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(2019-05-19 18:30:34)
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三种常见的思维方式及特点---读《人工智能时代的教育变革》的启示
编者：这几天在读《人工智能时代的教育变革》一书，在该书中用了很大一些篇幅谈论未来的学习模式。其中包括创造性思维、新的读写能力、科技素养、数据素养、文人素养、批判性思维、系统性思维等。在日常教学中我们也常常说教授知识，培养能力（思维能力、动手能力与创造能力）形成素养。另外，大连24中的课堂一直强调思维与表达，所以为学习方便及节省时间，现从网上搜集整理了三种常见的思维方法及及其特点供大家学习参考。
思维是人脑对客观事物本质属性和内在联系的概括和间接反映，以新颖独特的思维活动揭示客观事物本质及内在联系并指引人去获得对问题的新的解释，是一个人智力水平高度发展的产物。
一、聚合思维
聚合思维法也称求同思维，指的是把各种信息聚合起来思考，朝着同一个方向而得出一个正确答案的思维。求同是聚合思维的主要特点，即聚合思维是利用已有的知识经验或常用的方法来解决问题的某种有方向、有范围、有组织、条理性强的思维方式。
又叫辐合思维、集中思维、求同思维。是思维者聚集与问题有关的信息，在思考和解答问题时，进行重新组织和推理，以求得正确答案的收敛式思维方式。例如，学生从书本的各种定论中筛选一种方法，或寻找问题的一种答案；理论工作者依据许多现成的资料归纳出一种结论。
(一)聚合思维的特点
1、封闭性，聚合思维是把许多发散思维的结果由四面八方集合起来,选择一个合理的答案,具有封闭性。
2、连续性，聚合思维的过程,是从一个设想到另一个设想,具有一定的连续性，聚合思维是一环扣一环的,具有较强的连续性。
3、求实性，发散思维所产生的众多设想或方案,一般来说多数都是不成熟的、不实际的我们必须对发散思维的结果进行有效筛选。被选择出来的设想和方案是按照实用的的标准来决定的，是切实可行的，这样的聚合思维就会表现出很强的求实性。
4、聚焦法，这种思维方式会围绕问题进行反复思考，有时甚至停顿下来，使原有的思维浓缩聚拢，形成思维的纵向深度和强大的穿透力，在解决问题的特定指向上思考，积累一定量的努力，最终达到质的飞跃，顺利解决问题。
（二）聚合思维的方法
聚合思维的具体方法很多,常见的有抽象与概括、归纳与演绎、比较与类比、定性与定量等。
1、抽象与概括
抽象是一种思维过程,通过性状的比较,找出同类事物的相同与不同的性状,把不同的性状舍弃,把本类事物有的、其他类事物没有的性状抽取出来。例如:把各种果实拿来比较,相同的地方是都有果皮和种子。可以选取的不同维度是:有的能吃有的不能吃;有的长在地下,有的长在地上;有的果皮坚硬,有的果皮柔软;颜色,五彩缤纷;大小,各有不同。把不同的性状去掉,取出二坚硬的果皮和种子组成的闭果”这一共性特征进行考察就是抽象思维
概括也是一种思维过程,是在抽象的基础上进行的。例如:对猫、兔、虎、猴等动物进行比较后,抽象出它们的共同特征是“有毛、胎生,哺乳”,在思想上联合起来就会形成“哺乳动物”的概念
2、归纳与演绎
归纳法又称归纳推理,是从特殊事物推出一般结论的推理方法,即从许多个别事实中概括出一般规律,到如,实践中人们经常会接触瓜,豆这等事物,通过反复实践,就会逐步认识到“种瓜得压,种豆得豆”的真谛,然后经过分析推理就会得到一个一般性的认识：龙生龙，凤生凤，所有生物都有遗传现象。这个过程就是一个归纳的过程。
演绎法又叫演绎推理,是从一般到特殊,即用已知的一般原理考察某一特殊的对象,推演出有关这个对象的结论。例如,所有的生物都有遗传现象。从这个原则出发,就可以引申出:老鼠也是生物,所以“老鼠的儿子会打洞”。这是由演绎推理而得出的一个结论。在认识过程中,归纳和演绎是相互联系、相互补充的。
