第二章科學(xué)與科學(xué)方法ppt

第二章科學(xué)與科學(xué)方法ppt第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)科學(xué)的本質(zhì)與特征一、什么是科學(xué)要搞清這個問題，就得了解：科學(xué)的含義？科學(xué)的主要特征？還要了解什么是非科學(xué)？什么是偽科學(xué)？了解科學(xué)的主要特征是關(guān)鍵。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1、詞源科學(xué)這個術(shù)語沒有漢語的起源。我們現(xiàn)在所講的科學(xué)，清朝末年叫做格致。它是從儒家經(jīng)典中的格物和致知縮略而來的。日本明治維新時期杰出的思想家福澤諭吉第一個把science譯成科學(xué)。漢語所用的科學(xué)則是康有為在1893年從日本引進(jìn)的。第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月英文中的科學(xué)一詞，從詞源上看，來自拉丁文scientia，是知識的意思。英文、德文、法文中的科學(xué)一詞都是拉丁文衍化而來，都是與知識聯(lián)系在一起的。它表示一個人對某些具體事物和隱含原理的認(rèn)知狀態(tài)。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月我們通常意義上的科學(xué)，泛指一切自然科學(xué)，它包括純科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)，社會科學(xué)也是科學(xué)的一種。但本章所要定義的科學(xué)，不包括這樣的推廣性內(nèi)涵。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、定義我們的定義是：科學(xué)是由建立在經(jīng)驗(yàn)和邏輯基礎(chǔ)之上的關(guān)于自然界各種現(xiàn)象及其相互關(guān)系的普遍性和精確性陳述構(gòu)成的有組織的知識。第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、特點(diǎn)要了解科學(xué)，還需要了解科學(xué)的特點(diǎn)：1）科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)：科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，從內(nèi)涵上講，是指人們通過感官獲得的以感覺、直覺、知覺、表象形式描述出來的知識的總和。從外延上講，包括觀察和實(shí)驗(yàn)。第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2)科學(xué)的邏輯基礎(chǔ)：科學(xué)必須尊崇人類共同的邏輯思維規(guī)律，而且，一切有組織的知識都必定是尊崇人類最普遍的邏輯規(guī)則的知識?？匆环N說法究竟是否符合科學(xué)的基本要求，可以從下面幾個最基本的邏輯判定準(zhǔn)則來做出判定。①自洽性:就是按照自身的邏輯進(jìn)行推演,自己可以證明自己至少不是矛盾或者錯誤的。這就是簡單的自洽性。科學(xué)研究本身就是遵循自洽性的,一個不能夠滿足自洽性的理論或者方法顯然是不攻自破的。第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月②簡單性：科學(xué)是可以理解的東西，它在邏輯上十分簡單。這一點(diǎn)與神秘主義正好相反?？茖W(xué)家致力于把神秘的事物簡單化；神秘主義者則千方百計把簡單的東西神秘化?？茖W(xué)的簡單性原則包括兩個方面的內(nèi)容：第一，科學(xué)必須用盡可能少的概念和陳述，解釋盡可能多的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。第二，科學(xué)必須盡可能地用已知解釋未知，而不是用未知解釋未知。③可檢驗(yàn)性。科學(xué)的結(jié)論不是籠統(tǒng)的、有歧義的一般性陳述，而是個別確定的、具體的命題，它們在可控條件下可以重復(fù)接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、偽科學(xué)及相關(guān)概念

