第7讲：科学事实与获取科学事实的基本方法分析

1、第7讲：科学事实与获取科学事实的基本方法分析本讲重点问题1、科学事实及其种类2、科学观察的基本类型和原则3、科学实验的特点和种类4、机遇的种类和捕捉机遇的主观条件第七讲 科学事实及获取科学事实的基本方法一、科学事实二、科学观察三、科学实验四、观察和实验中的机遇一、科学事实（一）科学事实及其类型 （二）科学事实的特点 （三）科学事实在科学认识中的作用科学事实 “鸟的翅膀无论多么完善，如果不依靠空气支持，就决不能使鸟体上升。事实就是科学家的空气，没有事实，你们就永远不能飞腾起来；没有事实，你们的理论就是枉费心机。” 巴甫洛夫科学事实事实理论事实是科学中已被确证的 概念、理论。经验事实是人们通过观察

2、和实验 等经验方法获得的。 科学事实指的是人们通过观察和实验获得的关于客观存在的事件、现象和过程的真实描述，是经过科学整理和鉴定的经验事实。 科学事实的类型事实：是观察和实验的直接结果，是客体与主体、客体与仪器相互作用结果的直接表征，如主体关于客观对象的感觉、知觉与表象，观测仪器上所记录和显示的数字、图像等。事实：是对“事实”在一定概念框架中的正确描述，即人们对观察和实验中得到的结果使用科学语言所作出的陈述或判断。例如： 1、此时温度计上显示的是34C。 2、此心电图显示的是窦性心律。科学事实的类型两类科学事实的区别事实事实表现形式主体与客体、仪器与对象相互作用结果的表征对事实的陈述、判断相关

3、因素与客体的本性、人所设置的认识条件有关与客体的本性、仪器的性能和人所使用的概念框架有关性 质客观事实（自然存在）是客观的主观陈述（主观认识） 具有主观性一、科学事实 （一）科学事实及其类型 （二）科学事实的特点 （三）科学事实在科学认识中的 作用科学事实的特点个别性可重复性精确性、系统性一、科学事实 （一）科学事实及其类型 （二）科学事实的特点 （三）科学事实在科学认识中的 作用科学事实在科学认识中的作用1科学事实是进行科学抽象、形成科学概念和科学假说的基础。 2科学事实是检验科学假说和评价科学理论的基本依据。二、科学观察（一）科学观察及其特点 （二）科学观察运用的条件和对观察者的 要求 （

4、三）科学观察的类型和原则 （四）科学观察的作用和局限性科学观察科学观察是人们为了认识事物的本质和规律，在自然发生的条件下，通过感官或借助于科学仪器，有目的、有计划地对研究对象进行感知、测定和描述，以获取感性材料的一种方法。 科学观察的特点1、科学观察具有目的性和计划性。 2、科学观察是在自然发生的条件进行的。 所谓自然发生的条件，即在观察时人们不对观察对象实施干预或控制，使其保持本来面目，按照其固有的状态运动和变化。 科学观察的特点3、科学观察中渗透着理论成分。 人所具有的知识理论决定着对观察对象的选择；人所具有的知识理论决定着对观察仪器的选择；对观察结果的陈述渗透着理论；人的知识背景决定着观

5、察的结果。 “是理论决定我们能够观察的东西”。 二、科学观察 （一）科学观察及其特点 （二）科学观察运用的条件和对观察者的 要求 （三）科学观察的类型和原则 （四）科学观察的作用和局限性在何种情况下必须运用观察方法？1、当人们无法对研究对象施行变革或控制时，要获得研究对象的感性材料，就必须采用科学观察。 研究者不具备变革或控制研究对象的物质手段和相应的技术措施。 由于研究对象的性质决定了研究者根本无法对其进行变革或控制。 在何种情况下必须运用观察方法？2、当由于研究的问题的性质不允许对研究对象加以干扰或变革时，要运用科学观察方法。 在何种情况下必须运用观察方法？3、在以直接记录或描述自然事物和

