第五讲科学研究方法和思维方法.ppt

第五讲 科学研究方法和 科学思维方法,本讲的主要内容和结构,1 科学方法与方法论 2 科学问题与科研选题 3 科学认识的感性方法 4 科学中的基本逻辑思维方法 5 非逻辑思维方法 6 科学理论的建构 7 机遇与一个人的成功,1 科学方法与方法论,1.1 自然科学方法 1.2 科学方法论 1.3 科学研究方法的两大类别,1.1 自然科学方法,1.1.1 方法的定义 人们为达到某种目的而采取的途径、手段或策略。 英语method源于希腊文，意为“遵循某种道路”，汉语称为“方法”，表示“方向法则”之义。 1.1.2 科学方法 人们为达到认识客观世界这一基本目的而采取的各种手段和途径。,1.2 科学方法论,1.2.1 科学方法论 对科学研究方法本身进行的研究。,1.2 科学方法论,1.2.2 科学方法的三个层次 第一个层次是各门自然科学中的特殊研究方法。 第二个层次是整个自然科学的认识和方法。 第三个层次是自然科学、社会科学和思维科学普适的方法。,1.2 科学方法论,1.2.3 科学研究的一般程序 A、进行科研选题； B、获取科学事实； C、进行思维加工； D、建立理论体系 。,1.3 科学研究方法的两大类别,1.3.1 经验认识的方法 1.3.2 理论思维的方法,2 科学问题与科研选题,2.1 科学研究始于问题 2.2 科学问题的类型及其产生源泉 2.3 科研选题的基本原则和步骤,2.1 科学研究始于问题,2.1.1 什么是科学研究的逻辑起点？ A、“科学始于观察” （古代）亚里士多德的观点 （近代）培根为代表的古典归纳主义学派 B、“科学始于问题” （现代）爱因斯坦的观点 （现代）波普尔的观点,2.1 科学研究始于问题,2.1.2 “科学始于问题”与“认识以实践为基础”的关系： A、前者着眼于科学研究的程序，后者着眼于认识的来源； B、作为认识的一般过程，实践是认识的基础，认识过程的每一个阶段既是已有的实践和认识的终点，又是新的认识和实践的起点； C、科学问题这种认识形式既包含先前实践和认识的成果，也预示着进一步实践和认识的方向。,2.2 科学问题的类型及其产生源泉,2.2.1 广义的问题的定义 “某个给定的智能活动过程的当前状态与智能主体所要求的目标状态之间的差距”。 2.2.2 科学问题的内涵 A、科学问题的设置，与科学家个体的“当前状态”有关，还与科学共同体的“当前状态”有关。 B、科学问题蕴涵着问题的指向、研究的目标和求解的应答域。,2.2 科学问题的类型及其产生源泉,2.2.3 科学问题的分类 A、经验问题 未解决问题 已解决问题 反常问题 B、概念问题 内部概念问题 外部概念问题,2.2 科学问题的类型及其产生源泉,2.2.3 科学问题的来源 A、已有理论与经验事实之间的矛盾 B、科学理论体系本身的内在矛盾 C、不同科学学派和科学理论之间的矛盾 D、经验积累到一定阶段寻求内在联系 E、为验证假说和新发现事实提出的检验问题 F、追求理论普适性和逻辑简单性 G、社会经济发展和生产需要所产生的应用技术问题,2.3 科研选题的基本原则和步骤,2.3.1 科研选题的战略意义 它不仅决定着科研工作的主攻方向和目标，而且规定了科学研究应采取的方法和途径。,2.3 科研选题的基本原则和步骤,2.3.2 科研选题的基本原则 A、需要性原则（目的） B、创造性原则（价值） 概念、理论观点上的创造性； 研究方法、探索角度上的创造性； 理论应用上的创造性。 C、科学性原则（根据） D、可行性原则（条件）,2.3 科研选题的基本原则和步骤,2.3.3 科研选题的基本步骤 A、课题的前期调研 B、课题的构思和论证 C、课题的提出和评审,2.3 科研选题的基本原则和步骤,2.3.4 怎样形成一个有科学价值的问题？ 对构成该问题的各项事物和现象作一番透彻的分析； 对反映这些事物的科学概念与名词术语有明确认识； 对问题展开的步骤预先做一番构思和论证。,3 科学认识的感性方法,3.1 科学事实及其获取途径 3.2 科学观察方法 3.3 科学实验方法,3.1 科学事实及其获取途径,3.1.1 科学事实是指通过观察和实验所获得的、经过科学整理和鉴定的经验事实。 