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1、第三讲第三讲 科学研究方法科学研究方法 与与 科学思维方法科学思维方法 本讲主要内容本讲主要内容vv科学方法与方法论科学方法与方法论vv科学问题与科研选题科学问题与科研选题vv科学认识的感性方法科学认识的感性方法vv科学中的基本逻辑思维方法科学中的基本逻辑思维方法vv非逻辑思维方法非逻辑思维方法vv科学理论的建构科学理论的建构vv机遇与一个人的成功机遇与一个人的成功1 1. .科学方法与方法论科学方法与方法论v方法与科学方法 v科学研究方法的两大类别v科学方法论v方法（Methodos）: 人们为达到某种目的而 采取的途径、手段或策略。Methodos，大约 相当于接近某物或达到目标的途径。在
2、解决 理论的和实际的问题时，根据手段和目的有 计划地运用技术技能科学活动不同学科 的规定性以其特殊的方法为标志。例如：天文学：观测方法等物理学：实验数学方法等生物学：分类法等v科学方法: 人们为达到认识客观世界这一基 本目的而采取的各种手段和途径。科学方法的三个层次第一个层次是各门自然科学中的特殊研究 方法。第二个层次是整个自然科学的认识和方法 。第三个层次是自然科学、社会科学和思维 科学普适的方法。v科学研究的一般程序 科研选题获取科学事实（观察、实验）进行思维加工建立理论体系（提出假说判决性试验）。科学研究方法的两大类别科学研究方法的两大类别 v 经验认识的方法（经验层次的方法）v 理论思
3、维的方法（理论层次的方法）方法论：即对方法本身进行的元研究，也就是 研究方法的理论。 科学方法论：即对科学研究方法本身进行的元 研究。 例如：（1）古希腊的理智主义传统（泰勒斯的致思、 毕达格拉斯的精算、）（2）中世纪时期的理性精神（3）近代唯科学主义古希腊的理智主义传统 泰勒斯的致思、毕达格拉斯的精算、亚里斯多德的物理学 之后u哲学始于泰勒斯 u美国当代哲学家理查罗蒂曾说：“自希腊时代以 来，西方思想家们一直在寻求一套统一的观念，这 种想法似乎是合情合理的；这套观念可被用于证明 或批评个人行为和生活以及社会习俗和制度，还可 为人们提供一个进行个人道德思考和社会政治思考 的框架。哲学(爱智)就
4、是希腊人赋予这样 一套映现现实结构的观念的名称。 ”德国哲学家HG伽达默尔曾深刻地指出：“科学这个概 念是本身变化的希腊精神的发现。随着这种发现，我们 所说的西方文化就诞生了。然而，如果我们把它同伟大 的亚洲文化相比较，就会看到，西方文化中间，既有它 的优越之处，同时也存在着它的厄运。科学对于希腊， 本质上是由数学代表的，它是一种特有的、唯一的理性 科学。数学处理的是不变的东西；只要存在不变的东西 ，人们就能认识它，而不必再去观看新的东西。为了使 自己能被人理解为科学，近代科学在某种意义上同样必 须坚持这种原理。不变的自然规律取代了受数学启示的 希腊智慧、毕达哥拉斯派关于数和星宿的学说所曾占据
5、 的地位。显然，在这种模式中，人类的事务很少能为认 识提供补充的东西。道德和政治，以及人所设定的法律 、人类赖以生存的价值、人所设立的组织机构、遵从的 习俗，所有这一切都不能要求有不变性。从而也就不能 提出真正的认知可能性，即不具有可知性。” 在这个漫长的思维历程中，希腊哲学和欧洲近代哲学的确为人类提供了真知灼见。但是，也许为这种真理和智慧的光环所遮蔽，理智主义或唯科学主义的致思倾向更具有隐蔽性、欺骗性。 然而，稍后一段时期，哲学视域从自然扩展到人、扩展到政治领域。黑格尔曾经指出：智者派的“文化的一个主要方面是把爱利亚派的思想方式加以普遍化，并推广到知识和行为的全部内容上去”；“正是智者们现在
6、把作为思想的简单概念(在爱利亚学派中，芝诺已经开始转到思想的纯粹摹本)转到运动上去了，一般地应用到社会对象上去，并且使它深入到一切人事关系中去”。 v苏格拉底哲学是从怀疑人自己、肯定人的有限性开 始的。v他认为，认识自己一无所知，就是人们改善心灵， 培养道德的第一步。他借用德尔菲太阳神庙的一句 题辞“认识你自己”来作为自己哲学的格言。v伽达默尔曾经指出：“这意味着(你要)知道你是 一个人，不是神，即使对处于科学时代的人来说 ，这一点依然是正确的。这句名言对所有控制和支 配的幻想无疑是一种警告。自由不仅受到各种统治 者的威胁，而且更多地受着一切我们认为我们所控 制的东西的支配和对其依赖性的威胁；