1.偽科學(xué)偽科學(xué)這個詞最早產(chǎn)生于1844年.究竟什么是偽科學(xué)呢？我們的定義是：用虛假的或不充分的事實(shí)，以對應(yīng)的方式而不是以邏輯的方式證明一個預(yù)設(shè)原理的存在，并用它來冒充科學(xué)的面目出現(xiàn)的理論、方法和體系。就叫做偽科學(xué)。第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月偽科學(xué)的基礎(chǔ)是偽造的或虛妄的,此外，偽科學(xué)通常用對應(yīng)關(guān)系來代替科學(xué)中的因果關(guān)系。世界上的對應(yīng)關(guān)系很容易找到。但是對應(yīng)關(guān)系不是任何意義上的因果關(guān)系?？茖W(xué)所能接受的因果關(guān)系必須具有嚴(yán)格的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)和邏輯基礎(chǔ)。是否具有嚴(yán)格的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)和邏輯基礎(chǔ)，這是我們判斷科學(xué)與偽科學(xué)的基本標(biāo)準(zhǔn)。通常，與偽科學(xué)相關(guān)聯(lián)的但不同于偽科學(xué)的概念還有非科學(xué)，反科學(xué)和科學(xué)中的作弊行為。第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.非科學(xué)非科學(xué)指那些還停留在經(jīng)驗(yàn)層次或不能覆蓋全部經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象卻又以科學(xué)面目出現(xiàn)的理論陳述或事實(shí)陳述。比如，銅是導(dǎo)電的，勾三股四弦五是經(jīng)驗(yàn)陳述，沒有上升到科學(xué)，所以屬于非科學(xué)。再如熱質(zhì)說在18世紀(jì)曾經(jīng)是科學(xué)的?？墒且?yàn)樗荒芙忉専岈F(xiàn)象從無到有的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，18世紀(jì)下半葉，它就變成非科學(xué)的了。非科學(xué)中沒有偽造行為和作弊行為，所以，它不屬于偽科學(xué)。第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.反科學(xué)通常有兩個方面的含義。一種是作為反對科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的思潮。這種思潮認(rèn)為，科學(xué)并沒有給人類帶來真正的福音，而是帶來了人性和環(huán)境的毀滅。所以，他們要反科學(xué)。另一種是逆科學(xué)而動的行為。比如，科學(xué)追求經(jīng)驗(yàn)和邏輯上的實(shí)證性，而反科學(xué)則追求虛無縹緲的超我意境，在所謂的超我意境中去實(shí)現(xiàn)自我。諸如此類，都屬于反科學(xué)。第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月反科學(xué)主要是對科學(xué)的否定性評價，它并不自稱科學(xué)，反而直截了當(dāng)?shù)嘏锌茖W(xué)，揭科學(xué)的短。反科學(xué)反對把科學(xué)方法視為最高準(zhǔn)則，反對排斥其他方法，只用科學(xué)方法來仲裁政治、道德、法律、藝術(shù)、情感等一切人類問題。因此，反科學(xué)在原則上是有合理性的，是科技與文化整合中不可缺失的一個成份或方面。它的問題在于片面性，正如把科學(xué)看作萬能不符合事實(shí)，把一切災(zāi)難歸之于科學(xué)更是荒謬的?？茖W(xué)方法雖非萬能，卻的確有極廣泛的應(yīng)用可能性，至今仍不能說人類已窮盡了科學(xué)方法的所有可能應(yīng)用領(lǐng)域。如果反科學(xué)走向絕對化，武斷地認(rèn)定哪些領(lǐng)域不能采用科學(xué)方法，那么就阻止了人類繼續(xù)利用科學(xué)方法為自己謀得更多福利的可能，從而是不智的。第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)科學(xué)研究的過程與方法科學(xué)研究當(dāng)然沒有刻板的固定程序。但在多數(shù)情況下，會包括幾個相互銜接的環(huán)節(jié)。以基礎(chǔ)科學(xué)的研究程序?yàn)槔?，它大體包括以下五個環(huán)節(jié):科研選題。獲取科學(xué)事實(shí)。進(jìn)行思維加工。假說的驗(yàn)證。建立理論體系。第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一、科研選題這一環(huán)節(jié)是：從發(fā)現(xiàn)或接觸各種科學(xué)問題開始；經(jīng)過廣泛收集有關(guān)背景資料；全面估價自己的研究能力和條件；并對課題做出論證之后；才能把課題確立下來。在整個科學(xué)研究過程中，選課是有戰(zhàn)略意義的一步。在這個環(huán)節(jié)上，發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)問題的方法起著重要作用。