自然辩证法第二篇科学技术方法论

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二篇 科学技术方法论,科学技术方法是从科学研究过程中总结出来的规则、规律，它们是具有普遍性的东西。随着科学研究的发展，科学研究方法也不断丰富和发展。时至今日，科学方法业已形成种类繁多、层次分明的有机系统，成为科学工作者不可缺少的素质和修养。,1,一、科学技术方法论的含义,科学技术方法论（methodology of science and technology）是关于科学技术研究中常用的,一般方法,的理论， 是关于科学研究和工程技术研究一般方法的性质、特点、 内在联系和变化发展的,理论体系,。,2,1),科学技术方法论,是关于科学技术研究中常用的,一般方法,的理论,科学研究中所,使用的方法,哲学研究方法,对立统一,否定之否定,质量互变,一般科学研究方法,感性认识方法,理性认识方法,综合方法,具体科学研究方法,数学方法,物理方法,化学方法,天文学方法,地球科学方法,生物学方法,工程技术方法,3,2),科学技术方法论是关于科学研究和工程技术研究一般方法的性质、特点、 内在联系和变化发展的,理论体系,。,科,学,认,识,方,法,论,科学认识感性方法,科学认识理性方法,科学认识综合方法,科研选题,科学观察方法,科学实验方法,科学抽象,科学抽象方法,科学假说和理论,数学方法,科学研究的非逻辑方法,技术方法,系统方法,信息方法,反馈控制方法,黑箱方法,功能模拟方法,系统规划方法,4,二、科学研究的基本过程,科研选题,收集资料获,取科学事实,进行思维加,工提出假说,验证,建立理论体系,5,第一章：科学认识的感性方法,一个完整的认识过程往往经历了感性认识、 理性认识和向实践复归等不同阶段，而其中每个阶段都有科学方法的具体内容相对应。 在科学认识的感性阶段，为了获取感性材料，必须借助于科学认识的感性方法，主要包括科研选题、观察方法、实验方法等等,。,6,第一节科研选题及其原则,科学性：有没有道理？依据如何？,必要性：是否需要？是否最需要？,可能性：有客观条件吗？你准备好了吗？,合理性：能否达到最优？,7,科研选题的技巧,选题调查的技巧,选题要做好资料收集工作。,选题前应求得导师或同行专家的指导,提出选题的技巧,选择前人没有做过的论题,选择社会急需解决的课题,选择具有发展潜力的课题,选择存在内部矛盾的课题,选择交叉学科中的课题,8,第二节观察方法,一、观察方法及其分类,、什么是观察方法,观察是人们对自然现象在,自然发生的条件下进行考察,的一种方法。 它是科学研究之中最基本、最常用的获得感性材料的方法。,观察是人们认识自然的起点。,9,所谓眼见不一定为实,感官所能感知的范围极其有限,（比如视力再好的人，也不能用肉眼观察到小于第六等的星星。而人的耳朵也只能听到20-20000赫兹范围内具有一定音响强度的声波；）,感官的观察精确度较低,人的感官时观察的速度受到局限,人的感官会发生错觉,即使是使用一起的间接观察也有其局限性,10,二、观察的基本原则,、坚持观察的,客观性,（客观性原则）：,不要随意增加主观的东西！,、坚持观察的,持续性,（连续性原则）：,坚持下去，不能半途而废。,、选择观察的,典型性,（典型性原则）：,是否抓住了典型？西瓜还是芝麻？考考你的眼光,、,辩证,思考原则：试试你的哲学修养,11,三、观察在科学研究中的作用,、观察是取得原始材料的基本方法（,马克思说：科学研究必须充分地占有资料,）,李时珍的本草纲目；,达尔文的物种起源。,、观察是科学发现的重要手段（,看看你是否细心！）,丹麦天文学家第谷；,1920年丹麦物理学家奥斯特等。,12,、观察是检验科学假说和理论的重要途径,1916年，爱因斯坦提出了广义相对论假说，根据这个假说，可预见光线在引力场中会发生弯曲效应。英国物理学家爱丁顿为了验证广义相对论，考虑到1919年5月29日发生日全食时，金牛座中的毕宿星团将在太阳附近，如果天气好，至少可以拍到13颗亮星。为此，爱丁顿就组织了一支观察队赴西非几内亚湾的普林西比岛进行观测（同时有另一观测队赴南美观测）。结果测得光线经过太阳边缘发生了1.61+0.30弧秒的偏转，与爱因斯坦1.7弧秒的预言值非常吻合，确认了光线在引力场中具有弯曲效应。这个观测事实对广义相对论的确立起了重要作用。同样，爱因斯坦广义相对论的其他几个验证，即水星近日点的进动和光谱线在引力场中的红移等，都是通过天文观察而被证实的。