科学方法论-选题方法.ppt

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1、科学方法论选题方法,2023/11/16,选题方法,2,本章目录,第一节 科学技术方法论概说,一、什么是科学技术方法论？二、科学发现的一般思路三、技术发明的一般思路,一、什么是科学技术方法论？,2023/11/16,选题方法,5,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的性质、特点、内在联系和变化发展的理论体系。,2023/11/16,选题方法,6,2023/11/16,选题方法,7,科学研究的一般方法,1、搜集信息的方法；科学方法的历史2、选题方法；3、获取科学事实的方法1观察方法4、获取科学事实的方法2实验方法5、观察实验中的机遇 6、进

2、行思维加工的方法1逻辑方法7、进行思维加工的方法2非逻辑方法8、直觉和灵感9、创建科学理论的方法假说方法 科学方法的原理,二、科学发现的一般思路,2023/11/16,选题方法,9,什么是科学？,如果我们要问这样三个问题：第一，什么是科学？第二，科学开始于何处？第三，作为一个优秀的科学家，他最重要的品质首先是什么？你该如何回答呢？,2023/11/16,选题方法,10,我们可以这样回答：第一，科学是对于未知的一种远征；第二，科学开始于好奇，科学开始于猜谜，猜谜就是假说！第三，作为一个优秀的科学家，他最重要的品质首先是要有神圣的好奇心。科学家最高的奖赏，不在于奖金和赞扬，而在于他的好奇心得到了满

3、足。,钱学森系统谈话国家要培养会动脑子的科技创新人才,2023/11/16,选题方法,11,科学发现的一般思路,假说选题、观察试验 求证观察实验逻辑思维 新的假说或理论创新思维 验证观察实验,三、技术发明的一般思路,2023/11/16,选题方法,13,科学技术的两个来源,科学技术一开始就有两个来源，首先是好奇心，以及获得一个整体世界观的内在要求。人类永远需要为自己的心灵创造一个家园，一个不会因为千变万化的眼前现象而经常改变的理解框架，一种系统地理解世界的方式。这种内在的要求构成科学史上的哲学家传统。,2023/11/16,选题方法,14,第二个来源是，为满足人类的物质生活需要，人类必须提高自

4、己制造、使用和改进工具的技艺和能力，广而言之，人类需要提高自己支配自然界为自己服务的能力。在这里形成了技术和工艺的进步，以及近代大工业的发展，这构成了科学史上的工匠传统。,2023/11/16,选题方法,15,什么是技术？,科学史上的哲学家传统与工匠传统的区别在于：前者在于“有所发现”，不管这种发现是否有用（如哥德巴赫猜想）；后者则在于“有所发明”，制造出来的产品必须有用，最好能为公众所用。所以，技术的实质就在于依据一定的科学原理，发明或改进、创新某种人们需要的产品。因此，技术发明的一般思路，与科学发现就有所不同。,2023/11/16,选题方法,16,技术发明：是指依据对自然规律的认识能动地

5、将自然客体变革为满足人的一定需求的有用属性的人工客体。技术发明的实质：把存在的自然物变革为人工物。,技术发明及其本质,2023/11/16,选题方法,17,例如，贝尔发明电话和牛顿发现万有引力不同，电话在贝尔的工作之前是不存在的，因而称为发明；而在牛顿把引力概念化并变成科学定律的形式之前，引力就客观地存在着，不是自然界遵守引力定律，而是牛顿发现了自然界的引力规律。,2023/11/16,选题方法,18,技术发明的一般思路,提出创意或创新寻求科学原理或技术路线反复试验或试制投放市场获取反馈,2023/11/16,选题方法,19,科学、技术与工程的区别,科学的本质是发现（有用）技术的灵魂是发明（创

6、新）工程的核心是建造（必须成功）发现 发明 建造,2023/11/16,选题方法,20,科学思维的方向是从实践到理论，技术思维的方向是从理论到实践。从总体看，技术思维“反其道而用之”,技术思维及其特点,2023/11/16,选题方法,21,观念设计大豆纤维技术研发发明经历,2023/11/16,选题方法,22,技术发明与技术创新,2023/11/16,选题方法,23,技术发明旨在创造人工客体，实现理论的物化，是以技术方案设计和有效性评价为主的活动。其成果只是样品，不是商品，还不能与经济活动挂钩；而技术创新则以技术发明为必要条件，但不停留于成果本身，而是将其引入市场、投入实际应用，将技术成果产业

