科学问题与科研选题ppt课件

第六章 科学问题与科研选题,1,第一节 科学问题,2,一、科学研究的起点,讨论题：科学研究始于观察还是始于问题？ 这里的起点指的是：究竟是什么推动研究，是什么使科学家进入某项研究，是什么因素引出整个研究的链条。 结论是：科学研究的起点是问题。因为科学探索的目的由问题引起，科学观察的目的也是由问题引起的。观察到某种现象而没有产生问题，是不会开展有关研究的，因此问题是引起某项研究的真正起点。 启示：我们要善于发现问题，善于提出问题。,3,提出科学问题是科学研究的开端 归纳主义者培根： 观察、实验科学 证伪主义者玻普尔： P1TTEE P2 问题(P1) 试探性理论(TT) 排除错误(EE) 新的问题(P2) 其意思是科学从问题(P1)开始，经过试探性理论(TT)，再经过批判性检验，排除错误(EE)，进而提出新的问题(P2)。这几个环节循环往复，推动科学不断前进。,4,二、问题：简单问题和科学问题,从认识论的角度看，所谓问题，就是一种已知与未知的结合体，或者说是已知与未知的交界。要具体地找出问题，实际上就是要找出未知与已知的关系。 问题可分为两大类。一类叫做简单问题或表浅问题，一类叫做科学问题。 简单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。如一个小孩向父母提出的许多问题都是这类问题。,5,三、科学问题及其特点,6,1、什么是科学问题,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。它是包含一定的求解目标和求解范围、而又没有答案的问题。,7,2、科学问题是具体明确的,科学问题是具体明确的，存在于研究对象中已知与未知的交界处。,8,3、科学问题是一定历史时代的产物,科学问题是一定历史时代的产物。时代所提供的知识背景决定着科学问题的内涵深度和解答途径。 同一问题，在不同知识背景下，其内涵深度是不同的。如遗传的奥妙是一个古老的问题，19世纪末魏斯曼提出的是“种质”问题，20世纪初摩尔根提出的是“基因”问题，20世纪50年代沃森和克里克则提出了生物大分子DNA的结构问题。 背景知识还制约着解决问题的途径。有些问题受目前认识和实践水平的限制，其求解目标和应答域尚不明确，这些问题还不能称为科学问题。,9,四、科学问题有其结构。,10,1、,科学问题蕴含着问题的指向、研究目标和求解的应答域。,11,2、科学问题从形式上可以分解为以下3种主要类型：陈述性、过程性、因果性问题,(1)陈述性问题要求回答：“是什么(what)”，这类问题指向是自然界的某种可观察的实体或现象； (2)因果性问题要求解释：“为什么(Why)”，这类问题指向现象的原因； (3)过程性问题要求揭示：“是怎样的(How)”，这类问题指向对象或对象系统的状态。 五W: When, Where, Who, What, Why, How,12,3、科学问题还包含了问题的“求解应答域”。,应答域是指在问题的论述中所确定的域限，并假定所提出问题的解必定在这个域限之中。尽管这种预设仍是一种猜测，是可错的，但在科学探索过程中却能起到定向和指导作用。,13,五、科学问题的意义,14,1、事半功倍的事例：,居里夫人，德布罗意，沃森、克里克；名师出高徒，原因是什么？,15,2、科学研究是一个不断提出问题和解决问题的过程。,波普尔：P1TTEEP2,16,3、爱因斯坦：,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上的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，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。,17,4、科学问题既是人类认识和实践的成果，又是人类进一步认识和实践的起点。,确立问题就是确立了研究的目的、主攻的方向，也决定了研究过程的主要方式和方法。