自然辩证法第二篇科学技术方法论.ppt

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1、1,第二篇 科学技术方法论,科学技术方法是从科学研究过程中总结出来的规则、规律，它们是具有普遍性的东西。随着科学研究的发展，科学研究方法也不断丰富和发展。时至今日，科学方法业已形成种类繁多、层次分明的有机系统，成为科学工作者不可缺少的素质和修养。,2,一、科学技术方法论的含义科学技术方法论（methodology of science and technology）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的性质、特点、内在联系和变化发展的理论体系。,3,1)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,科学研究中所使用的方法,哲学研究方法,对立统

2、一否定之否定质量互变,一般科学研究方法,感性认识方法理性认识方法综合方法,具体科学研究方法,数学方法物理方法化学方法天文学方法地球科学方法生物学方法工程技术方法,4,2)科学技术方法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。,科学认识方法论,科学认识感性方法,科学认识理性方法,科学认识综合方法,科研选题科学观察方法科学实验方法,科学抽象科学抽象方法科学假说和理论数学方法科学研究的非逻辑方法技术方法,系统方法信息方法反馈控制方法黑箱方法功能模拟方法系统规划方法,5,二、科学研究的基本过程,科研选题,收集资料获取科学事实,进行思维加工提出假说,验证,建立理论

3、体系,6,第一章：科学认识的感性方法一个完整的认识过程往往经历了感性认识、理性认识和向实践复归等不同阶段，而其中每个阶段都有科学方法的具体内容相对应。在科学认识的感性阶段，为了获取感性材料，必须借助于科学认识的感性方法，主要包括科研选题、观察方法、实验方法等等。,7,第一节科研选题及其原则科学性：有没有道理？依据如何？必要性：是否需要？是否最需要？可能性：有客观条件吗？你准备好了吗？合理性：能否达到最优？,8,科研选题的技巧选题调查的技巧 选题要做好资料收集工作。选题前应求得导师或同行专家的指导提出选题的技巧 选择前人没有做过的论题 选择社会急需解决的课题 选择具有发展潜力的课题 选择存在内部

4、矛盾的课题 选择交叉学科中的课题,9,第二节观察方法一、观察方法及其分类、什么是观察方法观察是人们对自然现象在自然发生的条件下进行考察的一种方法。它是科学研究之中最基本、最常用的获得感性材料的方法。观察是人们认识自然的起点。,10,所谓眼见不一定为实 感官所能感知的范围极其有限（比如视力再好的人，也不能用肉眼观察到小于第六等的星星。而人的耳朵也只能听到20-20000赫兹范围内具有一定音响强度的声波；）感官的观察精确度较低 人的感官时观察的速度受到局限 人的感官会发生错觉 即使是使用一起的间接观察也有其局限性,11,二、观察的基本原则、坚持观察的客观性（客观性原则）：不要随意增加主观的东西！、

5、坚持观察的持续性（连续性原则）：坚持下去，不能半途而废。、选择观察的典型性（典型性原则）：是否抓住了典型？西瓜还是芝麻？考考你的眼光、辩证思考原则：试试你的哲学修养,12,三、观察在科学研究中的作用、观察是取得原始材料的基本方法（马克思说：科学研究必须充分地占有资料）李时珍的本草纲目；达尔文的物种起源。、观察是科学发现的重要手段（看看你是否细心！）丹麦天文学家第谷；1920年丹麦物理学家奥斯特等。,13,、观察是检验科学假说和理论的重要途径 1916年，爱因斯坦提出了广义相对论假说，根据这个假说，可预见光线在引力场中会发生弯曲效应。英国物理学家爱丁顿为了验证广义相对论，考虑到1919年5月29

6、日发生日全食时，金牛座中的毕宿星团将在太阳附近，如果天气好，至少可以拍到13颗亮星。为此，爱丁顿就组织了一支观察队赴西非几内亚湾的普林西比岛进行观测（同时有另一观测队赴南美观测）。结果测得光线经过太阳边缘发生了1.61+0.30弧秒的偏转，与爱因斯坦1.7弧秒的预言值非常吻合，确认了光线在引力场中具有弯曲效应。这个观测事实对广义相对论的确立起了重要作用。同样，爱因斯坦广义相对论的其他几个验证，即水星近日点的进动和光谱线在引力场中的红移等，都是通过天文观察而被证实的。,14,第三节实验方法什么是实验方法？实验方法：根据研究的目的，运用一定的物质手段（实验仪器、设备等），主动干预或控制自然事物、自

