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科学技术方法论第一章科学技术方法论概述本章主要介绍科学技术方法论的涵义 内容和研究对象 科学技术方法论的历史发展过程 科学技术研究的一般过程 第一节科学技术方法论的涵义 内容 研究对象一 涵义1 方法 一词来源于古希腊文 原意是指 沿着正确的道路走 在古希腊神话中象征着取胜之道 方法 是指人们为了达到某种目的 所遵循的程序 途径或所使用的方式 手段乃至技巧之总和 2 方法论 在辞海中注释为 研究治学方法之学问 从现代意义上讲 方法论是指以方法作为自己的研究对象的学科 它系统研究方法的性质 条件 作用和发生发展的规律 3 科学技术方法论 就是指人们有计划 有目的地认识自然 探索未知 变革自然的手段和方式的理论体系 二 内容科学问题和科研选题 科学观察和科学实 验方法 科学思维方法 逻辑思维方法和非逻辑思维方法 数学方法 系统论 信息论和控制论方法 建立假说和理论的方法等 技术方法 三 研究对象 哲学方法是认识客观世界最高层次的方法 它不仅对认识自然界有一定的指导作用 而且对于社会和思维领域也是适用的 例如 矛盾分析法 辩证否定法 质量互变法 一切从实际出发 实践是检验真理的唯一标准等 这些方法则是由哲学来研究的 最低层次是各门科学技术的特殊研究方法 它只能由具体的学科 专业来确定 根据需要 设置一些特殊的研究方法 例如 物理学中利用高能加速器来研究微观粒子的运动变化规律 天文学中利用射电望远镜来观测天体 地质学中利用古生物化石来测定地质的相对年代 医学中运用动物疾病模型研究人体的生理 病理变化过程等都属于一些具体的特殊的研究方法 第二个层次是科学技术的一般研究方法 它则是科学技术方法论研究的对象 具体讲就是 它研究各门科学技术方法中所共有的方法即从各门具体科学技术研究方法中总结 归纳 抽象 概括出具有普遍指导意义的一般方法 及其这些方法的性质 条件 作用 原则和发展变化的规律 这三个层次的不同的研究方法互为一般与个别的关系 第二节科学技术方法论的历史发展按照历史发展的顺序 科学技术方法论的历史发展可分为古代 近代和现代三个时期 一 古代直觉 思辨 推理方法时期 远古至15世纪 1 直观猜测方法德谟克利特的原子论 认为世界万物都是由石 水 气 火四种元素所组成 赫拉克利特 的 火 泰勒斯的 水 毕达哥拉斯的 数 中国的 阴阳五行说 托勒密的 地球中心说 2 逻辑推理方法德谟克利特 论逻辑 主要研究归纳法亚利士多德 工具篇 主要研究演泽法 三段论式 中国古代墨家 提出归纳与演绎的两种推理过程例 荀子 一是推而别之 别者有别 直到大别名 演绎 二是推而共之 共者有共 直到大共名 归纳 3 逻辑推理与数学方法相结合 欧几里得 几何原本 毕达哥拉斯提出了勾股定理 阿基米德提出了浮力定律总之 古代自然科学技术发展的水平很低 人们认识自然和改造自然的方法具有朴素 笼统 直观 猜测的特点 二 以实验和分析方法为主的近代自然科学时期 16世纪 19世纪末 这一时期自然科学的研究主要有如下方法和特点 1 以仪器观察和观测为主导 2 以科学实验为基础 把实验方法与数学方法相结合达 芬奇非常重视实验方法 他认为 一切科学都必须遵循实验的方法 根据实验结果 才能决定人们对自然界的认识 伽利略也非常重视实验方法 被人们称之为用实验方法打开近代自然科学大门的大师 培根是近代实验科学的真正始祖 主张实验方法是科学的工具 科学认识就是要进行实验 他讲 科学是实验的科学 科学就在于用理性方法去整理感性材料 爱因斯坦指出 西方科学的发展是以两个伟大成就为基础的 那就是 亚里士多德发明的 形式逻辑体系 在欧几里得几何学体系中 培根发明的系统的实验方法 在伽利略的自由落体实验中 3 以分析为主导的分析与综合相结合的方法同时 由于分析 综合方法的产生 比较 分类 类比等方法也相继产生 三 现代科学技术研究所使用的新方法 19世纪末至今 1 科学技术的传统研究方法 近代产生的观察实验方法 出现了新面貌 得到了新发展 2 观察实验方法与理论思维方法相结合 3 科学技术日益数学化 4 产生了许多新的综合性的研究方法 5 计算机已成为科学技术研究 技术方案设计 CAD 生产制造 CAM 等重要工具和手段 第三节自然科学研究的一般过程自然科学研究的一般过程 就是运用科学理论 科学方法和仪器设备去探索未知事实的过程 这一过程可划分为五个阶段 如下图所示 