科学思维方法课件

1,绪论,开端、引子,2,3,4,5,6,关于“灵感”,灵感也叫灵感思维，指文艺、科技活动等瞬间产生的富有创造性的突发“思维状态”。阿基米德从洗澡中获得灵感最终发现了浮力定律；牛顿从掉下的苹果中得到启发发现了万有引力定律；凯库勒关于蛇首尾相连的梦而导致苯环结构的发现。这些都是科学史上“灵感”的不朽例证。,7,8,缘木求鱼,战国时候，齐国国君齐宣王想用武力征服天下，孟子劝他放弃武力，采用仁慈的政治措施。孟子对齐宣王说：“大王如果想用武力征服天下，就好比缘木求鱼，结果肯定是徒劳无功，不但达不到目的，还可能造成祸害。”齐宣王觉得孟子的话很有道理，便听从了他的劝告。“缘”在这里是沿着、顺着的意思，“木”指的是树木；“缘木求鱼”就是沿着树木爬上树去找鱼。树上怎么会有鱼呢？当然没有啦！所以这个成语就是用来比喻方向、方法错误，或违反客观规律，结果当然无法达到目的。,9,南辕北辙,战国后期，一度称雄天下的魏国国力渐衰，可是国君魏安厘王仍想出兵攻伐赵国。谋臣季梁本已奉命出使邻邦，听到这个消息，立刻半途折回，风尘仆仆赶来求见安厘王，劝阻伐赵。季梁对安厘王说：“今天我在太行道上，遇见一个人坐车朝北而行，但他告诉我要到楚国去。楚国在南方，我问他为什么去南方反而朝北走？那人说：不要紧，我的马好，跑得快。我提醒他，马好也不顶用，朝北不是到楚国该走的方向。那人指着车上的大口袋说：不要紧，我的路费多着呢。我又给他指明，路费多也不济事，这样到不了楚国。那人还是说：不要紧，我的马夫最会赶车。这人真是糊涂到家了，他的方向不对，即使马跑得特别快，路费带得特别多，马夫特别会赶车，这些条件越好，也只能使他离开目的地越远。”说到这儿，季梁把话头引上本题：“而今，大王要成就霸业，一举一动都要取信于天下，方能树立权威，众望所归；如果仗着自已国家大、兵力强，动不动进攻人家，这就不能建立威信，恰恰就像那个要去南方的人反而朝北走一样，只能离成就霸业的目标越来越远！”,10,魏安厘王听了这一席话，深感季梁给他点明了重要的道理，便决心停止伐赵。比喻行动和目的正好相反。（告诉我们，无论做什么事，只有先看准方向，才能充分发挥自己的有利条件；如果方向错了，那么有利条件只会起到相反的作用。）,11,12,13,什么是科学?,科学（Science）的定义分科之学“格物致知”，意思是接触事物而后了解事物的本质，形成知识。1893年，康有为引进并使用“科学”二字。“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。（达尔文1888年）科学：运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质的规律的知识体系。”（辞海1999年版）科学定义：科学是一定历史时代的科学实践活动和科学理论的统称。,14,15,科学的一些基本特征,1.理性客观：一切以客观事实的观察为基础，通常科学家会设计实验并控制各种变因来保证实验的准确性，以及解释理论的能力。2.可证伪：这是来自卡尔波普尔的观点，人类其实无法知道一门学问里的理论是否一定正确，但若这门学问有部份有错误时，人们可以严谨明确的证明这部分的错误，的确是错的，那这门学问就算是合乎科学的学问。,16,3.存在一个适用范围：也就是说可以不是放之四海皆准的绝对真理。例如：广义相对论在微观世界失效，量子理论在宏观世界失效。不过科学家们仍然努力寻找与探索是否有某种理论可以囊括所有自然现象（至少在物理界，将相对论与量子力学合并是一至少延续数十年的野心）。4.普遍必然性：科学理论来自于实践，也必须回到实践，它必须能够解释其适用范围内的已知的所有事实。,17,课程思路介绍,方法,18,授课内容,第一章绪论第二章科学思维概述第三章科学问题与科研选题第一节科学问题第二节科研选题第四章观察和实验第一节科学事实及其作用第二节科学观察方法第三节实验方法第四节模拟实验第五节观察实验中的机遇,19,第五章科学思维的逻辑方法和非逻辑方法第一节科学思维的逻辑方法第二节非逻辑思维方法第六章科学抽象和数学方法第一节科学抽象第二节科学抽象的成果第三节数学方法第七章科学假说第一节科学假说第二节科学理论,20,课程设置与要求,教学时间：16个课时成绩构成：30的平时成绩（作业考勤）70的卷面成绩课程性质：素质教育核心课程（必修）考核方式：考试要求：,21,第一章绪论,本章要点：一、自然科学方法论研究的对象二、科学技术研究方法的发展历程三、学习科学技术方法论的意义,22,方法（Methodos）:人们为达到某种目的而采取的途径、手段或策略。Methodos，大约相当于接近某物或达到目标的途径。在解决理论的和实际的问题时，根据手段和目的有计划地运用技术技能科学活动不同学科的规定性以其特殊的方法为标志。例如：天文学：观测方法等物理学：实验数学方法等生物学：分类法等科学方法: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。,一、自然科学方法论研究的对象,23,科学方法的三个层次,1.哲学方法：认识世界最一般的方法（实事求是、解放思想、辩证法等）。2.自然科学的一般研究方法（观察法、试验法、抽象法、假说法、数学法等）。3.自然科学的个别学科或个别研究领域的特殊方法和具体操作方法。这里方法共有两类：a.是同某种科学理论相联系的特有的方法；b.