方法论ppt课件.ppt
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1、1,科学方法论,2,参考文献,科学究竟是什么,查尔默斯,商务印书馆 科学哲学的兴起,赖欣巴哈,商务印书馆 科学方法和科学动力学,邱仁宗,上海 :知识出版社,1984 科学研究的艺术,贝弗里奇著,陈捷 译,北京 : 科学出版社, 1979 发现的种子 : 科学硏究的艺术 续编 / (英)贝弗里奇 著; 金吾仑, 李亚冬 译,北京 : 科学出版社, 1987,3,参考文献(刊物类),自然辩证法研究 自然辩证法通讯 科学学研究 科学、技术与辩证法 科技导报 科技政策与管理,4,参考文献(专著类),自然辩证法,(马恩选集,第三卷) (全集20卷) 马克思1844年经济学哲学手稿 科学哲学导论,卡尔纳普
2、著,中山大学出版社 猜想与反驳, 科学研究纲领方法论, 科学革命的结构, 反对方法, 自由社会中的科学, 哲学是物理学的工具,,5,思考题,是否存在一种唯一的科学方法论? 科学与非科学是否存在一种绝对的区别?,6,科学方法论,科学问题和观察实验 科学抽象与科学思维 科学假说与科学理论,7,科学问题与观察、实验,一、科学问题在科学研究中的地位和作用 二、科学事实与观察、实验,8,一、科学问题在科学研究中的作用,1,科学问题的定义 2,科学问题的结构 3,科学问题的分类 4,科学问题的来源 5,科学问题的作用 6,科学问题的选择,9,1,科学问题的定义:,科学问题是指一定时代的科学认识主体在当时的
3、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未得到解决的矛盾,它包含一定的求解目标和应答域,但是尚无确定的答案。,10,2,科学问题的结构:,1),科学理论和科学事实背景 2),科学求解目标 3),(预设的)问题答案的应答域和求解方法,11,3,科学问题的分类:,1),经验问题 理论问题 2),What? Why? How?,12,科学问题的作用,1), 科学问题对于观察实验的指导作用 2), 科学问题是科学研究的产物和总结 3), 科学问题在科学研究中的核心地位,13,*讨论,科学研究从科学问题开始? 科学研究是否有绝对的起点?,14,科研选题,科研选题:形成、选择和确定所要研究和解
4、决的课题。课题是为了实现某个特定目标所需要的一个或一组科学问题。 科研选题的重要性,15,科研选题的步骤,文献调研 实际考察 提出选题 初步论证 评议和确定课题,16,科研选题的基本原则,1, 需要性原则 2, 创造性原则科学与技术的差异 3, 科学性原则 4, 可行性原则,17,二、科学事实与观察、实验,1,科学事实 2,观察 3,实验 4,观察与实验的认识论问题,18,1,科学事实的规定性,客观事实:一定时空中存在的客观事件。 经验事实:为人类所经验到的客观事实,表现为陈述语句 科学事实:通过观察所获得的经验事实, 是经过科学整理和鉴定的确定事实。,19,*科学的严格性与局限性,科学通过限
5、制自己的经验基础以保证其严格性 由于追求严格性,放弃了一些可能是事实的经验基础,所以科学研究的内容只是真实世界的子集。 因此,不能得到科学支持的观点不能认为就一定是错的,只能说是不科学的。,20,1,科学事实的基本特征:,1),个别存在陈述 vs 理论 2),可复核、可重现 vs 伪科学、错觉、欺骗 3),精确、系统 vs 日常经验,21,1,科学事实的作用:,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基本手段。,22,2,观察,人们有目的、有计划地感知和描述客观事物、获取感性材料的基本手段。不仅是接收外部世界的信息,而且是对信息初步加工的过程。,2
