第三编科学技术方法论

null科学技术 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 论科学技术方法论 西安工大人文学院《科学的历程》《科学的历程》亚里士多德在《形而上学》一书中说，哲学和科学的诞生有三个条件。第一是‘惊异’，是人们对自然现象和社会现象所 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出来的困惑和惊奇。有了惊异也就感受到了自己的无知，自知其无知者为了摆脱无知就追求知识，求知并非为了实用的目的，而纯粹是一种对智慧的热爱。通俗地说，第一个条件是要求人们有好奇心和求知欲。null第二个条件是‘闲暇’。知识阶层不用为着生活而奔波劳碌，因为，整天从事繁重体力劳动没有闲暇的人，是无法从事求知这种脑力劳动的。第三个条件是‘自由’。哲学知识是自足的，它不以别的什么目的而存在，而纯粹是为了自身而存在。它是一门自由的学问，它要求自由地思考、自由地发表意见，不受他种目的和利益的支配。爱因斯坦《自述》（1946年）爱因斯坦《自述》（1946年）现代的教学方法，竟然还没有把研究问题的神圣好奇心完全扼杀掉，真可以说是一个奇迹；因为这株脆弱的幼苗，除了需要鼓励以外，主要需要自由；要是没有自由，它不可避免地会夭折。认为用强制和责任感就能增进观察和探索的乐趣，那是一种严重的错误。卡尔·萨根（C.Sagan）： 科学家为什么应该普及科学卡尔·萨根（C.Sagan）： 科学家为什么应该普及科学“我们是能思考的生物。这正是我们的长处所在。我们不如其他动物跑得快、会伪装、善于挖洞、长于飞翔和游泳。但我们善于思考。并且由于有双手，我们善于建造。这是我们的特殊天赋，也是人类延续的主要原因。如果我们仅自己最明智地运用这些能力而没有鼓励他人运用，那就否认了我们人类善于思考的天生权力。因而我认为没有被鼓励着去积极思考的人是不幸的。”null“理解世界是一种享乐。我每每看到人们，一些普通的人们，当懂得了一些他们从前一无所知的自然知识──为什么天空是蓝的、为什么月亮是圆的、我们为什么会有脚趾时，他们是多么兴奋不已。这兴奋一是由于知识本身的乐趣，二是由于这给了他们某种才智上的鼓励。他们发现，他们并不是如某些人所说的那么不可教。我们的教育系统培养出来的许多人确信他们缺乏理解世界的能力。”null“科学不仅是知识的本体，更主要的，它是一种思维方法。这种思维以严格的怀疑观与对新思想的开放性的结合为其特征。在我们生活的各个领域──社会、经济、政治、宗教等，都绝对地需要科学。科学也是一种智能探险，它更易于被青年接受。科学对青年特别具有感召力的原因是：未来是属于青年的，他们懂得科学与他们未来生活的世界有某种联系。”第一节 科学问题与科学事实第一节 科学问题与科学事实一、科学问题与科研选题 1、科学问题的规定 问题： 就是在已知与未知的交界所表现出的张力。 简单问题（表浅问题）：产生于对科学背景知识的无知，而不是产生于对知识背景的分析。简单问题在科学当中并非毫无意义。 null2、科学问题： 是指一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又尚未解决的矛盾。包含一定的求解目标和应答域。null3、科学问题的特点 第一，历史性。科学问题是历史时代的产物，具有进代背景。 第二，指向性。有一定的求解目标及方向，不求解的问题不能成为科学问题。 第三，可解性。有一定的求解手段种应答范围，可以解决。历史性是重要特点：历史性是重要特点：其一，只有依据一定当时科学认识水平和实践水平才能提出有价值的问题。，无意义，虚幻问题不能成为问题。 其二，一定科学认识和实践水平决定科学问题深度，解答途径和求解手段。 