是科学家应用第二层次方法的具体操作。,24,科学思维方法是科学研究者为实现和尽好地实现科学研究的目的所遵循的理论、规则、途径、程序和所采取的手段、技巧、思维方式的总和。科学方法（认识方法）是指人们认识研究自然界本质及其规律的规则和手段系统。技术方法是指技术研究中的途径、手段和程序，即人们技术活动中的行为方式。,25,二、科学技术研究方法的发展历程,1.中国科学思维方法的发展历程2.西方科学思维方法的发展历程,26,二、科学技术研究方法的发展历程,1.中国科学思维方法的发展历程(1).中国古代科学思维方法的发展（有零星闪光的方法但缺少系统的方法论）制造和使用工具；语言；名辩之争，明故，察类；创造性思维；比较。,27,三个科学思想发展的高潮,（1）春秋战国时期。春秋战国时期可以说是我国古代科学技术的全面奠基时期，也是第一次大发展时代，由于新兴封建制度优胜于奴隶制度，其成就不仅赶上而且超过了早期科学技术最发达的古希腊。中国古代主要科学技术思想和方法，基本奠定形成于春秋战国时期，此时诸子百家争鸣，学术空前繁荣，涌现出众多思想家和学派，如儒家、墨家、名家、法家、阴阳家及兵家、农家、杂家等。,28,先秦的众多学派都为后世科学思想的奠定做出了重要的贡献，其中尤为重要的是儒、墨、道三家。儒家的哲学基础是周易，它以“观象制器”为核心，充分肯定了包括科学技术知识在内的知识的客观性和经验性，直觉地获得科学技术知识的思维途径。道家的思想为“好道进技”，具体来说就是以直觉思维作为科学技术的方法，强调理论的纯粹抽象性和技术的经验熟练性的特点。墨家则以“巧传求其故”的科学理论为说明原则。现代学者证明，墨经中存在大量的数学与物理学总结性命题，涉及数学、几何学、光学、力学、机械学、时空理论等等多个领域。以上三个重要流派的共同之处就在于都崇尚理性，承认对科学技术的把握存在于抽象之中。,29,观象制器,观象制器，这应该说就是中国古代对科技发明所用的辞语，但学者在探讨时有不同意见，这里引顾颉刚和胡适的一场辩论:顾颉刚认为:系辞传把制器都归于圣人看了卦象而制作的，这不合逻辑。这等于把一切文明都归于易卦，而易卦又归于圣人所画，圣人由卦形而悟出新器具，这是莫须有的事。造船一定是看了木头浮在水面而想起的，不是看了涣卦的结果。胡适认为:观象制器是一种文化起源的学说。所谓观象，只是象而已，并不专指卦象。卦象只是物象的符号，见物而起意象，触类而长之。若不依据历史上器物发明的程序，乃责数千年前的人见了火上水下的卦象何以不发明汽船，这是违背历史发展程序的。瓦特见水壶盖冲动，乃想到蒸气之力，这就是观象制器，牛顿见苹果落地，乃想到万有引力，这也是观象制器，同样是有象而后制器。,30,“好道进技”,直接从理性直观出发，主张科学技术在于把握现实事物现象背后的本质，主张具体的科学技术具有有限性，非自然性。老、庄思想以直觉思维为其基础，在显现出其高深的抽象思维水平时，也在超越感性经验的地方表现出了排斥、轻看现实感性经验的倾向。,31,“巧传求其故”,墨家的科学技术思想开辟了一个新的实证主义的思想传统。这种传统的实质集中体现在三表法的知识标准，以辩学为特征的逻辑理论。“巧传求其故”的科学技术理论为说明原则，并包括数学物理等科学原理在内的工匠原理。巧：是墨家用技术的巧妙特性来代指科学技术。故：指与结果相对的原因，是事物之所以生，所以成的原因。求故：就是要探明事物间因果联系。,32,（2）两汉时期。两汉时期是我国古代科学技术发展的又一高峰期，科学成就层出不穷：数学如九章算术、周髀算经，药学如神农本草经，此外还有天文历法、农业、造纸等成就。（3）宋元时期。在前代基础上，科学技术因宋元时期经济发展、文化昌盛、理学形成以及战争和其他需要而得到强化。格物致知、怀疑、探索、创新的学风和国内外各民族之间的密切文化交流共同加速了科技的发展。这一切使宋元时期成为中国古代科技发展的黄金时代，指南针、火药、印刷术均出现在这一时期。,33,中国古代科学思想的特点,（1）不信鬼神,或者说没有信仰。由于早期中国产生了多种学派，中国的宗教并非与政治相密切联系，而中国人的思想中对于宗教与鬼神一直抱有“敬而远之”的态度，即尊敬鬼神，但不去跟它有太多的联系。（2）对待人与自然关系的态度，诸子思想不乏对天人关系的科学认识。（3）强调人的后天学习作用，尊师重教，注重科学技术知识的教授与传播。（4）具有多种科学的思维方法：A.演绎推理的思维方法。B.归纳综合的思维方法。C.辩证思维的方法。D.公理化方法。,34,张衡的发明为何没流传下来？,张衡（78-139）我国东汉时期伟大的科学家、文学家、发明家和政治家，在20世纪50年代就被列为世界文化名人，1970年、1977年国际天文学联合会分别命名月球上的一座环形山为“张衡山”，太阳系中一颗编号为1802的小行星为“张衡星。,35,张衡的发明为何没流传下来？,张衡创制了世界上第一架测试地震的仪器候风地动仪，成功地观测到当时的三次大地震，是世界地震史上最早的观测记录。但是，这架仪器却屡造屡毁，一直未能流传下来。,36,中国科学思维方法的发展历程,(2).中国近现代科学思维方法的发展这个时期的中国，在天文、地理、数学、医学等各方面却都有了明显的进步，产生了被国人津津乐道的“世界四大发明”造纸术、指南针、火药和活版印刷。12世纪金朝的医学家张洁古还明确提出了人的视觉、听觉、嗅觉和感觉等都是脑的功能的观点。