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1、科学问题 科研选题,5.1 科学问题,1.问题： 认识的求解目标与已有知识背景的差距。 2.知识性问题：产生于对背景知识的无知，而不是产生于对知识背景的分析。 3.探索性问题:在对已有知识背景充分分析的基础上提出的问题,它无法通过已有知识来解决.,3.科学问题： 是指一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又尚未解决的探索性问题,包含一定的求解目标和应答域。,4.科学问题的结构：蕴涵着问题的指向、研究目标和求解的应答域。 应答域：是指在问题的论述中所确定的域限，并假定所提出问题的解必定在这个域限之中。但是一般来说科学问题都有其应答域。,5.科学问题的类型
2、： (1)根据设问方式:（What）；Why ；(How)。(Where)；(Who) (2)按科学与实践的联系程度:理论问题,技术问题与工程问题 (3)劳丹的分类:劳丹在进步及其问题一书中为了说明科学的合理性,而给出了科学问题的分类,如后所示.,科学进步的核心假定： 1、解决经验问题和概念问题是科学进步的基本单位。 2、科学的目的就是把解决经验问题的范围扩大到最大限度，而使反常和概念问题的范围限制到最小程度。 科学进步就是： 在任何领域，当且仅当科学理论系列表明问题解决效力程度增加，则就是进步的。即，前后相继的两个理论，当且仅当后一个理论比前一个理论能更有效地解决问题，那么后一个理论取代前一
3、个理论这种变化是进步的。,劳丹的科学进步观,7. 科学研究始于问题 1）从理论发展过程看，只有发现了原有理论不能解决的问题，才会补充、修正或着手建立新理论； 2）人们总是以问题为框架有选择地搜集事实材料； 3）科学研究活动就是要解决尚未解决或尚未完全解决的活动。,8 科学问题的来源： 1）观察、实验结果与原有理论的矛盾（包括无理论解决的科学空白状态）； 2）理论内部的逻辑矛盾、悖论或佯谬； 3）不同学派、不同理论之间的争论； 4）科学知识与哲学、宗教等其它文化的冲突。 5）问题有时还来自于超越。如：安全问题,科研选题,4、选题的基本原则：,科研选题与其他科学方法一样，也有评价的尺度。科研选题的
4、原则就是用于评价科研选题好坏的指标。好的选题总是符合选题的原则，符合的程度越高，选题越好。 选题的每个原则，对于选题而言，是必要性条件。,需要性原则是指科研选题应当尽可能是科学内部需要的或社会需要的。这种需求越大，选题的价值就越高。 对于理论研究离现实较远，其现实价值难以直接认识到，但是它们通过科学系统内部的需要性强弱来判定其价值。例如爱因斯坦选择统一场论的课题，指出了物理学的一个发展方向，希尔伯特20世纪出提出的数学问题，成为20世纪数学研究的主要课题。 应用科学与技术科学的课题的价值主要表现为社会需求的强弱，好的选题或者是能解决重大社会问题的，或者是引领社会需求的。例如能解决粮食、环境、人
5、口、就业等重大问题的技术，就属于前类；数字通讯等技术属于后者。,a.需要性原则：理论与实践需要,创造性是科学的基本性质， 好的科研选题应当满足这一基本条件。创造性原则需求选题时，要保证课题的研究成果具有已有科学成果中所没有的超量内容。 创造性的“新”与已有知识背景、工艺方法、应用领域、科技传播范围等因素有关系。这些因素的不同，可能得出不同的“新”的评价。,b、创造性原则： 研究结论要有新内容,科学性原则要求科研选题要符合科学的理性原则。例如“生命力（隐德来希）研究”、“手相学研究”等就属于违反这一要求的课题。 科学性原则要求科研选题要与同领域中已有的正确的科学知识相符合，不能与正确的科学知识相
