即可脱离场源在自由空间传播，然后向学生提示，进一步考虑在波导中传播的思路，最后再让学生自己学习总结。这就是先把前提性知识交给学生，然后指导学生运用前提性知识学习具体知识。学生既学到了知识，又锻炼了思维，达到事半功倍的目的。
四、总结
在工程实践工作中，正确的判断是工程师的工程理论基础和实践经验的逻辑思维在工程实践中的具体表现。工程师凭借个人的经验，故然可以解决一般工程的实际问题，但任何工程师的经验都有其局限性，因为经验只能反映过去。因此，工程师只有充实自己的理论水平，作为经验层次思维中的基础才能不断提高工程思维的辩证能力。此外，应从具体工程的整体出发，全面分析工程内部和外部方面的表现，及时修改补充和验证判断，并及时修正施工措施。这些均具体反映在工程记录或阶段小结中。
总之，运用自然辩证法的科学方法论指导学生，训练思维能力，是理论与实践相结合的问题。在理论认识上，还应该继续克服传统教学思想中重视知识传授而轻视或忽略思维能力培养的倾向，把学生思维能力的培养切实作为重要的教学目标，做到实处。在教学实践中，要有意识地创造训练学生思维能力的教学方法，例如讨论课、案例分析课等。以有效的方式保证学生思维能力得到训练与提高。
论文关键词：自然辩证法；逻辑思维方法；工程思维能力
作为高等工科学校的学生，培养学生正确的工程思维能力对于毕业后学生在从事的工程实践工作和解决处理工程中出现的问题时将起到至关重要的作用。因此，培养学生的工程思维能力是高等工科学校教师教学中注意解决的主要问题之一。笔者在教学中用自然辨证法培养学生的工程思维能力方面做了一些初步尝试，希望本文能起到抛砖引玉的作用。
一、科学的思维方式
20世纪80年代我国著名科学家钱学森教授提出，一般人类的思维活动有三种基本形式，即形象思维（直觉）、抽象思维（逻辑）、灵感思维（顿佰）。人们的思维都应当采取以上三种形式。虽然思维活动形式上划分为三种，但实际上每个人的思维活动过程都不会是单纯的一种形式在起作用，往往是两种甚至三种先后起作用。
所谓形象思维就是反映于人脑中的思维对象的映象。这种映象可通过物化的形式再现出来，故人感知。最常见的形象就是视觉图形、手势姿态等等。灵感思维也不难理解，灵感常见的两种：一种是联想型，另一种是直接捕捉型。它也普遍存在于艺术创作、科学发现、发明及日常生活中。比如，在科学发现中，沃森（Watson）和克里克（Crick）发现了DNA的双螺旋结构。沃森谈及如何发现遗传物质DNA的双螺旋结构时，他说：“一次，我的手指冻得没法写字，只好蜷缩在炉火边，突然我想到一些DNA怎样美妙地蜷缩起来，而且可能以很科学的方式排列起来。”在探索DNA化学组成的三维空间的精确排列过程中，其灵感思维的闪烁无疑起过作用。然而，人们最常用、最有效也是最为人熟知并得到深入研究的思维活动形式却是抽象（逻辑）思维。形象思维一般只能反映客观对象的一个点或一个断面，只能作为一种完整、系统思维的前哨。灵感思维只是在遇到思维难点时起到一种辅助性的推动、突破作用。要达到系统思维只能通过抽象（逻辑）思维。三种思维中，逻辑思维的适应性最为广阔，任何对象的最后理解必须通过抽象（逻辑）思维。常说思维能力的训练，主要也就是抽象（逻辑）思维能力的训练。抽象思维首先以“语言”为基本工具，思维是语言内容，语言是思维的表现形式。科学的抽象就是抽去某类现象具体的、非本质的、次要的方面，引出其固有的本质特征，达到科学的认识。
