第三章自然辨证法教学课件

一、科学研究的方法论框架（一）现代科学方法论及其形成科学方法按其对象和适用范围大致可分为3个层次：

1、各门自然科学中的一些特殊的和具体的研究方法2、适用于各门自然科学的一般研究方法3、概括面最广、抽象程度最高，普遍适用于自然科学、社会科学、思维科学的研究方法，也叫哲学方法7/20/20231一、科学研究的方法论框架（二）现代科学研究的基本环节确定科研选题获取科学事实进行思维加工实践检验论证建立理论体系7/20/20232二、科研问题和与科研选题（一）问题是科学研究的起点

1、近代科学：“科学始于观察”2、现代科学：“科学始于问题”爱因斯坦：“提出一个问题往往解决一个问题更重要。因为解决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，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”波普尔的实验7/20/20233二、科研问题和与科研选题（二）科学问题及其来源

科学问题的设置，不仅与科学家个体的“当前状态”有关，而且与科学共同体的“当前状态”有关科学问题的提出不是孤立的，它蕴涵着问题的指向、研究的目标和求解的应答域（求解范围）7/20/20234二、科研问题和与科研选题（二）科学问题及其来源

1、科学理论与科学实践的矛盾所产生的科学问题如“中微子假说”2、科学理论体系内在矛盾所产生的科学问题科学中的“悖论”、“佯谬”是典型形式。如伽俐略通过一系列假设和严密的逻辑推导，揭示出亚里士多德动力学理论中的悖论，结果发现了自由落体定律7/20/20235二、科研问题和与科研选题（二）科学问题及其来源3、不同科学学派和科学理论之间矛盾所产生的科学问题4、经验事实积累到一定阶段所产生的科学问题5、社会经济发展和生产实际需要所产生的科学应用问题如SARS疫苗的防治等7/20/20236二、科研问题和与科研选题（三）科学选题的原则

需要性原则科学性原则创造性原则可行性原则7/20/20237二、科研问题和与科研选题（四）科研选题的步骤

1、前期调研：了解前人的工作和现实的需要，进行文献调研和实际考察2、构思论证：在前期调研基础上，对所搜集、查阅和考察得到的科研资料，进行系统地归纳、整理、判断、分析，初步论证课题的理论意义和现实意义，分析课题的研究价值和主要难点，粗线条地构思为完成课题拟采取的主要方法和技术路线等3、申报评审7/20/202387/20/20239三、获取科学事实的基本方法（一）科学事实及其性质

1、科学事实是通过观察和实验所获得的经验事实，是经过科学整理和鉴定的确定事实。一般分为两类：事实Ⅰ：指客体与仪器相互作用结果的表征，若观测仪器上所记录和显示的数字、图象等事实Ⅱ：指对观察实验所得结果的陈述和判断7/20/202310三、获取科学事实的基本方法（一）科学事实及其性质2、科学事实属于认识论的范畴，它体现的是客观事物在科学认识主体中的记述和判断，其内容是客观的，形式是主观的科学事实是经过检验的科学事实科学事实是渗透理论的经验事实7/20/202311三、获取科学事实的基本方法（二）科学观察与科学实验

科学研究方法分为两类：获取感性材料的基本方法，如观察和实验对感性材料进行科学抽象、加工制作的理性思维方法，可分为逻辑方法和非逻辑方法获取科学事实的最基本、最普遍的方法是科学观察与科学实验7/20/202312三、获取科学事实的基本方法（二）科学观察与科学实验1、科学观察：人们有目的、有计划、有步骤地通过自己的感官去反映自然界各种事物现象的活动（1）特点：感知性和目的性（2）分类：据人们获取观察对象信息的要求不同，可分为定性观察和定量观察；据观察过程中是否使用仪器中介，分为直接观察和间接观察7/20/202313三、获取科学事实的基本方法（二）科学观察与科学实验

2、科学实验：人们据一定的科学研究目的，运用仪器、设备等物质手段，在认为控制或模拟研究对象的条件下，使自然过程以纯粹、典型的方式表现出来，以便进行观察、研究，从而获取科学事实。（1）特点科学实验可以简化和纯化研究对象科学实验可以强化和激化研究对象科学实验可以重复或再现研究过程和结果7/20/202314三、获取科学事实的基本方法（二）科学观察与科学实验2、科学实验（2）分类据实验的对象和手段，直接实验和模拟实验（物理模拟、数学模拟、功能模拟等）（3）基本过程贮备、实施、结果处理等，贮备阶段的实验设计是极其重要的环节7/20/202315三、获取科学事实的基本方法（三）观察和实验中的机遇