6、矛盾。例如“永动机研究”、“常温核聚变”等就属于违反这一要求的课题。,c、科学性原则： 理性、科学知识的相容,好的选题要认真考虑完成课题的条件，如研究队伍的质量与数量、研究经费、实验技术装备、情报资料、研究环境等条件。 选题应当尽可能选则可行性强的课题，扬长避短、发挥优势。,d、可行性原则：条件的满足程度,科学发现和发明的来源大致有两个。 一个是经验论和实验法相结合的产物，例如，法拉第通过实验发现电磁感应的现象。 二是认真分析和逻辑演绎相结合的产物，例如麦克斯韦建立的电磁场理论。 发现与发明一是研究的必然结果，例如科学家们通过DNA(脱氧核糖核酸)的多年研究，终于揭开了它的部分奥秘。 二是因偶
7、然的机遇而发现某种物质或现象，进而进行研究，创造出成果。,科学机遇,灵感思维的主要性质 1、引发的随机性 2、出现的瞬时性 3、目标的专一性 4、结果的新颖性 5、内容的模糊性,苯分子结构,巴尔姆排队理论的证明,达尔文的生物进化论和马尔萨斯的人口论,联想式和省悟式,洛伊的梦与神经博动的化学媒介作用/魔鬼之歌/同时性的相对论,科学巨匠梦境中的灵感,灵感是对艰苦劳动的奖赏 灵感是这样一位客人，他从不拜访懒汉 灵感是在劳动的时候产生的,我国数学家侯振挺回忆他证明巴尔姆断言的过程是这样的：当时他对排队论中一个断言想了一年多，但进展不大，后来到北京，仍潜心研究一天，他准备乘火车走，到车站内还在想巴尔姆断
8、言突然，他感到排队等上车的人们变成了等号与算式，人们的流动正好变成了演算，眼睛一亮，断言的证明大致呈现在脑海之中他马上返回住地，经加工整理以后，写下排队论中巴尔姆断言的证明,1、 敬畏心理（不敢选择有难度的题目） 思考一：伟人是天生的吗？你是伟人吗？爱迪生 思考二：普通人就没有创新吗？,创新=天才?,科学选题的几个影响因素,牛顿、爱因斯坦、武谷三男的“三阶段论”现象、实体、机理 思考：“发现”的科学含义（火药-鞭炮-表演-战争武器-和平战士） 思考创造者背后的故事：成功众视，甘苦自知。 创造与勤奋的关系：爱迪生的成功公式：1%的天才+99%的汗水。 爱因斯坦不拘成见，勇于创新。“怀疑一切”的信
9、条终贯穿他的整个科学生涯。AXYZ。代表成功，代表你付出的努力和劳动，代表你对所研究问题的兴趣，而表示少说空话，要谦虚谨慎。,2、在羡慕和抱怨中措施科学的机会，没有学到“神”,你羡慕牛顿吗？,自己的苹果在那里？,3.总觉得自己的知识储备不足,科学源自发现和积累,4. 思维惯性影响科学选题,牛顿的猫洞,寻找点金石,可悲的大象,不要因为你昨天没有创新就认为今天也不能创新！,5. 从众心理的阻碍科学选题,望天测视,候诊室测试,创新的路：创新的机会经常是在大众习惯的远端,不要因为别人没有创新就认为你也不能创新！,机遇的捕捉： 待解决的中心问题进行执著的追求 经常想着它们！ 真理和疑问互相滋养！成长境界
10、！ 足够的知识储备，科学的洞察精神 适当搁置，适度的思考，适当的放松 充分利用潜意识的作用 善于抓住灵感，强烈的问题意识 ！,科学思维,启示：,凯库勒能够从梦中得到启发，成功地提出重要的结构学说，并不是偶然的。这是由于他善于独立思考，平时总是冥思苦想有关的原子、分子、结构等问题，才会梦有所思；更重要的是，他懂得化合价的真正意义，善于捕捉直觉形象；加之以事实为依据，以严肃的科学态度进行多方面的分析和探讨，这一切都为他取得成功奠定了基础。,逻辑思维 概念 推理 逻辑的基本规律 非逻辑思维 形象思维 直觉思维 创造性思维,逻辑思维,逻辑是关于正确推理的学问，它研究概念、判断和推理三种逻辑形式。 逻辑
11、思维的特征 逻辑思维的基本单位是概念和命题，它们的语言对应物分别是语词和语句。 逻辑思维过程表现为清晰的逻辑推理形式。,科学概念,什么是概念 概念是反映事物特性的逻辑形式。 概念中包含内涵与外延两部分： 内涵是指反映在概念中的对象的特有属性。 外延是指具有概念所反映的特有属性的对象。 科学概念的分类 自然语言概念、人工符号,明确概念内涵的方法,定义：明确内涵的逻辑方法。 定义的逻辑要求： 定义项的外延与被定义项的外延必须是全同的。 定义项中不能直接或间接地包括被定义项。 定义项一般不用负概念或否定句。 定义项中不能包括含混的概念或语词。,明确概念外延的方法,划分：明确概念外延的逻辑方法。分类是
