科學方法論-2014-3-獲取科學事實的方法

1、1康仕慧山西大學科哲中心2一、什么是科學？一、什么是科學？二、什么是科學研究？二、什么是科學研究？三、什么是科學方法論？三、什么是科學方法論？回顧回顧34l 知識知識 科學知識科學知識l 社會社會活動活動 科學活動科學活動l 社會建制社會建制 科學組織科學組織 5623 13 3457 假說選題 求證觀察實驗邏輯思維 新的假說創(chuàng)新思維 驗證觀察實驗邏輯 建立理論89“跛足而不迷路能趕過雖健步如飛但誤入歧途的人。” 弗蘭西斯培根“方法”一詞，在中國古代就有“辦法”、“方術(shù)”等含義；在古希臘則是“沿著”和“道路”意義演化而來，意味著沿著（正確的）道路運動，或者接近或達到某一目標的途徑。方法就是達到

2、某種目的所遵循或使用的理論、規(guī)則、途徑、程序、技巧和手段的總和。簡言之，方法就是一切領(lǐng)域中思想和行為的活動方式。10科學研究方法，是指科學研究活動應(yīng)遵循或使科學研究方法，是指科學研究活動應(yīng)遵循或使用的理論、規(guī)則、途徑、程序、技巧和手段，用的理論、規(guī)則、途徑、程序、技巧和手段，亦即人們在科學研究活動領(lǐng)域中的思想和行為亦即人們在科學研究活動領(lǐng)域中的思想和行為的活動形式。的活動形式?？茖W研究方法所反映的是科學知識的生產(chǎn)過程科學研究方法所反映的是科學知識的生產(chǎn)過程和創(chuàng)造過程，或者說，它是科學知識的精神生和創(chuàng)造過程，或者說，它是科學知識的精神生產(chǎn)方式。產(chǎn)方式。自然科學方法和社會科學方法。自然科學方法和社

3、會科學方法。11按照其抽象化程度和適用程度，可分為按照其抽象化程度和適用程度，可分為三個層次：三個層次：最低層次最低層次專門方法，專門方法，是各門科學所是各門科學所特有的認識和方法，是適用于個別學科特有的認識和方法，是適用于個別學科或個別領(lǐng)域的專門研究方法。例如：植或個別領(lǐng)域的專門研究方法。例如：植物遺傳育種學采用的物遺傳育種學采用的“雜交育種雜交育種”的方的方法、地質(zhì)學采用的古生物化石測定底層法、地質(zhì)學采用的古生物化石測定底層相對年代的方法等等。相對年代的方法等等。12中間層次中間層次一般方法，一般方法，是從各門學科是從各門學科研究方法中概括出來的具有共同規(guī)律性研究方法中概括出來的具有共同規(guī)

4、律性的方法。自然科學的一般方法有：觀察、的方法。自然科學的一般方法有：觀察、實驗、邏輯、數(shù)學、系統(tǒng)科學方法、假實驗、邏輯、數(shù)學、系統(tǒng)科學方法、假說、直覺、機遇、想象等。說、直覺、機遇、想象等。13最高層次最高層次哲學方法，哲學方法，是自然科學、是自然科學、社會科學和思維科學研究中普遍適用的社會科學和思維科學研究中普遍適用的方法，多是從世界觀、認識論和方法論方法，多是從世界觀、認識論和方法論上論述的，是以哲學的原理、范疇和規(guī)上論述的，是以哲學的原理、范疇和規(guī)律為基礎(chǔ)的研究方法。律為基礎(chǔ)的研究方法。14科學方法論是關(guān)于科學研究中常用的一科學方法論是關(guān)于科學研究中常用的一般方法的理論，是關(guān)于科學研究