其三，历史给科学问题以背景。是一定理论背景预期与事实发现不一致时才出现问题。null4、科学问题的结构：蕴涵着问题的指向、问题域，求解目标，应答域和背景知识。 问题域，问题的现状及性质。 求解目标。求解的方向及要求。 应答域，求解的大致范围。 背景知识，指当时已有的与问题有关的知识。 注意科学问题的未知部分主要是：是一定理论背景预期与事实发现如何统一。未知部分是先行知识被组织的结果，围绕它又组织了许多已有知识。 “点金术”问题“点金术”问题例如所谓的“点金术”问题，在中世纪炼金术的知识背景下被认为是有意义的，而在原子论化学的知识背景下则毫无意义，但在20世纪核物理知识背景下，它又变成有意义的并且于1919年被卢瑟福首次解决了。有些问题由于受目前知识水平限制，一时尚无法进行研究，还不能称为科学问题，只有在一定历史条件下，才能成为科学问题。 null一个男孩有一个玻璃球，一个女孩有两个玻璃球。他们向竖在地上的一根立柱弹球，玻璃球最接近立柱者胜。假定男孩和女孩技巧完全相同，测量也足够精确而不会引起纠纷。女孩赢的概率是什么？观点一：女孩弹两个玻璃球，男孩只弹一个，因此女孩赢的概率是2/3。 点二：把女孩的玻璃球叫做A和B，把男孩的叫做C观，就有四种可能的情况： （1）A和B都比C更接近立柱。 （2）仅A球比C球接近立柱。 （3）仅B球比C球接近立柱。 （4）C球比A和B都接近立柱。 这四种情况中三种都是女孩赢，所以女孩赢的概率是3/4。null为了解决这个问题，我们列出全部可能的情况， 它是六种而不是四种。按三个球接近立柱的次序， 使最近者在前，列表如下： A B C A C B B A C B C A C A B C B A 在六种情况中有四次是女孩赢。这就证明了第一种观点对， 女孩赢的机会是4/6＝2/3。追溯宇宙起源的问题追溯宇宙起源的问题又如，追溯宇宙起源的问题，在古代科技水平下，只能用盘古开天辟地的神话或上帝创世说的神学理论来回答。直到20世纪初，由于广义相对论的创立和天文观测的新发现(河外星系谱线红移)，对宇宙起源有了理论和事实的依据从而成为一个科学问题。1948年，伽莫夫在广义相对论提供的膨胀宇宙模型中，进一步引入了基本粒子理论和核物理理论加以研究，对宇宙起源这一问题做出了较为有说服力的回答。1900年希尔伯特的23个问题 1900年希尔伯特的23个问题 再如1900年希尔伯特提出的的23个问题，极大地推动了20世纪数学的发展。 希尔伯特.D.(Hilbert,David，1862～1943)德国数学家, 对二十世纪数学有深刻影响的数学家之一。他领导了著名的格廷根学派,使格廷根大学成为当时世界数学研究的重要中心,并培养了一批对现代数学发展做出重大贡献的杰出数学家。null 在1900年巴黎国际数学家代表大会上，希尔伯特发表了题为《数学问题》的著名讲演。他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和发展趋势，提出了23个最重要的数学问题。这23个问题通称希尔伯特问题，后来成为许多数学家力图攻克的难关，对现代数学的研究和发展产生了深刻的影响，并起了积极的推动作用，希尔伯特问题中有些现已得到圆满解决，有些至今仍未解决。达尔文的选题达尔文的选题 达尔文就是这样，他抓住了生物进化这个极有价值的科研课题，坚批不懈并全力以赴投身到科学实际中去。他不断地提出问题，给自己提出重要任务，同时干方百计地去寻求答案，通过长时期的摸索与实践，终于对生物的进化或物种的形成给予了系统地和科学地回答。null 达尔文在记录中提出了一些问题：“为什么物种在空间和时间方面表现了某些联系?为什么加拉帕戈斯群岛上的动植物和南美的动植物如此相象，但又有所不同？