-科学技术方法论-课件

1第二章科学技术方法论第二章科学技术方法论关关于于科科学学技技术术研研究究中中常常用用的的一一般般方法的理论，方法的理论，研研究究一一般般方方法法的的性性质质、内内在在联联系系和和变变化发展的理论体系。化发展的理论体系。23 七月 20242第二章科学技术方法论第二章科学技术方法论 一科学问题与科学事实一科学问题与科学事实 二观察和实验二观察和实验 三科学抽象与科学思维三科学抽象与科学思维 四科学假说与科学理论四科学假说与科学理论五技术方法五技术方法科学研究的方法科学研究的方法将科学问题变成科学事实的重要手段将科学问题变成科学事实的重要手段23 七月 20243一科学问题与科学事实一科学问题与科学事实 （一）科学问题（一）科学问题 .科科学学问问题题的的规规定定。科科学学问问题题是是指指一一定定时时代代的的科科学学认认识识主主体体在在当当时时的的知知识识背背景景下下提提出出的的关关于于科科学学认认识识和和科科学学实实践践中中需需要要解解决决而而又又未未解解决决的的矛矛盾盾，它它包包含含着着一一定定的的求解目标和应答域，但尚无确定的答案。求解目标和应答域，但尚无确定的答案。23 七月 20244 科科学学问问题题是是一一定定历历史史时时代代的的产产物物。只只有有从从当当时时的的科科学学认认识识和和科科学学实实践践的的水水平平出出发发，才才能能提提出出有有价价值值的的科科学学问问题。题。.科科学学问问题题的的结结构构。在在科科学学问问题题中中蕴蕴涵涵着着问问题题的的指指向向、研研究究的的目目标标和和求求解的应答域。解的应答域。23 七月 20245 .科科学学问问题题的的分分类类。根根据据学学科科的的性性质质可可以以将将问问题题区区分分为为基基础础理理论论问问题题和和应应用用研研究究问问题题；根根据据问问题题在在整整个个所所要要达达到到的的目目标标中中的的地地位位可可分分为关键问题与一般问题等。为关键问题与一般问题等。23 七月 20246 根根据据问问题题求求解解的的类类型型也也可可以以把科学问题划分为：把科学问题划分为：关关于于研研究究对对象象的的识识别别与与判判定，回答是什么的问题；定，回答是什么的问题；23 七月 20247 关关于于事事物物内内在在机机理理和和规规律律性性的的研研究究，分分析析事事物物现现象象之之间间的的因因果果关关系系，回答为什么的问题；回答为什么的问题；关关于于研研究究对对象象的的状状态态及及运运动动转转化化过程，回答是怎样的问题等。过程，回答是怎样的问题等。23 七月 20248 （二）科学事实（二）科学事实 .科科学学事事实实是是指指通通过过观观察察和和实实验验所所获获得得的的经经验验事事实实，是是经经过过科科学学整整理和鉴定的确定事实。理和鉴定的确定事实。23 七月 20249 经经验验事事实实一一般般可可分分为为两两类类：事事实实，指指客客体体与与仪仪器器相相互互作作用用结结果果的的表表征征，如如观观测测仪仪器器上上所所记记录录和和显显示示的的数数字字、图图象象等等；事事实实，指指对对观观察察实实验所得的结果的陈述和判断。验所得的结果的陈述和判断。23 七月 202410 科科学学事事实实属属于于认认识识论论的的范范畴畴，它它体体现现的的是是客客观观事事件件在在科科学学认认识识主主体体中中的的记记述述和和判判断断。没没有有客客观观事事件件发发生生，自自然然不不会会有有科科学学事事实实；没没有有主主体体所所设设置置的的认认识识条条件件（包包括括概概念念系系统），也无法记载出科学事实。统），也无法记载出科学事实。23 七月 202411 .科学事实一般应满足如下条件：科学事实一般应满足如下条件：科学事实应该是个别存在陈述。科学事实应该是个别存在陈述。科学事实应该可复核、可重现。科学事实应该可复核、可重现。科学事实应该比较精确、系统。科学事实应该比较精确、系统。23 七月 202412 .科科学学事事实实在在科科学学认认识识过过程程中中的作用：的作用：科科学学事事实实是是形形成成新新概概念念、新新理论的基础。理论的基础。科科学学事事实实是是对对科科学学假假说说和和科科学理论进行评价的基本手段。学理论进行评价的基本手段。23 七月 202413（一）观察（一）观察 .观观察察是是人人们们有有目目的的、有有计计划划地地感感知知和和描描述述客客观观事事物物、获获取取感感性性材材料料的的基基本本手段。手段。观观察察一一般般是是指指在在自自然然发发生生的的状状态态下下，对对研研究究对对象象进进行行观观察察。在在人人为为干干预预控控制制对象的条件下进行的观察是实验观察。对象的条件下进行的观察是实验观察。将科学问题变成科学事将科学问题变成科学事实的重要手段实的重要手段二观察和实验二观察和实验23 七月 202414 .观观察察可可分分为为直直接接观观察察与与间间接接观观察。察。直直接接观观察察是是直直接接通通过过感感官官考考察察客客体体的的方法，它直观、生动，但有很大局限性。方法，它直观、生动，但有很大局限性。间间接接观观察察是是人人们们借借助助于于一一定定的的仪仪器器，观观察察客客体体的的方方法法，它它扩扩大大了了感感官官观观察察的的范围，能提供更准确的观察结果。范围，能提供更准确的观察结果。23 七月 202415 .观观察察是是直直接接获获取取科科学学事事实实的的一一种种重重要要手手段段。许许多多科科学学成成果果来来源源于于观观察察中中的的新新发发现现，这这些些新新发发现现启启迪迪人人们们继继续续探探索索并并从从理理论论上上予予以以概概括括、提提高高，从从而而揭揭示示出出研究对象的本质和规律。