自然辯證法5課件：三講科學(xué)研究方法和思維方法.ppt

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第三講科學(xué)研究方法與科學(xué)思維方法,,本講主要內(nèi)容,科學(xué)方法與方法論科學(xué)問題與科研選題科學(xué)認識的感性方法科學(xué)中的基本邏輯思維方法非邏輯思維方法科學(xué)理論的建構(gòu)機遇與一個人的成功,1.科學(xué)方法與方法論,方法與科學(xué)方法科學(xué)研究方法的兩大類別科學(xué)方法論,方法（Methodos）:人們?yōu)檫_到某種目的而采取的途徑、手段或策略。Methodos，大約相當于接近某物或達到目標的途徑。在解決理論的和實際的問題時，根據(jù)手段和目的有計劃地運用技術(shù)技能－科學(xué)活動－不同學(xué)科的規(guī)定性以其特殊的方法為標志。例如：——天文學(xué)：觀測方法等——物理學(xué)：實驗－數(shù)學(xué)方法等——生物學(xué)：分類法等科學(xué)方法:人們?yōu)檫_到認識客觀世界這一基本目的而采取的各種手段和途徑。,科學(xué)方法的三個層次第一個層次是各門自然科學(xué)中的特殊研究方法。第二個層次是整個自然科學(xué)的認識和方法。第三個層次是自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)普適的方法。,科學(xué)研究的一般程序科研選題獲取科學(xué)事實（觀察、實驗）進行思維加工建立理論體系（提出假說—判決性試驗）。,,,,科學(xué)研究方法的兩大類別,經(jīng)驗認識的方法（經(jīng)驗層次的方法）理論思維的方法（理論層次的方法）,方法論：即對方法本身進行的元研究，也就是研究方法的理論?？茖W(xué)方法論：即對科學(xué)研究方法本身進行的元研究。例如：（1）古希臘的理智主義傳統(tǒng)（泰勒斯的致思、畢達格拉斯的精算、）（2）中世紀時期的理性精神（3）近代唯科學(xué)主義,古希臘的理智主義傳統(tǒng)——泰勒斯的致思、畢達格拉斯的精算、亞里斯多德的物理學(xué)之后哲學(xué)始于泰勒斯美國當代哲學(xué)家理查羅蒂曾說：“自希臘時代以來，西方思想家們一直在尋求一套統(tǒng)一的觀念，這種想法似乎是合情合理的；這套觀念可被用于證明或批評個人行為和生活以及社會習(xí)俗和制度，還可為人們提供一個進行個人道德思考和社會政治思考的框架。‘哲學(xué)’(‘愛智’)就是希臘人賦予這樣一套映現(xiàn)現(xiàn)實結(jié)構(gòu)的觀念的名稱?！?德國哲學(xué)家H．G．伽達默爾曾深刻地指出：“科學(xué)這個概念是本身變化的希臘精神的發(fā)現(xiàn)。隨著這種發(fā)現(xiàn)，我們所說的西方文化就誕生了。然而，如果我們把它同偉大的亞洲文化相比較，就會看到，西方文化中間，既有它的優(yōu)越之處，同時也存在著它的厄運。科學(xué)對于希臘，本質(zhì)上是由數(shù)學(xué)代表的，它是一種特有的、唯一的理性科學(xué)。數(shù)學(xué)處理的是不變的東西；只要存在不變的東西，人們就能認識它，而不必再去觀看新的東西。為了使自己能被人理解為科學(xué)，近代科學(xué)在某種意義上同樣必須堅持這種原理。不變的自然規(guī)律取代了受數(shù)學(xué)啟示的希臘智慧、畢達哥拉斯派關(guān)于數(shù)和星宿的學(xué)說所曾占據(jù)的地位。顯然，在這種模式中，人類的事務(wù)很少能為認識提供補充的東西。道德和政治，以及人所設(shè)定的法律、人類賴以生存的價值、人所設(shè)立的組織機構(gòu)、遵從的習(xí)俗，所有這一切都不能要求有不變性。從而也就不能提出真正的認知可能性，即不具有可知性。”,在這個漫長的思維歷程中，希臘哲學(xué)和歐洲近代哲學(xué)的確為人類提供了真知灼見。但是，也許為這種真理和智慧的光環(huán)所遮蔽，理智主義或唯科學(xué)主義的致思傾向更具有隱蔽性、欺騙性。,然而，稍后一段時期，哲學(xué)視域從自然擴展到人、擴展到政治領(lǐng)域。黑格爾曾經(jīng)指出：智者派的“文化的一個主要方面是把愛利亞派的思想方式加以普遍化，并推廣到知識和行為的全部內(nèi)容上去”；“正是智者們現(xiàn)在把作為思想的簡單概念(在愛利亞學(xué)派中，芝諾已經(jīng)開始轉(zhuǎn)到思想的純粹摹本)轉(zhuǎn)到運動上去了，一般地應(yīng)用到社會對象上去，并且使它深入到一切人事關(guān)系中去”。,蘇格拉底哲學(xué)是從懷疑人自己、肯定人的有限性開始的。他認為，認識自己一無所知，就是人們改善心靈，培養(yǎng)道德的第一步。他借用德爾菲太陽神廟的一句題辭“認識你自己”來作為自己哲學(xué)的格言。伽達默爾曾經(jīng)指出：“這意味著(你要)‘知道你是一個人，不是神’，即使對處于科學(xué)時代的人來說，這一點依然是正確的。這句名言對所有控制和支配的幻想無疑是一種警告。自由不僅受到各種統(tǒng)治者的威脅，而且更多地受著一切我們認為我們所控制的東西的支配和對其依賴性的威脅；能夠解脫、獲得自由的方式只能是自我認識?！?到了亞里士多德，人類真正步入了理性動物的歷史。在這里，智慧被視同為形而上學(xué)，或是“第一哲學(xué)”，是一種純粹理論而客觀的學(xué)科?，F(xiàn)在西方人所說的科學(xué)也已經(jīng)奠下了基礎(chǔ)，理智已經(jīng)和神話、宗教、詩歌等非理智的知識和價值領(lǐng)域完全分家。,中世紀時期的理性精神中世紀后期，已經(jīng)出現(xiàn)了一大批高度系統(tǒng)化、專門化的知識或?qū)W科，如神學(xué)、羅馬法和宗教法規(guī)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)和占星術(shù)、邏輯學(xué)和自然哲學(xué)，以及語法和修辭學(xué)等等。第一，此時知識的擴大已超出古代“七藝”的狹隘局限——“七藝”，全稱“七種自由藝術(shù)”。歐洲中世紀早期對古代希臘、羅馬學(xué)校中所設(shè)立的一般文化課程的稱呼，包括文法、修辭、辯證法(即邏輯)、算術(shù)、幾何、音樂、天文七科。前三科又被稱之為“三藝”，后四科被稱之為“四藝”。第二，大量翻譯復(fù)興古希臘文化。第三，法、英和意大利普遍出現(xiàn)了大學(xué)這種高級教育的形式和機構(gòu)。在大學(xué)，人們從古代七藝這種百科全書式的知識中解放出來，專家們以培養(yǎng)專家為目標，用新獲得的原文為基礎(chǔ)，采用一種新的方法講授專門化的學(xué)科。這種方法包括課堂講課和爭論，這些講課和爭論引據(jù)標準的權(quán)威，使用固定的術(shù)語，采取非常成熟的、規(guī)則嚴謹?shù)耐评砗拖到y(tǒng)論證的邏輯方法。,近代科學(xué)這一時期被稱為“牛頓時代”。牛頓的成就遠不止表現(xiàn)在物理學(xué)方面，不止完成了對物理世界的偉大綜合，對近代哲學(xué)也作了杰出的總結(jié)和統(tǒng)一。亞沃爾夫指出：“近代科學(xué)先驅(qū)者的哲學(xué)思想大都在牛頓那里重現(xiàn)。