为什么那几个小岛上的动植物彼此多少都有些不同?为什么南美最新地质年代的动物和今天存在于该地区的动物在形态上相似，而在属或种上又各异?”达尔文抓住生物是怎样进化的问题，他立志决心去解决这个难题。null5、科学问题的类型： （1）是什么（What）；（2）为什么Why ；（3）如何How。 -----陈述性.过程性和因果性问题 -----真问题与假问题 -----待解问题与无知问题 -----常规问题与非常规问题 发现问题与提出问题： 爱因斯坦论问题的意义 发现问题与提出问题： 爱因斯坦论问题的意义“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学是或实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”二、科学研究活动开始于问题：二、科学研究活动开始于问题：1、科学研究始于问题 1）从理论发展过程看，只有发现了原有理论不能解决的问题，才会补充、修正或着手建立新理论； 2）人们总是以问题为框架有选择地搜集事实材料； 3）科学研究活动就是要解决尚未解决或尚未完全解决的活动。2、科学问题的来源：2、科学问题的来源：1）观察、实验结果与原有理论的矛盾； 2）理论内部的逻辑悖论或佯谬； 3）不同学派、不同理论之间的争论； 4）社会需求与已有生产技术手段差距上问题。(1)从实践与实践之间的矛盾产生科学问题(1)从实践与实践之间的矛盾产生科学问题 由于实践主体自身的认识能力局限、时代背景局限，每一个人或每一代人具体实践的深度、广度和出发的角度都不一样，对客观世界本质的揭露也不可能一蹴而就。因此，各个实践主体依据自己的实践水平所得出的结论常常会发生矛盾。 如物理学上关于光本质的波动说和微粒说就因各有其实践依据而争论了几个世纪而未得到统一。 (2)从实践与理论之间的矛盾产生科学问题(2)从实践与理论之间的矛盾产生科学问题 任何理论都是在一定的时代背景下实践活动的产物。因此任何理论都会遇到不能或无法解释的新现象、新事实，这为就形成原有理论与新的实践之间的矛盾。 如人们发现天王星轨道的摄动现象与牛顿万有引力定律的矛盾，这一矛盾最终导致海王星的发现。类似的还有电子的发现与传统原子不可再分理论的矛盾等等。(4)从理论自身的逻辑矛盾产生科学问题(4)从理论自身的逻辑矛盾产生科学问题 理论自身的逻辑矛盾也称为悖论。科学史上不同学科领域内，曾出现过许多悖论或佯谬，而正是这些悖论或佯谬常能诱发出许多科学发现。 如绪论里讲的罗素“理发师悖论”，就使得集合论的理论基础发生了变化。null (5)从社会实践的需要，同现有技术手段不能满足这种需要的矛盾中产生科学问题 社会实践的发展，经常都会提出一些理论上和技术上的新要求，如：工农业生产的需要、社会生活与健康的需要，都提出了大量的问题。这些问题经过抽象、转化，可以成为基础理论研究的科学问题，并导致科学上的重大发现。null 如前述的袁隆平的科学问题，就全部来自社会需要和生产实践。 面对未来，年过古稀的袁隆平仍满怀梦想，他希望杂交水稻由目前占世界水稻种植面积10％提高到20％，即国外推广面积由现在的150万公顷增加到1500万公顷，以每公顷增产2吨计，实现总增产3000万吨，真正造福全人类。 null佯谬就是看上去是一个错误，但实际上不是。双生子佯谬是狭义相对论中的一个最著名的佯谬。因为按照狭义相对论，运动的物体中的时间会变慢，当运动达到光速时，时间就停止了。双生子佯谬是这样的：假设有一对孪生兄弟，其中一个以接近光速运动一段时间后返回，他将会比他那个没有运动的兄弟看起来年轻一些。但实际上，从完全相对的角度上说，这个人在运动的时候，他的兄弟也相对他做同样的运动，那么究竟是哪一个更老些？