7、能够解脱、 获得自由的方式只能是自我认识。” v到了亚里士多德，人类真正步入了理性动物的历史 。在这里，智慧被视同为形而上学，或是“第一哲学”，是一种纯粹理论而客观的学科。现在西方人所说的科学也已经奠下了基础，理智已经和神话、宗教、诗歌等非理智的知识和价值领域完全分家。中世纪时期的理性精神中世纪后期，已经出现了一大批高度系统化、专门化的知识 或学科，如神学、罗马法和宗教法规、医学、数学、天文学 和占星术、逻辑学和自然哲学，以及语法和修辞学等等。 第一，此时知识的扩大已超出古代“七艺”的狭隘局限“ 七艺”，全称“七种自由艺术”。欧洲中世纪早期对古代希 腊、罗马学校中所设立的一般文化课程的称呼，包
8、括文法、 修辞、辩证法(即逻辑)、算术、几何、音乐、天文七科。前 三科又被称之为“三艺”，后四科被称之为“四艺”。 第二，大量翻译复兴古希腊文化。 第三，法、英和意大利普遍出现了大学这种高级教育的形式和 机构。在大学，人们从古代七艺这种百科全书式的知识中解 放出来，专家们以培养专家为目标，用新获得的原文为基础 ，采用一种新的方法讲授专门化的学科。这种方法包括课堂 讲课和争论，这些讲课和争论引据标准的权威，使用固定的 术语，采取非常成熟的、规则严谨的推理和系统论证的逻辑 方法。v近代科学这一时期被称为“牛顿时代”。牛顿的成就 远不止表现在物理学方面，不止完成了对物理世界 的伟大综合，对近代哲学也
9、作了杰出的总结和统一 。v亚沃尔夫指出：“近代科学先驱者的哲学思想大都 在牛顿那里重现。但是，各种思潮的真正汇合，必 需某种程度的相互适应。牛顿正是完成了这个工作 ，而且他的贡献还不止于使不同的哲学倾向相互适 应。”作为“历来运用数学方法的大师之一”，牛顿依 据数学发现了现在世人皆知的“牛顿”三大定律。但 是，他的科学精神更倾向于培根、波义耳和洛克的 经验精神。在科学研究中，他不仅仅依赖于数学演 绎，而且还总是诉诸经验证实。他把这两种哲学倾 向结合起来，形成了实验证实的方法，即“四条哲学 推理的法则”。v即（1）除那些真实而已足够说明其现象者外，不必 去寻求自然界事物的其他原因；v（2）对于自
10、然界中同一类结果，必须尽可能归之于 同一种原因；v（3）物体的属性，凡既不能增强也不能减弱者，又 为我们实验所能及的范围内的一切物体所具有者， 就应视为所有物体的基本属性；v（4）在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中 运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的，或 者是非常接近于正确的；虽然可以想象出任何与之 相反的假说，但是没有出现其他现象足以使之更为 正确或者出现例外以前，仍然应当如此对待。2. 2. 科学问题与科研选题科学问题与科研选题v科学研究始于问题v科学问题的类型及其产生源泉v科研选题的基本原则和步骤v科学研究方法的大致框架可以用基础科学 研究程序来概括出五个环节：科研选题建立理
11、论体系假说验证对材料加工获取科学事实2.1 2.1 科学研究始于问题科学研究始于问题 u 什么是科学研究的逻辑起点？A “科学始于观察”（古代）亚里士多德的观点(个别事实-归纳解释性 理论-演绎出关于个别事实的知识)（近代）培根为代表的古典归纳主义学派（观察实 验-感性认识理性认识）B “科学始于问题”（现代）爱因斯坦的观点（现代）波普尔的观点爱因斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许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，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科 学的真正进步。”v波普尔认为，首先要回答what、why、