思维方式是体现一定思想内容和一定思考方法的思维模式。也就是说，一个思维方式包括思维内容和思维方法两方面。思维模式则是人们的思维所遵循的某种用法和格式。思维方式体现着思想内容和一定的思维方法，如果不进行严密推敲，它和思维方法没什么两样。但如细细分辨，两者还是有区别的。思维方法是比较一般的东西，而思维方式是比较具体的东西。某一个人认识某一个对象的某个思路就一种思维力式，它与特定的内容相关。许多人在对许多对象进行认识的过程中不断重复使用的某种思路才是一种思维方法。如：比较的方法，分析、综合的方法，归纳、演绎的方法，数学的方法等等。
思维方法有科学、非科学以及正确、错误之分。正确的科学思维方法乃是根据事实材料，遵循逻辑规律、规则而形成概念、做出判断、进行推理的方法。就此而言，思维方法也就是逻辑方法，而逻辑方法正是在理性抽象思维过程中被人们所普遍遵守并普遍有效的方法。同时，思维在逻辑方法上的运用有时也被称为逻辑思维方式，这时思维方式就获得了一种普遍的意义。
二、辩证法与逻辑思维的关系
培养学生的工程思维能力是高等工科学校教学的主要目的之一。工程思维为何必须遵循自然辩证法，其目的在于如何认识工程和解决工程的质量问题。任何工程都有现象和本质两个方面：现象是工程的外部表现；工程的本质是服从自然界发展的综合反应，只是通过实践现象表现出来。因此，工程的各种决策施工是工程师认识自然规律的出发点，通过现象的分析了解事物的本质。
在工科高校教学过程中，由于课程的组织是分门别类进行的，以学科和知识结构自成一体系，如果缺乏辩证思维的指导，形而上学的思维方法再所难免。因此，必须把自然辩证法贯穿于工程实践与教学中，以培养学生的思维能力。
在教学中，教师传授知识的过程也是显示教师思维活动的过程，学生在接受知识的同时，其思维活动方式也会受到教师思维活动方式的影响。如果缺乏自然辩证法中科学方法论及逻辑思维方法的指导，则错误的思维方法在所难免。在案例讨论中常常可以看到这样的推理形式：因为电气设备短路具有某些内部故障表现，某电气设备具有这些故障表现，所以某电气设备就是短路了。这种以形式逻辑逻辑思维的规则推理显然违反了自然辩证法，是一个错误的推理。短路是电气设备的故障表现之一，所以不能因为电气设备出现故障就一定是短路表现，也有可能是其他故障表现。从哲学观点看，人类认识事物有两条基本路线，一是从个别到一般，二是从一般到个别。在形式逻辑的逻辑思维中，两者的思维形式分别表现为归纳推理和演绎推理。学生的学习是以获得理性知识为主的认识过程。在这一过程中，学生首先获得的往往不是感性的具体认识，而是概念、原理、理论等理性知识，这在高等教育中尤为突出。因此，以逻辑思维的方法论原理指导学习的思维活动和学习过程具有十分重要的意义。既要充分运用自然辩证法中哲学的方法论，又要注意运用逻辑思维方法指导学生的思维活动和学习。学生在学习过程及实践工作中常常要运用概念进行判断和推理，从而获得知识或做出工程中的正确判断。懂得逻辑思维的方法，自觉地运用形式逻辑规律和规则，对形成正确的思维方式和提高思维能力是非常有益的。
三、培养学生的工程思维能力
在教学中用辩证法培养学生的工程思维能力即逻辑思维方法，我们采取了如下方法，分述如下：
1.在教学中用比较和分类法培养学生的工程思维能力
比较和分类是认识事物的两种基本的逻辑方法。比较是确定对象之间差异点和共同点的逻辑方法。分类是根据对象的共同点和差异点将对象区分不同种类的逻辑方法。
教学中运用比较和分类的思维方法可使复杂的知识简单化，模糊的概念明朗化。如：在工程电磁场课中的静电场与恒定磁场是电磁场理论中的主要内容，是贯穿整个电磁理论的主线，如果不进行比较和分类，学生就很难抓住主要问题。当按场源特征分类后学生就便于掌握，而且能紧紧抓住电场有散无旋和磁场有旋无散的重要性。
2.在教学中用归纳和演绎法培养学生的工程思维能力