研究对象的本质和规律。23 七月 202416 （二）实验（二）实验 .实实验验方方法法是是人人们们根根据据一一定定的的科科学学研研究究目目的的、运运用用一一定定的的物物质质手手段段（科科学学仪仪器器和和设设备备）、在在人人为为控控制制或或变变革革客客观观事事物物的的条条件件下下获获得得科科学学事实的方法。事实的方法。23 七月 202417 .实验方法具有以下特性：实验方法具有以下特性：实实验验方方法法可可以以简简化化和和纯纯化化研研究究对象。对象。实验方法可以强化研究对象。实验方法可以强化研究对象。实实验验方方法法可可以以使使对对象象的的属属性性及及其变化过程重复出现。其变化过程重复出现。23 七月 202418 实实验验可可以以模模拟拟研研究究对对象象的的运运动过程，从而认识对象的性质。动过程，从而认识对象的性质。实实验验方方法法还还是是一一种种经经济济可可靠靠的认识和变革自然的方法。的认识和变革自然的方法。.创造性思维方法创造性思维方法23 七月 202419（一）科学抽象及其成果（一）科学抽象及其成果（二）科学思维的逻辑方法（二）科学思维的逻辑方法 1.分析和综合；分析和综合；2.2.归纳和演绎；归纳和演绎；3.3.类比方法类比方法（三）科学思维的非逻辑方法（三）科学思维的非逻辑方法.形象思维；形象思维；.直觉思维；直觉思维；.创造性思维方法创造性思维方法(四四)数学方法数学方法 三科学抽象与科学思维三科学抽象与科学思维23 七月 202420（一）科学抽象（一）科学抽象 科科学学抽抽象象是是在在思思维维中中对对同同 类类事事物物去去除除其其现现象象的的、次次要要的的方方面面，抽抽取取其其共共同同的的、主主要要的的方方面面，从从而而做做到到从从个个别别中中把把握握一一般般，从从现现象象中中把把握握本本质质的的认知过程和思维方法。认知过程和思维方法。将科学问题变成科学事实的将科学问题变成科学事实的途径途径 三科学抽象与科学思维三科学抽象与科学思维23 七月 202421 科学抽象的成果科学抽象的成果科学概念、科学符号、思想模型等科学概念、科学符号、思想模型等广义的还包括科学判断、科学假说和理论等。广义的还包括科学判断、科学假说和理论等。23 七月 202422 .科学概念科学概念 科科学学概概念念是是在在科科学学认认识识中中反反映映事事物物本本质质属属性性的的思思维维形形式式。它它是是科科学学思思维维的的“细细胞胞”，是是思思维维结结构构的的基基本本单单位位。科科学学是是通通过过概概念念和和概概念念之之间间的的关关系系来来反反映映事事物物的的本本质质和和规规律律性性的的。科科学学概概念念也也是是任任何何科科学学理理论论的的基基础础，是是科科学学这这一一“知知识识之之网网”的的网网上上纽结。纽结。科学抽象的成果之科学抽象的成果之-23 七月 202423 科学概念的主要逻辑特征：科学概念的主要逻辑特征：可确定性。可确定性。所所谓谓可可确确定定性性，是是指指概概念念在在逻逻辑辑上上的可确定性，或可接受性。的可确定性，或可接受性。可检验性。可检验性。可可检检验验的的含含义义指指可可直直接接检检验验或或可可间间接检验。接检验。23 七月 202424 爱爱因因斯斯坦坦：“物物理理学学中中没没有有任任何何概概念念是是先先验验地地必必然然的的，或或者者是是先先验验地地正正确确的的。唯唯一一地地决决定定一一个个概概念念的的生生存存权权的的，是是它它同同物物理理事事件件（实实验验）是是否否有有清清晰晰的的和单一而无歧义的联系。和单一而无歧义的联系。”23 七月 202425 可变动性。可变动性。科科学学概概念念的的科科学学性性和和生生命命力力就就在在于于，它它能能随随着着实实践践和和认认识识的的发发展展而而不不断断发发展展、深深化化、修修正正甚甚至至更新。更新。23 七月 202426 .科学符号科学符号科科学学符符号号是是人人类类符符号号系系统统中中的的一一个个子子系系统统。它它是是科科学学实实践践、科科学学抽抽象象的的产产物物，又又是是推推动动科科学学发发展展的的不不可或缺的工具或手段。可或缺的工具或手段。科学抽象的成果之科学抽象的成果之-1 1、人人工工语语言言符符号号系系统统（也也叫叫科科学学语语言言系系统统），即即各各学学科科的的专专门门科科学学术术语语（符符号号），用用以以表表示示严严格格定定义义的的科科学学概概念念，表表示示事事物物之之间间的的特特定定关关系系和和运运动动变变化化规规律律，使使语语言言符符号号保保持持其其单单义义性性、无无歧歧义义性性和和明明确性。确性。科学符号的发展阶段科学符号的发展阶段23 七月 202427科学符号的发展阶段科学符号的发展阶段 2、形形式式化化语语言言，它它实实际际上上是是以以数数学学、数数理理逻逻辑辑符符号语言为蓝本的科学语言。号语言为蓝本的科学语言。如大楼电梯的运行系统如大楼电梯的运行系统 3、计算机语言计算机语言：人人类类还还在在努努力力开开发发具具有有更更强强的的符符号号处处理理功功能能的的智智能能机机，使使人人的的思思维维过过程程进进一一步步做做到到机机械械化化、自自动动化化，这这将将是是科科学学技技术术发发展展的的一一个个新新飞飞跃跃，也是语言符号发展的一个新飞跃。也是语言符号发展的一个新飞跃。23 七月 202428 .思想模型思想模型思思想想模模型型是是人人们们为为了了从从事事科科学学研研究究而而建建立立的的对对原原型型高高度度抽抽象象化化了了的的思思想想客客体体或或思思想想事事物物，如如原原子子模模型型、层层子子模模型型、DNADNA双双螺螺旋旋结结构构模模型型、弯弯曲曲时时空空模模型型、板板块块构构造造模模型型、大大气气环环流流模模型等。