7、化和商品化与经济活动接轨的过程。从本质上说，是用以满足经济和社会需求并提高经济效益、社会效益从而导致经济增长的技术一经济活动。,技术发明与技术创新的区别,2023/11/16,选题方法,24,技术创新活动的特点,一是在技术上把理论形态的科技成果物化为现实的技术系统或产品；二是在经济上运用新技术成果开拓市场并获取垄断利润和社会效益。这也正是技术创新活动之所以叫作技术一经济活动的根由。,2023/11/16,选题方法,25,大豆纤维-世界人造纤维史上的第一个中国原创技术,央视国际(2005年12月03日 19:50)今天我们介绍的是世界人造纤维史上的第一个中国原创技术，被称作世界第八大人造纤维的“

8、大豆蛋白纤维”。在不久前举行的中国国际纺织面料及辅料博览会上，含有大豆蛋白纤维的环保型面料交易金额近5亿元，成为博览会上耀眼的“明星”。而织成这些漂亮面料的大豆蛋白纤维，它的原料不过是大豆榨油后的下脚料-豆粕。,2023/11/16,选题方法,26,从大豆中提取蛋白纤维，这一研究在上世纪40年代美国科学家就曾尝试过，但最后由于纤维性能没有达到纺织加工的要求而中断。河南农民李官奇经过十年的自主开发，800多次实验，成功找到了可以破解这个难题的添加剂，并形成了一整套成熟的生产工艺。,2023/11/16,选题方法,27,按照这一工艺，100公斤的豆粕就可以吐出40公斤的大豆蛋白纤维，大豆的附加值随

9、之增加了上百倍。大豆蛋白纤维被纺织界誉为集多种天然纤维优点的“人造羊绒”，成为继尼龙、的确良等化学纤维之后的全球“第八大人造纤维”。目前，我国已经建成了4个大豆蛋白纤维生产基地，产值近15亿元，国内已有30多家大型纺织服装企业采用大豆纤维，相关产品出口20多个国家和地区。,2023/11/16,选题方法,28,河南省知识产权局局长 郭民生：大豆蛋白纤维这个发明是世界人造纤维史上第一个中国原创技术，目前我国是全球唯一掌握这个技术并实现工业化生产的国家。科技博览：大豆纤维 大豆变衣裳的艰辛发明经历十年磨一剑1 大豆变衣裳的艰辛发明经历十年磨一剑2,第二节 科研选题方法,一、科学问题及其来源二、科学

10、研究始于问题三、科研选题及其步骤四、科研选题的基本原则,2023/11/16,选题方法,30,一、科学问题及其来源,科学问题：在对科学背景知识的分析和综合过程中提出来的问题。它包含着问题的指向、一定的求解目标和应答域，但尚无确定的答案，属于“已知的未知”。在科学探索过程中却能起到某种定向和指导作用。科学问题的来源：科学问题从科学实践与科学理论的矛盾中产生。科学问题从科学理论内部的矛盾中产生。科学问题从不同学派理论之间的矛盾中产生。科学问题从社会需要和现有技术手段局限的矛盾中产生,2023/11/16,选题方法,31,当在特定实践条件下出现了科学理论不能解释新的现象、新的事实时，便产生了认识的矛

11、盾，由此种矛盾形成的科学问题最为常见，需要在原有知识背景和新的事实基础上进行新的分析综合，从而创造出新的理论。如电子的发现与原子不可分理论的矛盾、光的波动理论与粒子性的矛盾等。,科学问题从科学实践与科学理论的矛盾中产生,2023/11/16,选题方法,32,如果从一种理论或一个概念中可以推出逻辑矛盾，那就表明该理论本身存在着不能自圆其说的内在缺陷和需要进一步探讨的问题。此类问题通常表现为“悖论”或“佯谬”，如数学中的伽利略悖论、无穷小悖论、康托尔悖论、罗素悖论等；物理学、天文学中的麦克斯韦妖佯谬、薛定谔猫佯谬、光度佯谬、引力佯谬等。通过悖论和佯谬的研究，可以完善原有理论并建立新的理论。,科学问