5、一般方般方法的理論，是關(guān)于科學研究一般方法的性質(zhì)、特點、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展法的性質(zhì)、特點、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展的理論體系。的理論體系。15“科學是從事實中推導出來的”。1、選題方法；2、搜集資料的方法； 3、獲取科學事實的方法1觀察方法4、獲取科學事實的方法2實驗方法5、提出科學假說和建立科學理論的方法 科學推理16（1）科學認識）科學認識觀察、實驗（2）科學發(fā)現(xiàn)）科學發(fā)現(xiàn)直覺、靈感、頓悟、機遇、 形象思維（非邏輯（非邏輯-非理性）非理性）（3）科學確證）科學確證歸納、演繹、類比、最佳 說明推理（邏輯（邏輯-理性）理性）17一、科學事實一、科學事實二、科學觀察二、科學觀察三、科學實驗三、科學實驗

6、1819一、科學事實的概念一、科學事實的概念二、科學事實的基本特征二、科學事實的基本特征三、科學事實的作用三、科學事實的作用四、科學事實與客觀事實四、科學事實與客觀事實20（1）事實事實不是指世界上的一個簡單事物，而是指“事物具有某種性質(zhì)”或“某種事物具有某種關(guān)系”，哲學家羅素風趣地說：“不把拿破侖稱作事實，而是把他有野心或他娶了約瑟芬叫做事實?！?。 事實指人們通過感觀或儀器可以感知的某種事件，不是指所有事件的普遍的類，而是指某一單個事件、個體事件。顯然，事件普遍的類是不可觀察、不可感知、不可核查的，只有具體的個體事件才是可直接觀察、可感知、可檢驗的。 在認識論中，事實是指已被正確認識到的客觀

7、事物、事件、現(xiàn)象、關(guān)系、性質(zhì)、本質(zhì)及其規(guī)律性的總稱。21（2）科學事實指人們通過觀察和實驗等科學實踐活動所觀測到的對客觀存在的事件、現(xiàn)象和過程的真實描述；是指可用公共語言記錄和傳達的個體事件，它是關(guān)于個體事件的觀察報告或單稱陳述。 科學事實一般分為兩類：一類指客體與儀器之間的相互作用結(jié)果的描述。例如，觀察儀器上所記錄和顯示的數(shù)字、圖像等。另一類是對觀察實驗所得結(jié)果的陳述和判斷?？茖W事實與不依人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀自在事物的現(xiàn)象、過程和規(guī)律即客觀事實不同。科學事實的內(nèi)容是客觀的，而形式是主觀的。 22科學事實應(yīng)該是個別存在的陳述?！扳櫨哂蟹派湫浴薄八肿佑蓛蓚€氫原子和一個氧原子構(gòu)成”“所有微觀客體

8、具有波粒二象性”“整個宇宙都在膨脹著” 科學事實具有可重復性、可檢驗性?？茖W事實是關(guān)于個體事件的觀察陳述，是一種單稱陳述，它本身具有可重復性、可檢驗性。一個科學事實正是在這種重復中受到檢驗的：如果它經(jīng)得起重復，就是真的；如果經(jīng)不起重復，就是假的。 理論推斷23科學事實具有主、客兩重性（可傳達性、主體間性）?？茖W事實既具有客體性的成分，又具有主體性的成分?？茖W事實是主體和客體相互作用的結(jié)果。 科學事實應(yīng)具有可精確性、可定量性?？茖W事實作為實驗自然科學的經(jīng)驗知識，應(yīng)該被賦予比較精確的數(shù)量特征。一個科學事實，一開始往往是個體事件的定性描述，后來才逐漸成為個體事件的定量描述。 科學事實都具有基礎(chǔ)性、穩(wěn)