12、how, 其中总是要渗透理论、伴随假设，总是要有 所选择。v四段图式 ：P1TTEEP2v科学研究从问题(P1)开始，经过试探性理论(TT)， 又经过批判性检验、排除错误(EE)，进而提出新的 问题(P2)。v小题大做v92年，台湾清华大学80周年校庆时，杨振宁有关做大题目小题目问题时说：“多半的时间应该做小题目，大题目不是不能做，只是成功的机会较小，若能透过做小题目的训练， 则更能掌握解大题目的精神。”杨振宁的话：“把天线放长，多方浏览，不只是浏览本学科狭窄范围的文献，更要随时留意其他的学科，透过广泛的接触，才能这找出这个领域的大方向。选择科目与方 向是很难决定的，中间有很多是靠机会的。要有
13、广博的知识，不要只念自己本身科目的东西，不 管有无相关，都要尽量吸收”。u“科学始于问题”与“认识以实践为基础” 前者着眼于科学研究的程序，后者着眼于认识的来源； 作为认识的一般过程，实践是认识的基础，认识过程的每一个阶段既是已有的实践和认识的终点，又是新的认识和实践的起点； 科学问题这种认识形式既包含先前实践和认识的成果，也预示着进一步实践和认识的方向。 2.2 2.2 科学问题的类型及其来源科学问题的类型及其来源v广义上的问题是指 “某个给定的智能活动过程的当前 状态与智能主体所要求的目标状态之间的差距”。v 科学问题与广义上的问题不同A、科学问题的设置，与科学家个体的“当前状态 ”有关，
14、还与科学共同体的“当前状态”有关。B、科学问题蕴涵着问题的指向、研究的目标和 求解的应答域。v 科学问题是以三种方式向客体进行 发问的。即（1）“是什么？”这是有关识别 或判定认识对象观念时发问形式；（2）“为什么？”这是要求回答 现象的原因或行为目的时的发问形式；（3）“怎么样？”这是要求描述 认识对象的状态或过程时的发问形式。v 科学问题的来源何在呢？从总体上理解 ，科学问题是来源于社会生产实践与科学实 践。 但由于科学理论发展的相对独立性与自 主性，科学问题还可以有以下别的来源。v科学问题的来源第一、科学实践与科学理论的矛盾。例如：原子不可分的理论无法解释电子的发现，光的波动说 无法解释
15、光的干涉、衍射、偏振以及光电效应等。这表明，传统 的科学理论不能解释科学实践中出现的新现象、新事实；传统理 论无法对同一事物的多种观察和实验结果进行统一解释。第二，科学理论体系本身的内在矛盾。任何科学理论都可能存在某些缺陷或矛盾。悖论是从某一理 论出发，推出两个自相矛盾的命题，或者从某一理论中推出的命 题与已知的科学理论产生逻辑矛盾。佯谬是从一个理论中推出自 身不能成立的结论。微积分初创时期的无穷小悖论，推动了极限 理论和方法的产生；天文学的光度佯谬，推动了天文学的发展， 相继出现了等级式结构模型和大爆炸宇宙模型。第三，不同科学学派和科学理论之间的矛盾。 例如：燃素说与氧化说、热素说与热的分子
16、运动论、 灾变论与渐变论、自生说与种生说、水成说与火成 说、关于天体起源的不同假说等，都包含着需要深 入探索的科学问题。第四，学科之间的交叉点、空白区。 维纳说：“在科学发展上可以得到最大收获的领域是 各种已经建立起来的部门之间的被忽视的无人区” 。第五，社会需求与生产实践提出的问题。 在社会生产、社会生活、环境保护、军备与战争等实 践活动中都会提出大量的、需要探索的实际问题， 它们经过抽象、转变、提升，均可成为科学问题。 v发现科学问题的一般有如下的途径：（1）寻求一定范围内的经验事实的联系； (2)新事实和旧理论之间的冲突；（3）交叉学科的结合点；（4）科学体系内部的逻辑矛盾；（5）相互对立的假说或理论；（6）对理论的普遍性和逻辑简单性的追求； （7）各学科之间的概念、理论、方法的相互 移植和扩展。2.3 2.3 科研选题的基本原则和步骤科研选题的基本原则和步骤 科研选题科研选题就是依据选题原则和主客观条件， 从众多科学问题中选择和确定符合一定要求的问 题作为科研课题的活动