但是，各種思潮的真正匯合，必需某種程度的相互適應(yīng)。牛頓正是完成了這個工作，而且他的貢獻還不止于使不同的哲學(xué)傾向相互適應(yīng)?！弊鳛椤皻v來運用數(shù)學(xué)方法的大師之一”，牛頓依據(jù)數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)在世人皆知的“牛頓”三大定律。但是，他的科學(xué)精神更傾向于培根、波義耳和洛克的經(jīng)驗精神。在科學(xué)研究中，他不僅僅依賴于數(shù)學(xué)演繹，而且還總是訴諸經(jīng)驗證實。他把這兩種哲學(xué)傾向結(jié)合起來，形成了實驗證實的方法，即“四條哲學(xué)推理的法則”。,即（1）除那些真實而已足夠說明其現(xiàn)象者外，不必去尋求自然界事物的其他原因；（2）對于自然界中同一類結(jié)果，必須盡可能歸之于同一種原因；（3）物體的屬性，凡既不能增強也不能減弱者，又為我們實驗所能及的范圍內(nèi)的一切物體所具有者，就應(yīng)視為所有物體的基本屬性；（4）在實驗哲學(xué)中，我們必須把那些從各種現(xiàn)象中運用一般歸納而導(dǎo)出的命題看作是完全正確的，或者是非常接近于正確的；雖然可以想象出任何與之相反的假說，但是沒有出現(xiàn)其他現(xiàn)象足以使之更為正確或者出現(xiàn)例外以前，仍然應(yīng)當如此對待。,2.科學(xué)問題與科研選題,科學(xué)研究始于問題科學(xué)問題的類型及其產(chǎn)生源泉科研選題的基本原則和步驟,科學(xué)研究方法的大致框架可以用基礎(chǔ)科學(xué)研究程序來概括出五個環(huán)節(jié)：,科研選題,建立理論體系,假說驗證,對材料加工,獲取科學(xué)事實,,,,,2.1科學(xué)研究始于問題,什么是科學(xué)研究的邏輯起點？A“科學(xué)始于觀察”（古代）亞里士多德的觀點(個別事實-歸納解釋性理論-演繹出關(guān)于個別事實的知識)（近代）培根為代表的古典歸納主義學(xué)派（觀察實驗--感性認識—理性認識）B“科學(xué)始于問題”（現(xiàn)代）愛因斯坦的觀點（現(xiàn)代）波普爾的觀點,愛因斯坦說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數(shù)學(xué)上的或?qū)嶒炆系募寄芏选６岢鲂碌膯栴}，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要創(chuàng)造性的想象力，而且標志著科學(xué)的真正進步?！?波普爾認為，首先要回答what、why、how,其中總是要滲透理論、伴隨假設(shè)，總是要有所選擇。四段圖式：P1→TT→EE→P2科學(xué)研究從問題(P1)開始，經(jīng)過試探性理論(TT)，又經(jīng)過批判性檢驗、排除錯誤(EE)，進而提出新的問題(P2)。,小題大做92年，臺灣清華大學(xué)80周年校慶時，楊振寧有關(guān)做大題目小題目問題時說：“多半的時間應(yīng)該做小題目，大題目不是不能做，只是成功的機會較小，若能透過做小題目的訓(xùn)練，則更能掌握解大題目的精神。”,楊振寧的話：,“把天線放長，多方瀏覽，不只是瀏覽本學(xué)科狹窄范圍的文獻，更要隨時留意其他的學(xué)科，透過廣泛的接觸，才能這找出這個領(lǐng)域的大方向。選擇科目與方向是很難決定的，中間有很多是靠機會的?！袕V博的知識，不要只念自己本身科目的東西，不管有無相關(guān)，都要盡量吸收”。,“科學(xué)始于問題”與“認識以實踐為基礎(chǔ)”——前者著眼于科學(xué)研究的程序，后者著眼于認識的來源；——作為認識的一般過程，實踐是認識的基礎(chǔ)，認識過程的每一個階段既是已有的實踐和認識的終點，又是新的認識和實踐的起點；——科學(xué)問題這種認識形式既包含先前實踐和認識的成果，也預(yù)示著進一步實踐和認識的方向。,2.2科學(xué)問題的類型及其來源,廣義上的問題是指“某個給定的智能活動過程的當前狀態(tài)與智能主體所要求的目標狀態(tài)之間的差距”。科學(xué)問題與廣義上的問題不同A、科學(xué)問題的設(shè)置，與科學(xué)家個體的“當前狀態(tài)”有關(guān)，還與科學(xué)共同體的“當前狀態(tài)”有關(guān)。B、科學(xué)問題蘊涵著問題的指向、研究的目標和求解的應(yīng)答域。,科學(xué)問題是以三種方式向客體進行發(fā)問的。即（1）“……是什么？”這是有關(guān)識別或判定認識對象觀念時發(fā)問形式；（2）“……為什么？”這是要求回答現(xiàn)象的原因或行為目的時的發(fā)問形式；（3）“……怎么樣？”這是要求描述認識對象的狀態(tài)或過程時的發(fā)問形式。,科學(xué)問題的來源何在呢？從總體上理解，科學(xué)問題是來源于社會生產(chǎn)實踐與科學(xué)實踐。但由于科學(xué)理論發(fā)展的相對獨立性與自主性，科學(xué)問題還可以有以下別的來源。,科學(xué)問題的來源第一、科學(xué)實踐與科學(xué)理論的矛盾。例如：原子不可分的理論無法解釋電子的發(fā)現(xiàn)，光的波動說無法解釋光的干涉、衍射、偏振以及光電效應(yīng)等。這表明，傳統(tǒng)的科學(xué)理論不能解釋科學(xué)實踐中出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新事實；傳統(tǒng)理論無法對同一事物的多種觀察和實驗結(jié)果進行統(tǒng)一解釋。第二，科學(xué)理論體系本身的內(nèi)在矛盾。任何科學(xué)理論都可能存在某些缺陷或矛盾。悖論是從某一理論出發(fā)，推出兩個自相矛盾的命題，或者從某一理論中推出的命題與已知的科學(xué)理論產(chǎn)生邏輯矛盾。佯謬是從一個理論中推出自身不能成立的結(jié)論。微積分初創(chuàng)時期的無窮小悖論，推動了極限理論和方法的產(chǎn)生；天文學(xué)的光度佯謬，推動了天文學(xué)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了等級式結(jié)構(gòu)模型和大爆炸宇宙模型。,第三，不同科學(xué)學(xué)派和科學(xué)理論之間的矛盾。例如：燃素說與氧化說、熱素說與熱的分子運動論、災(zāi)變論與漸變論、自生說與種生說、水成說與火成說、關(guān)于天體起源的不同假說等，都包含著需要深入探索的科學(xué)問題。第四，學(xué)科之間的交叉點、空白區(qū)。維納說：“在科學(xué)發(fā)展上可以得到最大收獲的領(lǐng)域是各種已經(jīng)建立起來的部門之間的被忽視的無人區(qū)”。第五，社會需求與生產(chǎn)實踐提出的問題。在社會生產(chǎn)、社會生活、環(huán)境保護、軍備與戰(zhàn)爭等實踐活動中都會提出大量的、需要探索的實際問題，它們經(jīng)過抽象、轉(zhuǎn)變、提升，均可成為科學(xué)問題。