科学方法论-2014-3-获取科学事实的方法

1、获取科学事实的方法获取科学事实的方法康仕慧山西大学科哲中心2一、什么是科学？一、什么是科学？二、什么是科学研究？二、什么是科学研究？三、什么是科学方法论？三、什么是科学方法论？科学方法论科学方法论回顾回顾3一、什么是科学？一、什么是科学？4何为科学？何为科学？l 知识知识 科学知识科学知识l 社会社会活动活动 科学活动科学活动l 社会建制社会建制 科学组织科学组织 5二、什么是二、什么是科学科学研究？研究？6科学研究的过程科学研究的过程23 13 3457科学研究的过程科学研究的过程 假说选题 求证观察实验逻辑思维 新的假说创新思维 验证观察实验逻辑 建立理论8三、什么是科学方法论？三、什么是

2、科学方法论？9方法方法“跛足而不迷路能赶过虽健步如飞但误入歧途的人。” 弗兰西斯培根“方法”一词，在中国古代就有“办法”、“方术”等含义；在古希腊则是“沿着”和“道路”意义演化而来，意味着沿着（正确的）道路运动，或者接近或达到某一目标的途径。方法就是达到某种目的所遵循或使用的理论、规则、途径、程序、技巧和手段的总和。简言之，方法就是一切领域中思想和行为的活动方式。10科学方法科学方法科学研究方法，是指科学研究活动应遵循或使科学研究方法，是指科学研究活动应遵循或使用的理论、规则、途径、程序、技巧和手段，用的理论、规则、途径、程序、技巧和手段，亦即人们在科学研究活动领域中的思想和行为亦即人们在科学

3、研究活动领域中的思想和行为的活动形式。的活动形式。科学研究方法所反映的是科学知识的生产过程科学研究方法所反映的是科学知识的生产过程和创造过程，或者说，它是科学知识的精神生和创造过程，或者说，它是科学知识的精神生产方式。产方式。自然科学方法和社会科学方法。自然科学方法和社会科学方法。11科学方法的层次科学方法的层次按照其抽象化程度和适用程度，可分为按照其抽象化程度和适用程度，可分为三个层次：三个层次：最低层次最低层次专门方法，专门方法，是各门科学所是各门科学所特有的认识和方法，是适用于个别学科特有的认识和方法，是适用于个别学科或个别领域的专门研究方法。例如：植或个别领域的专门研究方法。例如：植物

4、遗传育种学采用的物遗传育种学采用的“杂交育种杂交育种”的方的方法、地质学采用的古生物化石测定底层法、地质学采用的古生物化石测定底层相对年代的方法等等。相对年代的方法等等。12科学方法的层次科学方法的层次中间层次中间层次一般方法，一般方法，是从各门学科是从各门学科研究方法中概括出来的具有共同规律性研究方法中概括出来的具有共同规律性的方法。自然科学的一般方法有：观察、的方法。自然科学的一般方法有：观察、实验、逻辑、数学、系统科学方法、假实验、逻辑、数学、系统科学方法、假说、直觉、机遇、想象等。说、直觉、机遇、想象等。13科学方法的层次科学方法的层次最高层次最高层次哲学方法，哲学方法，是自然科学、是

5、自然科学、社会科学和思维科学研究中普遍适用的社会科学和思维科学研究中普遍适用的方法，多是从世界观、认识论和方法论方法，多是从世界观、认识论和方法论上论述的，是以哲学的原理、范畴和规上论述的，是以哲学的原理、范畴和规律为基础的研究方法。律为基础的研究方法。14科学方法论科学方法论科学方法论是关于科学研究中常用的一科学方法论是关于科学研究中常用的一般方法的理论，是关于科学研究一般方般方法的理论，是关于科学研究一般方法的性质、特点、内在联系和变化发展法的性质、特点、内在联系和变化发展的理论体系。的理论体系。15科学研究的一般方法科学研究的一般方法“科学是从事实中推导出来的”。1、选题方法；2、搜集资

6、料的方法； 3、获取科学事实的方法1观察方法4、获取科学事实的方法2实验方法5、提出科学假说和建立科学理论的方法 科学推理16科学研究的一般方法科学研究的一般方法（1）科学认识）科学认识观察、实验（2）科学发现）科学发现直觉、灵感、顿悟、机遇、 形象思维（非逻辑（非逻辑-非理性）非理性）（3）科学确证）科学确证归纳、演绎、类比、最佳 说明推理（逻辑（逻辑-理性）理性）17一、科学事实一、科学事实二、科学观察二、科学观察三、科学实验三、科学实验获取科学事实的方法获取科学事实的方法18一、科学事实一、科学事实科学事实科学事实一、科学事实的概念一、科学事实的概念二二、科学事实的基本特征、科学事实的基