3、比较与类比、分析
比较、类比和分析是一种联动性思维,不仅可以激发人们的情感,还启发人们的智慧,提出独特性的方法。要通过对相关知识进行比较、类比和分析综合,按照“发散→聚合→再发散→再聚合”和“感性认识→理性认识一具体实践”的认知过程,培养自己的创造能力。
4、定性与定量分析
定性分析就是对研究对象进行“质的方面的分析,运用归纳和演绎分析与综合以及抽象与概括等方法,主要凭借分析者的直觉、经验,对获得的各种材料进行思维加工,从而对分析对象的性质、特点发展变化规律作出判断的一种方法
定量分析就是通过统计调查法或实验法,建立研究假设,收集精确的数据资料,然后进行统计分析和检验的研究过程。在聚合思维的过程中，可以利用定性和定量的分析方法对单个创意进行分析，也可对一组创意进行评价。
（三）在应用聚合思维方法时要注意三个步骤。
第一步是收集掌握各种有关信息。采取各种方法和途径，收集和掌握与思维目标有关的信息，而资料信息愈多愈好，这是选用聚合思维的前提，有了这个前提，才有可能得出正确结论。
第二步是对掌握的各种信息进行分析清理和筛选。这是聚合思维的关键步骤。通过对所收集到的各种资料进行分析，区分出它们与思维目标的相关程度，以便把重要的信息保留下来，把无关的或关系不大的信息淘汰。经过清理和选择后，还要对各种相关信息进行抽象、概括、比较、归纳，从而找出它们的共同的特性和本质的方面。
第三步是客观地、实事求是地得出科学结论，获得思维目标。
另外，聚合思维有同一性、程序性和比较性三个特点。所谓同一性是指它是一种求同性，即找到解决问题的办法或答案。所谓程序性是指在解决问题的过程中，操作的程序，先做什么，后做什么，按照严格的程序，使问题的解决有章可循。比较性是指对寻求到的几种解题途径、方案、措施或答案，通过比较，找出较佳的途径、方案、措施或答案。
二、发散思维
发散思维又称辐射思维、放射思维、扩散思维或求异思维，是指大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维模式。它表现为思维视野广阔，思维呈现出多维发散状，如“一题多解”、“一事多写”、“一物多用”等方式
发散思维的主要功能就是为随后的收敛思维提供尽可能多的解题方案。这些方案不可能每一个都十分正确、有价值，但是一定要在数量上有足够的保证。
（一）发散思维的特点
1、流畅性，流畅性就是观念的自由发挥。指在尽可能短的时间内生成并表达出尽可能多的思维观念以及较快地适应、消化新的思想概念。机智与流畅性密切相关。
流畅性反映的是发散思维的速度和数量特征。
2、变通性，变通性就是克服人们头脑中某种自己设置的僵化的思维框架，按照某一新的方向来思索问题的过程。变通性需要借助横向类比、跨域转化、触类旁通，使发散思维沿着不同的方面和方向扩散，表现出极其丰富的多样性和多面性。
3、独特性，独特性指人们在发散思维中做出不同寻常的异于他人的新奇反应的能力。独特性是发散思维的最高目标
（二）发散性思维包括
发散性思维包括，立体思维、平面思维、逆向思维、侧向思维、横向思维、多路思维、组合思维
1、立体思维，思考问题时跳出点、线、面的限制，立体式进行思维。立体绿化：屋顶花园增加绿化面积、减少占地改善环境、净化空气。立体农业、间作：如玉米地种绿豆、高粱地里种花生等立体森林：高大乔木下种灌木、灌木下种草，草下种食用菌。立体渔业：网箱养鱼充分利用水面、水体；立体开发资源：煤、石头、开发产品。
2、平面思维，以构思二维平面图形为特点的发散思维形式如用一支笔一张纸一笔画出圆心和圆周。这种不连续的图形是难以一笔画出的。
3、逆向思维，背逆通常的思考方法。从相反方向思考问题的方法，也叫做反向思维
如说话声音高低能引起金属片相应的振动，相反金属片的振动也可以引起声音高低的变化。爱迪生在对电话的改进中，发明制造了世界上第一台留声机。