,發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題的一般有如下的途徑：（1）尋求一定范圍內(nèi)的經(jīng)驗事實的聯(lián)系；(2)新事實和舊理論之間的沖突；（3）交叉學(xué)科的結(jié)合點；（4）科學(xué)體系內(nèi)部的邏輯矛盾；（5）相互對立的假說或理論；（6）對理論的普遍性和邏輯簡單性的追求；（7）各學(xué)科之間的概念、理論、方法的相互移植和擴展。,2.3科研選題的基本原則和步驟,科研選題科研選題就是依據(jù)選題原則和主客觀條件，從眾多科學(xué)問題中選擇和確定符合一定要求的問題作為科研課題的活動?？蒲羞x題不僅決定著科研工作的主攻方向和目標，而且規(guī)定了科學(xué)研究應(yīng)采取的方法和途徑。,科研選題的重要性科研選題關(guān)系到科學(xué)研究的方向、目標和內(nèi)容，直接影響科研的途徑和方法，決定著科研成果的水平、價值和發(fā)展前途。愛因斯坦指出：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。因為解決問題也許僅僅是一個數(shù)學(xué)上或?qū)嶒炆系募寄芏?，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標志著科學(xué)的真正進步”,科學(xué)選題中要把握如下的基本原則：（1）需要性原則（目的）（2）創(chuàng)造性原則（價值）即選出的課題應(yīng)是前人沒有解決或沒有完全解決的疑難問題，并預(yù)期能從中產(chǎn)生創(chuàng)造性的科學(xué)技術(shù)成果。（3）科學(xué)性原則（根據(jù)）即選出的課題要有一定的科學(xué)理論和科學(xué)事實作為根據(jù)，以唯物主義的基本原理為指導(dǎo)，按照客觀規(guī)律選擇課題，把課題置于當時的科學(xué)技術(shù)背景下，并使之成為科學(xué)上可以成立和可以探討的問題。（4）可行性原則（條件）即選擇的課題應(yīng)與自己的主、客觀條件相適應(yīng)，這些條件是已經(jīng)具備或經(jīng)過努力可以具備的條件進行選題。,科研選題的基本步驟A、課題的前期調(diào)研B、課題的構(gòu)思和論證C、課題的提出和評審,怎樣形成一個有科學(xué)價值的問題？應(yīng)該包括這樣幾個方面：對構(gòu)成該問題的各項事物和現(xiàn)象作一番透徹的分析；對反映這些事物的科學(xué)概念與名詞術(shù)語有明確認識；對問題展開的步驟預(yù)先做一番構(gòu)思和論證。,科學(xué)方法及其分類1、科學(xué)方法的含義及其意義所謂方法是對客觀規(guī)律的運用。人們把這種運用表現(xiàn)在為實現(xiàn)預(yù)期目的而使用的手段上或行為方式上，就是方法。所謂科學(xué)方法是認識世界和改造世界的工具，它是通過科學(xué)認識主體的活動而表現(xiàn)出來的，它是主體把握客體的主觀手段。其特征是：運用理性的方法，即借助于邏輯理性、數(shù)學(xué)理性和經(jīng)驗理性的結(jié)合而成的。,2、科學(xué)方法的層次和分類科學(xué)技術(shù)方法按其作用范圍和普遍性程度，大體可以區(qū)分為三個層次：其一、是適用于某些學(xué)科的特殊研究方法，如光譜分析方法；如物理學(xué)中求物體運動在某一時刻的瞬時速度的方法；天文學(xué)利用譜線紅移測定天體背行運動的方法等；這一層次的方法是各門學(xué)科研究的內(nèi)容，不在自然科學(xué)方法論的研究之列。,其二、是適用于各門自然科學(xué)或技術(shù)科學(xué)的一般研究方法，如觀察實驗方法、系統(tǒng)方法、數(shù)學(xué)方法等，它們是各門自然科學(xué)通用的方法。又可細分為三個小層次：1、科學(xué)認為的感性方法，主要指觀察、實驗、模擬等方法，它們是科學(xué)研究中獲取感性材料的基本方法；2、科學(xué)認為的理性方法，它是整理材料，提出假說，形成科學(xué)要領(lǐng)建立科學(xué)理論的基本方法；3、綜合性的橫向科學(xué)方法，即系統(tǒng)科學(xué)方法。此層次又分為科學(xué)研究方法、技術(shù)研究與開發(fā)方法。,其三、是適用于自然科學(xué)、社會科學(xué)、思維科學(xué)的普遍研究方法，也稱哲學(xué)方法。如歸納方法、演繹方法、矛盾分析方法等。自然辯證法學(xué)科主要研究第二類方法。,3科學(xué)認識的感性方法,科學(xué)事實及其獲取途徑科學(xué)觀察方法科學(xué)實驗方法,什么是科學(xué)事實？漢森認為，科學(xué)事實不是一成不變的，因人而異?？破諏幷J為，科學(xué)事實是可靠的，不變的，事實勝于雄辯。,一、科學(xué)事實的規(guī)定性客觀事實：客觀存在的事件的現(xiàn)象和過程；經(jīng)驗事實1：物質(zhì)客體與科學(xué)儀器相互作用結(jié)果的表征。經(jīng)驗事實2：對表征的陳述與判斷。,二、科學(xué)事實的可錯性科學(xué)事實與物質(zhì)客體的本性有關(guān)科學(xué)事實與人所設(shè)置的認識條件有關(guān)科學(xué)事實與人采納的概念系統(tǒng)有關(guān)所以，科學(xué)事實屬于認識論的范疇，存在著可錯性！,科學(xué)事實及其獲取途徑,科學(xué)事實是指通過觀察和實驗所獲得的、經(jīng)過科學(xué)整理和鑒定的經(jīng)驗事實。經(jīng)驗事實的分類事實Ⅰ，指客體與儀器相互作用結(jié)果的表征；事實Ⅱ，指對觀察實驗所得結(jié)果的陳述和判斷。我們所說的科學(xué)事實就是經(jīng)驗事實II,科學(xué)事實的性質(zhì)A科學(xué)事實是個別存在陳述B科學(xué)事實應(yīng)該可復(fù)核、可重現(xiàn)C科學(xué)事實應(yīng)該比較精確、系統(tǒng),獲取科學(xué)事實的基本途徑獲取科學(xué)事實的直接途徑獲取科學(xué)事實的間接途徑文獻調(diào)研的基本操作規(guī)范A、文獻的分類：印刷型；縮微型；計算機存儲型；聲像型B、三次文獻的劃分法：①一次文獻：原始文獻②二次文獻：檢索類出版物③三次文獻：分析綜合而編寫出來的文獻,科學(xué)觀察方法,科學(xué)觀察：人們在一定的理論指導(dǎo)下，有目的、有計劃、有步驟地通過自己的感官去反映自然界各種事物現(xiàn)象的活動?？茖W(xué)觀察的特點典型性客觀性全面性科學(xué)觀察的分類定性觀察和定量觀察直接觀察和間接觀察,觀察方法的作用A、啟示性觀察有助于研究課題的形成B、探索性觀察有助于科學(xué)假說的建立C、檢驗性觀察驗證或否證科學(xué)理論觀察方法的局限性A、只能直接發(fā)現(xiàn)對象的現(xiàn)象，而不能直接發(fā)現(xiàn)對象的本質(zhì)；B、不能直接觀察到所有研究的現(xiàn)象；C、只能直接觀察到具體特殊事物的性質(zhì)和特點，而不能直接觀察到事物普遍的共性。,觀察方法的作用：搜集科學(xué)事實證明或反駁科學(xué)假說,,光線通過大質(zhì)量天體附近時被彎曲的示意圖,1915年已在柏林普魯士科學(xué)院任職的愛因斯坦把太陽邊緣星光的偏折度修正為1.74角秒。1919年5月29日發(fā)生日全食時進行檢驗光線彎曲的觀測。英國人為那次日食組織了兩個觀測遠征隊，一隊到巴西北部的索布拉爾（Sobral）；另一隊到非洲幾內(nèi)亞海灣的普林西比島（Principe）。