准备阶段 提选出择科科学研问课题题 建立科学理论体系 利辑用与公历理史化相方统法一或的逻方法 第一阶段 准备阶段 主要任务是提出科学问题 选择和确定科研课题 第二阶段 观察实验阶段 主要任务是获取科学事实 第三阶段 思维加工阶段 主要任务是提出科学假说 第四阶段 实践检验阶段 主要任务是将科学假说上升为理论 第五阶段 建立科学理论体系阶段 运用公理化方法或历史与逻辑相统一的方法 建立比较完整的科学理论体系 第二章科学问题和科研选题第一节科学问题一 什么是科学问题 所谓科学问题是指认识主体基于一定的科学知识的完成和积累 在科学实践和理论研究中产生的 需要通过科学研究来认识和解决的矛盾和疑问 提出科学问题包含了两层意思 其一是说问题从怀疑产生 其二是说问题虽已被我们认识一些 但还有一些内容我们还不知道不认识 二 提出科学问题的基本线索1 从困惑中提出问题 2 由质疑提出问题科学研究和探索必须要有怀疑精神 学贵善疑 怀疑精神是创造性思维的开端 李四光说得好 不怀疑不能见真理 3 在实践活动中由于认识的角度不同而引起的争论4 实践与理论的矛盾5 对同一事物或现象的不同理论解释的矛盾6 理论自身内部的矛盾P1和P2 重物体为P1 轻物体为P2 t1和t2 那么必然是t1P1 且P1 P2 P2亦P1 P2 P1故 tt1 7 从机遇中发现问题提出科学问题的途径还有许多 各知识领域 各学科之间的空白区 主要表现在交叉学科和边缘学科之中 不同科学理论体系之间的矛盾 技术科学的研究与生产实践的矛盾 应用科学和技术开发的矛盾等都可产生许多科学问题 阅读和查找一些科技文献和资料 了解某一学科的发展历史现状和动向 参加一些学术研讨会 报告会 论文答辩会 经常和同行专家之间进行思想交流 书信往来 传阅论文等都可激发思想火金 提出许多科学问题 总之 问题来自于科学的观察与实验 来自于社会调查和科学的分析 来自于生产实践 也可来自于理论的研究和探讨 第二节科研选题所谓科研选题是指在一个特定的 具体的研究过程中 选择和确定尚未认识而又必须探索和认识的问题 简言之 即选择研究的问题 确定研究的对象 本节主要介绍科研选题在科研中的地位和作用 科研选题的步骤和方法 科研选题的基本原则 科研选题的类型 一 科研选题在科研中的地位和作用 1 选题决定研究者的主攻方向和目标 从广义上说 选题包括两个方面 即确定研究方向和选定研究课题 前者决定研究者在较长时间内科学研究的方向 后者则是在主攻方向上选定研究的内容 2 选题关系到科研成果的大小和成败3 选题决定研究的途径和方法4 选题还能训练和培养研究人员的思维能力和独立工作的能力二 科研选题的基本原则1 需要性原则 这一原则要求我们所选出来的课题必须符合社会的需要和科学技术自身发展的需要 1 社会的需要主要包括 国民经济发展 技术创新工程 的方针 面向 依靠 国防建设 医疗卫生 文化教育的需要等 2 科学技术自身发展的需要 基础性研究 科学技术自身发展的需要主要指在选题过程中 还应该注意选择哪些基础科学研究和理论科学研究方面的课题 一般来说 由科学技术自身发展的需要而提出的课题 按其成果的价值可分为三类 第一 许多理论性研究成果将能应用于生产实践 第二 有些虽不能直接接应用于生产 但能指导以后的科学研究 第三 有些虽一时看不出应用前景 但对认识自然现象和自然规律 对提高和丰富人们的科学文化水平 具有重要的作用 2 创造性原则 即所选择的课题必须具有先进性和新颖性 作为理论研究的课题 就必须在一定程度上提出新见解 作出新发现 得出新结论 作为应用研究的课题 就必须有所发明和创造 技术原理 设计方案 图纸 说明书 研究报告 原理模型 样品 作为技术研发和创新的课题 就必须研发出新技术 新材料 新工艺 新产品 新方法 或者是把原有技术应用推广于新领域 创造性是科学研究的灵魂 按照创造性原则 所选出来的课题一般不外乎有如下几种情况 所选的课题是前人或他人未研究过的 以填补某一领域的空白 前人或他人已提出来 但未取得研究成果或未取得同行 专家或学术界认可的 前人或他人虽作过研究 并提出了一些观点或技术上的革新 但根据自己所提出的问题 所做的新的实验依据 对前人的研究有所发展或补充的 或者有所否定或修正的 国外已有人研究 但尚未结合我国实际 进行创造性研究 以此来填补我国某领域的空白 把其它领域的理论成果或技术成果引入本研究领域 以进行移植或借鉴的 发明技术原理 进行新的技术创造或革新 3 