那么如何进行逆向思维呢？1）就事物依存的条件逆向思考，如小孩掉进水里，把人从水中救起，是使人脱离水，司马光救人是打破缸，使水脱离人，这就是逆向思维。2）就事物发展的过程逆向思考，如人上楼梯是人走路，而电梯是路走，人不动。3）就事物的位置逆向思考，如开展假如“我是某某”活动。4）就事物的结果逆向思考，据说俄国大作家托尔斯泰设计了这样一道题：从前有个农夫，死后留下了一些牛，他在遗书中写道：妻子得全部牛的半数加半头；长子得剩下的牛的半数加半头，正好是妻子所得的一半；次子得还剩下的牛的半数加半头，正好是长子的一半；长女分给最后剩下的半数加半头正好等于次子所得牛的一半。结果一头牛也没杀，也没剩下，问农夫总共留下多少头牛？
4、侧向思维，从与问题相距很远的事物中受到启示，从而解决问题的思维方式。例1：19世纪末，法国园艺学家莫尼哀从植物的盘根错节想到水泥加固的例子。当一个人为某一问题苦苦思索时，在大脑里形成了一种优势灶，一旦受到其他事物的启发，就很容易与这个优势灶产生相联系的反映，从而解决问题。
5、横向思维，相对于纵向思维而言的一种思维形式。纵向思维是按逻辑推理的方法直上直下的收敛性思维。而横向思维是当纵向思维受挫时，从横向寻找问题答案。正象时间是一维的，空间是多维的一样，横向思维与纵向思维则代表了一维与多维的互补。最早提出横向思维概念的是英国学者德博诺。他创立横向思维概念的目的是针对纵向思维的缺陷提出与之互补的对立的思维方法。
6、组合思维，从某一事物出发，以此为发散点，尽可能多地与另一事物联结成具有新价值，例如：第一次大组合是牛顿组合了开普勒天体运行三定律和伽利略的物体垂直运动与水平运动规律，从而创造了经典力学，引起了以蒸汽机为标志的技术革命；第二次大组合是麦克斯韦组合了法拉第的电磁感应理论和拉格朗日、哈密尔顿的数学方法，创造了更加完备的电磁理论，因此引发了以发电机、电动机为标志的技术革命；第三次大组合是狄拉克组合了爱因斯坦的相对论和薛定鄂方程，创造了相对量子力学，引起了以原子能技术和电子计算机技术为标志的新技术革命。所以爱因斯坦说过：“……组合作用似乎是创造性思维的本质特征。”
（三）应用发散性思维常用的方法
1、一般方法，材料发散法，以某个物品尽可能多的“材料”，以其为发散点，设想它的多种用途。
2、功能发散法，从某事物的功能出发，构想出获得该功能的各种可能性。
3、结构发散法，以某事物的结构为发散点，设想出利用该结构的各种可能性。
4、形态发散法，以事物的形态为发散点，设想出利用某种形态的各种可能性。
5、组合发散法，以某事物为发散点，尽可能多地把它与别的事物进行组合成新事物。
6、方法发散法——以某种方法为发散点，设想出利用方法的各种可能性。
7、因果发散法——以某个事物发展的结果为发散点，推测出造成该结果的各种原因，或者由原因推测出可能产生的各种结果
另外，发散思维不仅需要用上我们自己的全部大脑，有时候还需要用上我们身边的无限资源，集思广益。集体发散思维可以采取不同的形式，比如我们常常戏称的“诸葛亮会”。在设计方面，我们通常要采用的“头脑风暴”，每个不论可能性的说出自己的想法，只要自己能说通了，都可以被大家认同，而且被采纳，最后总结出结论。这个方法就叫做“头脑风暴”。
三、系统思维
系统思维就是把认识对象作为系统，从系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互联系、相互作用中综合地考察认识对象的一种思维方法。系统思维以系统论为思维基本模式的思维形态，它不同于创造思维或形象思维等本能思维形态。系统思维能极大地简化人们对事物的认知，给我们带来整体观。系统思维是一种逻辑抽象能力，也可以称为整体观、全局观。
另外，首先应该明白什么是系统？生物学中有生态系统，是指一个能够自我完善，达到动态平台的生物连，如：一个池塘。系统一般是可以封闭运作的，可以自我完善，并且能够动态平衡的物品集合