广义地说，思想模型也包括数学模型。型等。广义地说，思想模型也包括数学模型。科学抽象的成果之科学抽象的成果之-23 七月 202429 理理想想模模型型是是思思想想模模型型的的特特殊殊类类型型，它它是是既既具具有有高高度度抽抽象象性性，又又具具有有某某种种极极限限特特征征的的理理想想客客体体或或理理想想事事物物。如如理理想想的的数数学学点点、质质点点、理理想想刚刚体体、理理想想平平面面、理理想气体、理想黑体、理想循环等。想气体、理想黑体、理想循环等。23 七月 202430 思思想想模模型型是是科科学学抽抽象象的的产产物物，它它把把研研究究对对象象的的本本质质属属性性和和基基本本过过程程以以最最纯纯粹粹的的形形式式甚甚至以某种极限的状态呈现出来。至以某种极限的状态呈现出来。23 七月 202431 思思想想模模型型是是科科学学理理论论与与现现实实原原型型之之间间的的必必要要的的中中介介，事事实实上上，科科学学理理论论研研究究的的直直接接对对象象是是思思想想模模型型。一一般般说说来来，科科学学规规律律只只有有在在相相应应的的思思想想模模型型中中才才能能得得到到严严格格的的和和精精确确的体现。的体现。23 七月 202432 （二）科学思维的逻辑方法（二）科学思维的逻辑方法逻辑思维的特点逻辑思维的特点 逻逻辑辑思思维维是是在在感感性性认认识识的的基基础础上上，运运用用概概念念、判判断断、推推理理等等形形式式对对客客观观世世界界的的间间接接的的、概概括括的的反反映映过过程程，是是科科学学思思维维的的一一种种最最普普遍遍、最最基基本本的的类类型型。它它包包括括形形式式逻逻辑辑思思维维和和辩辩证证逻逻辑辑思思维维两两种种形形态态。主主要要有有三种方法三种方法1.分析和综合；分析和综合；2.2.归纳和演绎；归纳和演绎；3.3.类比方法类比方法23 七月 202433 1、分析和综合分析和综合 分分析析是是把把客客观观对对象象的的整整体体分分解解为为一一定定部部分分、单单元元、环环节节、要要素素并加以认识的思维方法。并加以认识的思维方法。综综合合是是在在分分析析基基础础上上把把对对客客观观对对象象一一定定部部分分、单单元元、环环节节、要要素素的的认认识识联联结结起起来来，形形成成对对客客观观对对象象统一整体认识的思维方法。统一整体认识的思维方法。23 七月 202434 分分析析和和综综合合的的过过程程也也就就是是科科学学抽抽象象的的过过程程，是是在在思思维维中中再再现现客观事物整体的过程。客观事物整体的过程。分分析析与与综综合合相相互互依依存存、相相互互渗渗透透和和相相互互转转化化，它它们们是是形形成成科科学学概概念念、构构成成科科学学理理论论体体系系和和发发展展科科学理论的重要逻辑方法。学理论的重要逻辑方法。23 七月 202435科学思维的逻辑方法科学思维的逻辑方法-2、归纳和演绎归纳和演绎归纳：归纳：通过个别认识一般的主要思维方法。通过个别认识一般的主要思维方法。演绎：演绎：通过一般通过一般进一步进一步认识个别的主要思维方法。认识个别的主要思维方法。科科学学认认识识是是一一个个由由个个别别到到一一般般，又又由由一一般般到到个个别别的的反复过程。反复过程。归纳方法归纳方法亚亚里里士士多多德德最最早早提提出出：简简单单枚枚举举归归纳纳，直直觉觉归归纳纳，属于直觉思维方法。属于直觉思维方法。23 七月 202436频率概率频率概率取代取代简单枚举归纳简单枚举归纳 赖赖欣欣巴巴赫赫等等采采用用的的“频频率率概概率率”概概念念，结结论论的的概概率率取取决决于于试试验验的的次次数数，因因此此概概率率陈陈述述取取决决于于经验经验。确证度确证度取代取代直觉归纳直觉归纳 卡卡尔尔纳纳普普等等采采用用的的“确确证证度度”概概念念，确确证证度度可可以以直直接接从从前前提提的的逻逻辑辑分分析析得得出出，使使归归纳纳结结论论成成为为分分析析性性的。的。23 七月 202437 在在扩扩大大归归纳纳方方法法的的内内容容和和应应用用方方面面，还还有有统统计推理计推理和和合情推理合情推理。统统计计推推理理一一般般是是用用随随机机样样本本的的属属性性来来对对样样本本所所属的总体的属性进行预测或推断。属的总体的属性进行预测或推断。合合情情推推理理是是美美国国数数学学家家波波利利亚亚提提出出的的，为为科科学学猜猜想想、假假说说的的选选择择，评评价价提提供供逻逻辑辑根根据据的的推理推理。23 七月 202438 演绎方法演绎方法亚亚里里士士多多德德最最早早作作出出的的系系统统总总结结，是是在在其其形形式式逻逻辑辑中阐明的三段论。中阐明的三段论。近近代代科科学学宗宗师师笛笛卡卡儿儿、伽伽利利略略、牛牛顿顿，在在科科学学研研究究中中创创造造了了数数学学演演绎绎方方法法，是是演演绎绎方方法法的的极极大大进进步步。由由于于成成熟熟的的数数学学本本身身就就是是一一个个特特殊殊的的演演绎绎系系统统，数数学的推导规则都具有确保真值传递的性质。学的推导规则都具有确保真值传递的性质。23 七月 202439 现现代代数数理理逻逻辑辑的的兴兴起起，彻彻底底打打破破了了数数学学和和逻逻辑辑的的界界限，实现了逻辑数学化、推理演算化。限，实现了逻辑数学化、推理演算化。演绎方法演绎方法派生出的另一个重要方法是派生出的另一个重要方法是公理化方法公理化方法。恩恩格格斯斯：“归归纳纳和和演演绎绎，正正如如分分析析和和综综合合一一样样，是是必必然然相相互互联联系系着着的的。