科学方法第一章

科学方法第一章第1页，课件共57页，创作于2023年2月科学方法论二、教学目的及要求

教学目的：

通过本课程的学习，使学生牢固掌握当代自然科学的基本方法，一切从问题入手，选题由需要出发，运用科学假说理论；一般掌握观察与实验、归纳与演绎、类比与想象、系统论、控制论方法；了解信息论、突变论、协同论、耗散结构理论与证伪主义的新方法。

第2页，课件共57页，创作于2023年2月科学方法论教学要求：把上述知识融入大学各类专业的学习实践中去。活学活用，学以致用。第3页，课件共57页，创作于2023年2月科学方法论三、主要教学内容1、科学问题与科研选题2、科学假说理论3、观察与实验4、归纳与演绎第4页，课件共57页，创作于2023年2月科学方法论5、类比与想象6、证实与证伪7、系统论与信息论8、控制论与突变论9、协同论与耗散结构理论第5页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题学习目标：一、科学基本知识二、技术的基本知识三、科学与技术的区别四、科学方法五、科学方法论六、科学问题七、自然科学研究的一般过程八、科学选题第6页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题一、科学基本知识（一）科学术语的来源科学一词起源于中国古汉语，原意为“科举之学”。日本著名科学启蒙大师福泽瑜吉把“science”译为“科学”。1893年，康有为在翻译介绍日本书目时引进并使用“科学”二字。1896年严复在翻译《天演论》等科学著作时，使用了“科学”二字。此后“科学”二字便在中国广泛运用。

第7页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（二）科学的含义关于自然界物质形态、结构、性质及运动规律的认识。自然系统本质联系的具有社会实践力量的客观动态知识体系。（三）科学的定义科学是不断完善和发展的，反映客观事实和规律的知识体系的创造过程。

第8页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（四）科学的本质1、特殊的意识形态

不是特定经济基础的产物：无阶级性，较大的稳定性。不随特定经济基础而变化：真理性，很强的历史继承性。2、潜在的生产力

与实践有密切的关系：由实践提出问题，靠实践提供工具，为实践服务。第9页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（五）科学的特点客观性：从实践出发，由实践检验。理论性：知识的逻辑系统，反映了现象的规律性。是对某种经验现象或事实的科学解说和系统解释。它是由一系列特定的概念、原理（命题）以及对这些概念、原理（命题）的严密论证组成的知识体系。

国际性：科学无国界。第10页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（六）科学的功能1、认识功能

科学发现：发现新的事实、规律、方法，如布朗运动、超导等；

科学解释：说明已有现象，如日食、月食、大小潮等；

科学预见：预报未来事件，如地震和台风等。第11页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题2、生产力功能

通过教育转化为劳动者的智力。

通过技术革新生产工具。

通过管理协调人机物关系。3、社会功能

实现生产方式变革的主要力量。改善人们物质文化生活的根本保证。

促进人们思想解放的精神武器。第12页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（七）科学的类型科学的基本分类(三大类)1、自然科学

物理学、化学、数学、生物学、地质学、天文学（宇宙学）等；2、社会科学

经济学、政治学、教育学、社会学、管理学、法学等；3、人文科学

文学、哲学、美学、艺术、诗歌、音乐、历史学、伦理学、宗教学等。第13页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题科学的纵向分类

1、基础科学：探索性强，要长远规划

一级学科：数学，物理学，化学，天文学，地质学，生物学。二级学科：力学，热学，声学，光学，电磁学，原子与分子物理，核物理，粒子物理。2、技术科学：介于两者之间

3、工程科学：实用性强，目标要具体。第14页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题科学的横向分类

1、边缘科学：几门学科之间的交叉。

物理化学，生物化学，量子生物。

2、横断科学：不同学科中的共同性问题

控制论，信息论，系统论，协同论，突变论，耗散结构理论。

3、综合科学：多学科的理论、方法组合起来对某一领域进行研究。

环境科学，空间科学，海洋科学，能源科学，大气科学。第15页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题二、技术的基本知识技术的定义：技术是在生产实践经验和自然科学的基础上发展起来的方法（包括管理）、技能（包括经验和工具、设备）的体系。第16页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题三、科学与技术的区别

1、从任务上看

科学是发现世界上已经有的东西和规律；

技术是发明世界上没有的东西；

科学是认识世界、追求真理；

技术是改造世界、追求完善。技术有很强的目的性。如：听诊器的发明。

第17页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题2、从要解决的问题看科学主要解决“是什么？”、“为什么？”、“能不能？”技术要解决“做什么？”、“怎么做？”、“有何用？”