然而这个时期的中国，由于传统文化实质上是伦理文化，加之历代封建统治阶级轻视科学技术，视科学技术为“奇技淫巧”。统治阶级科举取仕的内容多为儒家经典，知识分子也远离科学技术。学者们更注重的是对伦理问题的研究，而在科学中有创见的人又偏重经验而忽视理论，这种理论探讨和实践经验相分离的状况，使中国在这一时期没能形成有代表性的系统的科学思维方法论，在思维方法上，也没有能做出显著的贡献。,37,2.西方科学思维方法的发展历程,西方古代的科学思维方法西方近代的科学思维方法西方现代的科学思维方法,38,西方古代的科学思维方法,特点：科学水平发展较低，各种科学思维方法总体来说水平也较低，具有朴素和零散的性质特点。逻辑方法论（亚里士多德：工具论）；演绎法；托勒密（地球中心说）；欧几里德（公理化方法）；德谟克利特（论逻辑）。,39,古希腊的理智主义传统泰勒斯的致思、毕达格拉斯的精算、亚里斯多德的物理学之后哲学始于泰勒斯美国当代哲学家理查罗蒂曾说：“自希腊时代以来，西方思想家们一直在寻求一套统一的观念，这种想法似乎是合情合理的；这套观念可被用于证明或批评个人行为和生活以及社会习俗和制度，还可为人们提供一个进行个人道德思考和社会政治思考的框架。哲学(爱智)就是希腊人赋予这样一套映现现实结构的观念的名称。”,40,德国哲学家HG伽达默尔曾深刻地指出：“科学这个概念是本身变化的希腊精神的发现。随着这种发现，我们所说的西方文化就诞生了。然而，如果我们把它同伟大的亚洲文化相比较，就会看到，西方文化中间，既有它的优越之处，同时也存在着它的厄运。科学对于希腊，本质上是由数学代表的，它是一种特有的、唯一的理性科学。数学处理的是不变的东西；只要存在不变的东西，人们就能认识它，而不必再去观看新的东西。为了使自己能被人理解为科学，近代科学在某种意义上同样必须坚持这种原理。不变的自然规律取代了受数学启示的希腊智慧、毕达哥拉斯派关于数和星宿的学说所曾占据的地位。显然，在这种模式中，人类的事务很少能为认识提供补充的东西。道德和政治，以及人所设定的法律、人类赖以生存的价值、人所设立的组织机构、遵从的习俗，所有这一切都不能要求有不变性。从而也就不能提出真正的认知可能性，即不具有可知性。”,41,在这个漫长的思维历程中，希腊哲学和欧洲近代哲学的确为人类提供了真知灼见。但是，也许为这种真理和智慧的光环所遮蔽，理智主义或唯科学主义的致思倾向更具有隐蔽性、欺骗性。,42,欧几里德（公理化方法）,欧几里得的几何原本共有13篇，首先给出的是定义和公理。比如他首先定义了点、线、面的概念。他整理的5条公理其中包括：1.从一点到另一任意点作直线是可能的；2.所有的直角都相等；3.a=b，b=c，则a=c；4.若a=b则ac=bc等等。这里面还有一条公理是欧几里得自己提出的，即：整体大于部分。虽然这条公理不像别的公理那么一望便知，不那么容易为人接受，但这是欧氏几何中必须的，必不可少的。他能提出来，这恰恰显示了他的天才。,43,西方近代的科学思维方法,黑暗的中世纪14世纪末到15世纪初15世纪下半叶到18世纪中叶18世纪后半期到19世纪后期,44,中世纪时期的理性精神中世纪后期，已经出现了一大批高度系统化、专门化的知识或学科，如神学、罗马法和宗教法规、医学、数学、天文学和占星术、逻辑学和自然哲学，以及语法和修辞学等等。第一，此时知识的扩大已超出古代“七艺”的狭隘局限“七艺”，全称“七种自由艺术”。欧洲中世纪早期对古代希腊、罗马学校中所设立的一般文化课程的称呼，包括文法、修辞、辩证法(即逻辑)、算术、几何、音乐、天文七科。前三科又被称之为“三艺”，后四科被称之为“四艺”。第二，大量翻译复兴古希腊文化。第三，法、英和意大利普遍出现了大学这种高级教育的形式和机构。在大学，人们从古代七艺这种百科全书式的知识中解放出来，专家们以培养专家为目标，用新获得的原文为基础，采用一种新的方法讲授专门化的学科。这种方法包括课堂讲课和争论，这些讲课和争论引据标准的权威，使用固定的术语，采取非常成熟的、规则严谨的推理和系统论证的逻辑方法。,45,近代科学这一时期被称为“牛顿时代”。牛顿的成就远不止表现在物理学方面，不止完成了对物理世界的伟大综合，对近代哲学也作了杰出的总结和统一。亚沃尔夫指出：“近代科学先驱者的哲学思想大都在牛顿那里重现。但是，各种思潮的真正汇合，必需某种程度的相互适应。牛顿正是完成了这个工作，而且他的贡献还不止于使不同的哲学倾向相互适应。”作为“历来运用数学方法的大师之一”，牛顿依据数学发现了现在世人皆知的“牛顿”三大定律。但是，他的科学精神更倾向于培根、波义耳和洛克的经验精神。在科学研究中，他不仅仅依赖于数学演绎，而且还总是诉诸经验证实。他把这两种哲学倾向结合起来，形成了实验证实的方法，即“四条哲学推理的法则”。,46,即（1）除那些真实而已足够说明其现象者外，不必去寻求自然界事物的其他原因；（2）对于自然界中同一类结果，必须尽可能归之于同一种原因；（3）物体的属性，凡既不能增强也不能减弱者，又为我们实验所能及的范围内的一切物体所具有者，就应视为所有物体的基本属性；（4）在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的，或者是非常接近于正确的；虽然可以想象出任何与之相反的假说，但是没有出现其他现象足以使之更为正确或者出现例外以前，仍然应当如此对待。