3.1.2 经验事实的分类 事实，指客体与仪器相互作用结果的表征； 事实，指对观察实验所得结果的陈述和判断。,3.1 科学事实及其获取途径,3.1.3 科学事实的性质 A、科学事实是个别存在陈述 B、科学事实应该可复核、可重现 C、科学事实应该比较精确、系统,3.1 科学事实及其获取途径,3.1.4 获取科学事实的基本途径 A、获取科学事实的直接途径 B、获取科学事实的间接途径 3.1.5 文献调研的基本操作规范 A、文献的分类： 印刷型；缩微型；计算机存储型；声像型 B、三次文献的划分法： 一次文献：原始文献 二次文献：检索类出版物 三次文献：分析综合而编写出来的文献,3.2 科学观察方法,3.2.1 科学观察：人们在一定的理论指导下，有目的、有计划、有步骤地通过自己的感官去反映自然界各种事物现象的活动。 3.2.2 科学观察的特点 A、感知性 B、目的性 3.2.3 科学观察的分类 A、定性观察和定量观察 B、直接观察和间接观察,3.2 科学观察方法,3.2.4 观察方法的作用 A、启示性观察有助于研究课题的形成 B、探索性观察有助于科学假说的建立 C、检验性观察验证或否证科学理论 3.2.5 观察方法的局限性 A、只能直接发现对象的现象，而不能直接发现对象的本质； B、不能直接观察到所有研究的现象； C、只能直接观察到具体特殊事物的性质和特点，而不能直接观察到事物普遍的共性。,3.3 科学实验方法,3.3.1 科学实验方法的定义 人们根据一定的科学研究目的，运用科学仪器、设备等物质手段，在人为控制或模拟研究对象的条件下，使自然过程以纯粹、典型的形式表现出来，以便进行观察、研究，从而获取科学事实的方法。,3.3 科学实验方法,3.3.2 科学实验方法的特点 A、科学实验可以简化和纯化研究对象 B、强化和激化研究对象 C、重复或再现研究过程和结果,3.3 科学实验方法,3.3.3 科学实验方法的类型 A、目的：探索性实验、验证性实验和判断性实验； B、研究对象的质与量：定性实验、定量实验、定性定量实验； C、理论与应用的关系：纯粹实验、中间实验； D、实验的认识作用：析因实验、对照实验、结构分析实验、功能分析实验； E、实验的对象和手段：直接实验和模拟实验。,3.3 科学实验方法,3.3.4 科学实验方法的过程 A、准备 B、实施 C、结果处理,3.4 观察和实验中的认识论问题,3.4.1 观察与理论的关系 A、两种不同的观点 逻辑经验主义者：“纯粹中性观察说” 科学历史主义者：“观察渗透理论说” B、“观察渗透理论说”的合理性 观察不仅是接收信息的过程，同时也是加工信息的过程； 任何观察陈述都是用科学语言表达出来的，而科学语言总与特定的科学理论联系着。,3.4 观察和实验中的认识论问题,3.4.2 实验对象与测量仪器的相互作用 A、必须坚持微观客体的客观实在性； B、必须认识到主体不可能离开测量仪器去研究客体性质； C、在判定从客体所获得的信息时，必须充分考虑测量仪器与客体相互作用的因素。,3.4 观察和实验中的认识论问题,3.4.3 判决性实验 A、三个基本要素： 判决性实验必定与一组相互竞争的假说有关； 该组相互竞争的假说可推出相互矛盾的预言； 其预言结果可以在实验中得到实际检验。 B、观察和实验对理论的检验有确定性的一面，也有不确定性的一面。 确定性表现：特定条件下可以重复的科学观察和实验总是具体的和确定的。 不确定性表现：由于实验技术与有关的科学理论都在发展，已有的实验结果可能被否定或作出新的解释。,4 科学中的基本逻辑思维方法,4.1 比较与分类 4.2 归纳与演绎 4.3 分析与综合,4.1 比较与分类,4.1.1 比较 A、比较：在不同事物之间或在同类事物之间找出它们的差异点和共同点的逻辑方法。,4.1 比较与分类,B、比较方法在科学研究中的作用 揭示不易直接观察到的事物的运动和变化。 追溯事物发展的历史渊源。 对事物进行定性的鉴别和定量的分析。 对科学理论的真理性进行验证。,4.1 比较与分类,C、运用比较方法的要点 在同中找出异来，在异中找出同来。 从现象的比较走向本质的比较。