7、然现象发生和发展的过程，在特定的观察条件下，探索客观规律的一种研究方法。,15,二、实验方法在科学认识中的作用、实验方法可以简化和纯化研究对象（分清主次）例如，对于检验电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用统一的假说所作的试验，就是这方面的一个典型试验。科学家们在美国克利夫兰市以东40千米一个废弃的盐矿里，在地下600米的深处，建造了一个能灌入1万吨纯水的大洞，目的在于从这个池子中寻找质子衰变的闪光，从而验证三种相互作用的统一性的假说。这个实验装置之所以要安置在地下深处，之所以要灌入很纯的过滤水，就在于排除来自宇宙空间射线和水中其他杂质的干扰，使整个研究工作得以在纯粹状态下进行。,16,、实验方

8、法可以定向强化研究对象（突出科学研究的需要）、实验方法可以模拟研究对象（解决对历史上不可重演的自然现象的研究问题）4、实验方法还是一种经济可靠的认识和变革自然的方法,17,第二章 科学认识的理性方法第一节科学抽象一、科学抽象及其作用、什么是科学抽象？科学抽象即透过事物的现象，深入到里层，抽取出其本质的思维方法。,科学抽象,去伪存真,去粗取精,由此及彼,由表及里,感性材料,事物本质,18,二、科学抽象的一般进程,感性的具体：感知和初步加工外界丰富的感性材料,抽象的规定：概括出某些概念,思维中的具体：更进一步的概括，得出更加一般的认识,完成整个抽象过程回到新的起点,19,第二节 自然科学中一些基本

9、的逻辑方法一、比较和分类、关于比较 比较的概念：确定差异点和共同点的逻辑方法。空间上的比较比较的分类：时间上的比较,20,、关于分类分类的概念：把对象区分为不同的种类。分类的标准及其多样性：分类的标准来自事物的属性，所以，分类的标准也有很多。,材料,按照化学性质：金属材料、无机非金属材料等,按照状态：单晶、多晶、非晶态、复合材料等,按照物理性质：绝缘、磁性、透光、高强度等,按照用途：建筑、结构、耐火、电子、光学等,21,分类的作用,分类的作用,使科学材料条理化系统化科学合理的分类系统为人类认识提供指导,22,二、类比、归纳和演绎、类比什么是类比（类比的概念）类比是根据两个对象或两类对象之间在某

10、些方面相似或相同，而推论出它们之间在其他方面也可能相似或相同的逻辑方法。,23,一般类比的公式：（事物1）具有：a,b,c,d,属性；（事物2）具有：a,b,c,属性；而 a,b,c,与a,b,c,具有相似或相同的特点，因而，可能也有 d 的属性，而且 d 与 d 相似。,24,、归纳归纳的含义归纳是从个别事实概括出一般原理的一种思维方法。与类比从特殊到特殊不同，归纳是从个别到一般。哥德巴赫猜想1742年，德国数学家哥德巴赫在研究奇数时发现以下情况：29=11+13+5 77=55+17+5 461=449+7+5=257+199+5 这些奇数都是三个素数之和，根据归纳得出结论：所有大于5的奇

11、数都可以分解为三个素数之和。他把这个结论写信告诉了欧拉，欧拉表示同意并补充道，大于4的偶数都可以分解为两个素数之和，后来这两个命题被合称为哥德巴赫猜想。,25,归纳的分类全称性归纳法全称性归纳法即以全称命题的形式表述其归纳成果的一种归纳方法。全称性归纳法可以分为完全归纳法和不完全归纳法完全归纳法完全归纳的公式为：1是；2是；:n是；所以，凡是。,26,不完全归纳不完全归纳是根据部分对象具有的某种属性进行的概括。不完全归纳的一般公式为：1是；2是；:凡是。,27,归纳方法的作用,归纳方法的作用,从经验事实中找到普遍规律提出科学假说：从个别到一般,28,、科学演绎方法科学演绎方法的含义科学演绎方法

12、是从一般到个别的推理，与科学归纳相反。演绎推理的一般形式是三段论。用公式表示是：大前提：所有的是；小前提：是；结论：是。,29,演绎推理的特点演绎推理是一种必然性的推理，其结论是可靠的。演绎推理的结论是否正确，取决于前提是否正确及形式是否合乎于逻辑规则。满足了这两条，其结果一定是正确的。,30,演绎方法在科学研究中的作用,逻辑证明的工具科学预见发展假说和理论,演绎方法的作用,31,归纳和演绎的辩证关系演绎以归纳为基础归纳要以演绎为指导,32,三、分析与综合、分析分析的含义分析是把事物的整体分解为部分，把复杂的事物分解为简单的要素，再分别加以研究的一种思维方法。分析的目的在于透过现象把握本质。,