12、题从科学理论内部的矛盾中产生,2023/11/16,选题方法,33,在一个学科领域对同一事物往往有不同学派运用不同理论进行解释；或者在不同学科领域之间存在理论上的矛盾。前者如天文学中的日心说与地心说，地质学中的渐变论与灾变论；后者如物理学与生物学关于演化方向的矛盾。通过学术争鸣，可以澄清理论的是与非，推动理论的发展。,科学问题从不同学派理论之间的矛盾中产生,2023/11/16,选题方法,34,生产实践是满足社会需要的第一的和基本的实践活动。生产离不开生产技术手段，日益增长的社会需要和生产技术手段的矛盾是永恒的，在物料、能源、信息、交通社会需要的支柱领域产生的科学和技术问题，是无穷尽的。譬如计

13、算机技术发展中著名的“摩尔定律”,科学问题从社会需要和现有生产技术手段的局限的矛盾中产生,2023/11/16,选题方法,35,二、科学研究始于问题,在科学研究的起点问题上存在不同的看法。归纳主义的科学方法论主张“科学始于观察”，它与“认识以实践为基础”的唯物主义认识论原则相符合，但与现代科学发展的实际过程不完全相符。当代西方科学哲学家波普尔基于反归纳主义立场明确提出：科学始于问题而不是始于观察。这种说法有一定合理性。,2023/11/16,选题方法,36,二、科学研究始于问题,当代西方科学哲学家波普尔基于反归纳主义立场明确提出：科学始于问题而不是始于观察。其根据主要有二：一是从科学理论发展的

14、总体过程看，只有发现了原有理论也有解决不了的问题时，人们才会去修正、补充它，或着手建立新理论，就此意义说，问题既是旧理论的终点，也是新理论的起点；二是从科学研究的具体过程看，人们总是以问题为框架和轴心，有选择地搜集事实材料，具有很强的针对性。,2023/11/16,选题方法,37,波普的一次实验,英国科学哲学家波普曾经做过一次实验。他在一次演讲开始时，向所有听众发出命令：“女士们，先生们，现在请观察！”听众们面面相觑：你让我们观察什么呢？可见，科学的观察一定是有目的的。所以就个人实践的角度来说，科学首先是来自于问题，带着问题去进行观察，才是科学的观察。,2023/11/16,选题方法,38,以

15、已有背景知识和新事实为前提抽象出科学问题，为众多科学家所重视和倡导。富有战略眼光的科学家应把自己的注意力和兴趣集中于重大问题的形成与重大课题的决策这两点上。,2023/11/16,选题方法,39,科研选题：形成、选择和确定所要研究和解决的科学问题。包括两个方面：一是确定研究方向即主攻方向；二是选择研究课题即突破口。选题步骤：提出选题 文献调研和实际考察 制定科研方案 进行方案论证 确定课题,三、科研选题及其步骤,2023/11/16,选题方法,40,德国物理学家海森堡曾经说过：“提出正确的问题往往等于解决了问题的大半”。爱因斯坦强调“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅是个

16、数学上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，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步”。,2023/11/16,选题方法,41,四、科研选题的基本原则,需要性原则：满足社会需要和科学自身发展需要。科学性原则：选题必须以一定的科学理论和科学事实为根据。创造性原则：选题应是前人没有解决或没有完全解决的疑难问题。可行性原则：选题应与自己的主、客观条件相适应,2023/11/16,选题方法,42,选题的原则1：需要性原则,需要性原则是指课题选择应面向社会需要和科学理论发展需要。社会发展需要包括经济发展需要、国防建设需要、医疗卫生和文化教育需要等。科学理论发展需