如：1953年美国医生罕伯杰尔首次进行了羊的性别变换手术（雄→雌），1990年8月，上海长征医院何清濂教授为秦惠荣（男）施行变性手术。

第18页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题3、从研究过程看

科学研究的目标是相对不确定的，在开始进行探索时，难以预见在何时会作出何种发现；

技术活动可以有相对确定的目标，可以有较明确的方向、步骤和经费预算，技术工作的计划性较强。

如：曼哈顿工程、阿波罗登月工程。

第19页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题4、从劳动特点看

科学活动的自由度要大一些，个体性也强些，在科学发现的成果上刻上个人的标记的情况也就多一些；

例如：个人命名的定律、原理、学说、单位。毕达哥拉斯定理、牛顿万有引力定律、马格努效应、薛定鄂方程、哈雷慧星、达尔文时代、欧几里得几何学、哥白尼学说；焦耳、伏特、安培、欧姆、瓦特等等。第20页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题

技术活动的集体性较强，打上个人标记就会少一些。

如：三峡水利枢纽工程、嫦娥登月工程、人类基因组计划。第21页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题5、从结果和评价看

科学的答案在世界各国都是一样的、唯一的、它的评价标准只有一个；

技术活动的结果在不同民族、不同国家则有多样性，技术结果的评价由实用不实用、或有效无效、合适不合适来划分。第22页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题四、科学方法（一）方法方法起源于希腊词语，是指沿着正确的道路运动的意思。（二）科学方法科学方法从本质上讲是人们为认识客观世界而采取的各种手段和途径。即认识世界、改造世界的方法。具体指正确进行科学研究的理论、原则、方法和手段。第23页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（三）科学方法的层次

各学科的特殊方法：如光谱方法、电泳法等。自然科学的一般方法：如观测、实验、科学抽象、科学假设、归纳与演绎、类比与想象、证实与证伪、系统论与信息论、控制论与突变论、协同论与耗散结构理论等。数学方法：回归分析、统计分析、层次分析等。

哲学方法：一分为二、逆向思维、对立统一等。第24页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（四）科学方法的分类

经验认识(感性)的方法：观测、实验

理论思维(理性)的方法：类比、归纳、演绎、析因、分析、综合。第25页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（五）科学方法与哲学方法的基本特征

1、科学方法的基本特征

（1）具体性

（2）经验性

（3）精确性

（4）可检验性

2、哲学方法的基本特征

（1）抽象性或思辨性

（2）丰富性或歧义性

（3）难以检验性

第26页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题五、科学方法论（一）科学方法论的概念以科学方法为研究对象的学科(理论)

（二）科学方法论的内容

科学研究活动本身的一般规律和一般方法，人类认识客观真理的基本程序和普遍方法

（三）研究科学方法论的目的

为了寻求更有效的科学研究方法(提高效率）

为了探索更合理的科学研究程序(少走弯路)第27页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题六、科学问题（一）科学问题的定义所谓科学问题是指认识主体基于一定的科学知识的完成和积累，在科学实践和理论研究中产生的，需要通过科学研究来认识和解决的矛盾和疑问。

第28页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（二）提出科学问题提出科学问题包含了两层意思。其一是说问题从怀疑产生。其二是说问题虽已被我们认识一些，但还有一些内容我们还不知道不认识。

第29页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（三）提出科学问题的基本线索1.从困惑中提出问题2.由质疑提出问题

科学研究和探索必须要有怀疑精神，“学贵善疑”，怀疑精神是创造性思维的开端。马克思的座右铭是“怀疑一切”。

3.在实践活动中由于认识的角度不同而引起的争论。4.实践与理论的矛盾。5.对同一事物或现象的不同理论解释的矛盾。

6.理论自身内部的矛盾。

第30页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题7.从机遇中发现问题提出科学问题的途径还有许多:①各知识领域、各学科之间的空白区，主要表现在交叉学科和边缘学科之中。②不同科学理论体系之间的矛盾。③技术科学的研究与生产实践的矛盾。④应用科学和技术开发的矛盾等都可产生许多科学问题。⑤阅读和查找一些科技文献和资料,了解某一学科的发展历史现状和动向。⑥参加一些学术研讨会,报告会,论文答辩会,经常和同行专家之间进行思想交流、书信往来、传阅论文等都可激发思想火花,提出许多科学问题。第31页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题总之，问题来自于科学的观察与实验，来自于社会调查和科学的分析，来自于生产实践，也可来自于理论的研究和探讨。