或是一样老呢？我发现这其实不是佯谬，而是一个真正的错误，按相对论根本无法解释得通。” null杀父佯谬 1949年，著名哲学家K·哥德尔根据爱因斯坦广义相对论论述返回到历史中去旅行是容许的。但他同时指出，这中间也存在一些荒谬，比如：如果某个人回到他出生之前的年代，杀了他的祖父，然后再回到他原来的年代，这可能吗？由于在他出生之前他的祖父已经死了，他怎么又会存在呢？所以，由于这个佯谬的存在，科学家提出一种“平行时空”的观点，且这个观点被科学界所基本认同，即：时空不是唯一存在的，而是有无数个时空平行的存在，它们彼此之间一般情况是无法产生联系的。每个时空都依照它本身的规律和顺序演变。 三、科研选题三、科研选题1 科研选题的概念： 科研选题就是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。 null2 选题的意义 选题本身是一项科研工作，选题是培养和提高科研人员研究能力的一个十分重要的环节。 科研选题决定着科学研究的方向和进程 科研选题标志着人类认识水平，从而推动社会的进步 科研选题是科研工作者培养辨证思维和独创能力的有效途径 null3 选题的过程：调查研究——确定选题——课题论证——立题(制订研究 工作方案 公交公司节能减排工作方案居民健康档案工作方案幼儿园传染病防治工作方案安全隐患排查治理工作方案创建卫生村工作方案 ) 1）调查:理论必要性;现实必要性;历史状况;发展趋势. 2）确定选题:资料搜集（够用），资料编排（用第一手资料）； 3）课题论证；课题的目的意义，问题的起因任务来源，理论实践依据；国内外现状；课题要点及关键技术；研究的途径及方法；自己已有前期准备研究及进展；课题的主客观条件；预期进展及最终成果；成果形式：论文专著报告决策建议及时间；课题总体规划，基本部署及步骤；设备及经费，要求及希望； 4）立项。null 4、科研选题的原则 1）需要性原则——是选题的首要的、基础的原则 其一是理论自身发展的需要。是理论内部矛盾所推动。由理论增殖性，扩张性和更新加速性决定的。是人类认识的需要。 其二，社会实践的需要。它是外部矛盾所推动，由社会对理论的需求所决定。是人类改造世界的需要。 2）创造性原则——是科研的核心，也是科研的本质2）创造性原则——是科研的核心，也是科研的本质国际国内同类研究比较先进，别人没有解决，能产生新发明创造的可能性。 第一在学科前沿选题； 第二，在矛盾焦点选题； 第三，在知识空白点选题； 第四，在知识边缘交叉点选取题； 第五，在争论焦点，在科学猜想假说疑难中选取题； 第六，在科学直觉灵感，类比中选题。3）科学性原则---科学事实根据和科学理论的根据3）科学性原则---科学事实根据和科学理论的根据第一，经验事实依据。经验事实有易谬性。但确是获取知识的重要途径。 第二，实验事实依据。 第三，公理性事实。 第四，理论依据，（权威理论） 4）可行性原则--现实的可能性，操作性4）可行性原则--现实的可能性，操作性第一，主观条件。（自己的知识结构；自己的研究能力；作操能力。） 第二，客观条件。（文献资料，仪器设备；资金经费，人手导师，协作者；相关科学发展程度）5）灵活性原则5）灵活性原则第一，条件变化； 第二，内外干扰； 第三，他人已先于解决； 第四，实验事实，理论已发生变化； 第五，志趣转移，更好目标出现； 第六，新机遇出现。 另注意：效益与简化原则null5、科研选题还应注意选题的方法和艺术 要勇于提出自己的见解 善于抓住两门或几门学科相互接触的交叉点和结合点，延伸自己科研的领域和视野 敏锐地抓住研究中意外出现的机遇，调整课题、转向进攻，变副为主 善于抓住矛盾，从中发现问题，制定课题 勇于标新立异，突破传统 学会站在“巨人肩上”制定课题 善于把握学科发展动态和趋势，在各学科前沿选择课题 善于接近哲学、文学的预见和科学幻想的启迪第二节 科学事实及其获取第二节 科学事实及其获取一、科学概念及其制作一、科学概念及其制作1、科学概念的特点及类型 科学概念是事物共性的符号表征。 