,47,西方近代的科学思维方法,14世纪末到15世纪初特点：试验、观察的方法被广泛运用，自然科学研究已经从搜集材料阶段进入到整理材料阶段，形而上学的思维方法初具雏形。,48,1543年，波兰天文学家哥白尼（14731543年）根据实际观测提出了“太阳中心说”，勇敢地向神学和古代托勒密主要靠主观推算得出的“地球中心说”挑战，指出地球不仅作自转运动，还环绕太阳转动。同年，荷兰人维萨留期（15151564年）在对人体进行解剖实验的基础上，发表了论人体构造一书，纠正了以前对人体的许多错误看法。在此期间，著名的自然科学家、画家达芬奇（14521519年）利用实验方法研究了栋梁所能承受的重量与栋梁粗细和长度的关系。,49,“天空立法者”开普勒（15711630年）,开普勒德国天文学家、光学家。1571年12月27日生于德国魏尔，父亲早年弃家出走，母亲脾气极坏。他是七个月的早产儿，从小体弱多病，四岁时的天花在脸上留下疤痕，猩红热使眼睛睛受损，高度近视，一只手半残，又瘦又矮。但他勤奋努力，智力过人，一直靠奖学金求学。1587年进人蒂宾根大学学习神学与数学。他是热心宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林的得意门生，1591年取得硕士学位。1609-1619年开普勒根据第谷的观测资料提出了行星运动三大定律。,50,行星运动第一定律,第一定律又称椭圆轨道定律，定律指出：“所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上。”,51,行星运动第二定律,第二定律又称面积定律，定律指出：“在行星运动时，联结行星和太阳的线，在相等的时间内，永远扫过同样大小的面积。”,52,行星运动第三定律,开普勒第三定律，也称调和定律;也称周期定律:二个行星绕太阳运动的轨道的周期时间平方之比等于二个轨道与太阳的平均距离的立方之比,53,西方近代的科学思维方法,15世纪下半叶到18世纪中叶自然科学大发展时期，试验方法、观察方法、数学方法、逻辑方法都有了较大的发展,54,到了17世纪，意大利物理学家，天文学家伽利略（15641642年）在比萨斜塔上进行了著名的自由落体实验，推翻了统治物理科学界一千多年，被奉为物理学界权威的亚里士多德提出的“重的物体先落地”，也就是“物体落下的速度和重量成比例”的观点，建立了自由落体定律。,55,在伽利略、开普勒、笛卡儿等人研究工作的基础上，英国物理学家牛顿把物体的运动规律归结为三条基本运动定律和万有引力定律，由此建立起一个完整的力学理论体系。这样，他就把过去一向认为是截然无关的地球上所谓“世俗”的运动和日月星辰那些属于神圣的“天堂”的运动统一在同一理论框架之中。这可以说是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。,牛顿（1642-1727年）,56,牛顿力学三大定律,第一定律（惯性定律或伽利略定律）：物体在无外力作用时，或者保持它的静止状态，或沿着笔直的线作匀速运动的状态。（静者恒静，动者恒动）第二定律（加速度定律）：运动的变化与外加推动力成正比；并发生在该力的作用线方向上。F=ma第三定律（作用力与反作用力定律）：对每一个作用力，总存在一个相等的反作用力和它对抗；或者说，两个物体彼此施加的相互作用力总是相等的，并各自指向其对方。,57,“我不知道世人怎么看，但在我自己看来，我只不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为比别人找到一块更光滑、更美丽的卵石和贝壳而感到高兴，而在我面前的真理的海洋，却完全是个谜”牛顿,58,西方近代的科学思维方法,18世纪后半期到19世纪后期自然科学从搜集材料进入到整理材料寻找事物间联系的发展时期，实验方法得到进一步发展；数学方法更加深入；比较方法被广泛使用，假说方法也成为建立科学理论最重要的方法之一。,59,打开第一个缺口的是德国哲学家康德（17241804年）。1755年，他在自然通史和天体论一书中提出了太阳系起源的“星云假说”。他概括、综合了当时天文学、力学的成就，根据观测到云雾状天体的资料，认为太阳和一切行星是由弥漫物质，即星云团通过自身的吸引而不断凝聚，又由于排斥而发生的旋转，逐步发展成为有秩序的天体系统。过了半个世纪，他的观点由拉普拉斯从数学上作出了证明；又过了半个世纪，分光镜证明了在宇宙空间存在着凝聚程度不同的炽热的气团。康德以星云假说，力图从物质本身的运动和发展来说明天体的形成，把宇宙看作是在时间中运动、变化和发展的过程，否定了牛顿的上帝的第一次推动的观点，推翻了世界不变的观点，正如恩格斯所说：“康德在这个完全适合于形而上学思维方式的观念上打开了第一个缺口，而且用的是很科学的方法，以致他所使用的大多数论据，直到现在还有效。”（马克思恩格斯选集第3卷，第96页，人民出版社1972年版）,60,在僵化的思维方法上打开第二个缺口的是化学。18世纪下半叶以后，化学研究中先后出现了拉瓦锡的氧化理论、道尔顿的原子论。1828年，德国的青年化学家维勒写成了论尿素的人工合成一文，他用普通的化学方法，在氰、氰酸银、氰酸铅、氨水和氯化铵等无机原料中，从不同的途径都可合成同一有机物尿素。他还证明了一些有机物和一些无机物有着相同的化学成分，从而彻底打破了有机物和无机物有不可逾越的鸿沟的观点。,61,打开第三个缺口的是地质学。