12、按事物本质属性进行划分的逻辑方法。 划分的规则： 划分的母项必须等于各个子项之和。 否则犯划分不全或多出子项的错误。 每次划分的根据必须同一。 否则犯混淆根据的错误。 划分的各个子项应当相斥。 否则犯子项相容的错误。,比较方法,1.比较是确定对象之间的共同点和差异点的一种逻辑方法，是科学思维对由观察与实验获得的感性材料进行逻辑加工的初步方法。 2.比较的作用： 对事物进行定性鉴别和定量分析； 揭示事物的运动及其发展的历史顺序；,科学抽象,1. 科学抽象：是在思维中对同类事物去除其现象的、次要的方面，抽取其共同的、主要的方面，从而做到把握事物属性的方法。 2. 科学抽象的产物：概念、符号和思想模
13、型；广义的还包括科学判断、科学假说和理论等。,3、概念抽象法要点 抽取共同点。因为普遍属性总是通过共同点表现出来的。 限制思路，深入抽取属性，把握主要的共性。 理想地复现对象，即用理想化的方法来描述对象的属性。,语言科学思维的工具,1. 自然语言的特点与缺陷： (1)自然语言富有表现力，但是具有多义性。 (2)自然语言语法规则的复杂混乱和非单义性。 (3)自然语言结构形式的笨拙和不经济，不能很好的模式化，不能准确的反映思维的逻辑结构和被反映物的客观特性。,2. 科学语言 科学语言是在克服了自然语言的固有缺陷的基础上，根据科学思维和科学交流的特点建立起来的、由自然语言和人工语言共同组成的语言系统
14、。 科学语言的特点： 客观性和精确性 形式上具有简洁性 语言无歧义性。 信息载量大。 只出现在特定领域之内。,两种科学语言系统： 科学行话：自然语言中加入专业符号。 形式化语言：以抽象符号组成词汇以及规定了语言形成规则和推理规则的语言系统。,思想模型 定义：思想模型是人们为了从事研究而建立的对原型高度抽象化了的思想客体或思想事物，如原子模型、DNA双螺旋结构模型等。广义地说，也包括数学模型。 模型能直接地描述原型的结构、过程等性质，超越了概念符号的指称作用。,逻辑推理的基本类型,前提与结论的必然与可能的关系 演绎推理：从前提必然推出结论的推理形式。 归纳推理：前提真结论不必然真的推理形式。 前
15、提与结论的普遍与特殊的关系 演绎推理：一般到个别（必然） 归纳推理：个别到一般（必然与或然） 类比推理：前提与结论处于同一层次（或然）,类比,.类比是将未知事物与已知事物进行比较，根据对象属性之间的关系在某些方面的相似或相同，而推断未知事物也可能具有已知事物其它的某种属性的方法。,类比的特点：,以两种不同的对象作比较，其中一个熟悉，一个陌生。通过比较，确定二者属性的相似性，并以此为前提，由熟悉事物的已知属性推出陌生事物的未知属性。 在推理过程中，前提与结论之间没有严格的逻辑中介，中间要经过逻辑的跳跃，因此，结论具有或然性。,楼上的花盆,类比的类型：,性质相似的类比。 因果相似的类比。 综合类比
16、。 隐喻类比,类比的作用：,科学发现的方法。 科学辩护的方法。 是一种科学说明的方法。,二. 非逻辑思维方法,直觉思维 无逻辑思维那样的清晰推过程 形象思维 无逻辑思维那样的抽象概念。,三.创造性思维,创造性思维的特征 创造性思维是获取新思维结果的思维方法。 创造性思维的属概念 创造性思维是思维方法，不是思维形式。,传统中并不提倡创造性思维:,异想天开, 痴人说梦,班门弄斧, 关公门前舞大刀,搔首弄姿, 卖弄风雅,创造学思维训练练习： 一个退休的老人在某学校附近买了一栋房，可让他烦恼的是，有三个年轻人天天在他家旁边的垃圾桶上练脚力，把垃圾桶踢得乒乓作响，炸雷般的声音让老人无法忍受。然而这三个人又不好惹，一般的劝说无济于事。请问老人有什么好办法使他们不再踢桶。,看到这张图片，我们会想到什么呢？,这是一个苹果,苹果是什么？ 苹果是怎样种植出来的？ 它有什么营养价值呢，含有什么元素呢？,在刚才关于苹果的问题中,这是一个苹果,形象思维,苹果是什么？ 苹果是怎样种植出来的？ 它有什么营养价值呢，含有什么元素呢？,