1、机遇：在获取科学事实的观察和实验过程中，由于意外的事件导致科学上的新发现2、机遇的分类（1）意外的、偶然的发现使遇到的难题迎刃而解（2）本来为了研究某一事物，但在实践过程中却意外地发现了另一种事物，而后者又比前者具有更大的价值

7/20/202316三、获取科学事实的基本方法（三）观察和实验中的机遇

3、利用机遇的条件客观条件科学家个人的认识态度开放的思路

活跃思想广博的知识背景7/20/202317三、获取科学事实的基本方法（四）获取科学事实的认识论问题

1、观察与理论的关系两种不同观点：（1）认为观察是独立于理论之外的纯粹中性观察，只有经过这种观察才能进入形成理论阶段（逻辑经验主义所持有）（2）认为不存在纯粹中性的观察，任何观察都渗透着理论（美国科学哲学家汉森（N.R.Hanson）在《发展的模式》中提出“观察渗透理论”）-具有合理性？7/20/202318观察渗透理论

汉森设想天文学家开普勒（J.Kepler）和第谷（B.Tycho）两人一起站在高山上观察日出：一只位于红、绿色斑中间的明亮的黄白色圆盘。然而除此之外，开普勒和第谷还看到了不同的东西：第谷看到的是太阳从固定的地平线上冉冉升起，开普勒看到的却是静止的太阳底下滚动着的地平线。导致他们观察结果的不同不是视觉图象的差别，而是因为两人持有不同的天文学理论。7/20/202319三、获取科学事实的基本方法（四）获取科学事实的认识论问题

2、实验对象与测量仪器的相互作用科学实验通常由3部分组成：实验者实验对象测量系统后者是据实验设计而选择的仪器、测量手段等组成的系统7/20/202320四、科学研究的逻辑思维方法（一）科学抽象及其基本步骤

1、科学抽象：理性思维的一种模式，是在人们获得感性材料以后，运用理性思维进行去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的加工制作，从纷繁复杂的现象中抽取本质规律的过程2、科学抽象包括思维运动的两次飞跃：由感性的具体上升到抽象的规定，再由抽象的规定上升到思维的具体7/20/202321四、科学研究的逻辑思维方法（一）科学抽象及其基本步骤

3、科学抽象的作用（1）撇开许多次要的或无关的因素，使研究对象和过程得到比在实验条件下更进一步的纯化和简化（2）撇开不同事物的不同形态和内容，抽象出事物的共同特性7/20/202322四、科学研究的逻辑思维方法（二）比较与分类方法

1、比较方法：对彼此有某种联系的事物进行对照，从而揭示它们的共同点和差异点的一种科学方法2、分类方法：根据事物的共同点和差异点将事物区分为不同种类的一种科学方法7/20/202323四、科学研究的逻辑思维方法（三）类比法与移植法

1、类比法：即类推法，是根据两类对象之间在某些方面的相似或相同而推出在别的方面也可能相似或相同的一种科学方法(1)共存类比：据模型系统的元素a与b之间具有共存关系，推断原型系统中相应的a’与b’也有类似的关系(2)因果类比：根据两个对象系统各自的属性之间可能具有同一种因果关系进行的类比，借助另一相似对象的因果关系探索某个对象的因果关系

7/20/202324四、科学研究的逻辑思维方法（三）类比法与移植法1、类比法(3)对称类比：根据某些对象系统之间存在着的属性对称关系，把一个对象的属性推论到另一个对象上去，推断它也具有对应的属性(4)协变类比：两个对象系统在各自的属性之间可能具有相同的数字关系，把一个对象要素之间的协变关系推断到与其相似的另一个对象上去的类比7/20/202325四、科学研究的逻辑思维方法（三）类比法与移植法1、类比法(5)综合类比：根据对象要素之间的多种关系与另一对象综合相似而进行的类比推论如物理模拟7/20/202326四、科学研究的逻辑思维方法（三）类比法与移植法

2、移植方法（1）概念：吸收、借用一个研究领域、一个研究对象的理论成果和科学方法，运用于其他研究领域和对象的一种方法理论研究和应用研究中常用的方法之一，有助于认识从简单走向复杂、从低级走向高级如对生命现象的研究，都是通过力学、物理学、化学等的最新成果不断向生物学领域移植才得以深化的7/20/202327四、科学研究的逻辑思维方法（三）类比法与移植法