愛丁頓參加了后一隊。1919年11月兩支觀測隊的結(jié)果被歸算出來：索布拉爾觀測隊的結(jié)果是1.98″0.12″；普林西比隊的結(jié)果是1.61″0.30″。1919年11月6日，英國人宣布光線按照愛因斯坦所預(yù)言的方式發(fā)生偏折。,還有一個故事也廣泛流傳，說的是當光線彎曲預(yù)言被英國人的日食觀測證實的消息傳來時，愛因斯坦正在上課，一位學(xué)生問他，假如他的預(yù)言被證明是錯的，他會怎么辦？愛因斯坦回答說：“那么我會為親愛的上帝覺得難過，畢竟我的理論是正確的?！?科學(xué)觀察的原則客觀性原則全面性原則典型性原則,科學(xué)實驗方法,科學(xué)實驗方法即人們根據(jù)一定的科學(xué)研究目的，運用科學(xué)儀器、設(shè)備等物質(zhì)手段，在人為控制或模擬研究對象的條件下，使自然過程以純粹、典型的形式表現(xiàn)出來，以便進行觀察、研究，從而獲取科學(xué)事實的方法。,實驗方法的特點：簡化和純化研究對象強化研究對象加速或延緩自然過程模擬或重演自然過程,1957年吳健雄所做的Co60實驗證明，這與自然現(xiàn)象是不符合的。吳健雄實驗的原理其實非常簡單。假定有一面鏡子，鏡子兩邊各有一個Co60原子。然后每個Co60原子各放在一個與鏡面垂直的電流圈的中心。這兩個電流圈除電流方向相反外其他完全相同。因此，在這鏡子兩邊的系統(tǒng)(Co60加電流圈)的初態(tài)，除左右相反外，其他也完全一樣。這兩個Co60都衰變出電子。照通常想法，出來的電子數(shù)目向左右對稱的方向應(yīng)該一樣多。但結(jié)果完全不是這樣。,科學(xué)實驗方法的類型（1）按照研究目的，可以分為探索性實驗、驗證性實驗和判斷性實驗；（2）根據(jù)研究對象的質(zhì)與量可以分為定性實驗、定量實驗、定性定量實驗；（3）根據(jù)理論與應(yīng)用的關(guān)系可以分為純粹實驗和中間實驗；（4）根據(jù)實驗的認識作用可以分為析因?qū)嶒灐φ諏嶒?、結(jié)構(gòu)分析實驗、功能分析實驗；（5）根據(jù)實驗的對象和手段可以分為直接實驗和模擬實驗。,科學(xué)實驗方法的過程A、準備B、實施C、結(jié)果處理,觀察和實驗中的認識論問題,觀察與理論的關(guān)系邏輯經(jīng)驗主義者：“純粹中性觀察說”科學(xué)歷史主義者：“觀察滲透理論說”“觀察滲透理論說”的合理性①觀察不僅是接收信息的過程，同時也是加工信息的過程；②任何觀察陳述都是用科學(xué)語言表達出來的，而科學(xué)語言總與特定的科學(xué)理論聯(lián)系著。,實驗對象與測量儀器的相互作用A、必須堅持微觀客體的客觀實在性；B、必須認識到主體不可能離開測量儀器去研究客體性質(zhì)；C、在判定從客體所獲得的信息時，必須充分考慮測量儀器與客體相互作用的因素。,觀察實驗中的倫理,人們對自然科學(xué)領(lǐng)域中實驗研究的倫理約束問題相當重視，因為它的不良研究對人類社會的危害極大。例如：核能實驗、人類基因克隆以及日本731部隊的人體活體實驗等。社會科學(xué)領(lǐng)域中的觀察實驗未必會出現(xiàn)這樣的棘手問題，但是社會科學(xué)研究可能涉及把人放進人為設(shè)計的社會情景之中，操作受試者的感覺或行為，如果實驗方式不當，也會給受試者帶來很大的身心危害，因此社會實驗研究同樣要受到倫理標準的限制，如果研究者要把受試者放入有生命危險、令人困窘或會導(dǎo)致焦慮的情境時，必須非常小心謹慎，不得使受試者受到傷害。,在自然科學(xué)研究時，要求實驗者如實記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，如果為了一定目的篡改實驗數(shù)據(jù)，必然被視為科學(xué)上的欺騙行為，“巴爾的摩事件”就是科學(xué)上的贗品。社會實驗研究中同樣存在著欺騙，只是方式不同。,科學(xué)思維與科學(xué)中的基本邏輯思維方法,科學(xué)思維,人們對自然事物的認識一般經(jīng)過兩個階段：第一階段是關(guān)于事物表面的、零散的感性認識，第二階段才能達到對事物本質(zhì)和規(guī)律性的認識。,認識兩階段及其關(guān)系,⑴感覺—對客觀世界表面、個別特征的反映1、感性認識階段⑵知覺—神經(jīng)對外界各種感覺進行分析和綜合而獲得的整個對象的印象⑶表象—人們離開當前事物后，被感知的對象在意識中保留下來并通過回憶可再現(xiàn)出來的具體印象⑴感性具體—科學(xué)事實（科學(xué)抽象）⑵抽象規(guī)定—概念要素（或概念、經(jīng)驗定律）⑶思維具體—概念（理論體系）⑴概念—反映事物本質(zhì)屬性和內(nèi)部聯(lián)系的思維形式2、理性認識階段⑵判斷—是人們運用概念對事物及其屬性作出肯定或否定論述的一種思維形式⑶推理—由一些判斷推出新判斷的思維形式,,,,,,,一、科學(xué)抽象科學(xué)抽象就是透過表面現(xiàn)象，深入事物的里層，抽取本質(zhì)和規(guī)律性的思維過程和方法。,二、科學(xué)抽象的基本過程感性的具體抽象的規(guī)定思維中的具體感性的具體，是人們在實踐中得到的關(guān)于客觀對象、具體事物的感性直觀。抽象的規(guī)定，是通過思維的分析活動，把整體分解成各個部分，從中去掉那些偶然的、非本質(zhì)的東西，抽出那些必然的、本質(zhì)的東西，對具體事物各方面的本質(zhì)加以規(guī)定。思維中的具體，是許多抽象規(guī)定的綜合，因而是多樣性的統(tǒng)一。,,,,科學(xué)中的邏輯思維方法,邏輯思維是在感性認識的基礎(chǔ)上，運用概念、判斷、推理等思維形式，間接而概括地反映客觀對象的一種思維形式。,比較與分類歸納與演繹分析與綜合,比較與分類方法比較方法是指在不同事物之間或在同類事物之間找出它們的差異點和共同點的邏輯方法。比較方法在科學(xué)研究中的作用：①揭示不易直接觀察到的事物的運動和變化。例如：恒星的運動在短時間內(nèi)是難以直接觀察到的，因而長期以來被人們看作是永恒不動的星體。1718年，哈雷將他自己在圣赫勒那島所作的觀測，同一千年前古希臘天文學(xué)家希帕恰斯與托勒密所作的觀測相比較，看到四顆恒星（畢宿五、天狼、大角、參宿四）的位置有明顯的差異，因而發(fā)現(xiàn)了恒星運動狀況。②運用比較方法，可以追溯事物發(fā)展的歷史淵源和確定事物發(fā)展的歷史順序。,③對事物進行定性的鑒別和定量的分析。例如：化學(xué)上確定被測物質(zhì)含量的比色分析法；地質(zhì)學(xué)上鑒定地層相對地質(zhì)年代的化石分析法。④對科學(xué)理論的真理性進行驗證。例如：1609年，開普勒在大量觀測的基礎(chǔ)上，設(shè)想出了行星運動可能采取的各種形式，然后，他將每一種行星運動的形式同所觀測的事實材料進行比較。他發(fā)現(xiàn)只有橢圓軌道的行星運動與觀測事實最符合，因而發(fā)現(xiàn)了行星運動第一定律，推翻了天體是沿著正圓形軌道運動的觀念。,分類方法是指在比較基礎(chǔ)上根據(jù)一定的標準對各種事物進行類別劃分的邏輯方法。