18世纪的欧洲在产业革命后，工业发展很快，修铁路、开矿山、挖运河，在不同的地层中挖出了大量不同的古生物化石。英国的赖尔1830年发表了地质学原理一书，标志着地质科学中进化论学派进一步发展，他以丰富的材料论证了地球地质的自然变化，第一次把理性和科学带进地质学中，否定了由于造物主而使地球发生变化的“激变论”。,62,打开第四个缺口的是物理学。在17世纪和18世纪初，一切物理现象都被解释为力，如“光力”、“热力”、“电力”，而各种力之所以不同，被认为是因为有不同的“质”、“素”。热现象的产生是因为有热质，燃烧是因为有燃素。1842年前后，德国的迈尔、英国的焦耳等人，从不同的途径分别发现了物理热效应中的能量守恒原理，他们证明各种能量可以转化，但不能创造和消灭，证明了自然界中整个物质运动的统一。,63,打开第五个缺口的是生物学。显微镜的使用，使生物学研究大大发展。德国植物学家施莱登于1838年发表植物发生论的论文，认为一切植物的最基本构成单位都是细胞。1839年法国的施旺发现不仅是植物，而且动物的最基本构成单位也是细胞，这就是使植物和动物统一了起来。由于细胞的发现，有机体产生、成长和构造的秘密被揭开了。另外，生物进化理论也逐渐形成。德国胚胎学家沃尔弗于1759年，发表了发育论，对物种不变进行了第一次有力抨击，并且宣布了种源说，提出了简单进化论的思想。19世纪初，科学家奥肯、拉马克、贝尔等都对进化论学说的发展做出了贡献。1859年，英国生物学家达尔文在长期观察、研究的基础上，出版了物种起源一书，揭示了生物由简单到复杂，从低级向高级发展变化的自然图景，阐明了有机界物种千差万别的原因。,64,西方现当代的科学思维方法,恩格斯：自然辩证法天文学：发展的观点化学：联系的观点地质学：进化的观点物理学：统一的观点生物学：多样化的观点,65,东西方思维方式上的差异,17世纪起130年的康乾盛世从1644年到1911年的268年间为清朝统治时期。这是中国悠久历史上最后一个封建君主制王朝。在这268年间，自康熙（16611721）经雍正（17221734）至乾隆（17351796）的130多年，形成了中华民族历史上又一个辉煌盛世，史称康乾盛世。这一时期，中国社会的各个方面在原有的体系框架下达到极致。乾隆末年，中国经济总量占世界第一位，人口占世界的13，对外贸易长期顺差，以致英国迟迟不能扭转对华贸易的逆差。,66,西方兴起的工业文明,然而，正是在同一个时间，在地球的另一端，尤其是在英国，一种新的文明挑战全球的“工业文明”正在萌发；一场伟大的革命最终改造了整个旧世界的“资产阶级革命”正在进行；一个新的运动冲决中世纪封建神学桎梏束缚的“思想启蒙运动”正在蓬勃发展。由此有将仅100多年的历史，就彻底地改变了中国在世界格局中的地位，中国由一个洋洋自得的天朝大国急剧地坠入落后挨打的境地而一蹶不振。,67,三、学习研究科学技术方法论的意义,掌握正确的科学方法，是科研获得成功的必要条件掌握正确的科学方法，可以促进创新能力的培养掌握正确的科学方法，可以丰富和发展马克思主义哲学,68,第二章科学思维概述,第一节思维概述第二节思维的主体和客体第三节思维方式,69,第一节思维概述,一、思维的概念1、什么是思维思维作为一种心理现象，也是一种反映，它是认识世界的一种高级反映形式。思维是人脑对客观事物的一种概括的、间接的反映，它反映客观事物的本质和规律。2、思维的类型（1）直观动作思维（2）直观映像思维（3）逻辑思维也可分：理论思维、经验思维和实践思维；逻辑思维和直觉思维；创造思维和再生性思维,70,思维的概念,3、思维的基本要素三要素：思维原料、思维主体和思维工具。思维原料：自然界思维主体：人脑思维工具：逻辑,71,思维的特征,二、思维的特征1、概括性：思维是在人的感性材料的基础上，把一类事物的共同本质的特征抽取出来，加以概括，这就是思维的概括性。2、间接性：是指非直接地、以其他事物做媒介来反映客观事物。3、问题性：思维总是指向于某个任务或问题。4、能动性：思维是客观世界在人脑中的反映。思维不是被动的，它具有能动性，这是思维的一个重要特征。（1）思维能认识和反映世界。认识和反映是有选择性的；认识和反映不局限于事物的现象，重要的是能深入到事物的本质。（2）思维能动性的最主要表现是思维对客观世界的改造。（3）思维的能动性表现于思维对人的大脑和生理的作用。,72,中国传统思维的特征,三、中国传统思维的特征1、人论关系的追求，重人事而轻自然，淡漠对物质客体的探索。2、思维方式是经验型思维。取象模拟，直观外推，抽象化程度不高。3、直观性和整体性4、单一化、和谐统一性。,73,第二节思维的主体和客体,一、思维的主体思维主体是指从事思维活动的承担者，即在思维过程中始终处于主导地位的人。1、思维主体的基本属性（1）社会性（2）历史性（3）实践性（4）能动性,74,思维的主体,2、思维主体的能力结构（1）获取信息提出问题的能力（2）科学思维能力。属于核心要素。A、感知觉能力B、记忆储存能力C、逻辑加工能力D、思维的控制调节能力E、思维的想象能力,75,思维的主体,（3）语言能力语言：自然语言、科学语言和数学语言语言表达能力：口头语言表达能力、书面语言达能力、图表表达能力和数学符号语言表达能力。语言在思维中的作用：A、语言把人的思维和动物的心里活动区别开来，并且成为人类自身和思维发挥的必要条件。B、语言是人的自我意识形成的必要条件C、语言是社会进化中信息选择的工具。