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）為什么科學(xué)研究從問題開始批判理性主義代表人物波普爾根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的規(guī)律和特點(diǎn)，從理論上對科學(xué)始于觀察進(jìn)行了批判，并系統(tǒng)闡述了科學(xué)始于問題的觀點(diǎn)?？茖W(xué)問題是科學(xué)研究的邏輯起點(diǎn)。這一觀點(diǎn)反映了現(xiàn)代科學(xué)研究活動的本質(zhì)特征。當(dāng)然科學(xué)始于問題并不否認(rèn)以實(shí)踐為基礎(chǔ)的認(rèn)識一般規(guī)律，它們是從不同角度提出的不同命題。科學(xué)始于問題著眼于科學(xué)研究的程序，而認(rèn)識以實(shí)踐為基礎(chǔ)則著眼于認(rèn)識的來源。兩者層次不同，并不構(gòu)成矛盾關(guān)系。第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、科學(xué)問題及其結(jié)構(gòu)

1、科學(xué)問題?？茖W(xué)問題是指一定時代的科學(xué)認(rèn)識主體在當(dāng)時的知識背景下提出的關(guān)于科學(xué)認(rèn)識和科學(xué)實(shí)踐中需要解決而又未解決的矛盾。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、科學(xué)問題的結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)問題是有結(jié)構(gòu)的。在科學(xué)問題中蘊(yùn)涵三個要素：問題的指向、研究的目標(biāo)和求解的應(yīng)答域。應(yīng)答域：應(yīng)答域是指在問題的表述中對問題答案的存在范圍所做的一種預(yù)設(shè),這意味著，在科學(xué)問題的結(jié)構(gòu)中已經(jīng)包含了問題求解的目標(biāo)、預(yù)設(shè)的求解范圍和方法。盡管這種預(yù)設(shè)仍是一種猜測，是可錯的，但在科學(xué)探索過程中卻能起定向和指導(dǎo)作用。第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）科學(xué)問題的來源1、從社會生產(chǎn)和實(shí)際生活的需要中產(chǎn)生問題。根據(jù)社會生產(chǎn)和實(shí)際生活的需要，提出種種實(shí)用性或技術(shù)性問題。例如，由于通訊工程和自動控制系統(tǒng)、機(jī)械電子工業(yè)和信息工業(yè)等新興工業(yè)發(fā)展的需要，人們提出“信息高速公路”問題；醫(yī)學(xué)研究的問題等。第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、從科學(xué)事實(shí)與已有理論的矛盾中產(chǎn)生在科學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的新的事實(shí)，原有理論解釋不了或與原有理論不相容，因而會產(chǎn)生問題。例如，20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)β衰變中電子所帶走的能量要小于原子核所釋放的能量，這個實(shí)驗(yàn)事實(shí)顯然與能量守恒定律相矛盾，為了解決這個難題，經(jīng)過研究，產(chǎn)生了泡利中微子假說，開創(chuàng)了量子物理學(xué)。例如，現(xiàn)代物理學(xué)革命的起因，就是經(jīng)典物理學(xué)理論難以解釋19世紀(jì)末、20世紀(jì)初不斷涌現(xiàn)的新的物理實(shí)驗(yàn)事實(shí)和現(xiàn)象，如黑體輻射，光電效應(yīng)等，從而產(chǎn)生出大量足以動搖經(jīng)典物理學(xué)大廈根基的問題，如能量究竟是連續(xù)的還是不連續(xù)的，經(jīng)典物理學(xué)能否有效解釋微觀物質(zhì)世界的運(yùn)動規(guī)律等。第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、科學(xué)理論體系本身的內(nèi)在矛盾所產(chǎn)生的科學(xué)問題科學(xué)理論體系的構(gòu)建，在邏輯上應(yīng)該是自洽的。當(dāng)科學(xué)理論內(nèi)部出現(xiàn)邏輯困難，如邏輯推理過程出現(xiàn)斷點(diǎn)或發(fā)生跳躍，或?qū)С鱿嗷ッ艿拿}或結(jié)論時，就會產(chǎn)生需要進(jìn)一步探討的所謂概念問題?？