9、定性、可靠性。木炭或金屬鈉可以燃燒，這一科學事實既是燃素說的事實基礎(chǔ)，又是氧化學說的事實基礎(chǔ)。24科學事實是人們提出新的科學假說的基本前提之一。孟德爾的豌豆實驗結(jié)果 遺傳因子假說黑體輻射實驗結(jié)果 普朗克量子假說科學事實是建構(gòu)科學理論的可靠的經(jīng)驗基礎(chǔ)。科學事實是用來檢驗科學假說和評價科學理論的根據(jù)。假說/理論 觀察命題（驗證）愛因斯坦廣義相對論25（1）“事實1”與“事實2”。客觀存在的事物、事件、現(xiàn)象、過程和規(guī)律本身，稱為“事實1”，本體論意義上的事實或客觀事實。人們對客觀事物、事件、現(xiàn)象、過程等的描述和判斷，稱為“事實2”，認識論意義上的事實或經(jīng)驗事實（科學事實）。（2）科學事實與客觀事實的

10、關(guān)系。客觀事實屬于本體論范疇，無所謂真假；科學事實屬于認識論范疇，可以有真假。“氦氖氬氪氙氡具有惰性 ”，如果是從化學實驗中得出的，就是科學事實。如果是從原子的量子理論中推導出來的，則是理論推斷?？茖W事實是在經(jīng)驗上被確認的，理論推斷則是在理論上合乎邏輯的。 2627一、什么是科學觀察一、什么是科學觀察二、科學觀察的基本特征二、科學觀察的基本特征三、科學觀察的基本原則三、科學觀察的基本原則四、科學觀察的作用四、科學觀察的作用28是指科學家按照一定的目的和計劃，通過自己的感官或科學儀器與現(xiàn)實自然對象打交道，使對象在自然狀態(tài)下感性具體地呈現(xiàn)出來，而對現(xiàn)實對象進行感知和語言描述，以發(fā)現(xiàn)和核檢科學事實的

11、感性認知活動。是科學家有目的、有計劃、有選擇地對自然界各種事物和現(xiàn)象進行感知、描述和記載的一種方法。觀察大都是在自然發(fā)生的條件下進行的。所謂自然發(fā)生的條件，就是說人們在觀察時不干預自然現(xiàn)象，即使運用儀器，也可保證儀器不改變自然現(xiàn)象的基本形態(tài)和運動的原有進程。29 直接觀察：觀察者并不借助于儀器這種中介物，單憑自己 的感覺器官直接去對自然狀態(tài)下的具體對象進行感知和考察，并且用公共語言對觀察結(jié)果進行描述的活動。 如第谷布拉赫對行星運動軌道的觀測主要是通過肉眼進行的，他所作的天文學觀測達到了他那個時代的最高水平和肉眼觀察的極限。這種觀察簡單、易行、直接、便捷，不受科學儀器等物質(zhì)條件的限制，不會使自然

12、對象受到儀器的干擾和影響，因而可保證觀察結(jié)果的最大限度的客觀性與具體性。 30 直接觀察的局限性：感覺器官的生理局限 各種感官都有一定的感覺閾值，只能接受相應(yīng)的有限范圍內(nèi)的自然信息（宏觀尺度、可見光波段的電磁波、聲波波段的機械波）； 感官測定數(shù)量及數(shù)量關(guān)系的能力有限（不能準確捕捉到、記錄下高速運動或轉(zhuǎn)瞬即逝的自然對象）； 感官的觀察精確度較低（水溫較熱或較冷、光線較明或較暗、速度較快或較慢、距離較長或較短等）。f觀察者不同的知識背景、生理與心理狀態(tài)帶來的局限31間接觀察：觀察者不直接地同自然對象打交道，不直接感觀察者不直接地同自然對象打交道，不直接感受自然對象，而是借助于科學儀器這種中介物去間