17、要则包括开拓科学领域、更新科学理论、改进科学方法等方面的需要。,2023/11/16,选题方法,43,袁隆平的杂交稻选题开始,袁隆平是新中国第一代大学生，1953年毕业于西南农学院，被分配到偏远落后的湘西雪峰山麓安江农校教书。1960年，罕见的人祸天灾降临中国。大饥荒夺去数千万人的生命。袁隆平新眼目睹了这场遍布神州大地、来势凶猛的灾难。严酷而沉痛的现实使他感到深深不安。他开始了他的水稻高产育种研究。,142,2023/11/16,选题方法,44,选题的原则2：科学性原则,科学性原则要求人们选择课题时，必须以一定的科学理论和科学事实作为依据，按客观规律办事。将选题置于时代和当时的科技背景下，使之

18、成为在科学上可以成立和可以探讨的问题，即要持之有故，选之有理。科学性原则，也称为限制性原则。,2023/11/16,选题方法,45,一般来说，明显与已确证的科学理论相违背的题目不应作为科研选题。例如历史上的“永动机”和现实中的“水变油”闹剧，都与能量守恒原理相悖；历史上的“降神术”、“神创说”等都与唯物主义原理不容，都不能作为科研选题。如果毫无根据地把推翻或改变已确证的理论作为研究项目，那就失去了起码的科学性，只能落得个劳而无功、贻笑大方的后果。,2023/11/16,选题方法,46,袁隆平对传统理论的怀疑,最初他按照米丘林、李森科“无性杂交”学说进行教学和科学试验。按照他们经典的理论，以及当

19、时国际上的普遍观点，水稻作为自花授粉的植物没有杂交优势，实验没有任何意义。袁隆平对这些学说产生了怀疑，而沿着当时被批判的孟德尔、摩尔根遗传基因和染色休学说进行探索，这是需要很大勇气的。,324,2023/11/16,选题方法,47,选题的原则3：创造性原则,科学研究是要解决前人没有解决或没有完全解决的问题，这便是创造。创造性是科学研究的灵魂。从选题开始就要十分注重创新。要注意以下几点：1、概念、观点上的创新；2、方法上的创新；3、应用上的创新。,2023/11/16,选题方法,48,袁隆平杂交水稻研究的第一步实验,“年，我在一块田里发现一株稻鹤立鸡群，穗特别大，而且结实饱满、整齐一致，我是有心

20、人，没有放过它。第二年我把它种下去，辛苦培育，满怀希望有好的收获，不料大失所望，再长出来的稻子高的高，矮的矮，穗子大小不一。这时候一般人感到失败就放弃了，我坐在田埂上想为什么失败了呢，我想到第一年选出的是一棵天然杂交种，不是纯种，因此第二年遗传性状出现分离，而如果按照那棵原始株杂交种的产量来计算，亩产能达到斤，这在年代是非常了不起的我突发灵感，既然水稻有杂交优势，我为什么非要选育纯种呢？从此我致力于杂交水稻育种。”,4,4,2023/11/16,选题方法,49,袁隆平杂交水稻研究的第一篇论文,论文虽然发表了，但学术界权威的质疑与反对，使袁隆平承受着巨大的舆论压力。有人甚至说研究杂交水稻是“对遗

21、传学的无知”。然而无论是科学道路上的挫折、失败，还是人为的干扰、破坏，所有的磨难都无法动摇袁隆平执着的梦想。,245,2023/11/16,选题方法,50,野败的发现毅力与运气,但是，到哪里去找水稻雄性不育性呢？袁隆平迈开双腿，与他的助手们走进水稻王国的茫茫绿海，去寻找天然的水稻雄性不育株。1970年的一天，他们在海南岛一片沼泽地的小池塘边发现了雄性败育的野生稻-“野败”。,259,2023/11/16,选题方法,51,杂交水稻三系法的成功,到1972年，第一个雄性不育系和保持系培育成功了，继而育成了恢复系。1973年实现了“三系”配套，第一个具有较强优势的杂交组合“南优2号”获得成功，并立刻