6、现象为基本前提，或仍处在描述阶段的那些学科中，科学观察的方法是不可或缺的。 对观察者的要求1、具备勇于探索和为科学献身的精神。 魏格纳 南极“中山站”徐霞客 彭家木 对观察者的要求2、树立严谨细致的工作作风，努力提高观察能力。 伽利略 第谷布拉赫 弗莱明 二、科学观察 （一）科学观察及其特点 （二）科学观察运用的条件和对观察 者的要求 （三）科学观察的类型和原则 （四）科学观察的作用和局限性科学观察的类型1、直接观察（纯感官观察）：仅凭感官所进行的观察。 局限性： （1）观察范围受到限制； （2）观察精度和速度受到局限； （3）易受主观条件影响而产生错觉。科学观察的类型2、间接观察（仪器观察）

7、：借助于仪器所进行的观察。 局限性： （1）有可能导致错误的观察； （2）具有被动性。科学观察的基本原则1、客观性原则。要求观察者在观察中如实地按客观事物的本来面目去认识事物，不附加任何主观因素，实事求是地获取经验材料。 观察的客观性“不是枝节之论，而是自在之物本身。” 如何才能坚持观察的客观性（1）要注意排除假象和错觉。 黄山日出杯弓蛇影如何才能坚持观察的客观性（2）要注意排除先入为主的干扰。 “过于相信自己的理论或设想的人，不仅不适于作出新发现，而且会做出很坏的观察。” “走进实验室时，摆脱掉你的想象力，就像脱掉你的大衣一样。” 贝尔纳 如何才能坚持观察的客观性（3）要注意防止主观虚构。

8、（4）要有翔实、全面、系统的观察记录。 科学观察的基本原则2、全面性原则。要求观察要尽可能地从多方面、多角度进行，力求把握研究对象的各种属性和规定、各种关系和各个方面。 “要真正地认识事物，就必须把握、研究它的一切方面、一切联系和中介。我们决不会完全地做到这一点，但是，全面性的要求可以使我们防止错误和防止僵化。” 爱丁顿3、典型性原则。要选择具有代表性的观察对象和较好的观察地点、时机。孟德尔摩尔根二、科学观察 （一）科学观察及其特点 （二）科学观察运用的条件和对观察 者的要求 （三）科学观察的类型和原则（四）科学观察的作用和局限性科学观察的作用1、科学观察是直接获取科学事实的一种重要手段。 第

9、谷布拉赫开普勒 “理论所以能够成立，其根据就在于它同大量的单个观察关联着，而理论的真理性也正在此。” 爱因斯坦科学观察的作用2、科学观察可以直接导致科学发现和技术发明。 科学观察的作用3科学观察是检验科学真理性的标准。 “我们用来作为认识论的标准的实践应当包括天文学上的观察、发现等等的实践。” 列宁 “理论所以能够成立，其根据就在于它同大量的单个观察关联着，而理论的真理性也正在于此。” 爱因斯坦导致观察局限性的因素客观因素：对象发生过程的特殊性；仪器的简陋；条件的不具备，等。主观因素：观察者的科学态度；观察者所处的观察位置；观察者对对象的选择，等。 “单凭观察所得的经验，是决不能充分证明必然性

10、的。” 三、科学实验 （一）科学实验及其特点 （二）科学实验的常见类型科学实验科学实验：是人们根据研究课题规定的目的，运用一定的物质手段（科学仪器和设备），人为地变革、控制和模拟客观对象，在特定条件下获取科学事实的基本方法。 科学实验与生产实践、科学观察既有联系又有区别。 吴健雄 1、可以简化和纯化研究对象 巴斯德 杨振宁科学实验的特点2、可以强化和激化研究对象 科学实验的特点3、可以加速或延缓自然过程 三、科学实验 （一）科学实验及其特点（二）科学实验的常见类型科学实验的常见类型1定性实验判定对象是否具有某种性质，某种因素以及各种因素之间的联系是否存在，测定某些物质的定性组成等等的实验。 麦