D、科学语言的创造是科学发展的介质和手段。F、形式化语言的创立，为表述科学知识系统提供了有力的工具。,76,思维的主体,（4）自我优化知识结构的能力是指一个人主要是依靠自己的力量获取知识、经验、把握技能、及时调整知识结构使之处于最佳状态的一种实际本领。合理的知识结构基本特征：结构的完整性；结构的有序性,77,思维的客体,二、思维的客体思维的客体是指思维主体思维活动所指向的事物，即思维对象。1、思维客体的特点（1）思维的客体以实践客体为基础（2）在思维活动中接受主体的观念改造，是思维客体的本质特点。（3）可知性和不可穷尽性是思维客体历史性的客观依据。,78,思维的客体,2、思维客体的类型思维客体根据其存在的方式可划分为：自然客体、社会客体和精神客体。（1）自然客体自然客体即思维主体的活动所指向的自然界。（2）社会客体社会客体是指由社会的人、社会的物质系统要素构成的。（3）精神客体精神客体即主体活动所指向的精神现象。人既有主体性，又有客体性。精神客体的客观物质性表现为：,79,思维的客体,人既有主体性，又有客体性。精神客体的客观物质性表现为：第一：精神客体相对于物质世界是第二性的，主观的东西，但相对于主体来说却是客观存在的，有其自身独特的规律性的东西。第二：精神客体的根源及其物质承担者是客观的。第三：精神客体所产生的影响也是客观的。,80,思维主体和思维客体的关系,三、思维主体和思维客体的关系1、思维主体和思维客体在思维活动中形成矛盾关系。既对立又统一（1）就思维活动在人的全部生存活动中的地位来说，它本质上是一种主体与客体间的反映与被反映关系，它以主客体的实践关系为基础，同时渗透着主客体的价值关系和其他关系（认识关系）。（2）就思维活动自身的内在层次性说，它是以主客体之间的信息相互作用为基础，以人所特有的精神活动为本质内容的反映过程。（3就思维活动中各个要素相互作用的机制来说，思维是模写、选择、建构和创造的统一。,81,思维主体和思维客体的关系,模写：指主观对客体的反映，是以客观事物为对象、为原型的。选择：是指主体对客体信息的接收和加工，不是来者不拒，兼收兼蓄。而是有选择地接收。有区别地对待，有取舍地加工。建构：一是指人的思维结构本身的建立或重构的过程；二是指主体在思维活动中运用思维工具和自身的认识结构，对客体信息进行加工和整理，将其构造为一个观念整体，或调整其整体结构，以观念地再现客体本质的过程。创造：是指主体对客体的反映活动，不仅再现客观对象本身的本质、结构和规律，而且要把对客观对象的认识与主体自身的目的的需求结合起来，在观念上创造出符合主体需要并作为实践活动目标的理想客体。,82,思维主体和思维客体的关系,2、客体主体化与主体客体化客体的主体化：（1）客体转化为主体的思维层次。（2）客体转化为被主体实际占有的层次。（3）人的活动方式、行为方式内化为人的思维格。主体的客体化：（1）主体思维层次转化为客观的知识层次，即科学、社会精神文明的积累。（2）主体的目的，要求转化为计划、方案、行动规划。（3）主体的精神、计划最终转化为客体存在。,83,第三节思维方式,思维方式是相对定型化的、显现出来的社会理性活动的思维样式和思维结构，并通过这种理性活动的思维样式、结构和过程，展现出人们认识世界的理解水平、深度和广度，同时表现出人们对外界信息的处理能力，在此基础上，人们进而编织成社会需要的精神产品。,84,思维方式的内涵,一、思维方式的内涵1、思维方式的本质思维方式的组成：（1）、思维主体（2）、思维客体（3）、思维的工具和手段（4）、思维的运行和协调过程以上四环节的相互结合，形成人类理性的思维活动的整体过程，展现出思维方式的动态链条。某种思维方式一旦形成，就具有相当的广泛性、普遍性和典型性，并且为该时代的多数人所采用。,85,思维方式的内涵,2、思维方式的构成思维方式的构成因素：（1）价值标准价值标准是主体在思维过程中对作为思维对象的外界事物的评价。（2）思维空间思维空间是思维结构所决定的思维视野，是某种思维方式所能接受、理解和处理信息的容量框架，或称之为“思维框架”。,86,思维方式的内涵,外在的思维空间是思维角度、思维层次和思维因子的综和。内在思维空间表现为思维的概念、方式和结构不断增生的过程。（3）思维传统思维传统是在历史上由各种复杂社会因素积淀而形成的。“思维圈”,87,思维方式的内涵,思维传统怎样影响着思维方式？第一、思维传统形成固定的思维定势。第二、思维传统形成固定的思维线路。第三、思维传统往往形成偏见、成见。对思维传统应“吸取精华，弃其糟粕”，用现代实践和科学发展的尺度对它加改造。,88,思维方式的发展,二、思维方式的发展思维方式是运动变化的，经历过多次巨大的进步，不断地由幼稚走向成熟，由感性走想理性。由神秘走向科学。1、古代朴素唯物辩证的思维方式带有浓厚的直观、思辩和猜猜的性质。突出表现：一是认为世界或者是构成世界的本原都处于运动变化和发展之中。二是看到自然界矛盾的两个方面，并把对立面的统一和斗争看作事物发展的动力。,89,思维方式的发展,2、形而上学的思维方式把自然界的事物和过程孤立起来，撇开广泛的总的联系去进行考察，因此就不是把它们看作运动的东西，而是看作静止的东西；不是看作本质上变化的东西，而是看作永恒不变的东西；不是看作活的东西，而看作死的东西形而上学的思维方式。形而上学的思维方式是孤立、静止、片面地认识事物的方式，人们要认识事物的总体、事物的运动，形而上学的思维方式就感到无能为力。