不不应应当当牺牺牲牲一一个个而而把把另另一一个个捧捧到到天天上上去去，应应当当把把每每一一个个都都用用到到该该用用的的地地方方，而而要要做做到到这这一一点点，就就只只有有注注意意它它们们的的相相互互联联系系、它它们们的的相相互互补补充充。”23 七月 202440科学思维的逻辑方法科学思维的逻辑方法-3、类比方法类比方法类类比比方方法法是是根根据据两两类类对对象象之之间间在在某某些些方方面面的的类类似似或或同同一一，推推断断它它们们在在其其它它方方面面也也可可能能类类似似或或同同一一的的逻逻辑辑思思维方法，逻辑学上又叫类比推理。维方法，逻辑学上又叫类比推理。类比推理的思维过程，其类比推理的思维过程，其基本环节基本环节是是联想和比较联想和比较。功能：功能：形成假说、解释外推、开拓思想、触类旁通形成假说、解释外推、开拓思想、触类旁通23 七月 202441 .形象思维形象思维及其方法论意义及其方法论意义 形形象象思思维维是是在在形形象象地地反反映映客客体体的的具具体体形形状状或或姿姿态态的的感感性性认认识识基基础础上上，通通过过意意象象、联联想想和和想想象象来来揭揭示对象的本质及其规律的思维形式。示对象的本质及其规律的思维形式。形形象象思思维维与与逻逻辑辑思思维维的的区区别别首首先先在在于于，逻逻辑辑思思维维的的“细细胞胞”是是抽抽象象的的概概念念，而而形形象象思思维维的的“细细胞胞”则是则是形象的意象形象的意象。形象思维、形象思维、直觉思维、创造性思维直觉思维、创造性思维（三）科学思维的非逻辑方法（三）科学思维的非逻辑方法23 七月 202442意意象象是是对对同同类类事事物物形形象象的的一一般般特特征征的的反反映映。它它是是从从印印象象、表表象象这这些些还还处处于于感感性性阶阶段段的的关关于于对对象象的的生生动动形形象象或或“内内心心图图画画”中中，经经过过形形象象分分析析以以后后形形象象综综合合而建立起来的而建立起来的。与逻辑思维的区别之二与逻辑思维的区别之二形象思维形象思维：运用意象进行联想和想象运用意象进行联想和想象逻辑思维逻辑思维：运用概念进行判断和推理。：运用概念进行判断和推理。爱爱因因斯斯坦坦：“想想象象力力比比知知识识更更重重要要，因因为为知知识识是是有有限限的的，而而想想象象力力概概括括着着世世界界上上的的一一切切，推推动动着着进进步步，并并且且是是知知识识进进化化的的源源泉泉。严严格格地地说说，想想象象力力是是科科学学研研究中的实在因素。究中的实在因素。”23 七月 202443形象思维的方法论意义形象思维的方法论意义 第一，可以第一，可以直观直观形象地揭示对象的本质和规律。形象地揭示对象的本质和规律。第第二二，由由于于形形象象思思维维能能在在思思维维过过程程中中，将将意意象象“随随意意地地”再再生生和和组组合合，因因而而能能突突破破现现实实的的局局限限，抓抓住住主主要要矛矛盾盾，对对研研究究对对象象进进行行极极度度的的纯纯化化和和简简化化，以以利利于于揭示对象的本质和规律。揭示对象的本质和规律。第三，形象思维在第三，形象思维在技术领域技术领域有着更为突出的意义。有着更为突出的意义。23 七月 202444 .直觉思维及其方法论意义直觉思维及其方法论意义 直直觉觉思思维维是是指指不不受受某某种种固固定定的的逻逻辑辑规规则则约约束束而而直直接领悟事物本质的一种思维形式。接领悟事物本质的一种思维形式。直直觉觉思思维维有有时时还还伴伴随随着着被被称称为为“灵灵感感”的的特特殊殊心心理理体体验验和和心心理理过过程程，它它是是认认识识主主体体的的创创造造力力突突然然达达到到超水平发挥的一种特定心理状态。超水平发挥的一种特定心理状态。直直觉觉思思维维和和灵灵感感的的方方法法论论意意义义在在于于，它它们们是是创创造造性性思思维维的的重重要要形形式式，也也是是发发挥挥科科学学认认识识主主体体思思维维能能动动性性的突出表现。的突出表现。23 七月 202445.创造性思维方法创造性思维方法大体分为两种形态：大体分为两种形态：以非逻辑思维形式为主以非逻辑思维形式为主+以逻辑思维形式为主以逻辑思维形式为主 以以非非逻逻辑辑思思维维形形式式想想象象、直直觉觉和和灵灵感感等等为为主主的创造性思维。的创造性思维。主主要要运运用用直直觉觉、灵灵感感、想想象象等等手手段段来来触触发发新新思思想想、新新意象的产生。意象的产生。23 七月 202446 以逻辑思维为主的以逻辑思维为主的创造性思维创造性思维演演绎绎推推理理：虽虽然然前前提提与与结结论论之之间间有有蕴蕴涵涵关关系系，但但是是演演绎绎外外推推完完全全可可以以进进入入到到还还没没有有被被人人类类考考察察过过的的未未知知领域。领域。归归纳纳推推理理：虽虽然然结结论论不不具具有有逻逻辑辑的的必必然然性性，但但却却更更明明显地表现出是一种由已知进到未知的方法。显地表现出是一种由已知进到未知的方法。类类比比推推理理：为为人人们们的的思思维维过过程程提提供供了了更更广广阔阔的的“自自由由创创造造”的的天天地地，使使它它成成为为科科学学研研究究中中非非常常有有创创造造性性的的思维方式。思维方式。23 七月 202447 创造性思维方法的创造性思维方法的特征特征 由由于于创创造造性性思思维维方方法法的的创创造造性性，决决定定了了它它的的随随机机性性、灵灵活活性性、多多样样性性和和每每次次具具体体应应用用中中极极强强的的个个性性，所所以以它它比比其其它它科科学学方方法法更更难难找找到到一一种种统统一一的的模式。模式。