茖W(xué)中的悖論，佯謬就是內(nèi)部概念問題的典型形式。例如，亞里士多德動力學(xué)理論指出，物體運(yùn)動的速度與物體所受的力的大小成正比，因此，重物下落的速度與物體的重量成正比。伽利略通過一系列的假設(shè)和嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)，揭示了亞里士多德理論中的悖論。例如，雙生子佯謬第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月雙生子佯謬是一個有關(guān)狹義相對論的思想實(shí)驗(yàn)。內(nèi)容是這樣的：有一對雙生兄弟，其中一個甲跨上一宇宙飛船作長程太空旅行，而另一個乙則留在地球。結(jié)果當(dāng)甲回到地球后，我們發(fā)現(xiàn)他比乙更年青。但如果我們從甲的角度去想這個問題，我們似乎會得出矛盾的結(jié)果：旅行者在宇宙飛船中會看到地球以高速離他而去，然后又高速回來。他可以認(rèn)為乙才是移動時鐘，所以才會受時間膨脹所影響，而不是他自己。狹義相對論指出所有觀測者都有同等意義，沒有任何一個參考系（frameofreference）是會獲得優(yōu)待的。因此甲預(yù)期回到地球后，會看見比他更年輕的雙生兄弟。但這就與他兄弟的想法恰好相反──那么究竟誰的想法才是正確呢？事實(shí)上雙生子佯謬并不存在。狹義相對論是關(guān)于慣性系之間的時空理論。甲和乙所處的參考系并不都是慣性系，乙是近似的慣性系，乙推論甲比較年輕是正確的；而甲是非慣性系，狹義相對論不適用，甲不能推論乙比較年輕。其實(shí)根據(jù)廣義相對論，知乙飛行歸來與甲會合時，甲仍然是21歲，而乙是90多歲。

雙生子佯謬第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4、從不同學(xué)派和理論之間的矛盾所產(chǎn)生的科學(xué)問題。在一個學(xué)科領(lǐng)域，對同一事物，可以有不同學(xué)派運(yùn)用不同理論進(jìn)行解釋。如天文學(xué)中的日心說與地心說；地質(zhì)學(xué)中的漸變論與災(zāi)變論?；蛘咴诓煌瑢W(xué)科領(lǐng)域之間的理論產(chǎn)生了矛盾。如生物系統(tǒng)自發(fā)地向有序性增加熵減少的方向演化，而非生命系統(tǒng)則向有序性減少，熵增加的方向演化，物理學(xué)和生物學(xué)演化方向的矛盾，促進(jìn)了非平衡態(tài)熱力學(xué)的發(fā)展。第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

（四）科研選題

1、科研選題及意義：1）所謂科研選題，實(shí)際上就是確定出一個某一學(xué)科學(xué)領(lǐng)域中尚未認(rèn)識和解決的問題作為自己的研究目標(biāo)，也就是在這個領(lǐng)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個沒有解決的矛盾?？蒲羞x題從廣義上講就是在戰(zhàn)略上確定研究方向，從狹義上講就是在戰(zhàn)術(shù)上具體選擇一個研究課題。前者決定研究集體或研究者個人在較長時間內(nèi)進(jìn)行科學(xué)探索的主攻方向，后者則是在這個主攻方向下選定進(jìn)攻的突破口與制高點(diǎn)，制定實(shí)施的計劃和步驟。2）科研課題的選擇和確定，集中地體現(xiàn)著選題者的科學(xué)思想、理論知識水平、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约八_(dá)到的預(yù)期結(jié)果?？茖W(xué)史表明，選題是整個科研過程具有戰(zhàn)略意義的第一步，也是整個科研計劃是否能夠完成的關(guān)鍵。盡管選題是選定將要研究的問題，還沒有真正進(jìn)入實(shí)際的“解題”活動，但它本身也是一種科學(xué)研究，而且是比“解題”更重要的科學(xué)研究。具體地講，選題的意義主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）選題是科研中帶有戰(zhàn)略意義的首要環(huán)節(jié),它規(guī)定著科研工作的總?cè)蝿?wù)、總方向和進(jìn)展速度。（2）選題能調(diào)整和加速科研人員的知識積累，從而適應(yīng)科學(xué)日益發(fā)展的趨勢。（3）選題在一定程度上決定著科學(xué)研究中所使用的方法和手段，因而能推動研究方法的進(jìn)步。（4）有創(chuàng)見的課題的提出，對于科學(xué)技術(shù)本身的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、科研選題的來源（1）某領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與社會需求的矛盾。（2）理論與實(shí)踐的矛盾。