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1、 自然科学研究方法自然科学研究方法论论 前言：科技方法论的性质、特点和体前言：科技方法论的性质、特点和体系结构系结构一、什么是科技方法论？一、什么是科技方法论？科学技术方法论是关于科学技术研究中常用的一般方科学技术方法论是关于科学技术研究中常用的一般方法的理论，是关于科学研究和工程技术研究一般方法法的理论，是关于科学研究和工程技术研究一般方法的性质、特点、内在联系和变化发展的理论体系。的性质、特点、内在联系和变化发展的理论体系。二、科学技术方法的性质和特点：二、科学技术方法的性质和特点：性质：主体把握客体的主观手段。性质：主体把握客体的主观手段。黑格尔说：“在探索的认识中，方法就是工具，是主观
2、方面的某个手段，主观方面通过这个手段和客体发生关系。”特点：特点：（1）可操作性；）可操作性；（2）有规则性；）有规则性；（3）与研究对象相适应）与研究对象相适应主体客体主体客体化；化； （4）与主体的需要和可能相适应。）与主体的需要和可能相适应。三、科学技术方法论的体系结构三、科学技术方法论的体系结构 实践实践选选 题题获取获取科学科学事实事实思维思维 加工加工验验 证证理理论论体体系系科学问题观察实验逻辑思维创造性思维假说科学抽象理论数学方法搜集文献资料系统科学方法直觉形象思维科学发现从哪里开始？科学发现从哪里开始？英国科学哲学家波普尔认为，引导科学家进行探索性研究活动的真正起点，是科学问
3、题而不是观察或理论。n从观察开始从观察开始 科学发现从观察个别科学发现从观察个别事实开始，然后通过归纳，得出一般事实开始，然后通过归纳，得出一般性的定理或理论。性的定理或理论。n从理论开始从理论开始 科学理论是通过演科学理论是通过演绎法从某些清楚明白、不证自明、绝绎法从某些清楚明白、不证自明、绝对可靠的公理或假设推出的。对可靠的公理或假设推出的。n从问题开始从问题开始 科学发现是在科学问科学发现是在科学问题的引导下完成的，正是问题推动我题的引导下完成的，正是问题推动我们建立科学假说，进行观察和实验，们建立科学假说，进行观察和实验，从而发现新知识，开辟新领域。从而发现新知识，开辟新领域。第一章
4、科学问题和科学事实第一节第一节科学问题科学问题一、科学问题的规定及其分类一、科学问题的规定及其分类1、科学问题的规定、科学问题的规定什么是问题？什么是问题？毛泽东说：毛泽东说：“问题就是事物的矛盾。哪里有没问题就是事物的矛盾。哪里有没有解决的矛盾，那里就有问题。有解决的矛盾，那里就有问题。”主体与客体之间矛盾的表现。主体与客体之间矛盾的表现。现实状态现实状态目标状态目标状态 问题某个给定过程的当前状态与智能主体所要问题某个给定过程的当前状态与智能主体所要求的目标状态之间存在的求的目标状态之间存在的差距差距。李四光说：李四光说：“无论向宇宙或者向我们自无论向宇宙或者向我们自己，我们不难一口气发出
5、许多问题，但己，我们不难一口气发出许多问题，但是这许多问题不一定都具有独立的且明是这许多问题不一定都具有独立的且明了的意义，也许有些根本就不能成立。了的意义，也许有些根本就不能成立。”爱恩斯坦说过：爱恩斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问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题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能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。却需要有创造性的性，从新的角度去看旧的问题。却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。想象力，而且标志着科学的真正进步
6、。”什么是科学问题？是指一定的科学背景知识与一定的科学是指一定的科学背景知识与一定的科学认识主体的求解理想之间的差距。认识主体的求解理想之间的差距。是指一定时代的科学认识主体在当时的是指一定时代的科学认识主体在当时的背景知识下提出的关于科学认识和科学背景知识下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又未解决的矛盾（问实践中需要解决而又未解决的矛盾（问题）。题）。2、科学问题的结构：（1）问题的指向是具体的即所指的研究对象是具体、明确界定的；（2）问题的疑项（目标）是明确的即研究的是过程原因还是性质、结果应该是明确的。（2）问题的应答域是合理的：即当时的背景知识所允许研究而且有可能找到答案的。3
7、、分类：根据学科性质：基础理论问题和应用研究问题；根据学科性质：基础理论问题和应用研究问题；根据研究对象：经验问题和概念问题；根据研究对象：经验问题和概念问题；根据求解的类型：是什么（根据求解的类型：是什么（WHAT)，为什么，为什么（WHY），怎么样（），怎么样（HOW）；）；根据问题的重要程度：关键问题和一般问题；根据问题的重要程度：关键问题和一般问题；根据问题的层次、容量：母问题和子问题；根据问题的层次、容量：母问题和子问题；根据对科学的作用：根据对科学的作用：常规问题和反常问题。常规问题和反常问题。二、常规问题和反常问题二、常规问题和反常问题1、常规问题、常规问题定义：常规问题是指在维