第一，第一，逻辑方法逻辑方法与与非逻辑方法非逻辑方法的辩证统一。的辩证统一。在在逻逻辑辑方方法法还还走走不不通通的的地地方方，科科学学就就需需要要用用非非逻逻辑辑方方法开辟新的通路；法开辟新的通路；而而当当非非逻逻辑辑方方法法已已打打开开通通路路后后，又又必必须须及及时时地地在在从从旧旧认认识识到到新新认认识识之之间间的的“深深渊渊”上上架架起起“逻逻辑辑的的桥桥梁梁”。23 七月 202448 第二，第二，发散性发散性思维与思维与收敛性收敛性思维的优化综合思维的优化综合 发发散散思思维维，是是指指在在解解决决问问题题时时，思思维维就就不不拘拘一一格格地地从从仅仅有有的的信信息息中中尽尽可可能能开开展展开开去去，朝朝着着各各种种方方向向去去探寻各种不同的解决途径和答案。探寻各种不同的解决途径和答案。收敛思维收敛思维，则是指在解决问题的过程中，思维能，则是指在解决问题的过程中，思维能尽可能尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理引导到条理化的逻辑系列中去化的逻辑系列中去，从所接收到的信息中，从所接收到的信息中产生逻辑的结产生逻辑的结论。论。发散思维和收敛思维在创造活动中是反复交织、相辅发散思维和收敛思维在创造活动中是反复交织、相辅相成、各司其职、缺一不可的两种思维模式，它们的相成、各司其职、缺一不可的两种思维模式，它们的优化综合优化综合是一切创造性思维的共性特征是一切创造性思维的共性特征。23 七月 202449 (四四)数学方法数学方法.数学方法及其特点数学方法及其特点 数数学学方方法法是是指指以以数数学学为为工工具具进进行行科科学学研研究究的的方方法法，即即用用数数学学语语言言表表达达事事物物的的状状态态、关关系系和和过过程程，经经推推导导、演算和分析，以形成解释、判断和预言的方法。演算和分析，以形成解释、判断和预言的方法。数学方法基本特征数学方法基本特征：高度的抽象性高度的抽象性：极度的抽象极度的抽象23 七月 202450精精确确性性，即即逻逻辑辑的的严严格格性性及及结结论论的的确确定定性性。数数学学的的抽抽象象性性使使数数学学研研究究能能在在纯纯粹粹化化的的状状态态中中进进行行，从从而而使使它它获获得得了了单单义义性性、精精确确性性和和直直观观性性，并并使使逻逻辑辑程序获得了相对独立性。程序获得了相对独立性。应应用用的的普普遍遍性性。数数学学的的高高度度抽抽象象性性，使使它它成成为为不不受受任任何何具具体体内内容容局局限限的的形形式式科科学学。这这种种抽抽象象性性带带来了它应用的普遍性。来了它应用的普遍性。23 七月 202451.数学方法在科学认识中的作用数学方法在科学认识中的作用 为科学技术研究提供简洁精确的为科学技术研究提供简洁精确的形式化语言形式化语言。数数学学语语言言的的运运用用把把数数学学的的抽抽象象能能力力和和精精确确性性带带给给了了科学和技术。科学和技术。为科学技术研究提供为科学技术研究提供数量分析和计算数量分析和计算的方法。的方法。从从定定性性描描述述进进入入定定量量分分析析的的计计算算，是是一一门门科科学学达达到到成成熟熟的的重重要要标标志志。数数学学方方法法在在其其中中具具有有不不可可替替代代的的作用。作用。为科学技术研究提供了为科学技术研究提供了逻辑推理逻辑推理的工具。的工具。在在科科学学研研究究中中运运用用数数学学方方法法就就使使由由此此而而得得出出的的科科学学结论、原理等，结论、原理等，具有逻辑的必然性和可靠性。具有逻辑的必然性和可靠性。23 七月 202452四科学假说与科学理论四科学假说与科学理论（一）科学假说（一）科学假说 假假说说是是根根据据已已知知的的科科学学事事实实和和科科学学原原理理，对对所所研研究究的的自自然然现现象象及及其其规规律律性性提提出出的的一一种种假假定定性性的的推推测和说明测和说明，是，是自然科学理论思维的一种重要形式自然科学理论思维的一种重要形式。.假说的一般特征假说的一般特征 假假说说通通常常由由以以下下几几个个基基本本要要素素构构成成：事事实实基基础础；背背景景理理论论（包包括括推推理理规规则则）；对对现现象象本本质的猜测；推演出的预言和预见。质的猜测；推演出的预言和预见。23 七月 202453 假说的构成决定了它具有以下特点假说的构成决定了它具有以下特点：科科学学性性。假假说说是是以以一一定定的的科科学学事事实实为为依依据据、以科学理论为前提以科学理论为前提而提出来的。而提出来的。假假定定性性。假假说说中中包包含含着着对对事事物物的的本本质质和和规规律律的的猜测猜测。易易变变性性。随随着着实实践践过过程程中中的的新新发发现现而而变变化化，随着争论的随着争论的发展而修改发展而修改。假说的特点体现了人类认识世界的特有的假说的特点体现了人类认识世界的特有的能动性能动性，也决定了假说在科学思维中发挥着积极作用。也决定了假说在科学思维中发挥着积极作用。23 七月 202454 科学假说是通向科学理论的桥梁。科学假说是通向科学理论的桥梁。假说是激发思维创造性的媒介。假说是激发思维创造性的媒介。在在科科学学研研究究中中，人人们们凭凭借借已已有有的的认认识识向向未未知知领领域域试试探探着着前前进进，假假说说在在这这一一过过程程中中起起着着激激发发思思维维创创造造性性的的作作用。用。不同假说的不同假说的“争鸣争鸣”有利于学术繁荣。有利于学术繁荣。.假说的作用假说的作用 23 七月 202455不不同同的的假假说说是是从从不不同同的的侧侧面面对对客客观观事事物物本本质质和和规规律律的的探探索索，它它们们之之间间的的争争论论，有有助助于于揭揭露露矛矛盾盾、启启发发思思考考、相相互互补补充充，有有利利于于更更全全面面、更更深深刻刻地地揭示事物的本质。