,13,第三节实验方法,什么是实验方法？,实验方法：根据研究的目的， 运用一定的物质手段（实验仪器、设备等），,主动干预或控制,自然事物、自然现象发生和发展的过程，在特定的观察条件下，探索客观规律的一种研究方法,。,14,二、实验方法在科学认识中的作用,、实验方法可以,简化和纯化,研究对象（,分清主次,）,例如，对于检验电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用统一的假说所作的试验，就是这方面的一个典型试验。科学家们在美国克利夫兰市以东40千米一个废弃的盐矿里，在地下600米的深处，建造了一个能灌入1万吨纯水的大洞，目的在于从这个池子中寻找质子衰变的闪光，从而验证三种相互作用的统一性的假说。这个实验装置之所以要安置在地下深处，之所以要灌入很纯的过滤水，就在于排除来自宇宙空间射线和水中其他杂质的干扰，使整个研究工作得以在纯粹状态下进行。,15,、实验方法可以,定向强化,研究对象（,突出科学研究的需要,）,、实验方法可以,模拟,研究对象（,解决对历史上不可重演的自然现象的研究问题,）,4、实验方法还是一种经济可靠的认识和变革自然的方法,16,第二章 科学认识的理性方法,第一节科学抽象,一、科学抽象及其作用,、什么是科学抽象？,科学抽象即透过事物的现象，深入到里层， 抽取出其本质的思维方法。,科学抽象,去伪存真,去粗取精,由此及彼,由表及里,感性材料,事物,本质,17,二、科学抽象的一般进程,感性的具体：,感知和初步加工外,界丰富的感,性材料,抽象的规定,：,概括出某些,概念,思维中的具体,：,更进一步的概括，,得出更加一,般的认识,完成整个抽象过程回到新的起点,18,第二节 自然科学中一些基本的逻辑方法,一、比较和分类,、关于比较,比较的概念：确定,差异点和共同点,的逻辑方法。,空间上的比较,比较的分类：,时间上的比较,19,、关于分类,分类的概念：把对象区分为不同的种类。,分类的标准及其多样性：分类的标准来自事物的属性，所以，分类的标准也有很多。,材,料,按照化学性质：金属材料、无机非金属材料等,按照状态：单晶、多晶、非晶态、复合材料等,按照物理性质：绝缘、磁性、透光、高强度等,按照用途：建筑、结构、耐火、电子、光学等,20,分类的作用,分,类,的,作,用,使科学材料条理化系统化,科学合理的分类系统为人,类认识提供指导,21,二、类比、归纳和演绎,、类比,什么是类比（类比的概念）,类比是根据,两个对象或两类对象,之间在某些方面相似或相同，而推论出它们之间在其他方面也可能相似或相同的逻辑方法,。,22,一般类比的公式：,（事物1）具有：,a, b, c, d,属性；,（事物2）具有：,a, b, c,属性；,而,a, b, c,与,a, b, c,具有相似或相同的特点，因而，可能也有 d 的属性，而且,d,与,d,相似。,23,、归纳,归纳的含义,归纳是从个别事实概括出一般原理的一种思维方法。 与类比从特殊到特殊不同，归纳是从个别到一般。哥德巴赫猜想,1742年，德国数学家哥德巴赫在研究奇数时发现以下情况：,29=11+13+5,77=55+17+5,461=449+7+5=257+199+5,这些奇数都是三个素数之和，根据归纳得出结论：所有大于5的奇数都可以分解为三个素数之和。他把这个结论写信告诉了欧拉，欧拉表示同意并补充道，大于4的偶数都可以分解为两个素数之和，后来这两个命题被合称为哥德巴赫猜想。,24,归纳的分类,全称性归纳法,全称性归纳法即以全称命题的形式表述其归纳成果的一种归纳方法。全称性归纳法可以分为完全归纳法和不完全归纳法,完全归纳法,完全归纳的公式为：,1是；,2是；,:,n是；,所以，凡是。,25,不完全归纳,不完全归纳是根据部分对象具有的某种属性进行的概括。,不完全归纳的一般公式为：,1是；,2是；,:,凡是。,26,归纳方法的作用,归,纳,方,法,的,作,用,从经验事实中找到普遍,规律,提出科学假说：从个别,到一般,27,、科学演绎方法,科学演绎方法的含义,科学演绎方法是从一般到个别的推理，与科学归纳相反。,演绎推理的一般形式是三段论。用公式表示是：,大前提：所有的是；,小前提：是；,结论：是。,28,演绎推理的特点,演绎推理是一种必然性的推理，其结论是可靠的。,演绎推理的结论是否正确， 取决于前提是否正确及形式是否合乎于逻辑规则。满足了这两条，其结果一定是正确的。