7、本特征三三、科学事实的作用、科学事实的作用四四、科学事实与客观事实、科学事实与客观事实20（一）科学事实的概念（一）科学事实的概念（1）事实事实不是指世界上的一个简单事物，而是指“事物具有某种性质”或“某种事物具有某种关系”，哲学家罗素风趣地说：“不把拿破仑称作事实，而是把他有野心或他娶了约瑟芬叫做事实。”。 事实指人们通过感观或仪器可以感知的某种事件，不是指所有事件的普遍的类，而是指某一单个事件、个体事件。显然，事件普遍的类是不可观察、不可感知、不可核查的，只有具体的个体事件才是可直接观察、可感知、可检验的。 在认识论中，事实是指已被正确认识到的客观事物、事件、现象、关系、性质、本质及其规律

8、性的总称。21（一）科学事实的概念（一）科学事实的概念（2）科学事实指人们通过观察和实验等科学实践活动所观测到的对客观存在的事件、现象和过程的真实描述；是指可用公共语言记录和传达的个体事件，它是关于个体事件的观察报告或单称陈述。 科学事实一般分为两类：一类指客体与仪器之间的相互作用结果的描述。例如，观察仪器上所记录和显示的数字、图像等。另一类是对观察实验所得结果的陈述和判断。科学事实与不依人的意志为转移的客观自在事物的现象、过程和规律即客观事实不同。科学事实的内容是客观的，而形式是主观的。 22（二）科学事实的基本特征（二）科学事实的基本特征科学事实应该是个别存在的陈述。“铀具有放射性”“水分

9、子由两个氢原子和一个氧原子构成”“所有微观客体具有波粒二象性”“整个宇宙都在膨胀着” 科学事实具有可重复性、可检验性。科学事实是关于个体事件的观察陈述，是一种单称陈述，它本身具有可重复性、可检验性。一个科学事实正是在这种重复中受到检验的：如果它经得起重复，就是真的；如果经不起重复，就是假的。 理论推断23（二）科学事实的基本特征（二）科学事实的基本特征科学事实具有主、客两重性（可传达性、主体间性）。科学事实既具有客体性的成分，又具有主体性的成分。科学事实是主体和客体相互作用的结果。 科学事实应具有可精确性、可定量性。科学事实作为实验自然科学的经验知识，应该被赋予比较精确的数量特征。一个科学事实

10、，一开始往往是个体事件的定性描述，后来才逐渐成为个体事件的定量描述。 科学事实都具有基础性、稳定性、可靠性。木炭或金属钠可以燃烧，这一科学事实既是燃素说的事实基础，又是氧化学说的事实基础。24（三）科学事实的作用（三）科学事实的作用科学事实是人们提出新的科学假说的基本前提之一。孟德尔的豌豆实验结果 遗传因子假说黑体辐射实验结果 普朗克量子假说科学事实是建构科学理论的可靠的经验基础。科学事实是用来检验科学假说和评价科学理论的根据。假说/理论 观察命题（验证）爱因斯坦广义相对论25（四）科学事实与客观事实（四）科学事实与客观事实（1）“事实1”与“事实2”。客观存在的事物、事件、现象、过程和规律本

11、身，称为“事实1”，本体论意义上的事实或客观事实。人们对客观事物、事件、现象、过程等的描述和判断，称为“事实2”，认识论意义上的事实或经验事实（科学事实）。（2）科学事实与客观事实的关系。客观事实属于本体论范畴，无所谓真假；科学事实属于认识论范畴，可以有真假。“氦氖氩氪氙氡具有惰性 ”，如果是从化学实验中得出的，就是科学事实。如果是从原子的量子理论中推导出来的，则是理论推断。科学事实是在经验上被确认的，理论推断则是在理论上合乎逻辑的。 26二、科学观察二、科学观察科学观察科学观察一、什么是科学观察一、什么是科学观察二二、科学观察的基本特征、科学观察的基本特征三三、科学观察的基本原则、科学观察的