分類方法的運用①現(xiàn)象分類（人為分類）②本質(zhì)分類（自然分類）例如：生物分類學(xué)的三個發(fā)展階段：①搜集和初步整理材料②建立生物的自然性質(zhì)的分類系統(tǒng)③種群分類學(xué)研究,分類方法在科學(xué)研究中的作用①使各種繁雜的材料條理化、系統(tǒng)化。②便于把握同類事物的共性，提高認識效率。③為人們尋找某一具體事物起到向?qū)ё饔谩７诸惙椒ㄟ\用中應(yīng)注意的一些問題①每一種分類必須根據(jù)同一個標準。②分類必須完整。③分類必須按照一定的程序逐級進行。④根據(jù)事物的本質(zhì)而不是現(xiàn)象進行分類。,歸納和演繹方法歸納方法是指從個別事物的現(xiàn)象的研究中概括出一般原理或結(jié)論的邏輯思維方法。歸納方法的類型根據(jù)歸納的前提是否完全，可分為完全歸納法和不完全歸納法；在不完全歸納法中，根據(jù)其運用因果聯(lián)系的程度，又區(qū)分為簡單枚舉法和科學(xué)歸納法。,穆勒五法／科學(xué)歸納法求同法（MethodofAgreement）求異法（MethodofDifference）求同求異并用法（MAD）共變法（MethodofConcomitantVariation）剩余法（MethodofResidues）結(jié)論一般比較可靠，在科學(xué)研究中常用于進行對照實驗和析因?qū)嶒灥膶嶒炘O(shè)計，主要適用于線性的、簡單的和確定性的因果關(guān)系的研究,例如：1960年，英國某農(nóng)場十萬只火雞和小鴨吃了發(fā)霉的花生，在幾個月內(nèi)得癌癥死了。后來，用這種花生喂羊、貓、鴿子等動物，又發(fā)生了同樣的結(jié)果。1963年，有人又用發(fā)了霉的花生喂大白鼠、魚和雪貂，也都紛紛得癌而死，上述各種動物患癌癥的前提條件中，對象、時間、環(huán)境都不同，唯一共同的因素就是吃了發(fā)霉的花生。于是，人們推斷：吃了發(fā)霉的花生可能是這些動物得癌死亡的原因。后來通過化驗證明，發(fā)霉的花生內(nèi)含黃曲霉素，黃曲霉素是致癌物質(zhì)。這個推斷就是通過契合法得出的。求同法就是考察幾個出現(xiàn)某一被研究現(xiàn)象的不同場合，如果各個不同場合除一個條件相同外，其他條件都不同，那么，這個相同條件就是某被研究現(xiàn)象的原因。這種方法是異中求同。求同法可用下列公式表示：場合先行情況被研究現(xiàn)象①ABCa②ADEa③AFGa…所以A是a的原因,例如：一百多年前，一艘遠洋帆船載著五個中國人和幾個外國人由中國開往歐洲。途中，除五個中國人外，全病得奄奄一息。經(jīng)診斷，都患有壞血病。同乘一只船，同樣是人，一樣是風(fēng)餐露宿，受苦挨餓，漂洋過海，為什么中國人和外國人卻判若異類呢？原來這五個中國人都有喝茶的嗜好，而外國人卻沒有。于是得出結(jié)論：喝茶是這五位中國人不得壞血病的原因。這個結(jié)論就是用差異法得出的。,例如：某醫(yī)療隊為了了解地方病甲狀腺腫的原因，先到這種病流行的幾個地區(qū)巡回調(diào)查。發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)地理環(huán)境、經(jīng)濟水平都各不相同，有一點是共同的，即居民常用食物和飲用水中缺碘。醫(yī)療隊又到一些不流行該病的地區(qū)去調(diào)查。發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)地理環(huán)境、經(jīng)濟水平也各不相同，但有一點是共同的，即居民常用食物和飲用水中不缺碘。醫(yī)療隊綜合上述調(diào)查情況后，認為缺碘是產(chǎn)生甲狀腺腫的原因。后來對病人進行補碘治療，果然療效甚佳。這一結(jié)論就是通過并用法而得出來的。,共變法的案例（1）一定壓力下的一定量氣體，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積縮小。氣體體積與溫度之間的共變關(guān)系，說明氣體溫度的改變是其體積改變的原因。（2）資本害怕沒有利潤或利潤太少，就想自然界害怕真空一樣。一旦有適當?shù)睦麧?，資本就膽大起來。如果有10%的利潤，它就保證到處被使用，有20%的利潤，它就活躍起來；有50%的利潤，它就鋌而走險；為了100%的利潤，它就敢踐踏一切人間法律；有300%的利潤，它就敢犯任何罪行，甚至冒絞首的危險。,例如：有一次居里夫人和她的丈夫為了弄清一批瀝青鈾礦樣品中是否含有值得提煉的鈾，對其含鈾量進行了測定。令他們驚訝的是，有幾塊樣品的放射性甚至比純鈾的還要大。這就意味著，在這些瀝青鈾礦中一定含有別的放射性元素。同時，這些未知的放射性元素只能是非常少量的，因為用普通的化學(xué)分析法不能測出它們來。量小放射性又那樣強，說明該元素的放射性要遠遠高于鈾。1898年7月，他們終于分離出放射性比鈾強400倍的釙。該元素的發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用的是剩余法。,歸納方法的作用①從事實材料中得出普遍規(guī)律或結(jié)論。②發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實、提出科學(xué)理論的重要方法。③從經(jīng)驗事實上升到一般原理的方法歸納方法的局限性①歸納法不能保證一定能獲得必然真理。②歸納方法多是根據(jù)對事物現(xiàn)象的歸納來獲得結(jié)論的，所以它缺乏內(nèi)在的必然性。,關(guān)于演繹方法(Deduction)演繹方法是從一般到個別的推理方法，即用已知的一般原理考察某一特殊的對象，推演出有關(guān)這個對象的結(jié)論的方法。演繹推理的主要形式是“三段論”，由大前提、小前提和結(jié)論三部分組成。凡人皆有死－－大前提蘇格拉底是人－－小前提＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿因此，蘇格拉底終有死－－結(jié)論,演繹推理是一種必然性的推理方法：假如正確遵守邏輯規(guī)則，只要前提為真，結(jié)論就不會錯。演繹方法在科學(xué)研究中的作用。①為科學(xué)知識的合理性提供嚴密的邏輯證明。②使人們的原有知識得到擴展和深化。③提出科學(xué)假說和檢驗科學(xué)假說的重要方法。還應(yīng)該看到：結(jié)論中不會含有比前提中更多的信息，因而缺乏創(chuàng)造性，主要用于邏輯證明，而不是科學(xué)發(fā)現(xiàn)。因此，演繹方法的局限性：①它只適合于已有理論的證明和推演。②演繹法本身不能保證其結(jié)論的可靠性。③推出的新知識其可靠性未必能得到保證。,分析即把一個完整的對象分解為不同的方面和部分，把復(fù)雜的對象分解為各個簡單的要素，并把這些部分或要素分別進行研究的一種思維方法。分析方法的三個環(huán)節(jié)：①對事物整體加以“解剖”，把它的各個部分從整體中“分割”開來，“分離”出來；②深入分析各個部分的性質(zhì)和特點；③把各部分在認識上組織起來聯(lián)系起來，以獲得對事物的完整把握。,分析方法的運用①根據(jù)事物存在的性質(zhì)進行分析②從對象存在空間結(jié)構(gòu)進行分析③從對象運動變化的時間結(jié)構(gòu)進行分析④根據(jù)對象的功能結(jié)構(gòu)進行分析分析方法的作用①近代自然科學(xué)得以產(chǎn)生和發(fā)展的重要方法②認識事物的必要手段③綜合方法運用的前提分析方法的局限性“只見樹木，不見森林”,綜合方法即尋求研究對象的各個部分、側(cè)面、因素的內(nèi)在聯(lián)系，把對象的各個部分聯(lián)系起來作為一個整體來加以研究的思維方法。