22、显示了它的增产效应，亩产达到623公斤，单产一般比常规稻增产20%左右。,102,2023/11/16,选题方法,52,“杂交水稻之父”,袁隆平与同行们历经9年的艰难探索，走过了困境，取得了两个方面的重大突破：一是育成了适合长江流域作双委早稻的优质、高产双委早稻组合；二是选育了超高产亚种间苗头组合，这些苗头组合达到了每公顷日产量100公斤的超高产指标，比曾经轰动一时的国际水稻研究所制定的超级稻育种计划提前了6年达标。,522,2023/11/16,选题方法,53,选题的原则4：可行性原则,此原则主要指选题应与主客观条件相适应，根据已经具备的或经过努力可以具备的条件进行选题。所谓选择研究课题的可

23、行性原则，就是说，选择研究课题要量力而为，要具有完成课题预期目的现实可能性。中国研制导弹还是飞机的选择,5,2023/11/16,选题方法,54,可行性选题应认真考虑科学研究的整体能力。在客观条件方面，要考虑科研经费、实验设备、原材料供应、图书情报资料、期限要求以及国家政策、学术交流等外部环境条件；在主观条件方面，要分析科研队伍的结构、各种人才的配置、研究者的素质、能力以及对课题的兴趣等因素。,2023/11/16,选题方法,55,还要考虑研究者个人的思维模式和价值观念。一般来说，善于继承积累者，宜于作发展性课题研究；长于思考、思想活跃者宜于作创新性课题研究；刚刚步入科研工作的新人宜选课题小、

24、见效快的“短、平、快”项目，以鼓舞士气、积累经验；长期从事科研的人，则宜选难度大、风险高的项目，力戒在薄木板上“钻洞”而无所作为。无论出于哪种考虑，都应该以自觉能动性和现实可行性为前提。,2023/11/16,选题方法,56,上述科研选题的四项基本原则，是相互联系又相互区别的。需要性原则制约了科学研究的根本方向，即科研必须服务于社会和科学自身的需要；科学性原则体现了科学研究的内在根据，即科研必须以经过科学实践反复检验证实的客观规律为基础才能避免陷入歧途；,2023/11/16,选题方法,57,创造性原则显示了科学研究的本质特征，即探索未知世界的新现象和新规律；可行性原则表征了科学研究的现实条件

25、，即科研必须以主、客观条件的满足为前提，才能达到既定目标。四条基本原则都是限制性原则，它们相互制约，把选题限制在较狭小的范围内，从而有利于适时而正确地作出决断。科研选题的基本原则同样适用于技术开发课题的选择。,2023/11/16,选题方法,58,2006年度国家最高科学技术奖：,我国遗传学家、小麦育种专家，中国科学院院士、中国科学院遗传发育所研究员李振声院士。,640,2023/11/16,选题方法,59,袁隆平的选题，正如爱因斯坦所说：“站在巨人的肩膀上”起步。做到了起点高（国际水平），方向明（世界性研究之方向），难度大（前人已研究多年尚未成功），竞争激烈；一旦成功，前景必然伟大而光荣。袁

26、隆平掌握了这些信息，知己知彼，胸有成竹。因此，在他的研究中能少走弯路，早出成果，出大成果。这也是他在研究中当遇到各种复杂现象与困难时，表现得那么勇敢、沉着、矢志不渝、信心百倍的一个重要原因。20_袁隆平谈失败和突破,袁隆平选题的成功,1048,2023/11/16,选题方法,60,本章思考题,一、名词解释：1、科学技术方法论 2、选题方法3、观察方法 4、实验方法5、观察实验中的机遇 6、逻辑方法7、非逻辑方法 8、直觉和灵感9、假说和猜想 10、科学理论11、科学发现 12、技术发明,2023/11/16,选题方法,61,本章思考题,1、什么是科学？科学开始于何处？作为优秀的科学家，他首先应当具有什么样的优秀品质？请举例说明你的观点。2、怎样对科学方法进行分类？3、什么是技术发明？它和科学发现有何不同？4、试论述科学发现与技术发明方法论上的相同与不同之处。,2023/11/16,选题方法,62,本章思考题,5、国产大飞机的研制是否符合技术发明的一般规律？是否属于科技创新？6、国产大飞机项目为何被搁置？从中你有何感想？7、科研选题的主要原则有哪些？试举出本课程介绍过的若干科研选题成功案例。,