能够发现、提出和形成一个有科学意义的问题，本身就是一个了不起的成就。善于提出科学问题是科技劳动者一种最重要的素质。,18,5、科学技术研究活动起始于问题,19,（1）科学研究始于问题还是始于观察？,传统的归纳主义科学方法论认为，科学研究是从观察和搜集材料开始的，然后经过归纳上升为理论。这种模式与现代科学发展的实际过程不相符，受到了不少科学家和哲学家的质疑和批评。 西方科学哲学家、证伪主义者波普尔曾明确指出：科学研究始于问题而不是始于观察。,20,（2）坚持“科学技术研究活动起始于问题”的理由是：,从科学理论发展的总体过程看，只有发现了原有理论不能解决的问题，人们才会去修正、补充它，或者着手建立新理论； 从科学技术研究的具体进程看，人们总是以问题为框架有选择地搜集事实材料，与问题无关的材料则不在科学技术认识主体中引起信息效应； 从科学技术研究本身的特点来看，科学技术研究是创造性的探索活动，是要解决尚未解决或尚未完全解决的问题。因为有问题，才需要研究，才有科学技术研究活动。,21,（3）“科学技术研究活动始于问题”既包括了科学问题，也可包括简单问题。,严格地说，“科学技术研究活动起始于问题”中的“问题”应该是“科学问题”，因为没有明确指向、没有确定应答域的问题无从立即下手研究。但这类问题对科学技术研究的开展并非毫无意义。如果坚持对它思考，在一定条件下它是有可能转化为科学问题的。可见，从简单问题出发是可以引向科学问题并导致科学技术研究的。而且，对简单问题的思考和探索，本身也可以说是一种研究。因此，从较宽泛的意义上说，“科学技术研究活动始于问题”既包括了科学问题，也可包括简单问题。,22,（4） “科学技术研究活动始于问题”与“认识以实践为基础”并不矛盾。,后考着眼于认识的来源，是从认识论提出的命题。作为认识的一般过程，实践是认识的基础，科学技术认识归根结底产生于科学技术实践和生产实践。 前者着眼于认识的局部或个人的研究过程，着眼于科学技术研究的程序，是从方法论提出的命题。认识过程的每一步既是终点又是起点，科学问题既包含先前实践和认识的成果，又预示着进一步实践和认识的方向。 二者层次不同，实质是统一的。“科学技术研究活动始于问题”并未否定“认识以实践为基础”，而是把一般的认识论原则在科学技术研究过程中具体化了。,23,六、科学技术问题的来源,科学技术问题来源于社会生产实践和科学技术实践，具体来说来源于以下几个方面：,24,1、观察、实验结果与原有理论的矛盾，即理论与经验的矛盾。,当原有的理论不能解释新的现象、新的事实时，就产生了需要探讨的问题。电子的发现与传统的原子不可分的理论之间的矛盾，水星近日点进动与牛顿 理论之间的矛盾等皆属此类。,25,2、理论内部的逻辑悖论或佯谬。,一种理论或一个概念，如果从中推出逻辑矛盾，那就表明其中存在需要进一步探讨的问题。数学中的无穷小悖论、罗素悖论，物理学、天文学中的双生子佯谬、引力佯谬等都是如此。悖论或佯谬往往蕴含着重要的科学问题，它们的解决常引起科学理论的突破性进展。,26,3、不同学派、不同理论之间的争论，包括不同假说间的矛盾和不同学科间的矛盾。,在一个学科中，对同一事物，可以有不同学派、不同理论的解释，如天文学中的日心说与地心说、化学中的燃素说与氧化说。 不同学科之间也会出现理论的矛盾，如热力学第二定律与生物学进化论。 不同学派、不同理论之间的争论，有可能导致新理论、新学科的诞生。,27,4、个人兴趣、好奇心、审美意识。,人的天性就是渴求知识，科学家尤其有强烈的好奇心和探索精神。他们有时是出于个人兴趣或好奇心而研究某些问题，如有人专门研究蝎子尾巴，有人专门研究跳蚤。 还有一些科学家是从审美意识提出问题。例如爱因斯坦致力于广义相对论、统一场论的研究，很大程度上是追求理论的完美。有的科学家追求逻辑简单性和数学美。,28,5、人们的各种需要同原有技术手段不能满足这种需要的矛盾。,如工农业生产、社会生活、军备和战争等都提出了大量问题。