13、接地感受自然對象，而是借助于科學儀器這種中介物去間接地感知自然狀態(tài)下的具體對象，并且用公共語言對觀察結(jié)果進知自然狀態(tài)下的具體對象，并且用公共語言對觀察結(jié)果進行描述的活動。行描述的活動。各種儀器是都是人的感覺器官及其功能的延伸，可以增大感官的感各種儀器是都是人的感覺器官及其功能的延伸，可以增大感官的感受閾值、擴大感覺對象的范圍，增強感官的靈敏性和反應(yīng)速度，提受閾值、擴大感覺對象的范圍，增強感官的靈敏性和反應(yīng)速度，提高對自然對象感知的精確性，可以避免錯覺等高對自然對象感知的精確性，可以避免錯覺等（用各式望遠鏡觀測（用各式望遠鏡觀測天體，用各式顯微鏡觀測細菌、病毒，用各式溫度計測量氣體、液天體，用各

14、式顯微鏡觀測細菌、病毒，用各式溫度計測量氣體、液體的溫度等等體的溫度等等 ）。）。 32 間接觀察的局限性：間接觀察不如直接觀察直觀，不能取代直接觀察； 觀察儀器設(shè)計的正確與否，影響觀察結(jié)果； 觀察儀器操作過程中的技術(shù)方面原因，會帶來誤差，影 響觀察結(jié)果；運用觀察儀器還可能干擾觀察對象 無論采用何種儀器，觀察者都不能改變觀察對象的自然狀態(tài)，這樣對象的許多屬性就無法顯示在這些儀器上，因而也就不能為人們認識。 33第一，任何科學的觀察，都不是“走馬觀花”，不是毫無目的的隨便看看，而是一種具有目的性、計劃性、選擇性的活動。 第二，任何觀察都是一種感性認知的活動。 第三，任何觀察都是對處于自然狀態(tài)下的

15、現(xiàn)實的具體對象的感知與描述。 第四，任何觀察都具有可傳達性、公共性、可重復性、可檢驗性。 最后，任何觀察結(jié)果作為科學事實，都具有可精確性、可定量性特征。 34同時應(yīng)該指出，任何觀察也都具有主觀性、個體性、差異性特征。雖然觀察結(jié)果相對于實驗結(jié)果更具有客觀性、具體性，但這并不意味著觀察的結(jié)果是純客觀的，反映了客觀對象本來的具體的面目。實際上，任何觀察對象都是認識主體有選擇性的、有針對性的自覺注意的對象，是進入人的感性活動和主體認知系統(tǒng)中的對象。35 每個健全的人都可以觀察事物，但不一定每個健全的人都可以觀察事物，但不一定能進行科學觀察活動。科學觀察是一種專門能進行科學觀察活動?？茖W觀察是一種專門的

16、才能，需經(jīng)系統(tǒng)訓練才能獲得。的才能，需經(jīng)系統(tǒng)訓練才能獲得。36 科學觀察的目的性原則。 科學觀察的客觀性原則?？扌Σ坏玫膶嶒?排除心理方面造成的錯覺 科學觀察的全面性原則。“公說公有理，婆說婆有理” “一葉障目，不見森林”“攻其一點，不見其余” 科學觀察的典型性原則。研究對象要有典型性普遍性、代表性研究條件要有典型性有利于觀察的時間、地點3738 貝弗里奇在其科學研究的藝術(shù)中，還描述過這樣一個哭笑不得的實驗：曼徹斯特市有個醫(yī)生，在教學生的時候，用手指蘸糖尿病人尿的樣品來嘗味。然后他要求全體學生重復這個動作。學生們勉勉強強愁眉苦臉地照著做了，而一致同意尿是甜的。這時醫(yī)生笑著說： “我這樣做是為了

17、教育你們觀察細我這樣做是為了教育你們觀察細節(jié)的重要性。如果你們看得仔細就會注意到我伸進尿節(jié)的重要性。如果你們看得仔細就會注意到我伸進尿里的是拇指，舔的卻是食指。里的是拇指，舔的卻是食指?！?9 觀察中的思維是不可缺少的。但是導致非客觀觀察結(jié)果的主觀因素也是存在的。曼徹斯特市醫(yī)生所做的實驗中，學生們的感覺器官并沒有充分發(fā)揮作用。首先是視覺，沒有看到由拇指到食指的變化；其次是味覺，并不一定真實地品嘗出了糖尿病人尿的味道。這時感官為什么會失去作用?主要在于學生的腦子里存在著先入之見先入之見的主觀因素?；蛘咄耆珡闹饔^的想象出發(fā)或者過分地相信自己已有的經(jīng)驗或者從某種條條框框出發(fā)，都會給觀察結(jié)果打上鮮明的