科学性原则 即所选择的课题必须要以一定的科学事实为依据 与已有的科学理论 科学规律及定律相一致 把课题置于当时的科学技术背景之下 为此必须做到 选题时要与自然规律相一致 那些主观臆测 宗教迷信的题目切不可选 克鲁克斯降神术 牛顿晚年约翰启示录 近代的永动机 以事实为依据 从实际出发 实事求是 事实 现象 数据 特性 结构 联系 过程等 任何课题的选择都要与已有的且经证实的科学规律 理论 定律 经验事实相一致 所选课题应尽可能具体 明确 这与研究者思路的清晰度 预测研究结果的可信度及解决问题的深刻性有很大关系 4 可行性原则 即所选择的课题应与自己的主客观条件相适应 主观条件 正确评价研究者的知识结构和水平 基础知识 专业知识 外语水平 对相关学科的了解程度 研究能力 观测 实验 调查 设计能力等 思维能力 文字加工 分析 综合 抽象概括 提炼观点 的能力等 及个人素质 科研管理能力 技术力量 各类人才的整体结构 客观条件 研究手段 仪器 设备 实验对象 即 医学上一般指动物供应 临床病人或尸体 器官等 实验材料 药品 化学试剂等辅助性实验材料 临床资料 情报文献 经费支持 研究时间和地点 协作条件导师特长及相关学科的发展程度等 主客观条件相结合 5 合理性 效益性原则 即选择课题时必须考虑仅有的人力 物力 财力和时间的合理运用 把研究成果的社会效益 经济效益 生态效益与学术价值作为一个重要因素来考虑 要以尽可能少的投入来研究出更大的科研成果 树立总体观念 全面考虑 综合考察 总之 需要性原则是选题的目的 科学性原则是依据 创造性原则是价值 可行性原则是条件 合理效益性是总体效应 三 科研选题的步骤和方法1 确定研究方向 2 调查研究 收集资料 发现问题 以保证科研的高起点 利用计算机文献检索系统 计算机网络系统或者文摘索引查阅文献资料 并通过各种刊物专著 科技信息媒体收集信息资料 以了解国内外对某领域 某层次的科学问题已经做了哪些工作 解决到什么程度 已经得出什么结果和结论 还有哪些问题尚待解决 关键在哪里 以便掌握科技动态 保证科研的高起点 情报资料收集好以后 要写出综合评述 3 确定科研课题阶段 运用科研选题的原则 从若干个科学问题中择优选出一个或一组问题作为课题来研究 这一阶段主要靠研究者的科研经验 知识 才能而决定 课题一旦确定之后 则要写出开题报告 召开开题报告会 有利于广泛听取大家的意见 以便对课题进行修改 充实和完善 开题报告主要内容包括 研究哪些理论或技术问题 课题的全称 分题 副题 课题的来源和立题的依 据 课题的目的和意义 国内外对本问题的进展情况 完成课题的主客观条件 采用什么方法 完成的时间和预期的结果等 4 论证与评价课题阶段 这主要是为保证课题选择的正确与恰当 论证 对课题的论证是对立题的依据 实施条件 社会与经济效益及对科学发展的潜在价值依次进行逐项剖析和审议 即对课题的论证实际上是按照选题的五项基本原则进行逐项剖析和审议 如果有一项论证通不过 就应停止论证 而淘汰该方案 如 主题依据不可靠 以后项目的论证就无意义了 评价 在分析论证的基础上 应综合各个分项目的指标作出综合评价和最后决策 对备选的不同课题方案 只有待综合评价结果比较后 才能确定课题的价值 选出最佳方案 在分析论证和综合评价中要多次反复 对照目标值修改课题方案或更换课题 产生新方案 以便使课题达到预期的目标值 课题评价方法现多采取 同行专家评议与管理部门决策相结合的方法 5 准备研究实施阶段 即 制定实施计划 各个阶段的工作任务 成果形式 负责人 所用的设备 经费 人员组成等 可分为如下基本类型 四 科研选题的类型和途径 一 科研选题的类型科研选题的基本类型一般有 基础理论研究 应用研究 技术开发研究 实验研究 资料分析研究 调查研究等类型 医学科研选题的类型 1 基础医学研究 主要是探讨人体的结构与功能 正常与异常 病理与生理 抗病与致病 作用与副作用 平衡与非平衡等机理 2 临床研究 主要是对临床各科疾病的诊断和治疗规律的研究 临床资料的分析和综合研究 对疾病诊断 治疗与预防经验的总结 对 前临床疾病 的预防和早期诊断的研究 3 临床实验研究 主要是对新药物疗效的临床研究 临床药学 对新病种的诊断 鉴别诊断及治疗的研究 对新的治疗技能和方法的研究 这类题目要求有一定的实验条件 4 基础和临床相结合的研究 主要是根据临床中发现的新问题 运用各种研究手段 从基础医学的角度研究病因 机理及治疗的规律 5 群体