,4.1 比较与分类,4.1.2 分类 A、分类：在比较基础上根据一定的标准对各种事物进行类别划分的逻辑方法。,4.1 比较与分类,B、分类方法的运用 现象分类（人为分类） 本质分类（自然分类） 例如，生物分类学的三个发展阶段： 搜集和初步整理材料 建立生物的自然性质的分类系统 种群分类学研究,4.1 比较与分类,C、分类方法在科学研究中的作用 使各种繁杂的材料条理化、系统化。 便于把握同类事物的共性，提高认识效率。 为人们寻找某一具体事物起到向导作用。,4.1 比较与分类,D、分类方法运用中应注意的一些问题 每一种分类必须根据同一个标准。 分类必须完整。 分类必须按照一定的程序逐级进行。 根据事物的本质而不是现象进行分类。,4.2 归纳与演绎,4.2.1 归纳方法 A、所谓归纳方法是指从个别事物的现象的研究中概括出一般原理或结论的逻辑思维方法。 B、归纳方法的类型 根据归纳的前提是否完全，可分为完全归纳法和不完全归纳法； 在不完全归纳法中，根据其运用因果联系的程度，又区分为简单枚举法和科学归纳法。,4.2 归纳与演绎,C、归纳方法的作用 从事实材料中得出普遍规律或结论。 发现科学事实、提出科学理论的重要方法。 从经验事实上升到一般原理的方法。,4.2 归纳与演绎,D、归纳方法的局限性 归纳法不能保证一定能获得必然真理。 归纳方法多是根据对事物现象的归纳来获得结论的，所以它缺乏内在的必然性。,4.2 归纳与演绎,4.2.2 演绎方法 A、演绎方法是从一般到个别的推理方法，即用已知的一般原理考察某一特殊的对象，推演出有关这个对象的结论的方法。 演绎推理的主要形式是“三段论”，由大前提、小前提和结论三部分组成。 最简单的“三段论”如：所有的金属导电，铝是金属，因此铝导电。,4.2 归纳与演绎,B、演绎方法在科学研究中的作用 为科学知识的合理性提供严密的逻辑证明。 使人们的原有知识得到扩展和深化。 提出科学假说和检验科学假说的重要方法。,4.2 归纳与演绎,C、演绎方法的局限性 它只适合于已有理论的证明和推演。 演绎法本身不能保证其结论的可靠性。 推出的新知识其可靠性未必能得到保证。,4.3 分析与综合,4.3.1 分析方法 A、分析： 把一个完整的对象分解为不同的方面和部分，把复杂的对象分解为各个简单的要素，并把这些部分或要素分别进行研究的一种思维方法。,4.3 分析与综合,B、分析方法的三个环节： 对事物整体加以“解剖”，把它的各个部分从整体中“分割”开来，“分离”出来； 深入分析各个部分的性质和特点； 把各部分在认识上组织起来联系起来，以获得对事物的完整把握。 比较：分析方法与“还原论方法”,4.3 分析与综合,C、分析方法的运用 根据事物存在的性质进行分析 从对象存在空间结构进行分析 从对象运动变化的时间结构进行分析 根据对象的功能结构进行分析,4.3 分析与综合,D、分析方法的作用 近代自然科学得以产生和发展的重要方法 认识事物的必要手段 综合方法运用的前提 E、分析方法的局限性 “只见树木，不见森林”,4.3 分析与综合,4.3.2 综合方法 A、综合方法 寻求研究对象的各个部分、侧面、因素的内在联系，把对象的各个部分联系起来作为一个整体来加以研究的思维方法。 B、综合方法的运用 可以根据对象的性质从空间和时间两个方面或横向和纵向两个方面来加以开展。,4.3 分析与综合,C、综合方法的作用 人类认识事物的重要方法和目的。 可对对象零乱的认识组织成系统的认识。 可避免对对象认识的片面性和狭隘性。 D、综合方法的局限性 “只见森林，不见树木”,5 非逻辑思维方法,5.1 非逻辑思维的特点 5.1 非逻辑思维的基本形式 5.3 直觉与灵感 5.4 形象思维与科学想象 5.5 非逻辑思维与逻辑思维的关系,5.1 非逻辑思维的特点,5.1.1 非逻辑方法 运用潜意识、直觉、灵感、想象、形象思维于科学研究所产生的方法。 5.1.2 特点 非逻辑思维不受或少受思想束缚，常常超越思想常规、摆脱成见、构筑新意，并有想象力参与，以达到科学研究上产生突破的一种思维活动。