綜合方法的運用可以根據(jù)對象的性質(zhì)從空間和時間兩個方面或橫向和縱向兩個方面來加以開展。綜合方法的作用（1）人類認識事物的重要方法和目的（2）可對對象零亂的認識組織成系統(tǒng)的認識。（3）可避免對對象認識的片面性和狹隘性。綜合方法的局限性“只見森林，不見樹木”,理想化方法,理想化方法，就是人們運用理性思維的能力，完全排除次要因素的干擾，使研究對象處于理想的純化的狀態(tài)下進行研究的方法。,一、理想模型理想模型是人們?yōu)榱丝茖W(xué)研究的需要而建立的一種既具有高度抽象性具有某種極限特征的理想客體。例如：“質(zhì)點”，只有一定質(zhì)量而沒有一定形狀和大小的點。“剛體”，是在任何外力作用下都不會發(fā)生形變的物體。,理想模型的作用簡化作用，引入“理想模型”概念，可以使問題的處理大為簡化而又不會發(fā)生大的偏差。預(yù)見功能，能夠超越現(xiàn)有條件，指示研究方向，形成科學(xué)預(yù)見。,二、理想實驗理想實驗就是人們在思想中利用理想模型塑造的理想過程，并進行嚴密推理的一種思維活動。也稱思想實驗和假想實驗。,理想實驗與科學(xué)實驗的比較,理想實驗對象理想模型手段邏輯推理性質(zhì)思維活動理想實驗的結(jié)構(gòu)與形式同科學(xué)實驗的結(jié)構(gòu)和形式非常相似，它需要在思維中設(shè)想,科學(xué)實驗物質(zhì)客體物質(zhì)手段實踐活動與科學(xué)實驗相似的實驗條件、實驗過程、實驗材料等。,理想實驗的作用理想實驗可以克服科學(xué)實驗中無法擺脫的物質(zhì)條件的限制，是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要手段。自伽俐略之后，理想實驗逐漸成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要方法。愛因斯坦在《物理學(xué)進化》一書中，闡述了20多個理想實驗。,數(shù)學(xué)方法,所謂數(shù)學(xué)方法，就是根據(jù)研究對象質(zhì)的特點，借助于數(shù)學(xué)所提供的概念、理論、形式、方法和技巧，對研究對象進行量的分析、描述、推導(dǎo)和計算，從而達到揭示事物本質(zhì)和規(guī)律的一種研究方法。,一、數(shù)學(xué)方法的特點,1、高度的抽象性：撇開事物的具體內(nèi)容，從純粹形態(tài)上研究數(shù)和形的關(guān)系，使研究對象變成了一種完全脫離自己內(nèi)容的抽象的符號形式系統(tǒng)。Y=1/2aX2S=1/2gt2E=1/2mv2A=1/2πr2,2、嚴密的邏輯性：一切數(shù)學(xué)結(jié)論都是由嚴密的邏輯推理導(dǎo)出，因而具有邏輯上的必然性和量的確定性。例：求證三角形三個內(nèi)角之和等于180A同學(xué)，使用量角器、直尺，認認真真畫了三個不同類型的三角形，然后，一一測量，得到了結(jié)果。B同學(xué)，只用一支筆，十分隨意地畫了一個三角形，然后，通過演繹法，推理證明。,3、普遍的適用性：數(shù)學(xué)及其方法原則上可以普遍適用于一切科學(xué)。19世紀，生物學(xué)的數(shù)學(xué)應(yīng)用是零？,二、數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用,1、數(shù)學(xué)模型方法，就是通過建立和研究客觀對象數(shù)學(xué)模型來揭示對象本質(zhì)特征和變化規(guī)律的方法。建立數(shù)學(xué)模型的一般過程現(xiàn)實原型數(shù)學(xué)抽象數(shù)學(xué)模型解釋評價數(shù)學(xué)分析運算數(shù)學(xué)模型的解,,,,哥茨尼堡七橋,,,,,,,,,,,,,,數(shù)學(xué)模型應(yīng)用舉例,ABDC,,,,,,,,數(shù)學(xué)模型的種類,確定性數(shù)學(xué)模型－確定性的自然現(xiàn)象隨機性數(shù)學(xué)模型－隨機性自然現(xiàn)象模糊性數(shù)學(xué)模型－模糊性自然現(xiàn)象突變性數(shù)學(xué)模型－突變性自然現(xiàn)象,2、公理化方法公理化方法就是從盡可能少的幾個原始概念和不證自明的公理出發(fā)，應(yīng)用演繹推理規(guī)律，通過邏輯推理建立整個理論體系的方法。,歐幾里德像,第一個古典的公理化體系,公理化方法首先產(chǎn)生于數(shù)學(xué)，歐幾里德幾何學(xué)體系是第一個古典的公理化體系。他在《幾何原本》中以23個定義、5條公設(shè)和5條公理作為出發(fā)點，推演出467個數(shù)學(xué)命題，將古代關(guān)于幾何學(xué)的知識系統(tǒng)化為一個邏輯上完美、嚴密的體系?！稁缀卧尽凡粌H奠定了幾何學(xué)的基礎(chǔ)，而且提供了公理化方法的范例。,一個嚴格的公理化體系需要滿足下列的條件:,無矛盾性,獨立性,完備性,,,,公理化方法建立的一般原則,無矛盾性。在公理化體系中，要求邏輯上首尾一致，不允許出現(xiàn)相互矛盾的命題。完備性。即所選擇的公理應(yīng)當是足夠的，從它們能推出有關(guān)本學(xué)科的全部定理、定律；若減少其中任何一條公理，有些定理、定律就會推導(dǎo)不出來。獨立性。即所有公理彼此是獨立的，其中任何一個公理都不可能從其它公理中推導(dǎo)出來，這樣就可使公理的數(shù)目減少到最低限度。,哥德爾不完備性定理,1962年，哥德爾提出不完備性定理，任何一個公理化體系不可能既是完備的，又是無矛盾的。因為，任何公理化體系都是人類在一定歷史時期、一定認識水平下的認識成果，不可能是絕對嚴格、絕對完備的。,思考：哥德爾對不完備性定理對公理化方法的挑戰(zhàn)？(哥德爾及哥德爾定理：哥德爾，曾被《時代》雜志評選為20世紀100個最偉大的人物之一。在1931年，他證明了“存在著可被看作真但卻不可能被證明為真的數(shù)學(xué)命題”。說明了一個公理體系不可能既是完備的，又是不矛盾的。(建議閱讀：《邏輯人生---哥德爾傳》約翰.卡斯蒂著上海科技教育出版社。),5.非邏輯思維方法,科學(xué)社會學(xué)家巴伯在《科學(xué)與社會秩序》中說，強調(diào)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中邏輯的作用這樣一個慣例漏掉了科學(xué)中大量最重要的東西，漏掉了所有可能的錯誤，漏掉了科學(xué)發(fā)現(xiàn)者的所有豐富想象力，也漏掉了所有對已有發(fā)現(xiàn)成果的思考，漏掉了所有對周圍世界的認真探索的思路和方法。生理學(xué)家萊恩杜波斯在《路易巴斯德》中寫道：“構(gòu)成科學(xué)的原材料不僅是科學(xué)家的觀察、實驗、計算，而且還有他們的沖動、夢想和愚蠢?！?非邏輯思維的特點非邏輯思維的基本形式直覺與靈感形象思維與科學(xué)想象非邏輯思維與邏輯思維的關(guān)系,非邏輯思維的特點,非邏輯方法即運用潛意識、直覺、靈感、想象、形象思維于科學(xué)研究所產(chǎn)生的方法。