11、克尔逊2定量实验：是测定对象组成因素的量值，或确定因素之间的数量关系的经验公式、经验定律，即测量研究对象的量以及量与量之间关系的实验。 科学实验的常见类型卡文迪许 焦尔 汤姆逊 道尔顿科学实验的常见类型3结构分析实验：是探索和认识对象的内在结构的实验。 科学实验的常见类型4析因实验：是在已知对象产生的某种结果去寻找产生此结果的原因的实验。 门捷列夫 科学实验的常见类型5对照实验（比较实验）：是通过“对照组”与“试验组”的对照或比较，来揭示研究对象的某种性质或原因的实验。 科学实验的常见类型6.模拟实验:是一种间接实验，先设计出反映对象属性的模型，然后用实验手段作用于模型，通过模型实验了解原型（

12、研究对象）的性质及其运动规律。物理模拟是以模型和原型之间的物理相似或几何相似为基础的模拟方法。 数学模拟:是以模型和原型之间的数学方程或数学模型相似为基础的模拟方法。 水头h方程 : 电势u方程: 牛顿第二定律: 电压与电流、电阻的关系： 科学实验的常见类型科学实验的常见类型功能模拟:是以功能的相似或相同为基础，运用模型来再现原型功能的实验。 四、观察和实验中的机遇 （一）机遇及其类型 （二）机遇在科学发展中的作用 （三）机遇产生的根源 （四）捕捉机遇的条件机遇在观察和实验的过程中，由于意外的事件导致科学上的新发现，称为机遇。 机遇的最大特点就是意外性。 机遇的类型部分意外机遇：是指观察和实验

13、的目标是明确的，但发现目标的场合和方式却是非常意外的。 “众人寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。” 机遇的类型完全意外机遇：是指观察和实验中原来所要寻找的目标是A，但结果却意外地发现了完全不同的另一种甚至是更为重要的现象B。 伦琴四、观察和实验中的机遇 （一）机遇及其类型（二）机遇在科学发展中的作用 （三）机遇产生的根源 （四）捕捉机遇的条件机遇在科学发展中的作用机遇为科学发现和技术发明提供线索。 奥斯特 安培 机遇在科学发展中的作用机遇是科学理论发展的先导。 四、观察和实验中的机遇 （一）机遇及其类型 （二）机遇在科学发展中的作用 （三）机遇产生的根源 （四）捕捉机遇的条件机遇产生的

14、根源 从偶然性和必然性的关系来看，机遇是一种偶然性。 从主观与客观的关系来看，机遇是一种意外性。 守株待兔 四、观察和实验中的机遇 （一）机遇及其类型 （二）机遇在科学发展中的作用 （三）机遇产生的根源（四）捕捉机遇的条件 机遇的时态性很强。一阵犹豫，一个疏忽，也许就永远地错过了。 古人云：“天予不取，反遭其累；时至不迎，反遭其殃。” 牛顿捕捉机遇的客观条件：是指社会给人们提供捕捉机遇所必需的各种外部因素或条件，其中包括社会生产、科技发展、物质文化生活的需要等等。 莱布尼兹达尔文华莱士门捷列夫捕捉机遇的主观条件捕捉机遇的主观条件：是研究者捕捉机遇必须具有的科学素养和思维品质。查理.尼科尔：“机遇只垂青那些懂得怎样追求她的人。” 巴斯德： “在观察的领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑。” 捕捉机遇的主观条件1、要有敏锐的观察能力，特别是在注意预期事物的同时，保持对意外事物警觉性和敏感性的能力。 伦琴克鲁克斯亨利 “伟大发现的种子经常漂浮在我们身边，但只在有心人的心中生根。” 亨利2、要有敏捷的判断力。 捕捉机遇的主观条件拉瓦锡 普列斯特利 弗莱明 捕捉机遇的主观条件3、要有渊博的科学知识和丰富的实践经验。 “如何辨别有希望的线索，是研究艺术的精华所