特征： 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 上是对对象共性，一般性的刻画。形式上不是个别陈述而是普遍陈述。 共性可分为：外显共性，可以在经验上直接观测的共性；其表征形式为经验概念。内在性共性，内在的质在规定 性的共性。其表征形式为理论概念。null2、科学概念的规定及作用。 第一确定性。有确定的内涵和外延。空概念可以在逻辑上确定外延如“无限光滑”，“孤立系统”等。 第二，可检验性。科学概念可以在经验中体现。可以在经验层面上观测，从而具有经验内容和实证意义。 第三，可变动性。随着认识的深入科学内涵和外延都有会变化 ，以便凝结和充实。null3、科学概念的制作 1）抽取共点找出共同事物现象中的一般。形成经验概念。 2）集中思路，抽出本质。，开成理想化概念和空概念。 3）理想的复制对象以本质为基点进行辩证综合。使本质向现象复归，将对象活生生复制出来。形成丰满的理论概念和概念体系。如“信息”这一概念。 4）下定义形成对概念的明确。二、科学定律及其发现二、科学定律及其发现1、科学定律的特点： 科学定律是客观规律在科学中的表征方式。 特点：第一，是普遍性陈述。全称 第二，只表征某一属性，主要表征属性间的关系。而在形式上为概念间的不变关系。一、科学事实及其规定性一、科学事实及其规定性1、什么是科学事实 客观事实：作为感性认识对象而客观存在的现象事物 经验事实：是指客观事件在仪器和符号系统中的表征。其因素包括：事件本身，测量系统；符号系统。 科学事实：用一定语言对被认识的客观事实的描述或记录(经语言表述的客观事实)。 null科学事实与客观事实 客观事实是独立与人的意识之外，有能为人的意识所反映的客观世界的事件、现象和过程 科学事实是人们对客观事实的反映，反映的内容是客观的，但映象常常出现偏差和错误 科学事实是客观事实与科学理论的一个中介 2、科学事实的特点2、科学事实的特点第一、个别性。科学事实应当是个别性陈述。 第二，可重复性。在相同条件下用相同的测量系统和符号系统对同一对象的记录应当是一致的。（1986年瑞士苏黎世IBM研究实验室乔治.柏诺兹和历克斯.米勒钡-镧-铜氧化物具有-243。C超导临界温度。被美，日等国证实欣起超导热。） 第三，精确，系统性孤立事件有作用，但系统经验事件才能反映事物面目。3、科学事实的作用3、科学事实的作用1）科学事实是发现新概念，新理论的起点。 2）是检验评价科学理论的主要依据 3）是科学抽象和建立假说的实践基础 4、获取科学事实的基本途径4、获取科学事实的基本途径1、观察方法： 主体通过感觉器官或借助科学仪器，在自然条件下，有计划，有目的的感知客观事物，获取科学事实的研究方法。 特点：第一，有计划，有目的的感知。 第二，是在感知与理论渗透中感知。 第三，是在感受知对象纯自然条件下重复出现中感受知。 第四，观察力求完整，系统。null观察的原则： 第一，客观性，如实反映客观对象状态，获取对象事实材料。 第二，系统性原则。虽然具有感知性，但不是零碎性，而是要求过程完整，连续，不能间断。 第三，典型性，观察对象是复杂的，选取具有代表性便于观察的样本。null观察的类型 直接观察和间接观察 定性观察和定量观察 自然观察和实验观察 不改变自然状态——守株待兔 积极干预对象——敲山震虎 2、实验法2、实验法实验法是根据研究目的，运用一定物质手段，在人为变更控制客观对象的条件下获取科学事实的研究方法。 