非邏輯思維方法的特點非邏輯思維不受或少受思想束縛，常常超越思想常規(guī)、擺脫成見、構(gòu)筑新意，并有想象力參與，以達到科學(xué)研究上產(chǎn)生突破的一種思維活動。,非邏輯思維經(jīng)歷的三個境界：第一境界：昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路；——懸想第二境界：衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴；——苦思第三境界：眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處；——頓悟,對創(chuàng)造主體的“內(nèi)醒報告”的研究：法國數(shù)學(xué)家J．阿達瑪1945年對全美杰出數(shù)學(xué)家進行的問卷調(diào)查中的一個問題是在創(chuàng)造活動中使用的是什么類型的思維，以及這種思維形式與意識狀態(tài)之間的關(guān)系。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，他指出：“實際上，幾乎所有的人不僅在思維過程中避免使用語言，甚至還避免使用代數(shù)符號或者任何其它有固定符號。他們也和我一樣，總是運用模糊的意象思維”。,非邏輯思維的基本形式,潛意識直覺靈感想象形象思維,關(guān)于科學(xué)直覺的內(nèi)醒報告,“我擺脫了有關(guān)這個問題的一切思緒，快步走到街上，突然，在街上的一個地方——我至今還能指出這個地方——一個想法仿佛從天而降，出現(xiàn)在我的腦中，其清晰明確猶如一個聲音在大聲喊叫?！薄拔覜Q心放下工作，放下有關(guān)工作的一切思想。第二天，我在做一件性質(zhì)完全不同的事情，好象電光一閃，突然在頭腦中出現(xiàn)了一個思想，這就是解決的辦法……簡單到使我奇怪怎么先前競?cè)粵]有想到。”“然后是幾個月專注的思考，相要找出零散的觀測現(xiàn)象那種令人不解的混亂究竟意味著什么。突然有一天如雷掣電閃，統(tǒng)統(tǒng)變得清晰明白……長時間耐心的研究之后突然誕生的概括，使我茅塞頓開，豁然開朗，這時的快樂是人生很少快事所能比擬的?！卑罡瘢簺]有漫長而且有耐心的演繹推理就沒有豐富的直覺,直覺與靈感,直覺和靈感的基本特征：①認識發(fā)生的突發(fā)性②認識過程的突變性③認識成果的突破性直覺和靈感的方法論意義它們是非邏輯思維的重要形式，也是發(fā)揮科學(xué)認識主體思維能動性的突出表現(xiàn)。,形象思維與科學(xué)想象,形象思維即人腦借助于形象進行創(chuàng)造性想象的思維活動。在形象思維過程中，一是運用形象；二是依靠想象力；三是無一定程式束縛的創(chuàng)造性思維活動。,科學(xué)想象是根據(jù)過去貯存在大腦中的知識、經(jīng)驗、方法及其在大腦中已經(jīng)形成的暫時聯(lián)系，進行重新組合的思維活動，包括對已經(jīng)形成的暫時聯(lián)系的重新建構(gòu)。,5.5非邏輯思維與邏輯思維的關(guān)系,二者的區(qū)別表現(xiàn)在：A、特點不同B、作用不同C、所屬的層次不同二者的聯(lián)系表現(xiàn)在：A、邏輯思維也具有創(chuàng)造性的內(nèi)容；B、非邏輯思維方法的運用，也滲透著邏輯方法。C、創(chuàng)造過程基本上都經(jīng)歷邏輯思維→非邏輯思維→邏輯思維這樣的階段。,6科學(xué)理論的建構(gòu),科學(xué)理論始于假說科學(xué)假說的檢驗科學(xué)理論建構(gòu)的原則和程序構(gòu)建科學(xué)理論體系的方法,6.1科學(xué)理論始于假說,只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說?！鞲袼辜僬f即指在已有知識和事實基礎(chǔ)上，對事物的本質(zhì)和規(guī)律所作出的一種推測性說明。例如：光的本質(zhì)的“微粒說”和“波動說”；元素之間聯(lián)系的“三元素族”、“八音律表”和“元素周期表”；關(guān)于地質(zhì)變化的“災(zāi)變論”和“漸變論”；關(guān)于地質(zhì)構(gòu)造的各種學(xué)說；數(shù)學(xué)中的各種猜想等等。,科學(xué)假說與科學(xué)理論,所謂科學(xué)假說就是在根據(jù)已知的科學(xué)事實和科學(xué)原理，對所研究的自然現(xiàn)象及其規(guī)律或原因提出的一種假定性推測和說明，是自然科學(xué)理論思維的一種重要形式?？茖W(xué)假說的基本特點是：,科學(xué)性,假定性,易變的性質(zhì),,,,科學(xué)假說的特點①合理性：假說雖然是對事物本質(zhì)和規(guī)律的一種推測性說明，但是它并不是純粹的主觀臆斷，而是依據(jù)已有的知識，在一定事實材料基礎(chǔ)上提出的。例如“地心說”（2世紀）②假定性：假說是基于不夠充分的事實材料而對事物本質(zhì)和規(guī)律作出的假定性說明。例如海王星的發(fā)現(xiàn)。③易變性：科學(xué)理論在其發(fā)展過程中也有變化，如概念的擴張、原理的增加、理論體系的豐富等。但其內(nèi)核和本質(zhì)是不變的。但是，假說可能演變成理論，也可能因其錯誤而被淘汰，變化趨勢和程度相當大。例如，哥白尼的“日心說”被開普勒修正。,建立假說的方法論原則,解釋性原則,可檢驗性原則,對應(yīng)原則,可預(yù)見性原則,邏輯簡單性原則,18世紀中葉，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，天王星理論上計算的軌道與通過實際觀測數(shù)據(jù)描繪的軌道不一致?！焱跣擒壍榔畛蔀樘煳膶W(xué)史上的“百年難題”。1845年法國業(yè)余天文學(xué)家勒維烈和英國業(yè)余天文學(xué)家亞當斯各自提出存在第三種可能的推測：在天王星附近有一顆尚未發(fā)現(xiàn)的行星起攝動作用，使天王星軌道出現(xiàn)異動。于是，他們分別用數(shù)學(xué)方法，從萬有引力定律出發(fā)，借助行星軌道計算公式，計算出了這顆未知行星在天空中的位置。勒維烈為其取名“海王星”。1846年9月23日，德國柏林天文臺助理員加勒按照勒維烈制作的海王星運行表，果然發(fā)現(xiàn)了它。在加勒實際發(fā)現(xiàn)之前，勒維烈和亞當斯的預(yù)言，不過是一種推測。,由此可見，科學(xué)假說是科學(xué)研究活動的基本程序之一，也是科學(xué)理論建立的必需的思維形式和科學(xué)方法；科學(xué)假說為科學(xué)抽查提供了不可缺少的橋梁作用，是科學(xué)認識活動過程中必需的重要環(huán)節(jié)。科學(xué)假說通常由以下基本因素構(gòu)成：事實基礎(chǔ)、背景理論（包括推理規(guī)則）、對對象本質(zhì)的猜測、由猜測推演出的預(yù)言和預(yù)見。例如：大爆炸學(xué)說就是以譜線紅移等事實為基礎(chǔ)，以廣義相對論和高能粒子物理學(xué)等理論為背景，以超高密、超高溫狀態(tài)下由某種機制引起的原始火球的急劇膨脹為基礎(chǔ)預(yù)測，以“氦豐度”和“3K背景輻射”等為語言而構(gòu)成的一個認識體系。