自然辩证法第二篇科学技术方法论.ppt

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！ 、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。,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,38,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，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