特点：第一。可控性实验是在人为控制下进行的，更具能动性。 第二，精确性，根据研究目的，借助专用仪器，分解复杂现象，人为近制研究条件。 第三，可重复性。null科学实验的基本类别 定性实验(验证电磁波、光压和以太的存在) 定量实验(引力常数，光速) 结构分析实验(原子结构、分子结构、DNA结构) 析因实验(由已知结果去找原因) 对照实验(大多数的生物和医学实验，安慰剂) 中间实验(正式投产或 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 上马前的实验) null科学实验的特殊作用 简化和纯化研究对象(真空、单晶硅) 定向强化实验对象(超高温、超高压、超强磁场) 寻求自然规律和技术手段比较经济、可靠(超导材料、微格教学) 科学实验的要素 实验者，实验对象，实验手段 科学实验的程序 定方向，选方式，设计，实施，处理数据，结果分析 3、模拟法3、模拟法以与研究对象有相拟性的模型为研究中介，通过模型实验研究将结果外推于原形的间接研究方法。 特点：第一，以模型为中介，模型具有替代原形的实验对象，又是研究原型的研究手段。 第二，运用类比推理的研究方法。null模拟实验的类别 物理模拟：以模型和原型之间的物理或几何相似为基础(水库、堤坝、风洞) 数学模拟：以模型和原型之间的数学形式相似为基础(计算机模拟) 两者关系：物理模拟中要用到数学关系，数学模拟中要考虑物理过程 null模拟实验的作用 可以对事过境迁的自然现象进行研究 可以将自然现象放大或缩小，在短时间内重复出来，便于观察(大气环境模拟实验) 可以作为工程设计的辅助工具，提高设计质量，缩短研制工期(材料力学) 可以训练各种复杂技术的操作人员(航空、航海人员) 可以使人摆脱危险，避免事故(航天、医学中的动物实验) 机遇机遇机遇的涵义 人们在有计划地进行观察实验及其它研究工作中，由于某种偶然的机会，遇到或发现某些出乎意料的自然现象 机遇的特点 从主观和客观的关系看，具有意外性 从必然和偶然的关系看，具有偶然性 null机遇的类型 完全意外：出现与原定的计划和目的完全不同的自然现象或事实(青霉素、不锈钢) 部分意外：(橡胶硫化技术、超导现象) 机遇的作用 提供先导：启发人们追究机遇所隐含的大自然的信息（热带人的静脉血发红） 提供线索：往往会在技术上作出重大发现(青霉素、橡胶、超导) 提供生长点：启发人们深入研究下去，成为新的研究领域(法拉第-电磁学) null发现、识别和捕捉机遇的条件 客观条件 社会生产实践、科学实验等的发展水平 科学理论和技术以及生产力发展的水平 解决某种研究课题的客观条件 主观条件：(机遇偏爱有准备的头脑) 哲学基础：较好的哲学理论修养和敏锐的洞察力（中子的发现、不会飞的鸟） 知识基础：丰富的理论知识和实践经验（J粒子、电磁波、中子星、背景辐射） 丰富的想象力：（中微子的发现、原子核裂变null机遇的认识论基础 从偶然性中寻找必然性是认识论机遇的认识论基础，科学研究中的机遇，从表面上看是意外的，偶然的，但实际上却包含着深刻的必然性。这是因为机遇实际上是受其内部的必然性所决定的。机遇是其必然性的表现形式，通过偶然性为其开辟道路。从偶然性何必热心对立统一的原理来看，科学研究中的机遇并非纯粹意外和偶然的事件。 5、观察渗透理论5、观察渗透理论第一，理论帮助观察选择实验对象。使其具有典型性。典型性是指具有代表性和便于观察。 第二，理论帮助选择测量系统，使之具有对主客观的适应性。测量系统由仪器体现，这种仪器又由相关理论的工作原理来保证。每种仪器有一种或几种理论。 第三，理论帮助处理观察结果，使之具有确定性理解。 下 课 下 课 请注意休息