,90,思维方式的发展,3、唯物辩证的思维方式唯物辩证的思维方式把事物看成互相联系、互相制约、互相影响的。不同学科的交叉形成的新的学科.P504、系统思维方式系统思维方式是一种将整体与部分辩证地统一起来的思维方式。系统思维方式也把分析与综合有机结合起来。系统思维方式还把定性和定量研究很好地结合起来。,91,科学思维方式的共同性和特殊性,三、科学思维方式的共同性和特殊性科学思维方式就是能使主观与客观到达具体的历史的统一的思维方式，就是指导人们正确地认识和解决问题的思维逻辑。1、科学思维方式的共同性（1）科学思维方式的形成和变化，受物质生产方式和生活方式的制约。一方面，具有时代特色的思维方式的形成，受物质生产方式的制约。另一方面，科学思维方式的的形成和变化，还受人们的社会生活方式的制约。,92,科学思维方式的共同性和特殊性,（2）思维方式的形成，变化具有相对独立性，科学思维方式也是如此。科学思维方式具有传统继承和现实变异性相统一的特点。各种思维方式的相互关系分析：同性质或不同性质的思维方式，总是相互影响、相互作用、相互促进、相互渗透的。如：普通思维（形式逻辑思维）和辨证思维方式；形象思维方式和抽象思维方式；渐悟思维方式和顿悟思维方式；哲学思维方式和自然科学方式。,93,科学思维方式的共同性和特殊性,2、自然科学思维方式的特殊性自然科学是关于自然界事物和现象的本质、特点和规律的科学，是人们进行物质生产实践和科学实验实践经验的概括和总结。现代自然科学思维方式的特殊性：（1）科学假说思维科学假说，就是以一定的经验材料和事实为依据，以已有科学理论和技术方法为指导，对未知自然界的事物的本质、构成、特性和规律，做出推测、推断。,94,科学思维方式的共同性和特殊性,科学假说特点：一是科学性二是推测性（2）逆向思维（3）对应思维和互补思维对应思维有两个原则：一是对应容涵原则二是对应超越原则,95,第四节现代思维方式的特点,现代思维方式是现代实践方式的反映，是生根于现代实践和科学发展，并与之相适应的理性思维方式。1、综合性现代综合特点（1）现代综合形成综合的体系，是在各个层次综合基础上的综合。（2）现代综合是客观的定性分析与微观的定量分析相结合的综合。（3）现代综合是辨证的综合,96,第四节现代思维方式的特点,2、动态性思维的动态性是辨证法的发展原则的体现，它是现代思维区别于历史上其它思维的特点之一。3、多维性多维思维是从多个方面来考察同一问题的思维过程与思维活动。多维性思维特点（1）多角度性（2）多层次性,97,第四节现代思维方式的特点,4、开放性开放性思维要求把思维从狭窄、封闭中解放出来，开拓新的思维角度，增加对世界认识的思维渠道，让思维领域更加广阔，使思维更加富有活力，更加富有创造性。5、创造性思维的创造性是从新的思维角度、程序和方法来处理各种情况、各种问题，从而产生新成果的思维过程、思维活动。创造性思维总是开放性的、建构性的和创新性的，它使人的思维不断地从一个方面深入到另一个方面，从一个层次进入到另一个层次。,98,第三章科学问题与科研选题,1.科学问题2.科研选题,99,科学研究的逻辑起点科学问题及其把握科学问题的分类科学问题的来源,何谓问题？问题是一种需要，要求排除不确定性。问题是“不知道”？但“不知道”本身并不是问题，只有“不知道而又想知道”才是问题。所以“不知道”只是发生问题的前提。“无知”只是一种状态，惟有“求知”才是问题。科学问题有广义和狭义之分。,第一节，科学问题,100,1、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(个别事实-归纳解释性理论-演绎出关于个别事实的知识)（近代）培根为代表的古典归纳主义学派（观察实验-感性认识理性认识）B“科学始于问题”（现代）爱因斯坦的观点（现代）波普尔的观点,一、科学问题及其分类,101,科学研究的逻辑起点,古希腊时代：亚里士多德认为科学是从观察个别事实开始，然后归纳出解释性原理，再从解释性原理演绎出关于个别事实的知识。在这个过程中，科学研究的起点必然是观察，由此得到所谓的“科学研究从观察开始”的论断。近代科学革命之后：以培根为代表的古典归纳主义学派，从理论和实践上发展了亚里士多德的“科学始于观察”的思想。,因此，这一观点曾经在相当长的时间内得到了学术界的普遍认可。,102,亚里士多德,103,FrancisBacon弗兰西斯培根（1561年1月22日-1626年4月9日）,虽然弗朗西斯培根在很多年中都是一位主要的政治家，虽然他把大部分时间和精力都用在自己的政治生涯中，但是他被列入本书却只是因为他的哲学作品。这些作品表明他是科学新时代的先驱：认识到科学和技术可以改变世界的第一位伟大的哲学家，一位科学调查的得力倡导者。培根于年出生于伦敦，是伊丽莎白一世手下一位高级政府官员（新贵族）的次子。他十二岁进入剑桥大学三一学院，但是三年后中途辍学，未获得学位。他从十六岁开始给英国驻巴黎大使当一个时期的官员。但是当培根十八岁时，他的父亲猝死，未能给他留下什么钱财。因此他开始攻读法律，二十一岁时找到一个律师的职业。,104,新工具也许是培根最重要的著作。这部著作基本上是号召人们采用实验调查法。由于完全依靠亚里士多德演绎逻辑方法荒诞可笑，因而需要一种新的逻辑方法归纳法。知识并不是我们推论中的已知条件，而是要从条件中归纳出结论性的东西，更确切地说是我们要达到目的的结论。