12、基本原则四四、科学观察的作用、科学观察的作用28是指科学家按照一定的目的和计划，通过自己的感官或科学仪器与现实自然对象打交道，使对象在自然状态下感性具体地呈现出来，而对现实对象进行感知和语言描述，以发现和核检科学事实的感性认知活动。是科学家有目的、有计划、有选择地对自然界各种事物和现象进行感知、描述和记载的一种方法。观察大都是在自然发生的条件下进行的。所谓自然发生的条件，就是说人们在观察时不干预自然现象，即使运用仪器，也可保证仪器不改变自然现象的基本形态和运动的原有进程。（一）什么是科学观察（一）什么是科学观察29科学观察的类型 直接观察：观察者并不借助于仪器这种中介物，单凭自己 的感觉器官直

13、接去对自然状态下的具体对象进行感知和考察，并且用公共语言对观察结果进行描述的活动。 如第谷布拉赫对行星运动轨道的观测主要是通过肉眼进行的，他所作的天文学观测达到了他那个时代的最高水平和肉眼观察的极限。这种观察简单、易行、直接、便捷，不受科学仪器等物质条件的限制，不会使自然对象受到仪器的干扰和影响，因而可保证观察结果的最大限度的客观性与具体性。 30科学观察的类型 直接观察的局限性：感觉器官的生理局限 各种感官都有一定的感觉阈值，只能接受相应的有限范围内的自然信息（宏观尺度、可见光波段的电磁波、声波波段的机械波）； 感官测定数量及数量关系的能力有限（不能准确捕捉到、记录下高速运动或转瞬即逝的自然

14、对象）； 感官的观察精确度较低（水温较热或较冷、光线较明或较暗、速度较快或较慢、距离较长或较短等）。f观察者不同的知识背景、生理与心理状态带来的局限31科学观察的类型间接观察：观察者不直接地同自然对象打交道，不直接感观察者不直接地同自然对象打交道，不直接感受自然对象，而是借助于科学仪器这种中介物去间接地感受自然对象，而是借助于科学仪器这种中介物去间接地感知自然状态下的具体对象，并且用公共语言对观察结果进知自然状态下的具体对象，并且用公共语言对观察结果进行描述的活动。行描述的活动。各种仪器是都是人的感觉器官及其功能的延伸，可以增大感官的感各种仪器是都是人的感觉器官及其功能的延伸，可以增大感官的感

15、受阈值、扩大感觉对象的范围，增强感官的灵敏性和反应速度，提受阈值、扩大感觉对象的范围，增强感官的灵敏性和反应速度，提高对自然对象感知的精确性，可以避免错觉等高对自然对象感知的精确性，可以避免错觉等（用各式望远镜观测（用各式望远镜观测天体，用各式显微镜观测细菌、病毒，用各式温度计测量气体、液天体，用各式显微镜观测细菌、病毒，用各式温度计测量气体、液体的温度等等体的温度等等 ）。）。 32科学科学观察观察的类型的类型 间接观察的局限性：间接观察不如直接观察直观，不能取代直接观察； 观察仪器设计的正确与否，影响观察结果； 观察仪器操作过程中的技术方面原因，会带来误差，影 响观察结果；运用观察仪器还可

16、能干扰观察对象 无论采用何种仪器，观察者都不能改变观察对象的自然状态，这样对象的许多属性就无法显示在这些仪器上，因而也就不能为人们认识。 33第一，任何科学的观察，都不是“走马观花”，不是毫无目的的随便看看，而是一种具有目的性、计划性、选择性的活动。 第二，任何观察都是一种感性认知的活动。 第三，任何观察都是对处于自然状态下的现实的具体对象的感知与描述。 第四，任何观察都具有可传达性、公共性、可重复性、可检验性。 最后，任何观察结果作为科学事实，都具有可精确性、可定量性特征。 （二）科学观察的基本特征（二）科学观察的基本特征34同时应该指出，任何观察也都具有主观性、个体性、差异性特征。虽然观察

17、结果相对于实验结果更具有客观性、具体性，但这并不意味着观察的结果是纯客观的，反映了客观对象本来的具体的面目。实际上，任何观察对象都是认识主体有选择性的、有针对性的自觉注意的对象，是进入人的感性活动和主体认知系统中的对象。（二）科学观察的基本特征（二）科学观察的基本特征35 每个健全的人都可以观察事物，但不一定每个健全的人都可以观察事物，但不一定能进行科学观察活动。科学观察是一种专门能进行科学观察活动。科学观察是一种专门的才能，需经系统训练才能获得。的才能，需经系统训练才能获得。36 科学观察的目的性原则。 科学观察的客观性原则。哭笑不得的实验 排除心理方面造成的错觉 科学观察的全面性原则。“公