揭示事物的本质。恩恩格格斯斯：“只只要要自自然然科科学学在在思思维维着着，它它的的发发展形式就是假说。展形式就是假说。”23 七月 202456（二）科学理论（二）科学理论.科学理论的基本特征科学理论的基本特征 科科学学理理论论是是经经过过实实践践检检验验的的系系统统化化了了的的科科学学知知识识体体系系，它它是是由由科科学学概概念念、科科学学原原理理以以及及对对这这些些概概念念、原原理理的的理论论证所组成的体系。理论论证所组成的体系。客客观观真真理理性性。科科学学理理论论正正确确地地反反映映了了客客观观事事物物的的本本质及其规律性，因而具有客观真理性。质及其规律性，因而具有客观真理性。普普遍遍性性。科科学学理理论论通通过过揭揭示示某某一一领领域域的的共共同同本本质质而而普普遍遍适适用用于于这这个个领领域域，能能对对这这个个领领域域的的复复杂杂多多样样的的现现象作出解释，能象作出解释，能预言出现在这个领域内的新现象预言出现在这个领域内的新现象。23 七月 202457 系系统统性性。科科学学理理论论是是根根据据自自然然界界的的有有机机联联系系，由由它它的的知知识识单单元元（概概念念、原原理理、定定律律等等）按按系系统统性原则组成性原则组成的有内在联系的知识体系。的有内在联系的知识体系。逻逻辑辑性性。科科学学理理论论必必须须概概念念明明确确、判判断断恰恰当当、推推理理正正确确、论论证证严严密密，即即合合乎乎逻逻辑辑。科科学学理理论论一一般般具具有有演演绎绎的的逻逻辑辑结结构构，逻逻辑辑上上的的无无矛矛盾盾性性和和完完备备性性等等特点。特点。23 七月 202458.科学理论的结构科学理论的结构 科学理论由科学理论由基本概念、基本原理基本概念、基本原理和和逻辑结论逻辑结论组成。组成。基基本本概概念念是是思思维维的的基基本本单单位位，是是反反映映自自然然事事物物本本质质属属性性的的思思维维形形式式。任任何何学学科科都都有有自自己己专专有有的的一一些些概概念。念。基基本本原原理理或或定定律律是是科科学学对对所所研研究究对对象象的的基基本本关关系系的的反映，是科学理论赖以建立的基础。反映，是科学理论赖以建立的基础。科科学学推推论论是是科科学学理理论论中中由由基基本本原原理理演演绎绎推推导导出出来来的的结论。结论。它执行着理论解释和预见的功能它执行着理论解释和预见的功能。一一个个严严密密的的、前前后后一一贯贯的的逻逻辑辑结结构构。23 七月 202459五技术方法五技术方法（一）（一）技术方法及其特点技术方法及其特点（二）技术预测方法（二）技术预测方法（三）技术评估方法（三）技术评估方法（四）技术原理的构思方法（四）技术原理的构思方法（五）工程设计方法（五）工程设计方法 23 七月 202460 五技术方法五技术方法（一）（一）技术方法及其特点技术方法及其特点 人人们们要要从从事事技技术术研研究究与与技技术术开开发发活活动动，总总要要采采用用一一定定的的手手段段、途途径径和和行行为为方方式式。技技术术方方法法即即包包含含在在这这些些手手段、途径和行为方式中的段、途径和行为方式中的可操作的规则或模式可操作的规则或模式。技术方法技术方法不同于不同于科学方法科学方法的特点，其中主要有：的特点，其中主要有：技术方法具有更强的实践性。技术方法具有更强的实践性。技术方法具有更强的社会性。技术方法具有更强的社会性。技术方法具有更强的综合性。技术方法具有更强的综合性。23 七月 202461（二）技术预测方法（二）技术预测方法 预预测测是是根根据据事事物物过过去去和和现现在在的的发发展展和和状状态态，寻寻求求事事物物发发展展所所遵遵循循的的规规律律性性，并并借借此此预预先先推推测测事事物物未未来来发展和状态的一种科学认识活动。发展和状态的一种科学认识活动。技术预测方法类型技术预测方法类型 类类比比性性预预测测方方法法，或或称称类类推推法法。如如果果在在两两个个技技术术系系统统之之间间具具有有相相同同或或相相似似的的特特征征，已已知知其其中中一一个个技技术术系系统统的的发发展展变变化化过过程程，根根据据类类推推原原则则，就就可可以以类类推出另一技术系统的发展趋势。推出另一技术系统的发展趋势。23 七月 202462前者是类比的对象，叫先导事件；前者是类比的对象，叫先导事件；后者即从类比推理所得出的结论，称为类比预测。后者即从类比推理所得出的结论，称为类比预测。应应用用类类推推法法获获得得较较为为正正确确的的预预测测结结果果的的关关键键，是是进进行类比的行类比的先导事件要选得正确先导事件要选得正确。归纳性预测方法归纳性预测方法。就就是是利利用用若若干干个个别别的的预预测测判判断断和和陈陈述述，概概括括出出关关于于未未来的普遍的判断和陈述。来的普遍的判断和陈述。特特尔尔菲菲法法或或称称专专家家集集体体预预测测法法，就就是是一一种种典典型型的的归归 纳纳推理预测法。推理预测法。23 七月 202463 演绎性预测方法演绎性预测方法。根根据据有有关关预预测测对对象象的的历历史史和和现现状状的的资资料料和和数数据据，选选取取一一个个恰恰当当的的数数学学模模型型，运运用用数数学学方方法法求求解解所所选选预预测测模模型型的的特特定定系系数数，从从而而得得到到一一条条表表示示预预测测对对象象发发展展趋趋势势的的曲曲线线，据据此此进进行行外外推推就就可可以以得得到到预预测测对对象象未未来来发发展展的技术特性。