（一）系统思维阶段
系统思维阶段划分，按照历史时期来划分，可以把系统思维方式的演变区分为四个不同的发展阶段：古代整体系统思维方式——近代机械系统思维方式——辩证系统思维方式——现代复杂系统思维方式。
（二）系统思维的特征
系统思维方式的客观依据，就是系统乃是物质存在的普遍方式和属性，思维的系统性与客体的系统性是一致的。现代思维方式特别是系统思维方式，主要以整体性、结构性、立体性、动态性、综合性等特点见长。
1、整体性
系统思维方式的整体性是由客观事物的整体性所决定，整体性是系统思维方式的基本特征，它存在于系统思维运动的始终，也体现在系统思维的成果之中。整体性是建立在整体与部分之辩证关系基础上的。整体与部分密不可分。整体的属性和功能是部分按一定方式相互作用、相互联系所造成的。而整体也正是依据这种相互联系、相互作用的方式实行对部分的支配。
坚持系统思维方式的整体性，首先必须把研究对象作为系统来认识，即始终把研究对象放在系统之中加以考察和把握。这里包括两个方面的含义：一是在思维中必须明确任何一个研究对象都是由若干要素构成的系统；二是在思维过程中必须把每一个具体的系统放在更大的系统之内来考察。如解决城市交通问题，就要把城市交通问题作为一个由若干要素构成的系统来考察，不仅要考察系统内部车辆、客流量、道路等参数(要素)，还要考察车辆的运行情况。同时，还要把交通问题这个系统纳入城市市政建设的大系统中去考察。只有从市政建设的整体角度去考察解决城市交通这个子系统问题，才是解决问题的根本的有效的方法。
坚持系统思维方式的整体性，还必须把整体作为认识的出发点和归宿。就是说，思维的逻辑进程是这样的：在对整体情况充分理解和把握的基础上提出整体目标，然后提出满足和实现整体目标的条件，再提出能够创造这些条件的各种可供选择的方案，最后选择最优方案实现之。在这个过程中，提出整体目标，是从整体出发进行综合的产物；提出条件，是在整体目标统摄下，分析系统各要素及其相互关系而形成的；方案的提出和优选，是在系统分析的基础上重新进行系统综合的结果。由此可见，系统思维方式把整体作为出发点和归宿，通过对系统要素的分析这个中间环节，再回到系统综合的出发点。
系统思维方式的结构性，就是把系统科学的结构理论作为思维方式的指导，强调从系统的结构去认识系统的整体功能，并从中寻找系统最优结构，进而获得最佳系统功能。系统结构是与系统功能紧密相连的，结构是系统功能的内部表征，功能是系统结构的外部表现。系统中结构和功能的关系主要表现为：系统的结构决定系统的功能。在一定要素的前提下，有什么样的结构就有什么样的功能。问题是在于，与人相联系的系统其结构才决定其功能，表现为优化结构和非优化结构同功能的关系。优化结构就能产生最佳功能，非优化结构不能产生最佳功能，这是结构决定功能的一个具有方法论意义的观点。
系统思维方式的结构性，对认识方法论的基本要求，就是要树立系统结构的观点，在具体实践活动中，紧紧抓住系统结构这一中间环节，去认识和把握具体实践活动中各种系统的要素和功能的关系，在要素不变的情况下，努力创造优化结构，实现系统最佳功能。比如，进行的经济体制改革，就是在现有条件下进行的经济体制结构的改革，通过经济体制结构的优化来提高整体的经济能力。
系统的要素和结构对功能的作用都是非常重要的。要素是功能的基础，而结构是从要素到功能的必经的中间环节，在相同的要素情况下，结构如何对功能起着决定性作用。不仅如此，通过要素和结构关系所表现出的容差效应可以看出，系统要素在数量上不齐全和在质量上有缺陷，在一定条件下可以通过系统结构的优化得到弥补，而不影响系统的功能。