,29,演绎方法在科学研究中的作用,逻辑证明的工具,科学预见,发展假说和理论,演,绎,方,法,的,作,用,30,归纳和演绎的辩证关系,演绎以归纳为基础,归纳要以演绎为指导,31,三、分析与综合,、分析,分析的含义,分析是把事物的,整体分解为部分， 把复杂的事物分解为简单的要素,，再分别加以研究的一种思维方法。,分析的目的在于透过现象把握本质。,32,分析的方式,进行科学分析往往采用,实验和抽象思维,两种方法,。,分析方法的局限性：由于分析是将事物分割之后进行的，是对事物局部的研究，因而，,它往往会把人的眼光限制在狭窄的领域之中，使人们把本来相互联系的事物暂时割裂开来， 造成了一种以孤立、片面的眼光看问题的习惯,。,33,、综合,综合的含义,综合是在思想中把对象的各个部分、 各个方面和各种因素,联结起来,考虑的一种思维方法。,34,综合与分析的关系,综合,相互依存、相互渗透,分析,相互转化,35,四、证明和反驳,、证明及其作用,证明,证明是用已知为真的判断确定另一个判断为真的逻辑方法。,36,证明的组成,证明的组成,隐含的前,提或假设,论证,方式,论据,论点,论题,37,证明的规则,论题应明确，并在证明之中保持同一。,论据必须真实。,论证要合乎逻辑,有充分的根据,证明的作用,发现真理，推进认识,有助于建立理论体系,38,、反驳,反驳的含义,反驳是用已知为真的一个判断， 揭露另一个判断为假的逻辑方法。,39,反驳的方法,反,驳,的,方,法,以事实否证论题,归谬法,独立证明,40,第三节科学假说与科学理论,一、科学假说,、科学假说及其特征、构成和来源,假说的含义,根据已知的科学事实和理论， 对未知的自然现象及其规律性做出假定性的说明或推测性的解释。 假说是自然科学理论思维的一种重要的形式。,41,假说的特征,科学性：假说是否有依据？什么依据？,依据：科学的事实和科学理论。,需要注意的问题：,第一，毫无科学依据的神话(科学研究不排斥有启发性的神话)。,第二，缺乏逻辑基础的幻想(幻想不是科学假说，但在特殊条件下是有意义的)。,第三，宗教和神学的“假说”(针尖上的天使)。,第四，伪问题(永动机)。,42,假定性：,假说“假”在什么地方？,假说包含对事物本质和规定的猜测，这是因为，科学的探索总是伴随着资料不足、检验条件不完备等困难。所以，爱因斯坦把假说形象地比喻为“猜谜”, 猜测一个设计得很巧妙的字谜。,假定性集中突出了科学家的思维能力和想像能力，当旧有的科学理论与新发现的科学事实之间发生矛盾时，就是人们思想空前活跃从而推动人们去猜测和设想之时。,43,易变性,：假说是可以不断修正和变化的。,假说的易变性表现为两个方面：,第一，,时间上：,假说不断更新和变化，新假说不断取代旧假说(例如：燃素说燃烧说)；,第二，,空间上,：同一学说内，不同假说共同存在(如天体演化、原子结构、地质构造、生物遗传等等研究中都有几种假说同时存在的现象)。,44,假说的构成,事实基础,背景理论,（推理规则),对现象本,质的猜测,推演出的,预言预见,宇宙大爆炸假说：,一个完整的,认识体系,45,假说的来源,假说,新事实出现：与原来,的理论发生了矛盾,理论外推：走出,原来理论的使用范围,新旧事实的矛盾：引,起新的思考,46,、假说的检验,逻辑分析：看看是否有不符合逻辑规则的东西存在。,实践检验：到科学活动的具体环节中去检验，观察、实验、理论分析。,证实与证伪：最终确立假说是否成立，具有判决性实验的意义。,（4）判决性实验,47,、假说的作用,指导科,学研究,假说的,作用,吸引和激,励科学家,引起科,学革命,推动科,学发展,48,二、假说向理论发展,、假说向理论发展的几种情况,假说,新假说取,代旧假说,修改旧假说,假说转化,为理论,理论,49,、假说向理论发展的标志,标,志,假说的科学预见：成功！,假说指导实践：没有矛盾！,50,三、科学理论,、科学理论的概念,科学理论是人的一种,认识形式,，,是人们在实践的基础上， 反映自然界而形成的,知识体系,。,相对而言，我们把经过大量实验检验的系统化的假说成为理论。,51,、科学理论的基本特征,理论,全面性,系统性,客观,真理性,52,3、科学理论的结构,（1）基本概念,（2）基本原理,（3）科学推论,由基本概念、基本原理或定律、科学推论所构成的科学理论中，各元素不是按照任意的外在的次序排列的，而是有一个严密的、前后一贯的逻辑结构。,53,4、,理论的发展,理论发展的动力,理论发展的形式,矛盾：科学理论,与科学事实,量变形式：新事实,和新理论渐渐的积累,质变形式：科学革命,54,