,6.2科學(xué)假說的檢驗,對假說的理論檢驗①假說的邏輯完備性；②假說的邏輯簡單性；③假說的解釋和預(yù)見能力。對假說的實踐檢驗①直接檢驗：觀察實驗直接觀測科學(xué)假說所指稱的內(nèi)容；②間接檢驗：觀察實驗來檢驗由假說的基本命題所推出的個別結(jié)論或預(yù)言。,判決性實驗:是指在對立的兩個假說之間，設(shè)計一個或一組觀測或?qū)嶒瀬碜C實哪一個具備預(yù)見性，或者更確切地說，證實哪一個不具有預(yù)見性。例如：（1）傅科實驗（1850）（2）19世紀末麥克爾遜—莫雷實驗（3）1919年，物理學(xué)家愛丁頓對日全食的觀測結(jié)果與牛頓力學(xué)的推論相悖，而與廣義相對論的預(yù)言一致，而被稱為是對廣義相對論的驗證。,一般而言，判決性試驗可以用來作為推翻某一種解說的手段，但不可能在推翻一個假說的同時完全證明與之相對的另一個假說。例如：（1）巴斯德實驗推翻了自生說，但并沒有證明生命永恒假說。（2）原來被確定無疑的光的波動說，由于光電效應(yīng)研究和實驗對光子存在的確證而被否證。,一般來講，判決性試驗有三個基本要素：第一，判決性實驗必定與一組相互競爭的假說有關(guān)；第二，該組相互競爭的假說可推出相互矛盾的預(yù)言；第三，其預(yù)言結(jié)果可以在實驗中得到實際檢驗。,在科學(xué)發(fā)現(xiàn)史上，德布羅意提出物質(zhì)波假說就是比較顯著的類比推理的科學(xué)案例：他在對力學(xué)和光學(xué)理論的比較研究中，發(fā)現(xiàn)有許多深刻的相似之處。通過比較，因而他認為這兩門科學(xué)實際上是相通的。而當光學(xué)中的新發(fā)現(xiàn)——光的量子性（波粒二象性）得到證明之后，引起他的類比聯(lián)想和推理：物質(zhì)（粒子）的波動性是否也是可以設(shè)想成立的。由此，他提出物質(zhì)波的假說，而且進一步通過類比提出物質(zhì)波的定量顯示——德布羅意關(guān)系式。后來，在電子衍射等實驗中得到了驗證，從而為量子力學(xué)的創(chuàng)立奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。,6.3科學(xué)理論建構(gòu)的原則和程序,邏輯完備性原則①概念明確、判斷恰當、推理正確和表述嚴密；②概括地展現(xiàn)研究對象的整體；③所有概念、范疇和規(guī)律是依次推導(dǎo)出來的；④整個體系都具有演繹性、無矛盾性和完備性。全面系統(tǒng)性原則歷史繼承性原則,科學(xué)理論建構(gòu)的一般程序A、提出科學(xué)概念B、建立科學(xué)命題C、建立科學(xué)命題系統(tǒng),6.4構(gòu)建理論體系的方法,從抽象上升到具體的方法作為從抽象上升到具體的科學(xué)理論體系的建構(gòu)過程，通常都是將最基本、最常見的概念和命題作為邏輯起點，通過邏輯中介逐漸展開，一步步引申出越來越具體的概念、命題、定律、定理，直至完整的知識系統(tǒng)。,邏輯與歷史相統(tǒng)一的方法在構(gòu)建理論體系時，要堅持由概念、原理和推理所組成的邏輯結(jié)構(gòu)與客觀的歷史發(fā)展過程或人類對它的認識發(fā)展過程相一致。它包括兩種情況：第一種情況，科學(xué)理論的建構(gòu)要使邏輯進程與自然史（自然事物本身的演化）相一致；第二種情況，科學(xué)理論體系的構(gòu)建要使邏輯進程與認識史（科學(xué)認識的歷史發(fā)展）相一致。,公理化方法公理化方法是指從盡可能少的原始概念和不加證明的原始命題（即公理、公設(shè)）出發(fā)，按照邏輯規(guī)則推導(dǎo)出其他命題，建立起一個演繹系統(tǒng)的方法。其基本規(guī)則為：A、依據(jù)該學(xué)科所提供的基本認識成果和理論材料，通過深入的分析，尋找其間的邏輯聯(lián)系；B、從中抽取少數(shù)最基本的概念和命題作為原始的定義、公理和公設(shè)；C、以此作為出發(fā)點，運用邏輯規(guī)則進行推理和論證，導(dǎo)出其他一系列命題，最終建立起邏輯演繹的理論體系。,以牛頓創(chuàng)立力學(xué)體系為例：第一步，提出一個公理系統(tǒng)。公理系統(tǒng)是通過演繹組織起來的公理、定義和定理體系。牛頓力學(xué)體系就是以三定律為公理的公理體系，其中用公設(shè)的形式規(guī)定了諸如“勻速直線運動”、“運動變化”、“外力”、“作用”、“反作用”等術(shù)語之間的恒常關(guān)系。這個公理體系時自洽的，全部定理都必須由公理邏輯地推導(dǎo)出來，而公理本身均為初始的基本假說。第二步，規(guī)定一個把公理體系的命題與觀測結(jié)果相連接的程序。牛頓區(qū)分了公理體系與它在經(jīng)驗中的應(yīng)用，并強調(diào)抽象的體系在具體場合必須獲得恰當?shù)奈锢斫忉?，這就要求將公理體系與物理世界中的事件聯(lián)系起來。通過這種“對應(yīng)規(guī)則”，牛頓把絕對空間時間間隔的陳述轉(zhuǎn)換為受測空間時間間隔的陳述。,最后，確證用經(jīng)驗解釋的公理體系中的演繹結(jié)果。牛頓曾經(jīng)以月球繞地球旋轉(zhuǎn)的向心力等于月球與地球之間的萬有引力這一理論預(yù)測在精密觀測條件下得到確證為例，證明天體系統(tǒng)和地球上的物理系統(tǒng)都是與牛頓力學(xué)體系（即公理體系）相聯(lián)系的物理世界，它們可以看作是牛頓力學(xué)體系的經(jīng)驗解釋。事實上，牛頓力學(xué)正是由于與這些可觀測的現(xiàn)象存在著密切的現(xiàn)實聯(lián)系，才成為經(jīng)典科學(xué)的。,7機遇與一個人的成功,觀察實驗中的機遇所謂機遇，就是科學(xué)實踐中由于意外的偶然事件而導(dǎo)致科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)。同向機遇：意外的偶然發(fā)現(xiàn)使遇到的難題迎刃而解，從而加快科研進程，達到預(yù)期的目的。異向機遇：本來為了探索某一現(xiàn)象，但在實驗過程中，偏離了原來的方向和目的，意外地得到了新的發(fā)現(xiàn)。機遇的表現(xiàn)形式是偶然性，但是這種偶然性是內(nèi)在必然性的表現(xiàn)。,機遇是成功的重要因素如何抓住機遇如何創(chuàng)造機遇成功的人要具備三個素質(zhì)：“有肚量去容忍那些不能改變的事，有勇氣去改變那些可能改變的事，有智慧去區(qū)別上述兩類事?！?主要參考文獻,1、貝弗里奇：《科學(xué)研究的藝術(shù)》2、王樹恩，陳士俊主編：《科學(xué)技術(shù)論與科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新方法論》，南開大學(xué)出版社，2001年。3、《自然辯證法概論》，高教出版社，2004,思考題1．有人說科學(xué)認識起始于問題，有人說科學(xué)認識起源于觀察，試評述這兩種說法。2．舉例說明科學(xué)問題的來源。3.結(jié)合所學(xué)專業(yè)，談?wù)勗鯓诱_對待和運用科研選題的四個原則?4.如何看待觀察和實驗中的機遇？,