的技术特性。23 七月 202464（三）技术评估方法（三）技术评估方法 .技术评估技术评估技技术术评评估估是是通通过过分分析析技技术术和和人人类类社社会会、自自然然界界诸诸相相关关因因素素（社社会会政政治治、经经济济、生生态态环环境境、人人的的价价值值观观念念等等）的的相相互互影影响响，来来解解决决技技术术发发展展问问题题的的一一种种方方法法，是是一一种与技术后果评估有关的种与技术后果评估有关的宏观决策分析活动。宏观决策分析活动。技技术术评评估估着着重重探探索索的的是是技技术术与与人人类类社社会会之之间间的的关关系系，而不仅仅是技术内部诸因素的关系。而不仅仅是技术内部诸因素的关系。23 七月 202465.技术评估的特点技术评估的特点技技术术评评估估作作为为一一门门政政策策科科学学，是是包包含含对对技技术术的的社社会后果进行评价的思想、观点和方法的知识体系。会后果进行评价的思想、观点和方法的知识体系。系系统统性性或或整整体体性性。技技术术评评估估不不仅仅重重视视技技术术开开发发带带来来的的利利益益，同同时时更更注注意意那那些些潜潜在在的的、高高次次级级的的、不不可逆的消极影响。可逆的消极影响。23 七月 202466高高度度有有序序性性。技技术术评评估估不不仅仅要要研研究究技技术术的的直直接接社社会会后后果果，而而且且要要涉涉及及到到技技术术的的“后后果果的的后后果果”。因因此，它的研究对象形成一个有序的序列。此，它的研究对象形成一个有序的序列。跨跨学学科科性性。技技术术评评估估涉涉及及到到技技术术应应用用的的广广泛泛的的社社会会后后果果和和政政策策选选择择，其其中中包包括括社社会会、经经济济、技技术术、生态等一系列问题，以及它们之间的相互关系。生态等一系列问题，以及它们之间的相互关系。23 七月 202467中中立立性性。技技术术评评估估应应当当是是客客观观的的。所所谓谓中中立立性性，就就是是要要求求把把评评估估与与直直接接制制定定政政策策的的权权力力和和职职责责分分开开，要要求求评评估估人人独独立立于于该该技技术术项项目目的的负负责责人人和和参参与与人人的的利益。利益。批批判判性性。技技术术评评估估不不是是描描述述性性的的、辩辩护护性性的的，它它在在本本质质上上应应是是批批判判性性的的，是是对对技技术术的的、社社会会的的、伦伦理的批判。理的批判。23 七月 202468.技术评估的价值观技术评估的价值观 用用以以进进行行技技术术评评估估的的标标准准，不不仅仅是是技技术术的的合合理理性性，而而且且是是社社会会的的合合理理性性。所所以以，价价值值观观念念在在技技术术评评估估中起着特别突出的作用。中起着特别突出的作用。随随着着技技术术和和社社会会的的发发展展，人人们们也也需需要要重重新新思思考考并并相相应应改改变变自自己己的的价价值值观观念念，即即更更新新用用以以评评估估技技术术的的价值规范。价值规范。在在现现代代技技术术发发展展中中，如如何何寻寻求求技技术术价价值值和和人人的的价价值值之间的平衡，已成为十分突出的问题。之间的平衡，已成为十分突出的问题。23 七月 202469（四）技术原理的构思方法（四）技术原理的构思方法.技术原理技术原理 所所谓谓技技术术原原理理，就就是是一一切切技技术术系系统统（包包括括技技术术设设备备、工艺等）都必须具备的工作原理。工艺等）都必须具备的工作原理。技技术术的的工工作作原原理理无无疑疑是是由由人人构构思思出出来来的的。这这种种构构思思是一个创造性的过程，是技术建构的第一步是一个创造性的过程，是技术建构的第一步。它它是是利利用用已已有有的的自自然然科科学学知知识识和和技技术术经经验验，运运用用技技术发明创造方法，通过术发明创造方法，通过创造性的思考创造性的思考来完成的。来完成的。其其过过程程和和方方法法更更是是丰丰富富多多彩彩、灵灵活活多多样样、因因时时因因地地而异，而异，很难找到一个统一的程式很难找到一个统一的程式。23 七月 202470 一一般般来来说说，技技术术原原理理的的构构思思过过程程是是一一个个提提出出问问题题、分分析析问问题题和和解解决决问问题题的的过程。过程。在在这这一一过过程程中中，不不使使用用逻逻辑辑思思维维无无疑疑是是不不可可想想象象的的。但但灵灵感感、直直觉觉和和形形象象思维思维在其中起着在其中起着特别突出特别突出的作用。的作用。23 七月 202471.几种技术原理构思方法几种技术原理构思方法 科学原理推演法科学原理推演法。它是以科学突破为先。它是以科学突破为先导，利用新的科学原理形成技术原理的方导，利用新的科学原理形成技术原理的方法。法。在在有有些些情情况况下下，并并非非利利用用新新发发现现的的科科学学原原理理，而而是是采采取取各各种种科科学学原原理理的的新新组组合合或或创创造造某某些些使使科科学学原原理理起起作作用的新条件，也可以形成新的技术原理。用的新条件，也可以形成新的技术原理。技术科学技术科学的新原理要比的新原理要比基础科学基础科学的新原理更容易转化为的新原理更容易转化为技术原理。技术原理。23 七月 202472 实实践践提提升升法法。科科学学实实验验是是科科学学前前沿沿最最活活跃跃的的一一个个领领域域。在在实实验验中中发发现现的的新新的的自自然然现现象象，往往往往隐隐含含着着新新的的科科学学技技术术原原理理。所所以以，科科学学实实验验常常常常是是新新兴兴技技术的生长点。术的生长点。自自然然模模拟拟法法。如如果果把把自自然然界界中中可可以以利利用用其其结结构构或或功功能能的的客客观观事事物物作作为为原原型型，利利用用模模拟拟法法建建构构相相似似的的人人工工系系统统，就就可可以以使使该该系系统统具具有有人人们所需要的类似于原型的结构或功能。