这类实用性或技术性问题，是应用研究和发展研究课题的基本来源。这些问题经过抽象、转化，也可以成为基础理论的问题。,29,6、科学技术问题的其他来源,科学技术问题还可以有其他来源，但归结起来其来源不外两方面： 一是生产、生活等社会实践； 二是科学技术自身的发展。 前者是“源”，后者是“流”。,30,七、发现问题和提出问题,31,1、,发现问题和提出问题需要两个方面的知识：对“已知”的知识和对“未知”的知识。只有全面深入地了解科学认识主体已有认识及其成果，才能发现和提出有价值的科学问题。,32,2、,搜集和整理 从新的和意外的现象中发现问题 经验归纳和外推 怀疑 从争论中发现问题 注意空白区,33,第二节 科研选题,科研选题就是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。,34,一、选题的意义,恰当地选择课题，是决定科研工作成败、收效大小的关键。 选题本身就是一项科研工作。由于选题是由已知判定未知、预测未知，不确定因素很多，所以需要研究者独具慧眼，并对相关知识背景有较为全面、透彻的了解。选题既是科学技术研究工作的起点，也是科研的初步成果。,35,二、选题的过程,36,1、选题步骤：文献实际考察 对文献的调研；批判地继承,选题工作的第一步，是广泛调研资料，收集信息，选出若干问题进行分析论证。 要对所要研究问题的产生、发展、研究现状和发展前景进行详尽的考察，弄清其价值、地位、必要性，了解社会对解决该问题的需求状况、衡量自己有无条件解决该问题。,37,2、选题报告与开题报告会,对调研材料分析、筛选后，确定选题并写出选题报告，举行开题报告会，广泛征求各方意见。 选题报告：目的；意义；任务来源；国内外状况；拟采取的途径；研究哪些理论或技术问题；预期结果；工作进展计划,38,3、全面规划制订研究工作方案,课题确定后，要全面规划制订研究工作方案。在方案中要明确研究的步骤、重点和完成期限等。 计划要留有适当余地，以应付意外事件的干扰。,39,4、选题和研究工作方案的变化,选题是一个不断反馈、调整的过程，常常需要反复调研、多次论证，甚至放弃重选。 研究工作方案也要随工作进展情况、实际需要和条件变化而不断修正和充实。,40,三、科研选题的基本原则,能够发现最有意义的研究课题，在科研课题的选择上作出合理的决策，是高水平科学家和科研管理工作的标志。 科研选题要遵循一定的限制性原则： 需求性，需要性原则 创造性，创新性原则 科学性，科学性原则 可行性，可行性原则 灵活性。,41,1、需要性原则或价值原则,42,（1） 需要是选题的前提和目的。,选择课题应面向社会需要和科学技术自身发展的需要。 社会生产及其它方面的需要是科学技术发展的根本动力。无数事实表明，基于社会需要的课题是最富有生命力的课题。 科学技术自身发展的需要也是科研选题的丰富源泉。这些需要包括开拓科学技术新领域、更新科学技术理论、改进科学技术方法等。此类课题可引导人们研究和发现自然界的新现象和规律，为正确地认识和成功地改造世界提供理论依据。,43,（2）选题的需要性原则要求科研人员在选题时必须考虑它所产生的效益。,要统筹兼顾，在注重其经济效益的同时，更要考虑其社会效益和环境效益。 对一个课题，既要考虑它的当前效益、近期效益，还要考虑它的长远效益。 讨论题：经济效益是科研选题的基本原则之一。,44,2、创造性原则,45,（1）创造性是科研的灵魂。,一个课题是否有价值主要体现在创造性上。创造性原则要求课题本身具有先进性、新颖性。要发现别人没有揭示的现象和规律，或者发明前人没有提供的器物和工艺，或者完善现有的技术体系，而不应一味模仿或重复别人的研究。,46,（2）创造性原则的核心是创新,不论是理沦、技术、方法或应用，只要有新意都有价值。但如果仅仅杜撰一些没有实质内容的新名词、新术语，或只是套用一些新理论、新形式来描述已有的现象而没有新的发现，“新瓶装旧洒”，是不能算创新的。理论和方法的移植必须是以有新发现、新创见、新突破为衡量标准，不符合这个标准就不具有创造性。