人们要了解世界，就必须首先去观察世界。培根指出要首先收集事实，然后再用归纳推理手段从这些事实中得出结论。虽然科学家在每一个细节方面并不都是遵循培根的归纳法，但是他所表达的基本思想对观察和实验有重大意义，构成了自那时起科学家一直所采用的方法的核心。,105,科学始于问题,批判理性主义者、科学哲学家波普尔根据现代科学发展的规律和特点，从理论上对“科学始于观察”进行了批判，并系统地提出了“科学始于问题”的观点。波普尔认为观察和实验是离不开理论的，尽管通过观察可以引出问题，但观察过程总是要渗透、伴随着预设的问题，观察总是要有选择的。漫无目的的观察实际上是不存在的。,106,卡尔波普尔1902年7月28日生于奥地利，1994年9月17日逝于英国伦敦。,107,卡尔波普尔简介,20世纪最著名的学术理论家、哲学家，在社会学上亦有建树。波普尔最著名的理论，在于对经典的观测归纳法的批判，提出从实验中证伪的评判标准，区别“科学的”与“非科学的”。1928年，他获授哲学博士学位，1936年前在中学任教；1937年移民至新西兰，在坎特伯雷大学任哲学讲师；1946年迁居英国，在伦敦经济学院讲解逻辑和科学方法论；1949年获得教授职衔。1965年，他经女皇伊丽莎白二世获封爵位；1976年当选皇家科学院院士。1969年从教坛退休后，他仍活跃于知识界。1982年，波普尔获颁荣誉侍从勋章。,108,波普尔的科学发展模式,波普尔将科学发展模式概括为：P1TTEEP2其中，P1、P2代表问题，TT代表试探性理论，EE代表批判性检验，排除错误。,109,科学的发展开始于问题;研究者为了解决问题，发挥想象的创造力，提出可被证伪的假设、猜想、理论;接着，对这些假设、猜想、理论进行批评和反驳，设法通过检验证明它们为假;当它们一旦被检验证明为假时，又出现了新的问题，然后，再提出新的假设理论，进行新的批评和反驳，如此循环不已。科学认识就在这种过程中得以发展和增长。其中，关键的环节是对所提出的理论、假设进行批判和反驳，因此，波普尔认为，科学发展的过程也就是不断对原有的理论进行证伪和批判的过程。,110,魏格纳的发现,1910年，德国的魏格纳卧病在床，无事可做，无意中发现世界地图上大西洋两岸海岸线轮廓的相似，这还不是研究的开始。只有当他提出“南美洲和非洲这两块大陆过去是否连成一片”这个问题时，他才开始了大陆漂移说的研究，因为除此种可能以外，他找不到对海岸线轮廓相似的其他解释。,111,魏格纳,112,魏格纳卧病在床,113,114,Mapoftheworld,115,效果图,116,大陆漂移说,117,从现代科学理论发展的总体进程来看，只有出现了原有理论不能解释的问题时，人们才会去修正、补充或建立新的理论。所以科学理论的萌发、进步以及新旧理论的更迭都是由问题引起的。从科学研究的具体过程看，科学认识主体总是按照问题的框架，有选择地去搜集事实材料，有目的地进行观察和实验。,现在，科学研究从问题开始的观点已经越来越多地得到人们的认可并成为从事科学研究活动人员的一种共识。为什么会这样呢?,118,“科学始于问题”与“科学始于观察”的最大区别在于前者强调了科学研究的主动性，科学研究是一个不断提出问题并解决问题的过程。科学家或从事科学研究的人员，应对问题保持高度的敏感，能否提出一个好的问题是衡量研究人员创造力的标志之一，巴斯德说“机遇只偏爱那些有准备的头脑”，类似地，可以说“科学研究只偏爱那些对问题敏感的人”。,119,科学认识活动的本质是解题，就是提出一种理论来解决问题。科学问题是产生科学理论的源泉。所以，波普尔说：人类理解的活动实质上与一切解题活动并无二致。劳丹说：“科学本质上是一种解题活动。”,120,“科学始于问题”与“认识以实践为基础”前者着眼于科学研究的程序，后者着眼于认识的来源；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；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。,121,2、科学问题的概念所谓科学问题，就是指一定时代的科学认知主体在当时的知识背景下提出的尚未认识和解决的问题，它包含一定的求解目标和应答域，但尚无确定的答案。也就是说，是指一定时代的科学认识主体在当时的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解决的矛盾。,科学问题及其分类,122,科学问题及其分类,3、科学问题的判定(1)区分真实问题与虚假问题真实问题是指可以经过实践加以检验的问题，是可以经过实践证实或者证伪“人为什么会死？”（真实问题)“人为什么会长生不老？”（虚假问题)“1+1为什么等于2？”（真实问题）“1+1为什么等于3？”（虚假问题）结论：科学问题都是真实问题。,123,(2)区分科学性问题与非科学性问题科学性问题是通过对科学背景知识认真思考和分析提出来的，这种问题的提出，本身就意味着知识的进展，甚至已经构成科学的发现。非科学问题不是产生于对科学知识的分析，而是指因对科学背景知识的无知而提出的问题。“花儿为什么是红色的？”“你喜欢什么颜色的花？”科学问题都是带有科学性的问题。,124,(3)区分已解决的问题与待解决的问题已解决的问题被认为是已解决的问题，待解决的问题是指科学探索意义的尚未解决的问