（3）理論自身或事件自身的矛盾。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、科研選題步驟：1)課題的前期調(diào)研（1）在選題開始時，首先要了解前人的工作和現(xiàn)實(shí)的需要，進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)際考察。文獻(xiàn)調(diào)研是為了考察前人對有關(guān)課題已經(jīng)作過的工作及其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以免重犯他人已經(jīng)指出的錯誤和重復(fù)他人已經(jīng)作過的研究。實(shí)際考察是為了要了解所選課題是否屬于學(xué)科理論發(fā)展或生產(chǎn)、技術(shù)領(lǐng)域迫切需要解決的問題，估計其理論價值或社會和經(jīng)濟(jì)的效益。第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）前期的課題調(diào)研工作應(yīng)該根據(jù)課題的性質(zhì)，或側(cè)重于文獻(xiàn)調(diào)研、或側(cè)重于實(shí)際考察、或兩者兼顧。因?yàn)榭蒲羞x題由于來源不同，要求不同。課題的前期調(diào)研越充分，把握的情報資料和現(xiàn)實(shí)情況越豐富，課題選擇的理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)依據(jù)才會越扎實(shí)。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）前期調(diào)研要達(dá)到的目的：a.了解研究水平。要了解目前國內(nèi)外本學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀和動向，研究者據(jù)此可使自己所選的課題爭取達(dá)到當(dāng)前最高或較高的水平。b.了解科研重點(diǎn)。要了解目前國內(nèi)外本學(xué)科的研究重點(diǎn)所在。c.了解研究程度。要了解本學(xué)科的研究工作在國內(nèi)外現(xiàn)時已經(jīng)達(dá)到什么程度，哪些問題已經(jīng)解決，解決的程度如何，還有哪些問題尚未解決，要解決這些問題其關(guān)鍵在哪里。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2)課題的構(gòu)思和論證（1）這主要是指對進(jìn)行系統(tǒng)地歸納、整理、判斷、分析前期所搜集、查閱和考察所得到的科研情報資料，初步論證課題的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義，分析課題的研究價值和主要難點(diǎn)，構(gòu)思為完成課題研究目的所采取的主要方法和手段。（2）課題的構(gòu)思和論證是從選題進(jìn)入主題研究的關(guān)節(jié)點(diǎn)。只有擬定詳細(xì)的周密的研究計劃，才能使科學(xué)研究工作胸有成。包括三個環(huán)節(jié)：第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月課題構(gòu)思和論證的三個環(huán)節(jié)a.明確研究目標(biāo)，分解研究課題和研究步驟。b.確定研究手段、實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)路線，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)原理和裝置結(jié)構(gòu)。c.論證和評價課題價值，包括科學(xué)意義、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益等，預(yù)計科研究成果的形式和去向等。第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3)課題的提出和評審：開題、評審第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4、科研選題的原則：1）需要性原則：首要的基本原則：指的是選題必須面向?qū)嶋H、按需選題。（1）社會實(shí)際需要。（2）科學(xué)自身需要。少數(shù)理論性課題，其成果僅具有純理論的價值。有的課題，其成果只對科學(xué)實(shí)踐發(fā)揮作用，接著再間接對生產(chǎn)實(shí)際作用。有的課題，其成果對未來的生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)揮作用。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2