6、3,2,观察的种类,直接观察:直接通过感官进行,直观、生动,乃间接观察的基础。 间接观察:借助仪器设备,扩大观察范围,提高精度等,乃直接观察的延伸。间接观察中引入了辅助理论和计算。,24,3,实验,实验方法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方法。,25,3,实验的作用:,简化 纯化 强化 重复 模拟 经济可靠,26,3,实验的分类:,1,定性实验 定量实验 2,模拟实验 直接实验,27,3,实验规划与设计,1),控制参量的选择 2),测定方法的选择 3),实验试样的选择 4),对照实验: 安慰剂效应、双盲法、双生子
7、实验,28,4,观察实验的认识论问题,有纯粹客观的观察吗? 观察与理论的相互关系 实验可以认识自然真相吗?实验对对象的干扰作用 实验的可重复性问题 如何理解观察的客观性? 观察实验中的机遇问题,29,观察中渗透着理论,1,观察不仅是接收信息的过程,同时也是加工信息的过程。 2,观察陈述是用科学语言表述的,而科学语言总与特定的科学理论联系着。 因此:1,理论在观察中发挥定向作用 2,理论在观察中发挥加工改造作用,30,实验对对象的干扰作用,实验通过对研究对象的物质作用而认识对象,干扰作用是固有的,无法根除的。 在经典物理学中,干扰作用原则上可以降低至忽略不计的程度。 在量子力学中,干扰作用原则上
8、必须考虑。测不准原理。,31,*启示,重新审视人与自然的关系主客体不可分割。 什么是科学研究的对象?并非外在于人的纯客观世界,而是人类所建构的自然,是人化的自然。 回到马克思主义的源头:从实践的观点理解新唯物主义,而非静观的唯物主义。,32,实验的可重复性问题,可重复性要求的意义:保证严格性 不可重复的自然现象的真实性初始条件极其敏感的事件 可重复性的相对性 可重复性的自然限制 可重复性的经济限制 可重复性的社会限制,33,如何理解观察的客观性?,主观性与客观性是对立而统一的,而非此消彼长的。越是发挥主观能动性,越是能实现客观性。 科学观察的客观性意味着标准条件下的可重复性、主体间性。 科学观
9、察的客观性依赖反映客观事物本质理论的指导。 科学观察依赖观测仪器和观测技术。 科学观察依赖严谨的学风。,34,观察实验中的机遇,1, 机遇是偶然性与必然性的结合 2, 掌握机遇的条件: A, 深厚的理论功底 B, 踏实的工作作风 C, 开阔的头脑、自由的心灵,35,第二章 科学抽象和科学思维,一、科学抽象 二、科学思维的逻辑方法 三、科学思维的非逻辑方法,36,认识发展的阶段,感性具体,知性抽象,理性具体,抽象,综合,37,一、科学抽象,排除事物非本质的次要因素,抽取并通过思维揭示其固有的本质特征,达到对事物的本质的普遍的、和系统的认识。 感性认识向知性认识的飞跃 经验材料的直观形式的否定和改
10、造 更深刻地反映了事物的本质,理想地复现研究对象。 依赖于研究的兴趣和方向(绝非纯客观的),38,概念,反映本质属性的抽象思维方式,思维的基本单位,理论的构成基础。 外延:概念所涉及的类的总和。 内涵:概念中所概括的属性、关系和本质特征的总和。,39,科学概念的特点,可确定性:不同的科学概念之间在逻辑上构成可演绎的网络关系。 可检验性:科学概念必须与实验具有清晰的和单一而无歧义的联系。 可发展性:随着认识的发展,科学概念也相应地发展、调整、修正甚至更新。,40,科学符号,科学符号:科学概念的表达形式,人工指称物,便于信息的表达、储存和传递。 科学符号发展的三个阶段: 自然语言符号系统多义性、模
11、糊性、效率低下 人工语言符号系统 科学行话单义性、明确性 形式化语言思维过程机械化、自动化,便于计算机处理。,41,思想模型,思想模型:人们为了从事科学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。 科学理论与现实原型的中介,科学理论研究的直接对象。 只有在思想模型中,科学规律才能得到严格和精确的表现。,42,思想模型的特点,流动性:可以修改、调整甚至更替 工具性:特定模型是为了解决某一方面问题从某个角度对研究对象的模拟 条件性:符合研究对象的本质和主体的需要、兴趣。,43,思想模型的认识功能,解释功能:解释有关原型的观察、实验事实 判据功能:帮助判断关于原型的知识是否可靠 预见功能:预