,47,3、科学性原则,科学性原则要求所选课题必须具有一定的科学理论或科学事实根据，要把课题置于当时的科学技术背景下，并使之成为在科学上可以成立和可以探讨的问题。,48,（1）就科学理论方面的依据而言，,49,首先，有权威性理论或已确证的理论作为基础,应考虑所选课题是否有权威性理论或已确证的理论作为基础。一般说来，明显与已确证的科学理论相违背的题目不应列入选题，除非确已发现了与该理论相矛盾的事实。如果毫无根据地把推翻或改变已确证的理论作为研究项目，那就失去了起码的科学性。以往对永动机的研制、对牛顿力学和相对论的批判等等，都是失败的例子。,50,当然，科学革命、技术革命往往就是对已有理论的突破。,选题要有理论依据并不排斥探索和提出新的、甚至与原有理论相反的理论。 科学革命、技术革命往往就是对已有理论的突破。但这样做的时候，除了要有大量科学事实外，还要有其它一些原理的支持，绝不是什么理论根据都没有。,51,除科学理论依据外，选题还要有充足的事实根据。,毫无事实根据的题目不应作为选择对象，除非确有把握在研究过程中可以获取有关事实。虽然研究者开始时依据的事实是不完全的，也可能是错误的，但它仍然是深入研究的基础，可以靠不断获取新的事实来修正。,52,总之，,科研选题既要尊重所依据的科学技术理论和科学事实，又要随着基础事实和背景理论的改变而对所选题目进行调整。这正是坚持科学性原则所必需的。,53,4、可行性原则,可行性原则是指所选课题应与自己的主客观条件相适应，即根据已具备的或经过努力可以具备的条件进行选题。,54,（1）主观条件,主观条件指研究者的学术知识、研究能力、操作能力等素质。一个正确的选题首先应是适宜于自身条件的选题。研究者要考虑自己的知识结构和兴趣，衡量自己研究能力和操作能力。 思维深刻的应选需深入钻研的理论课题，思路开阔的应选涉及面较宽但不很深的题目，动手能力强的可偏重实践性较强的课题。 对于集体参加的课题，应考虑科学研究队伍的整体能力，如人才结构、人员素质、能力以及对课题的认识和研究兴趣等。,55,（2）客观条件,客观条件主要指科研经费、实验手段、材料、图书情报资料以及研究期限等，还要考虑科研的外部环境、国家政策、学术交流等条件。除此之外，还应考虑相关学科的发展程度。当相关学科对某课题的研究还不能提供相当的支持时，课题的进展将十分艰难，甚至中途搁浅。,56,总之，,如果主观条件或客观条件不具备，无论多么诱人的题目也难以取得预期成果。当然，这决不是说我们只能作条件的奴隶。 可行性原则要求既要实事求是，不作脱离实际的空想；又要解放思想，充分发挥主观能动性，积极创造所需的条件。,57,5、灵活性原则,灵活性原则要求研究者应根据情况的变化适当地对课题进行调整或转换。 一般地说，已选好的题目不要轻易改变。但在出现特殊情况时，审时度势，掌握时机，果断地调整或转换课题却不失为明智之举。这些特殊情况大致有如下几类：,58,一是,原来的研究条件丧失而出现了新的条件；,59,二是,内外部的干扰使课题研究难于按原计划进行；,60,三是,创造条件未果，虽经努力而仍未能创造出课题所必需的条件；,61,四是,别人已抢先解决了该问题，使课题研究失去意义；,62,五是,实验事实或理论依据发生变化，如原有的实验数据被否定或被修正，原有的理论被推翻或被取代；,63,六是,更佳机遇的出现或是发现了更有价值且能攻克的问题，适时地抓住机遇更换课题往往会导致重大发现。X射线的发现、青霉素的发明都是如此；,64,七是,个人兴趣的转移，失去了主观上的奋斗动力。,65,总之，,课题的灵活掌握、适时转换是重要的，但不可浅尝辄止，见异思迁，随意转换。科研需要执著的追求和坚持不懈的努力，成功往往在于“再坚持一下的努力之中”。知难而退，半途而废，可能会功亏一篑，前功尽弃。因此，正确地权衡课题转换的“度”，转换的时机、条件、必要性和可能性，是决定科研课题成败的关键。面临这种抉择，必须慎重，并采取积极的防范和补救措施。,66,