,5.1 非逻辑思维的特点,5.1.3 经历三个境界： 第一境界：昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路；悬想 第二境界：衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴；苦思 第三境界：众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处；顿悟,5.2 非逻辑思维的基本形式,潜意识 直觉 灵感 想象 形象思维,5.3 直觉与灵感,5.3.1 直觉和灵感的基本特征： 认识发生的突发性 认识过程的突变性 认识成果的突破性 5.3.2 直觉和灵感的方法论意义 它们是非逻辑思维的重要形式，也是发挥科学认识主体思维能动性的突出表现。,5.4 形象思维与科学想象,5.4.1形象思维：人脑借助于形象进行创造性想象的思维活动。 一是运用形象； 二是依靠想象力； 三是无一定程式束缚的创造性思维活动。,5.4 形象思维与科学想象,5.4.2 科学想象 根据过去贮存在大脑中的知识、经验、方法及其在大脑中已经形成的暂时联系，进行重新组合的思维活动，包括对已经形成的暂时联系的重新建构。,5.5 非逻辑思维与逻辑思维的关系,5.5.1 区别 A、特点不同 B、作用不同 C、所属的层次不同 5.5.2 联系 A、逻辑思维也具有创造性的内容； B、非逻辑思维方法的运用，也渗透着逻辑方法。 C、创造过程基本上都经历逻辑思维非逻辑思维逻辑思维这样的阶段。,6 科学理论的建构,6.1 科学理论始于假说 6.2 科学假说的检验 6.3 科学理论建构的原则和程序 6.4 构建科学理论体系的方法,6.1 科学理论始于假说,6.1.1 科学假说的特点和作用 A、科学假说的特点 科学性 假定性 易变性 B、科学假说的方法论作用 科学假说是科学观察和实验的先导。 科学假说是科学理论形成和发展的桥梁。,6. 2 科学假说的检验,6.2.1对假说的理论检验 假说的逻辑完备性； 假说的逻辑简单性； 假说的解释和预见能力。 6.2.2对假说的实践检验 直接检验：观察实验直接观测科学假说所指称的内容； 间接检验：观察实验来检验由假说的基本命题所推出的个别结论或预言。,6.3 科学理论建构的原则和程序,A、逻辑完备性原则 概念明确、判断恰当、推理正确和表述严密； 概括地展现研究对象的整体； 所有概念、范畴和规律是依次推导出来的； 整个体系都具有演绎性、无矛盾性和完备性。 B、全面系统性原则 C、历史继承性原则,6.3 科学理论建构的原则和程序,6.3.2 科学理论建构的一般程序 A、提出科学概念 B、建立科学命题 C、建立科学命题系统,6.4 构建理论体系的方法,6.4.1从抽象上升到具体的方法 作为从抽象上升到具体的科学理论体系的建构过程，通常都是将最基本、最常见的概念和命题作为逻辑起点，通过逻辑中介逐渐展开，一步步引申出越来越具体的概念、命题、定律、定理，直至完整的知识系统。,6.4 构建理论体系的方法,6.4.2 逻辑与历史相统一的方法 在构建理论体系时要坚持由概念、原理和推理所组成的逻辑结构与客观的历史发展过程或人类对它的认识发展过程相一致。 两种情况： 一种是科学理论的建构要使逻辑进程与自然史（自然事物本身的演化）相一致； 另一种是科学理论体系的构建要使逻辑进程与认识史（科学认识的历史发展）相一致。,6.4 构建理论体系的方法,6.4.3 公理化方法 A、依据该学科所提供的基本认识成果和理论材料，通过深入的分析，寻找其间的逻辑联系； B、从中抽取少数最基本的概念和命题作为原始的定义、公理和公设； C、以此作为出发点，运用逻辑规则进行推理和论证，导出其他一系列命题，最终建立起逻辑演绎的理论体系。,7 机遇与一个人的成功,7.1 机遇是成功的重要因素 7.2 如何抓住机遇 7.3 如何创造机遇 7.4 成功的人要具备三个素质： “有肚量去容忍那些不能改变的事， 有勇气去改变那些可能改变的事， 有智慧去区别上述两类事。”,主要参考文献,1许为民等：自然、科技、社会与辩证法，浙江大学出版社，2002年。 2王树恩，陈士俊主编：科学技术论与科学技术创新方法论，南开大学出版社，2001年。 3栾玉广主编：自然辩证法原理（第2版），中国科学技术大学出版社，2002年。,谢谢大家！,