12、见有关原型尚未发现的现象和规律,44,理想模型,具有极限特征的思想模型,45,理想实验,运用理想模型在思想中塑造理想过程,并进行严密逻辑推理的一种思维方法。 具有实验的结构模式。 具有假定的性质,是以假想的模型为前提的逻辑推理。,46,可以信赖理想实验的结果吗?,如果可以,为什么还要真实的实验? 如果不可以,理想实验的意义何在?,47,二、科学思维的逻辑方法,逻辑思维:在感性认识的基础上,运用概念、判断、推理等形式对客观世界的间接的、概括的反映过程,是科学思维最普遍、最基本的类型。 基本类型: 形式逻辑思维 辩证逻辑思维,48,1,形式逻辑思维,逻辑思维的初级形式 形式和内容相割裂 固定范畴,
13、严格、精确性 适用于科学概念不变的常规阶段,49,2,辩证逻辑思维,思维发展的高级形式 形式和内容相统一 流动范畴,灵活、创造性 适用于科学概念转变的革命阶段,50,分析vs综合,分析:将研究对象的整体分解为一定部分、单元、要素并加以认识。 分析从对象的整体性出发,以综合为前提。 分析为综合提供基础。,综合:将研究对象的部分、单元、环节的认识结合起来,形成对于对象的整体认识。 综合从对象的局部知识出发,以分析为前提。 综合为分析提供基础。,51,归纳、演绎与类比,归纳:从个别或特殊事物概括出共同本质或一般规律的方法。 演绎:从一般原理到特殊事实的推理方法。 类比:根据两类对象在某方面的类似或者
14、同一,推断在其它方面它们也可能类似或者同一的推理方法。,52,科学归纳法(穆勒五法),求同法 差异法 求同差异共用法 乘余法 共变法,53,归纳难题(休谟问题),归纳原理如何可以证明?即从个别如何可以推导一般,从过去、现在如何可以推导未来? 逻辑上无法证明 经验证明必须以归纳原理为前提 事实上可以找出大量反例,54,归纳逻辑,确定性知识转变为概率性知识 前提与结论之间的关系由蕴涵改为概率蕴涵 促进了人工智能领域的进步 无论多少肯定的前提命题,对于无限的宇宙总体而言,归纳结论的概率是零。,55,休谟对归纳机制的理解,联想的心理机制 依赖于多次反复 人性的特点,无法用理性证明,非理性的行为。 普遍
15、有效的研究方法,56,数学归纳法是归纳法吗?,是否可错? 和一般科学研究中的归纳法有何区别?,57,归纳法是否任何时候都成立?,有效性的条件:归纳范围的齐一性 必须反归纳的情况:抽彩、传销等,58,归纳vs演绎,归纳:概括由经验获得的事实,获取新知识。 增加人们知识的内容 没有必然性 为演绎提供推理前提,演绎:科学证明、科学预见,建立逻辑必然的知识体系。 知识内容保持不变 确保可靠性 以归纳为推理前提,59,类比,类比推理的客观基础:事物之间存在着普遍联系的本性。 推理方法:省略了未知的一般规律这一中介环节,直接从一事物的特征推导出另一事物的特征。 或然性强,可靠性差 对现有知识依赖较少,创造
16、性强。,60,类比,类比的潜在逻辑结构,特殊事实,一般规律,特殊事实,归纳,演绎,61,三、科学思维的非逻辑方法,形象思维:在感性认识基础上,通过形象来反映和揭示事物本质属性的思维形式。 形象思维的基本形式: 意象:事物同类形象的一般特征的反映。 联想:一个意象到另一个意象的思维转移 想象:在联想基础上,加工原有意象而形成新意象的思维活动,62,形象思维的意义,直观地揭示事物本质及规律,充分利用人类的感性认识能力,开发大脑右半球的思维能力。 突破逻辑思维按部就班的约束,有利于提高创造性。,63,直觉思维,直觉思维:不受固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质及规律的思维形式。 灵感:直觉思维活动中
17、的一种特殊心理体验和心理过程,表现为主体创造力的突发性的超水平发挥,精神的高度亢奋状态。 认识的突发性:偶然因素的激发,64,灵感的基本特征,过程的突变性:问题迅速而整体地解决 成果的突破性:巨大的创造性,对原有思维定势的彻底突破。,65,灵感产生的条件,丰富的知识储备 长期紧张的逻辑思维活动 强烈的求知欲望、精神高度集中 必要的放松与适时而适当的外界刺激 迅速的记录与整理、分析,66,直觉思维的本质,逻辑思维的浓缩 潜意识与显意识的突然沟通,主客体互相渗透的内在同一状态。 显意识的活动强度降低,潜意识的内容得以显现。 具备了必要的专业知识和逻辑思维能力,潜意识的内容得以整理和审查。 主客体的