前苏联制造的米格25型飞机，按构成它的部件来说并不是世界上最先进的，但由于结构优化，其功能在当时是世界第一流的。系统思维方式的结构性，在考察要素和结构同功能的关系时，必须在头脑中把思维指向的重点放在结构上；在追求优化结构时，必须全力找出对整个系统起控制作用的中心要素，作为结构的支撑点，形成结构中心网络，在此基础上，再考察中心要素与其他要素的联系，形成系统的优化结构。
系统思维方式是一种开放型的立体思维。它以纵横交错的现代科学知识为思维参照系，使思维对象处于纵横交错的交叉点上。在思维的具体过程中，系统思维方式把思维客体作为系统整体来思考，既注意进行纵向比较，又注意进行横向比较；既注意了解思维对象与其他客体的横向联系，又能认识思维对象的纵向发展，从而全面准确地把握思维对象的规定性。客观事实都是纵向和横向的统一。任何一个认识客体，既是由若干个子系统构成的系统，又是另一个更大系统中的子系统。作为一个独立的系统，它的发展是纵向的；作为一个子系统，它与其他子系统之间的联系是横向的。这样一个具体系统的本质，不仅取决于该系统内部各子系统之间的结构形式，而且取决于与其他系统之间的联系形式。所以，立体思维，就是指主体在认识客体时要注意纵向层次和横向要素的有机耦合，时间和空间的辩证统一，在思维中把握研究对象的立体层次、立体结构和总体功能。不但要有“三维思维”，更要有“四维思维”，即研究系统运动的空间位置时，要考虑其时间关系；而研究系统运动的时间关系时，要考察其空间位置。立体思维就是时空一体思维，是纵横辩证综合思维。
在立体思维中，纵向思维和横向思维不再是各自独立的两种思维指向形式，而是有机地统一在一起。形成一种互为基础、互相补充的关系。纵向思维以横向思维为基础，就是说，要在横向比较中进行纵向思维，而且只有经过横向比较之后才能准确地确定纵向思维目标。例如，我们要上一个新产品，总要先进行调查论证，了解市场的供求关系，了解什么商品畅销，在横向比较的基础上，才能较为准确地选定某种新产品作为纵向思维的目标。横向思维的优点就在于，能跳出自己的小圈子，把事物置于普遍联系和相互作用之中，通过与其他事物的比较，来认识和度量自己，进而认识事物运动的特点和规律。
同时还必须看到，横向思维必须以纵向思维为基础，就是说，有效的横向思维必须对事物的纵向的深刻认识为前提。横向思维属于多向思维，在具体的思维过程中，思维指向是有限的。主体总是根据思维目标的需要，来确定一些主要的思维指向，究竟确定哪些思维指向，要受制于纵向思维的深度。主体纵向思维越深刻，越能准确地选定横向比较的目标和范围。例如，我们要评选某类最优产品，总是在同类产品质量比较优秀中评选，这就需要对该类产品的深刻认识，才能确定参加评选的产品，然后才能进行横向比较。纵向思维的长处是在历史的自我比较中，可以看到自己的优点和取得的成就。
立体思维是开放思维，而且在一切方面，在整体上都是开放的。因为，主体思维的纵向方面与时间的一维性相符合，与事物的纵向发展相一致，因而在纵向方面是开放的。主体思维的横向方面与空间的三维性相符合，与事物的横向联系相一致，因而在横向方面也是开放的。这样，主体思维无论在纵向方面还是在横向方面都是开放的，是全方位的开放，彻底的开放。根据系统开放性原理，主体的思维要达到有序，其首要条件是必须敞开“思维大门”，加强与来自不同方面的思维信息的交流，善于吸取有价值的思维成果。可见，这种彻底开放型的思维，最有利于主体从整体上全面地把握客体的本质。
系统的稳定是相对的。任何系统都有自己的生成、发展和灭亡的过程。因此，系统内部诸要素之间的联系及系统与外部环境之间的联系都不是静态的，都与时间密切相关，并会随时间不断地变化。这种变化主要表现在两个方面：一是系统内部诸要素的结构及其分部位置不是固定不变的，而是随时间不断变化的；二是系统都具有开放的性质，总是与周围环境进行物质、能量、信息的交换活动。因此，系统处于稳定状态，并不是讲系统没有什么变化，而始终处于动态之中，处在不断演化之中。