13、33,分析的方式进行科学分析往往采用实验和抽象思维两种方法。分析方法的局限性：由于分析是将事物分割之后进行的，是对事物局部的研究，因而，它往往会把人的眼光限制在狭窄的领域之中，使人们把本来相互联系的事物暂时割裂开来，造成了一种以孤立、片面的眼光看问题的习惯。,34,、综合 综合的含义综合是在思想中把对象的各个部分、各个方面和各种因素联结起来考虑的一种思维方法。,35,综合与分析的关系,综合,相互依存、相互渗透,分析,相互转化,36,四、证明和反驳、证明及其作用证明证明是用已知为真的判断确定另一个判断为真的逻辑方法。,37,证明的组成,证明的组成,隐含的前提或假设,论证方式,论据,论点,论题,3

14、8,证明的规则 论题应明确，并在证明之中保持同一。论据必须真实。论证要合乎逻辑 有充分的根据证明的作用 发现真理，推进认识 有助于建立理论体系,39,、反驳 反驳的含义 反驳是用已知为真的一个判断，揭露另一个判断为假的逻辑方法。,40,反驳的方法,反驳的方法,以事实否证论题归谬法独立证明,41,第三节科学假说与科学理论一、科学假说、科学假说及其特征、构成和来源假说的含义 根据已知的科学事实和理论，对未知的自然现象及其规律性做出假定性的说明或推测性的解释。假说是自然科学理论思维的一种重要的形式。,42,假说的特征科学性：假说是否有依据？什么依据？依据：科学的事实和科学理论。需要注意的问题：第一，

15、毫无科学依据的神话(科学研究不排斥有启发性的神话)。第二，缺乏逻辑基础的幻想(幻想不是科学假说，但在特殊条件下是有意义的)。第三，宗教和神学的“假说”(针尖上的天使)。第四，伪问题(永动机)。,43,假定性：假说“假”在什么地方？假说包含对事物本质和规定的猜测，这是因为，科学的探索总是伴随着资料不足、检验条件不完备等困难。所以，爱因斯坦把假说形象地比喻为“猜谜”,猜测一个设计得很巧妙的字谜。假定性集中突出了科学家的思维能力和想像能力，当旧有的科学理论与新发现的科学事实之间发生矛盾时，就是人们思想空前活跃从而推动人们去猜测和设想之时。,44,易变性：假说是可以不断修正和变化的。假说的易变性表现为

16、两个方面：第一，时间上：假说不断更新和变化，新假说不断取代旧假说(例如：燃素说燃烧说)；第二，空间上：同一学说内，不同假说共同存在(如天体演化、原子结构、地质构造、生物遗传等等研究中都有几种假说同时存在的现象)。,45,假说的构成,事实基础,背景理论（推理规则),对现象本质的猜测,推演出的预言预见,宇宙大爆炸假说：一个完整的认识体系,46,假说的来源,假说,新事实出现：与原来的理论发生了矛盾,理论外推：走出原来理论的使用范围,新旧事实的矛盾：引起新的思考,47,、假说的检验逻辑分析：看看是否有不符合逻辑规则的东西存在。实践检验：到科学活动的具体环节中去检验，观察、实验、理论分析。证实与证伪：最

17、终确立假说是否成立，具有判决性实验的意义。（4）判决性实验,48,、假说的作用,指导科学研究,假说的作用,吸引和激励科学家,引起科学革命,推动科学发展,49,二、假说向理论发展、假说向理论发展的几种情况,假说,新假说取代旧假说,修改旧假说,假说转化为理论,理论,50,、假说向理论发展的标志,标志,假说的科学预见：成功！,假说指导实践：没有矛盾！,51,三、科学理论、科学理论的概念科学理论是人的一种认识形式，是人们在实践的基础上，反映自然界而形成的知识体系。相对而言，我们把经过大量实验检验的系统化的假说成为理论。,52,、科学理论的基本特征,理论,全面性,系统性,客观真理性,53,3、科学理论的结构（1）基本概念（2）基本原理（3）科学推论 由基本概念、基本原理或定律、科学推论所构成的科学理论中，各元素不是按照任意的外在的次序排列的，而是有一个严密的、前后一贯的逻辑结构。,54,4、理论的发展,理论发展的动力,理论发展的形式,矛盾：科学理论与科学事实,量变形式：新事实和新理论渐渐的积累,质变形式：科学革命,