归纳方法有时简称“归纳法”，有时和归纳推理同义。一般认为，归纳是从个别／特殊的前提导出一般性结论的过程，或从次一般性前提推导出较一般性的结论；而演绎则是由一般性的前提导出个别／特殊性结论的过程或从一般性的前提推导出次一般性的结论。这是因为“由特殊到一般，又由一般到特殊”是认识运动的一般过程。归纳和演绎就是这一认识过程的两种推理形式，也是两种基本的思维方法。
电磁场的许多理论都符合归纳和演绎的原理。为了加强学生的辩证思维能力，讲课时注意引导学生应用归纳和演绎的思维方法学习。如在讲静电场和恒定电场时就特别强调学生注意：静电场是对观察者相对静止的电荷产生的电场，导电媒质中的恒定电场是导电媒质中稳恒运动的电荷产生的电场。归纳两种电场中物理量之间的对偶关系，例如D-J、q-I、ε-γ等，静电场中的基本方程和分析计算方法完全可以移植到恒定电场中。因此可演绎出恒定电场的基本方程和分析计算方法。由此使学生了解知识的来龙去脉，掌握知识的有机结构，避免僵化的教条学习。
3.在教学中用分析与综合法培养学生的工程思维能力
分析是把整体分解为部分，把复杂事物分解为简单要素并分别加以研究的一种思维方法。综合是把对象的各个部分、各个方面和各种因素联合起来思考的一种思维方法。运用分析和综合可以引导认识新事物、学习新知识的过程，通过事物的表面现象认识其本质并提高创造能力。
如判断闭合回路能否产生感应电动势，首先必须抓住决定闭合回路磁通变化的三个要素：磁场、闭合回路、相对运动。这三者之间既独立又相互联系，三者之间的矛盾可随事物的发展而发生变化，有磁场有闭合回路不一定会产生感应电动势，但有磁场的变化有闭合回路会产生感应电动势，或有磁场有闭合回路的相对运动会产生感应电动势，再或既有磁场变化又有闭合回路的相对运动会产生感应电动势。因此，不能只看到事物的局部，过早下结论，而应看到事物的整体，综合三个因素来全面考虑。如判断感应电动势方向与变化磁场方向的关系，若磁场增大则感应电动势与磁场符合右螺旋关系，若磁场减小则感应电动势与磁场不符合右螺旋关系。总之，比较和分类、归纳和演绎、分析和综合是指导各门学科的逻辑思维方法。运用这些思维方法可使知识更巩固，运用更灵活，也更具有创造力。从某种意义上说，逻辑思维能力是一个科学家素养水平的重要标志。教学中，要重视向学生传授含有方法论意义的知识，即那些经过归纳和抽象的对进一步学习具有举一反三作用的知识。又如讲到电磁波，从形式逻辑的角度来讲，采用从一般到个别的思维形式，先介绍电磁波的共性，即可脱离场源在自由空间传播，然后向学生提示，进一步考虑在波导中传播的思路，最后再让学生自己学习总结。这就是先把前提性知识交给学生，然后指导学生运用前提性知识学习具体知识。学生既学到了知识，又锻炼了思维，达到事半功倍的目的。
四、总结
在工程实践工作中，正确的判断是工程师的工程理论基础和实践经验的逻辑思维在工程实践中的具体表现。工程师凭借个人的经验，故然可以解决一般工程的实际问题，但任何工程师的经验都有其局限性，因为经验只能反映过去。因此，工程师只有充实自己的理论水平，作为经验层次思维中的基础才能不断提高工程思维的辩证能力。此外，应从具体工程的整体出发，全面分析工程内部和外部方面的表现，及时修改补充和验证判断，并及时修正施工措施。这些均具体反映在工程记录或阶段小结中。
总之，运用自然辩证法的科学方法论指导学生，训练思维能力，是理论与实践相结合的问题。在理论认识上，还应该继续克服传统教学思想中重视知识传授而轻视或忽略思维能力培养的倾向，把学生思维能力的培养切实作为重要的教学目标，做到实处。在教学实践中，要有意识地创造训练学生思维能力的教学方法，例如讨论课、案例分析课等。以有效的方式保证学生思维能力得到训练与提高。