第32页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题七、自然科学研究的一般过程自然科学研究的一般过程，就是运用科学理论、科学方法和仪器设备去探索未知事实的过程。这一过程可划分为五个阶段。第33页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题第一阶段：准备阶段。主要任务是提出科学问题，选择和确定科研课题。

第二阶段：观察实验阶段。主要任务是获取科学事实，或者搜集资料。

第三阶段：思维加工阶段。主要任务是提出科学假说。

第四阶段：实践检验阶段。主要任务是将科学假说上升为理论。第五阶段：建立科学理论体系阶段。

运用公理化方法或历史与逻辑相统一的方法，建立比较完整的科学理论体系。第34页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题八、科研选题（一）选题的原则

1、需要性原则这是选择研究问题的一条首要的基本原则。科学研究是一种目的性很强的探索活动，选题的需要性原则，正体现了这种目的性。因此，选题必须面向实际，按需要选择。第35页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题

这里所谓的实际需要，主要是指社会生产和其他方面的实际需要，以及学科内部知识发展状况的实际需要。这些需要若按范围大小分，可分为国家需要、集体需要和个人需要；若按时期分，可分为近期需要、中期需要和长远需要。若按内容分可分为物质需要、知识发展需要和精神方面的需要。选题还必须考虑其研究价值，所谓研究价值，是指课题实现人的某种目的需要或满足社会的某种需要的程度。

第36页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题

2、科学性原则科学性原则所强调的是，选题要以唯物主义基本原理为指南，以科学实践反复证实的客观规律为基础。如果选题违背科学性原则，问题就会陷入非科学或伪科学的歧途，使研究一无所获。例如：牛顿晚年证明上帝存在的研究课题，以及种种“永动机”的研究课题，都是违反科学性原则的，其结果导致研究的失败。第37页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题3、创造性原则

创造性原则是指选择的研究问题要有独创性和突破性。创造性是科学研究的灵魂。创造性原则体现了科学研究的价值意义，能使所选的问题在科学理论上有所发展，有所突破或在应用上有所改进，有所创新，从而保证预期的研究成果具有一定的学术意义和应用价值。第38页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题4、可能性原则就是要根据实际具备的和经过努力可以具备的条件来选择研究问题，对预期完成问题的主观、客观条件尽可能充分地估计。可能性原则要求选题时考虑如下几方面问题：（1）研究这一问题，需使用的材料是否充足?是否易于获得?（2）研究所需的费用如何?是否有可能解决？（3）研究所需的时间多少?所花的时间是否能保证?（4）研究这一问题，自己的能力、水平和志趣如何?是否有完成课题的能力和信心?第39页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题（二）选题的程序虽然选题没有固定不变的模式，但一般说来，遵循下列程序去选题，效果会好一点。1、确定研究问题的领域选择研究问题的领域一般都遵循上述需要性、科学性、创造性、可能性四个基本原则，以及根据个人的研究兴趣，专业特长去确定。研究者可以从广大的研究领域中，经反复衡量后，由博返约，确定一个研究领域。第40页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题2、查阅有关资料阅读有关文献不仅是发现问题的方法，而且也是避免重复研究的方法，因为从阅读资料中可了解研究问题有哪些部分是已经知道了的，解决了的，哪些部分尚未知而有待进一步研究解决。通过阅读文献，对问题领域内所涉及的理论、研究方法和研究趋向，有透彻深入的了解，有助于弄清问题所涉及的各方面概念和修正、调整研究内容，形成自己的观点。第41页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题3、界定研究问题的范围经阅读文献后，对研究的问题将更加明确，于是界定研究问题的范围是必要的一步。一般说来，研究问题的范围要清楚明确，宜小不宜大。研究者应善于从选定的研究领域中筛选问题，并缩小问题范围，最后将注意力集中于某一个独特的小问题之上。因为一篇好的论文，不是以篇幅多少而是以质量高低作为标准的。第42页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题4、陈述研究问题研究问题若能清楚而明确地界定范围，研究问题的陈述就容易多了。研究问题的叙述方式，可以采用疑问句形式，也可以采用陈述句形式。在很多实验研究和调查研究中，问题的陈述具有说明两个变量或两个以上变量之间的关系的特点。如：