系统的动态原则可以作为事物运动规律来理解，它对于思维方法的作用是不可低估的。系统思维方式的动态性正是系统动态性的反映。思维从静态性进入动态性，要求人们正确认识和对待系统的稳定结构，使系统演化不断地从无序走向有序。系统的有序和无序是衡量系统结构是否稳定的标志。一般说来，如果系统是有序的，系统结构就是稳定的；相反，系统结构则是不稳定的。系统的有序和无序，稳定结构和非稳定结构，这是系统存在和演化的两种基本状态，它们本身没有抽象意义的价值规定。
人们完全可以根据自己的需要和价值取向，创造条件打破系统的有序结构，使之成为向新的有序结构过渡的无序状态，也可以创造条件消除对系统的各种干扰，使系统处于有序状态，保持系统的稳定。这里的关键是要把握系统演化过程中的控制项，对系统实现自觉的控制。控制项不仅能够破坏系统的旧稳定结构，而且还能使其过渡到新的系统结构。只要人们能够正确地把握控制项，就能使系统向演化目标方向发展。
然而，控制项是多样的，又是可变的。这就要求人们不但从多方面寻找解决问题的办法，找出最佳的控制项，而且还要随着系统的演化，不断地选择最佳控制项。由于系统演化的可能方向是分叉的树枝型，而不是直线型，这就要求人们把系统演化的可能方向理解为具有多种方向可选择的状态，把事物的发展放在多种可能、多种方向、多种方法和多种途径的选择上，而不要把希望寄托于某一种可能、方向、方法和途径上。因此，在人们的头脑中必须破除线性单值机械决定论的影响，树立非线性的统计决定论的思维方法。
综合，本身是人的思维的一个方面，任何思维过程都包含着综合和综合的因素。然而，系统思维方式的综合性，并不等同于思维过程中的综合方面，它是比“机械的综合”、“线性的综合”更为高级的综合。它有两方面的含义：一是任何系统整体都是这些或那些要素为特定目的而构成的综合体；二是任何系统整体的研究，都必须对它的成分、层次、结构、功能、内外联系方式的立体网络作全面的综合的考察，才能从多侧面、多因果、多功能、多效益上把握系统整体。系统思维方式的综合已经是非线性的综合，是从“部分相加等于整体”上升到“整体大于部分相加之和”的综合，它对于分析由多因素、从变量、多输入、多输出的复杂系统的整体是行之有效的。
系统思维方式的综合，要求人们在考察对象时要从它纵横交错的各个方面的关系和联系出发，从整体上综合地把握对象。传统的“分析程序”是：分析一综合，两者被划分为先后相继的两个环节，因而是一种单向思维。而“系统综合程序”是：综合一分析一综合，相互之间存在着反馈，是双向思维。它要求从整体出发，逻辑起点是综合，要把综合贯穿于思维逻辑进程的始终，要在综合的指导和统摄下进行分析，然后再通过逐级次综合而达到总体综合。它要求摒弃孤立的、静止的分析习惯，使分析和综合相互渗透，“同步”进行，每一步分析都要顾及综合、映现系统整体。这样才能使人们站在全局的高度上，系统地综合地考察事物，着眼于全局来认识和处理各种矛盾问题，达到最佳化的总体目标。
（三）系统思维常见的方法
整体法要求把思考问题的方向对准全局和整体、从全局和整体出发。如果在应该运用整体思维进行思维的时候，不用整体思维法，那么无论在宏观或是微观方面，都会受到损害。
总之，现代科学技术的发展要求人们不断揭示不同物质运动形式内在的共同属性与共同规律，这就要求人们必须采用系统思维的方法。
当今许多工业化国家都把发展以各种新工艺为基础的综合性自动化生产，建立综合性无废料生产当成是更新生产力的合乎规律的方向。许多农业先进国家已经将生态系统的原理用于规划、设计、建设和组织农业生产系统和农村生活系统以至农业政策系统，引起了农业生态系统综合化的趋势。这种把农业技术系统同农业生态系统有目的地实行综合，是现代化系统化大农业发展的趋势。至于现代的信息产业、宇宙工业、海洋开发等新兴产业，更是应用系统科学理论对单科单项技术进行综合配套和综合调控的产物。
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