18、壁垒被打破,概念等中介环节消失,客体的本质为主体所直接把握。,67,如何提高直觉思维能力?,练习适当地降低显意识活动的强度。 练习批判地看待现行的思维定势。 练习非概念地把握和理解事物。 练习开发潜意识活动的能力。,68,审美与科学创造,我坚决主张:不妨把科学发现的过程看作是艺术活动的一种形式。这一点最好地表现在物理科学的理论方面。数学理论家依据某些假定并根据某些得到透彻理解的逻辑规则一步一步地建立了一座雄伟的大厦,同时依据他的想象力清楚地揭示出大厦内部各部分之间隐藏的关系。从某些方面看,一个得到良好叙述的理论毫无疑问是一件艺术作品。一个美妙的例子就是著名的麦克斯韦的动力学理论。爱因斯坦提出的
19、相对论,撇开它的有效性不谈,不能不被看成是一件伟大的艺术作品。卢瑟福,69,美与科学理论,让方程体现美比让这些方程符合实验更为重要。情况看来是,如果一个人的研究工作是从要在自己的方程中得到美这样的观点出发,并且如果他真的有了一个绝佳的洞见,那么他就已步入正轨。,70,美与科学理论,当爱因斯坦着手建立他的引力理论的时候,他并非去尝试解释某些观测结果。相反,他的整个程序是去寻找一个美的理论。他以某种方式取得了一种把引力和空间弯曲联系起来的想法。他能够提出一种数学方案去实现这一想法。他唯一遵循的就是要考虑这些方程的美。遵循这样的程序得到的就是基本观念绝对简单和漂亮的理论。狄拉克,71,我相信,这一理
20、论的基础来自比人们仅仅从试验证据支持中能够取得的要深厚。真正的基础来自于这个理论的伟大的美。我认为,正是这一理论的本质上的美是人们相信这一理论的真正的原因。,72,科学假说与科学理论,科学假说的规定性 假说的建立 假说的检验 科学理论的规定性 理论的构造方法 理论的评价,73,科学假说的规定性,假说:根据已知的科学事实和科学原理,对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性推测和说明,是自然科学理论思维的一种重要形式。 来源:1,无法解释的新事实 2,理论外推到新范围 3,新旧事实之间的矛盾,74,假说的结构,1,事实基础 2,理论背景 3,对现象本质的猜测 4 ,由猜测推演出的预言和预见,7
21、5,科学假说的特征,1,科学性:建立在事实和理论背景上 2,假定性:对未知机制的猜测 3,易变性:根据新的知识不断调整、修改甚至替换更新。 4,可检验性:假说必须能与实验结果发生逻辑联系。,76,科学假说的作用:,1,在尚无足够知识的情况下,假说可以提供一个整合现有相关知识的“晶核”,为科学研究提供聚焦点,加速新知识的产生,是通向科学理论的桥梁和中介。 2,指导实验的设计和规划 3,不同假说的争鸣,互相批判,互相补充,激发研究者的创造性。,77,恩格斯如是说,只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了,它使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间起,就需要
22、新的说明方式了它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础。进一步的观察材料会使这些假说纯化,取消一些,修正一些,直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料纯粹化起来,那么,这就是在此以前要把运用思维的研究停下来,而定律就永远不会出现。,78,创立假说必须遵循的原则,1,科学性:建立在科学事实和理论基础上。 2,解释性:能解释相关现象 3,对应性:与现有的知识和理论兼容 4,可检验性:可以用假说所解释的现象之外的现象检验,即可以独立检验。,79,假说的对应性,在原有理论适用的范围内,新假说肯定原有理论的经验结果。 新假说应界定原有理论的适用范围,并解释其相对的正确性,将其作为特例或极限形式包容
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