18、主觀印記，而使結(jié)果不可靠。所以，不帶偏見的考察才不會受迷惑，結(jié)果才有可能是客觀的。40（1）是獲取第一手科學事實材料的重要手段。（2）可以促使科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明（青霉素）。（3）可以擴大研究領(lǐng)域并為科學研究開辟新的道路。（4）可以作為提出和檢驗科學假說的一種手段（開普勒的火星橢圓軌道假說） 。4142一、什么是科學實驗一、什么是科學實驗二、科學實驗的基本特征二、科學實驗的基本特征三、科學觀察與實驗的區(qū)別三、科學觀察與實驗的區(qū)別四、科學實驗的作用四、科學實驗的作用43所謂實驗，就是科學家根據(jù)特定的目的、計劃、旨趣，進行實驗設(shè)計，通過操作科學儀器，作用于現(xiàn)實的自然對象，使對象在人為控制、限制和支配

19、的條件下，以抽象、純粹、簡化、強化的形式呈現(xiàn)出來，以被限定或被規(guī)定的形式表現(xiàn)出來，而對現(xiàn)實對象進行感知和描述，以發(fā)現(xiàn)和檢驗科學事實的感性認識活動。44 定性實驗：這是最基本的實驗之一，是判定實驗對象的存在與否及其具有什么樣的性質(zhì)和組成成分的實驗。 平時化學、物理實驗中的許多實驗都是定性實驗?？茖W史中著名的定性實驗：邁克爾遜莫雷否定“以太”存在的實驗、法拉第的電磁實驗、戴維遜革末的實物粒子波粒二象性的電子衍射實驗、貝克勒爾關(guān)于放射性的實驗等。45 定量實驗：所謂定量實驗，是為了深入了解事物和現(xiàn)象的性質(zhì)，揭露各因素之間的數(shù)量關(guān)系，確定某些因素的數(shù)值而進行的或某些因素之間的數(shù)量關(guān)系實驗。定量實驗是一

20、門科學學科發(fā)展程度的重要標志。 如測定光速的實驗，化學中的測定元素原子量，物理學中測定引力常數(shù)、熱功當量、電子荷比值等實驗。46 模擬實驗：指科學家并不直接地借助于儀器設(shè)備去操縱自然對象，而是根據(jù)相似關(guān)系進行模擬設(shè)計，以一種簡化模型來代替原型（即真實的對象），然后通過操作儀器直接作用于模型，并對被控狀態(tài)下的模型進行感知與描述的活動；此外，科學家需要對關(guān)于模型的實驗結(jié)果加以修正，此外，科學家需要對關(guān)于模型的實驗結(jié)果加以修正，以推廣到原型即實際對象上去，從而間接認知實際對象的以推廣到原型即實際對象上去，從而間接認知實際對象的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)和檢驗關(guān)于實際對象的科學事實與自然規(guī)律的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)和檢驗關(guān)于實際對象的科學事實與自然規(guī)律的活動。活動。 如對地殼運動的模擬研究、對氣象活動的模擬研究、對生命起源對地殼運動的模擬研究、對氣象活動的模擬研究、對生命起源的模擬研究等等的模擬研究等等 。47第一，與觀察一樣，任何科學實驗也都是有目的性、計劃性、選擇性、針對性的活動。 第二，與觀察一樣，實驗也是一種感性認知的活動。 第三，任何實驗都是在人為設(shè)計、干預、控制和限制的條件下，對現(xiàn)實對象某些規(guī)定的感知和描述。