们所需要的类似于原型的结构或功能。23 七月 202473回回采采法法。是是在在新新条条件件下下“回回采采”已已被被否否定定的的技技术术原原理理，使使之之在在新新条条件件下下得得以以实实现现的方法。的方法。逆逆向向发发明明法法。采采取取反反向向思思维维进进行行创创造造发发明的方法叫逆向发明法明的方法叫逆向发明法。23 七月 202474（五）工程设计方法（五）工程设计方法.工程设计工程设计工工程程设设计计，就就是是为为工工业业生生产产或或工工程程建建设设进进行行的的设设计计。其其任任务务，是是在在产产品品投投产产或或工工程程实实施施之之前前，提提供供关关于于这这种种产产品品或或这这项项工工程程及及其其制制造造、施施工工过过程程的的全全部部图图纸纸和和技技术术文文件件。它它是是技技术术创创造造活活动动的的观观念念建建构构过过程程的的最最后后一一步步，又又是是其其物物化化过过程的起点。程的起点。构思新的技术原理是一种创造，应用技术原理去设计一种构思新的技术原理是一种创造，应用技术原理去设计一种新产品或一项新工程则是再创造。新产品或一项新工程则是再创造。23 七月 202475 构构思思新新的的技技术术原原理理是是一一种种创创造造，应应用用技技术术原原理理去设计一种新产品或一项新工程则是再创造。去设计一种新产品或一项新工程则是再创造。维维纳纳：“工工程程设设计计与与其其说说是是一一门门科科学学，不不如说是一种艺术。如说是一种艺术。”23 七月 202476 2.工程设计的作用工程设计的作用 工程设计在科学与生产之间起着中介作用。工程设计在科学与生产之间起着中介作用。工程设计增加了对生产建设的预见性。工程设计增加了对生产建设的预见性。工工程程设设计计是是人人类类生生产产活活动动的的重重要要组组成成部部分分，是是组织生产的重要依据组织生产的重要依据。23 七月 202477.设计方法的发展设计方法的发展 设计方法是随着人类生产技术的进步而发展的。设计方法是随着人类生产技术的进步而发展的。在在古古代代，设设计计和和生生产产融融为为一一体体，设设计计者者就就是是生生产产者者，设设计计通通常常是是由由经经验验丰丰富富、技技术术熟熟练练的的工工匠匠完成的。完成的。近近代代产产业业革革命命以以来来，广广泛泛采采用用三三段段设设计计方方法法，即即初步设计或方案设计、技术设计和施工设计初步设计或方案设计、技术设计和施工设计。在这三个阶段中，有决定意义的是方案设计。在这三个阶段中，有决定意义的是方案设计。23 七月 202478二二战战后后，科科学学技技术术的的进进步步和和国国际际经经济济的的发发展展，推推动动了了设设计计方方法法的的变变革革，传传统统的的设设计计方方法法已已被被现现代代设计方法所取代。设计方法所取代。现现代代设设计计法法的的特特征征可可以以说说是是动动态态化化、优优化化与与计计算算机化。机化。23 七月 202479.设计方法论及其流派设计方法论及其流派 设设计计方方法法论论2020世世纪纪6060年年代代在在欧欧美美兴兴起起。它它是是一一门门研研究究工工程程技技术术各各个个领领域域中中开开发发和和设设计计的的方方法法论论问问题题的的学学科科。主主要要探探讨讨工工程程设设计计、建建筑筑设设计计和和工工业业设设计计的的一一般般规规律律和和方方法法，涉涉及及哲哲学学、心心理理学学、工程学、管理学、社会学等方面的问题。工程学、管理学、社会学等方面的问题。有三大流派：科学主义、技术主义、人本主义有三大流派：科学主义、技术主义、人本主义23 七月 202480科科学学主主义义是是欧欧美美设设计计方方法法论论中中最最先先兴兴起起的的一一个个流派。流派。它的基本观点是：它的基本观点是：设设计计是是一一种种探探索索性性的的解解题题活活动动，其其本本质质是是理理性性的的活活动动；设设计计是是一一种种研研究究活活动动，遵遵循循着着与与科科学学方方法法论相近似的原则论相近似的原则；设设计计方方法法论论研研究究与与科科学学哲哲学学追追求求相相同同的的目目标标，即即为各种不同的具体活动提供统一的方法论框架。为各种不同的具体活动提供统一的方法论框架。23 七月 202481 技技术术主主义义认认为为，设设计计在在本本质质上上不不属属于于科科学学研研究究，而而是是一一种种技技术术活活动动。它它把把技技术术过过程程、技技术术系系统统作作为为设设计计方法论探讨的对象。方法论探讨的对象。人人本本主主义义是是2020世世纪纪五五、六六十十年年代代西西方方的的人人权权运运动动、民民主主运运动动和和存存在在主主义义、“社社会会批批判判主主义义”等等思思潮潮在在设设计理论上的反映。计理论上的反映。它它批批判判了了科科学学主主义义和和技技术术主主义义代代表表一一种种机机械械的的定定量量化化的的“行行为为主主义义”观观点点，主主张张重重新新认认识识设设计计者者的的社社会会作作用用，强强调调设设计计者者负负有有为为社社会会服服务务的的道道德德责责任任，应应当当让让设计对象的使用者参与设计过程。设计对象的使用者参与设计过程。23 七月 202482作业作业：请请结结合合土土木木工工程程专专业业与与科科学学研研究究方方法法论论，论论述述科科学学研研究究的的过过程程（包包括括相相关关的的科科学学抽抽象象、科学思维、科学假说、科学理论等）科学思维、科学假说、科学理论等）10月月 13之前交之前交 打印或手写均可，不要电子版打印或手写均可，不要电子版