18、说公有理，婆说婆有理” “一叶障目，不见森林”“攻其一点，不见其余” 科学观察的典型性原则。研究对象要有典型性普遍性、代表性研究条件要有典型性有利于观察的时间、地点（三）科学观察的基本原则（三）科学观察的基本原则3738令人哭笑不得的实验 贝弗里奇在其科学研究的艺术中，还描述过这样一个哭笑不得的实验：曼彻斯特市有个医生，在教学生的时候，用手指蘸糖尿病人尿的样品来尝味。然后他要求全体学生重复这个动作。学生们勉勉强强愁眉苦脸地照着做了，而一致同意尿是甜的。这时医生笑着说： “我这样做是为了教育你们观察细我这样做是为了教育你们观察细节的重要性。如果你们看得仔细就会注意到我伸进尿节的重要性。如果你们看

19、得仔细就会注意到我伸进尿里的是拇指，舔的却是食指。里的是拇指，舔的却是食指。”39 观察中的思维是不可缺少的。但是导致非客观观察结果的主观因素也是存在的。曼彻斯特市医生所做的实验中，学生们的感觉器官并没有充分发挥作用。首先是视觉，没有看到由拇指到食指的变化；其次是味觉，并不一定真实地品尝出了糖尿病人尿的味道。这时感官为什么会失去作用?主要在于学生的脑子里存在着先入之见先入之见的主观因素。或者完全从主观的想象出发或者过分地相信自己已有的经验或者从某种条条框框出发，都会给观察结果打上鲜明的主观印记，而使结果不可靠。所以，不带偏见的考察才不会受迷惑，结果才有可能是客观的。40（四）科学观察的作用（1

20、）是获取第一手科学事实材料的重要手段。（2）可以促使科学发现和技术发明（青霉素）。（3）可以扩大研究领域并为科学研究开辟新的道路。（4）可以作为提出和检验科学假说的一种手段（开普勒的火星椭圆轨道假说） 。41三、科学实验三、科学实验科学实验科学实验一、什么是科学实验一、什么是科学实验二二、科学实验的基本特征、科学实验的基本特征三三、科学观察与实验的区别、科学观察与实验的区别四四、科学实验的作用、科学实验的作用43所谓实验，就是科学家根据特定的目的、计划、旨趣，进行实验设计，通过操作科学仪器，作用于现实的自然对象，使对象在人为控制、限制和支配的条件下，以抽象、纯粹、简化、强化的形式呈现出来，以被

21、限定或被规定的形式表现出来，而对现实对象进行感知和描述，以发现和检验科学事实的感性认识活动。（一）什么是科学实验（一）什么是科学实验44科学实验的类型 定性实验：这是最基本的实验之一，是判定实验对象的存在与否及其具有什么样的性质和组成成分的实验。 平时化学、物理实验中的许多实验都是定性实验。科学史中著名的定性实验：迈克尔逊莫雷否定“以太”存在的实验、法拉第的电磁实验、戴维逊革末的实物粒子波粒二象性的电子衍射实验、贝克勒尔关于放射性的实验等。45科学实验的类型 定量实验：所谓定量实验，是为了深入了解事物和现象的性质，揭露各因素之间的数量关系，确定某些因素的数值而进行的或某些因素之间的数量关系实验

22、。定量实验是一门科学学科发展程度的重要标志。 如测定光速的实验，化学中的测定元素原子量，物理学中测定引力常数、热功当量、电子荷比值等实验。46科学实验的类型 模拟实验：指科学家并不直接地借助于仪器设备去操纵自然对象，而是根据相似关系进行模拟设计，以一种简化模型来代替原型（即真实的对象），然后通过操作仪器直接作用于模型，并对被控状态下的模型进行感知与描述的活动；此外，科学家需要对关于模型的实验结果加以修正，此外，科学家需要对关于模型的实验结果加以修正，以推广到原型即实际对象上去，从而间接认知实际对象的以推广到原型即实际对象上去，从而间接认知实际对象的性质，发现和检验关于实际对象的科学事实与自然规律的性质，发现和检验关于实际对象的科学事实与自然规律的活动。活动。 如对地壳运动的模拟研究、对气象活动的模拟研究、对生命起源对地壳运动的模拟研究、对气象活动的模拟研究、对生命起源的模拟研究等等的模拟研究等等 。47第一，与观察一样，任何科学实验也都是有目的性、计划性、选择性、针对性的活动。 第二，与观察一样，实验也是一种感性认知的活动。 第三，任何实验都是在人为设计、干预、控制和限制的条件下，对现实对象某些规定的感知和描述。 第四，与观察一样，实验也具有可传达性、公共性、可