8、持已有理论框架的前定义：常规问题是指在维持已有理论框架的前提下提出的有待解决的疑难问题。提下提出的有待解决的疑难问题。特点：特点：A、不与背景知识相冲突；、不与背景知识相冲突；B、使背景知识更加充实和完善；、使背景知识更加充实和完善；C、解决的方法是在背景知识指、解决的方法是在背景知识指导下探索问题的答案。导下探索问题的答案。2、反常问题定义：指那些在拒斥已有理论框架的前提下出定义：指那些在拒斥已有理论框架的前提下出现的疑难问题。现的疑难问题。特点：特点：A、对已有的理论提出质疑；、对已有的理论提出质疑；B、解决的方法是建立新的理论，、解决的方法是建立新的理论，取代旧的理论；取代旧的理论；C、
9、使科学理论发生革命，产生、使科学理论发生革命，产生质变、飞跃，所以意义更加重大。质变、飞跃，所以意义更加重大。第二节 科研选题一、选题的步骤：一、选题的步骤：调研调研选择选择论证论证确定确定反馈调整反馈调整这是一个需要反复调研和多次论证，不这是一个需要反复调研和多次论证，不断反馈调整的过程。断反馈调整的过程。二、选题的基本原则1 1、需要性原则：社会需要和学科理论发展的需、需要性原则：社会需要和学科理论发展的需要要; ;2 2、创新性原则：前人没有解决或没有完全解决、创新性原则：前人没有解决或没有完全解决的课题；的课题；3 3、科学性原则：要有科学理论和科学事实根据；、科学性原则：要有科学理论
10、和科学事实根据；4 4、可行性原则：具备进行研究的主客观条件。、可行性原则：具备进行研究的主客观条件。第三节第三节 获取科学事实的基本方法获取科学事实的基本方法观察观察和实验和实验一、科学事实一、科学事实1、什么是科学事实？、什么是科学事实？科学事实是指通过观察和实验所获得的主客观科学事实是指通过观察和实验所获得的主客观相一致的经验事实。相一致的经验事实。客观事实：客观实在，本体论上的事实客观事实：客观实在，本体论上的事实F1事实事实经验事实：人对客观实在的描述，认识经验事实：人对客观实在的描述，认识论上的论上的事实事实F2科学事实科学事实科学认识的最初科学认识的最初成果成果nF1客观事实客观
11、事实客观世界存在的事物或现象本身，不包客观世界存在的事物或现象本身，不包含人的主观认识因素，它是人类认识的本原，属于本体论含人的主观认识因素，它是人类认识的本原，属于本体论范畴。范畴。nF2经验事实经验事实用语言文字对观察到的客观事实所做的用语言文字对观察到的客观事实所做的陈述和判断，是客观事实与人的感官（或仪器）相互作用陈述和判断，是客观事实与人的感官（或仪器）相互作用的结果的表征，属于认识论范畴。的结果的表征，属于认识论范畴。n科学事实科学事实 ： 用语言文字对观察到的客观事实所做的用语言文字对观察到的客观事实所做的真实真实描述和记录，是通过鉴定被认为是正确反映了客观事实的描述和记录，是通
12、过鉴定被认为是正确反映了客观事实的经验事实经验事实，也属于认识论的范畴。，也属于认识论的范畴。事实科学事实经验事实2、科学事实一般应满足的条件：（1）科学事实应该是个别存在的陈述；）科学事实应该是个别存在的陈述；（2）科学事实应该可复核、可重现；）科学事实应该可复核、可重现；（3）科学事实应该是正确地反映客观事）科学事实应该是正确地反映客观事实的陈述。实的陈述。3、科学事实在科学认识过程中的作用、科学事实在科学认识过程中的作用（1）科学事实是形成新概念、新理论的基础；（2）科学事实是对科学假说和科学理论进行评价的依据。二、科学观察和科学实验二、科学观察和科学实验（一）科学观察（一）科学观察1、
13、什么是科学观察？、什么是科学观察？观察是人们有目的、有计划地感知和描述客观对象、获取感观察是人们有目的、有计划地感知和描述客观对象、获取感性材料（科学事实）的研究方法。性材料（科学事实）的研究方法。2 2、特点：、特点：A A、科学观察是在一定的思想和理论指导下，有目、科学观察是在一定的思想和理论指导下，有目的的、主动的实践活动；的的、主动的实践活动；B B、科学观察可借助一定的科学观测、科学观察可借助一定的科学观测仪器；仪器；C C、科学观察是在自然发生的条件下，即指不干预、不、科学观察是在自然发生的条件下，即指不干预、不改变自然现象的情况下对研究客体进行观察。改变自然现象的情况下对研究客体
14、进行观察。3、类型以方式来分：直接观察（肉眼观察）和以方式来分：直接观察（肉眼观察）和间接观察（仪器观察）；间接观察（仪器观察）；以目的来分：定性观察和定量观察；以目的来分：定性观察和定量观察；以条件来分：自然观察和实验观察以条件来分：自然观察和实验观察（二）科学实验1、什么叫科学实验？、什么叫科学实验？科学实验是人们根据一定的科学研究目科学实验是人们根据一定的科学研究目的、运用一定的物质手段（科学仪器和的、运用一定的物质手段（科学仪器和设备）、在人为控制或变革客观事物的设备）、在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实的研究方法。条件下获得科学事实的研究方法。2、特点（1）可以简化和纯化研
15、究对象；）可以简化和纯化研究对象；（2）可以强化研究对象（超高温、超低温、超高）可以强化研究对象（超高温、超低温、超高压、超真空）；压、超真空）；（3）可以使对象的属性及其变化过程重复出现；）可以使对象的属性及其变化过程重复出现；（4）可以模拟研究对象的运动过程，从而认识对）可以模拟研究对象的运动过程，从而认识对象的性质；象的性质；（5）是一种经济可靠的研究方法。）是一种经济可靠的研究方法。3、实验的类型（1）定性实验；（2）定量实验；（3）析因实验；（4）直接实验；（5）模拟实验：物理模拟、数学模拟、功能模拟；（6）对照实验。（三）观察实验的基本原则1、坚持客观性、全面性、辩证性原则；2、结果应可重复；3、要坚持理论思维的指导：（1）观察渗透理论：A、观察不仅是接受信息的观察，同时也是加工信息的过程，这就与主体的理论知识背景有关；B、观察陈述必须使用科学语言。（2）理论思维支配着观察实验的全过程。