——学业成就和智力两者有什么关系?——家庭教育与学业成就和学习动机是否有关系?第43页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题

选题是行动与思考有机结合的过程，它要求人们不但要懂得一定的程序，而且要掌握一些选题的技巧。因此，选题时除了按常规的方法进行选题外，还要善于抓住偶然出现的线索来确定研究课题。有时，通过观察或阅读文献，接受别人的思想启发，也可造成灵感的闪现，引发出新的研究问题。我们要善于把握机遇，及时抓住线索，捕获灵感，发现新问题。与此同时，我们在筛选研究课题时，还要善于运用求异思维和辐合思维。第44页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题

求异思维是一种散发式想象思维，选题时，预先并无明确的课题，而是根据一定的事实材料，让自己想象的思维打破传统束缚，海阔天空地自由驰骋，从而大胆提出大量新设想、新课题。辐合思维是一种集中想象思维，选题时，事先有一个大致目标，让自己的思想围绕这个目标，把多种现象进行综合的创造性联想，就是把头脑中已有的东西重新进行排列组合，从而形成达到这个目标的研究课题。求异思维能广开思路，提出大量问题，展现许多问题线索，而辐合思维则通过定向思考，往往可遴选出有价值的研究课题。选题的思考过程，就是求异思维和辐合思维有机结合的过程。（本章结束）第45页，课件共57页，创作于2023年2月第一章科学问题与科研选题1、什么是科学方法？2、怎样对科学方法进行分类？3、自然科学研究的一般过程分为哪几个阶段？4、科研选题的原则与程序？第46页，课件共57页，创作于2023年2月案例一：血液循环的发现

古罗马时期最著名最有影响的医学大师,盖仑建立的医学体系是古希腊医学的总结，也是古罗马科学的重大成就之一。但是这个体系中也包含着许多错误的成分，例如盖仑把对动物的解剖知识硬套在人身上，他认为“精气”是生命的要素，身体只是灵魂的工具等。中世纪教会将其神圣化，把他正确和错误的东西都当做不可更改的教条固定下来，任何人都不可触动，只能分毫不差地引用、重复，这就阻碍了医学和生物学的发展。

生物学在这一时期的进步，首先表现为突破了盖仑学说。第47页，课件共57页，创作于2023年2月案例一：血液循环的发现

最先向盖仑体系提出挑战的是比利时人维萨里(1514～1564)在哥白尼发表日心说的同时，于1543年出版了《人体的构造》这本解剖学专著。维萨里在这本著作中描绘了三百多张解剖图，纠正了盖仑的200多处错误。他以自己在解剖过程中所看见的现象为根据，提出了两个重要的论点：第48页，课件共57页，创作于2023年2月案例一：血液循环的发现

第一，男人身上的肋骨同女人身上的肋骨一样多，都是12对，共24根。这样他就否认了上帝用男人的肋骨创造出女人的说法。第二，纠正了盖仑关于左、右心室相通的说法。他指出左、右心室之间肌肉很厚，没有可见的孔道能将动脉血和静脉血沟通起来。维萨里的这些见解既不符合传统观点，他的叛逆行为招致了教、俗两界的攻击。1544年他被迫离开大学，1563年又被迫前往耶路撒冷朝拜以赎罪，1564年他在归途中经过希腊占特岛时，不幸船破遇难。第49页，课件共57页，创作于2023年2月案例一：血液循环的发现

西班牙医生和宗教改革者塞尔维特(1511～1553)最早提出心肺之间血液小循环的学说。他主张人体中只有一种活力灵气，而不是盖仑所说的三种灵气。这种活力灵气存在于空气之中，通过呼吸进入肺脏，在那里与来自右心室的血液相遇，清除掉其中的“烟气”之后，使血液的颜色变得鲜亮，这种精制化了的血液和空气混合后进入左心室，使血液带上活力灵气运送至全身。“灵魂本身就是血液”。第50页，课件共57页，创作于2023年2月案例一：血液循环的发现

他还认为静脉血通过肺而变为动脉血。他提出的血液心肺小循环把盖仑提出的两个彼此独立的血液系统(动脉系统与静脉系统)统一了起来。这就为发现全身的血液循环铺平了道路。为此，塞尔维特在日内瓦被教会活活烧死。第51页，课件共57页，创作于2023年2月案例一：血液循环的发现

l559年，帕多瓦大学解剖学教授哥伦布(1516～1519)再次提出血液小循环学说。l6