2、移植方法（2）分类（按研究对象的移植范围分）纵向移植法横向移植法综合移植法7/20/202328四、科学研究的逻辑思维方法（四）分析与综合方法

1、分析法：把客观对象的整体分解为一定部分、单元、环节、要素并加以认识的思维方法2、综合方法：在分析的基础上把对客观对象一定部分、单元、环节、要素的认识联结起来，形成对客观对象统一整体认识的思维方法7/20/202329四、科学研究的逻辑思维方法（五）归纳与演绎方法

1、归纳方法（培根倡导）：从个别或特殊的事物概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法，逻辑学上称为逻辑推理。其结果往往只概括一类事物表象上的共同点，未必能确切反映事物的本质，其结论具有或然性7/20/202330四、科学研究的逻辑思维方法归纳原理及其问题

归纳方法的一般原理是：如果大量的A在各种各样的条件下被观察到，而且如果所有这些被观察到的A都无例外地具有性质B，那么就可以归纳出所有A都有性质B。问题：大量的A，什么是“大量”？其具体数值是多少？各种各样的条件能否罗列齐全并全部实现？在科学观察中能不能真正实现完全的无例外？……7/20/202331四、科学研究的逻辑思维方法（五）归纳与演绎方法

2、演绎方法（笛卡儿倡导）：从一般大个别的认识方法。从一般性的原理出发，对个别的或特殊的事物进行分析、推理，从而达到相应的结论。逻辑学上称为演绎推理。（1）演绎方法最一般的形式——三段论：大前提，小前提，结论大前提：已知的一般原理或假设小前提：所研究的个别事实的判断结论：从一般已知原理或假设推出的对个别事实的新判断如所有的金属导电，铝是金属，因此铝导电7/20/202332四、科学研究的逻辑思维方法（五）归纳与演绎方法

2、演绎方法（笛卡儿倡导）（2）局限性：限于比较固定的、单词的推理形式，对于自然科学研究需要处理众多参量和复杂关系来说，很不适应（3）派生出的公理化方法：从尽可能少的概念、公理、公设出发，运用演绎推理规则，推导出一系列的命题和定理，从而建立整个理论体系的方法7/20/202333四、科学研究的逻辑思维方法（五）归纳与演绎方法3、两种方法的关系：相互联系、相互补充归纳是演绎的基础，归纳获得的结论可以成为演绎的前提演绎是归纳的直到，演绎得出的结论可以成为归纳的指导思想7/20/202334五、科学研究的非逻辑思维方法（一）非逻辑思维的基本形式

1、非逻辑思维方法：主要指运用潜意识、直觉、灵感、想象、形象思维于科学研究所产生的方法。也称创造性思维方法2、非逻辑思维基本形式（1）潜意识（2）直觉（3）灵感（4）想象（5）形象思维7/20/202335五、科学研究的非逻辑思维方法（二）直觉与灵感

1、直觉思维：指不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质的一种思维形式，以主体长期的经验积累为基础。有时伴随灵感这有一特殊的心理体验和心理过程。2、直觉和灵感的3个基本特征（1）认识发生的突变性（2）认识过程的突变性（3）认识成果的突变性7/20/202336五、科学研究的非逻辑思维方法（三）形象思维与科学想象

1、形象思维运用形象，如图形——视觉形象；影响——听觉形象；运动——综合形象等，如见其人，如闻其声等依靠想象力，联想、想象，把记忆中能反映自然本质特征的那些形象，加以选择、提炼、塑造、构思出新的形象无一定程式束缚，通过个别来表现一般7/20/202337五、科学研究的非逻辑思维方法（三）形象思维与科学想象

2、想象力爱因斯坦认为，“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素”。（许良英等.爱因斯坦文集.第1卷.北京：商务印书馆.1976：284.）7/20/202338五、科学研究的非逻辑思维方法（三）形象思维与科学想象

2、想象力物理学家玻尔（N.Bohr）甚至认为，科学家要有“病狂的想象力”20世纪大数学家希尔伯特（D.Hilbert）则认为数学家比诗人更需要想象力，他曾对人谈到自己的一个学生因为想象力差而改行当诗人去了7/20/202339五、科学研究的非逻辑思维方法