专题二科学技术观与科学方法论

1、专题二 科学技术观与科学技术方法论1一、科学与技术1.科学、技术的概念“科学”词义的来源: 19世纪下半叶，日本明治时代启蒙思想家福泽瑜吉首次把Science译为科学（分门别类加以研究的学问）。 1893年，康有为最早将“科学“一词引进中国。随后，梁启超在变法通议中，严复在天演论中，都使用了”科学”一词，将科学研究机构译为“格致大馆”。从此科学一词便在我国广泛使用。 2科学的本质1人类能动地认识和改造外部世界的一种探索性活动，是人类的一种特殊实践活动，2它有其共同体、结构和建制，3遵循一定严格的方法，具有实验性、探索性、理性和逻辑性等特征，4完整的、不断发展的由定理、定律和理论等构成的实证知识

2、体系。3科学的本质属性客观真理性可检验性系统性主体际性： 科学知识作为社会意识形式被不同认识主体所理解，接受不同认识主体的实验检验，并在主体间畅通地讨论、交流。4技术的本质技术源于希腊文单词：techne-，指技能，艺术。技术的当代含义：一切为达到某种目标所使用的手段、工具、规则和方法。技术是实现某种目的的有效活动，是求功用的活动。当代技术也是科学的应用。52.科学与技术的关系62.1 科学与技术的联系2.1.1 科学与技术的研究对象都是物，都是自然界。科学活动与技术活动都要遵守自然界的规律，都需要正确的自然观作为哲学基础。二者的研究方法有许多相通之处。 72.1科学与技术的联系2.1.2 二

3、者的根本目的，都是为了满足人类利用、控制、改造、创造和保护自然的需要。科学认识自然是技术改造自然的前提，技术改造自然是科学认识自然的最终目的。科学为技术提供理论基础，技术是科学价值的进一步实现。科学与技术都是为了创新，是人类统一创新过程的不同阶段。 82.1科学与技术的联系2.1.3 二者都是人的本质力量的展现。科学和技术的本质，归根到底是人的本质。物质与精神的统一、物质与精神的相互转化，是人的本质。从利用自然的角度来讲，科学活动是物质转化为精神的过程，技术活动是精神转化为物质的过程。92.2 科学与技术的区别 2.2.1 研究对象：不同的物科学研究的对象是天然自然物。技术研究的对象是人工自然

4、物。 102.2 科学与技术的区别2.2.2 不同的性质科学活动是认识活动，是通过知识的生产和交流进行的；技术活动是经济活动，是通过商品的生产和交换进行的。科学活动是物质转化为精神的过程，技术活动是精神转化为物质的过程。 112.2 科学与技术的区别2.2.3 不同的追求目标科学指向自然界的存在方式，要解决的问题是：“自然界是怎样的?”技术指向人的活动方式，要解决的问题是：“我们应当怎样做?”科学的目的是求真；技术的目的是求利。 122.2 科学与技术的区别2.2.4 不同的基本矛盾科学活动的基本矛盾是已知与未知、真理与错误的矛盾；技术活动的基本矛盾是利与弊、投入与产出、低效与高效的矛盾。 1

5、32.2 科学与技术的区别2.2.5 不同的思维方式科学的思维方式是分辨是非、弄清真伪、坚持真理、修正错误；技术的思维方式是权衡利弊、趋利避害，如何使低效变为高效。 142.2 科学与技术的区别2.2.6 不同的成果形式科学是知识创新活动，科学创新的成果是新知识；方法也是科学成果，但最终要转化为知识。技术是物质创新活动，技术创新的成果是新产品，新工艺也是技术成果，但最终要转化为产品。科学知识产权的核心是“名”；技术知识产权的核心是“利” 。 152.2 科学与技术的区别2.2.7 不同的评价标准科学的评价标准是求真程度，包括正确度、深度和广度三维。技术的评价标准是获利程度，包括价格、功能和操作

6、方便三维。科学更关注成功，技术更关心效率。162.2 科学与技术的区别2.2.8 不同的生产力形态科学是意识形态的生产力，是潜在的、间接的生产力；技术是物质形态的生产力，是现实的、直接的生产力。 172.2 科学与技术的区别2.2.9 不同的更新速度和生效时间科学知识更新的速度比较缓慢，技术更新的速度则很快。在科学理论研究中，有一些假说长期难以验证，也很难证伪，所以不同的假说可以长期共存。一项新技术在短时间内就可以取代旧技术。 182.2 科学与技术的区别2.2.10 不同的竞争形式科学竞争是学术竞争，不同观点因为难以说服对方，所以长期共存。技术竞争是市场竞争。科学竞争比较宽容，技术竞争则十分

7、残酷。 192.2 科学与技术的区别2.2.11 二者与市场的关系不同。科学知识不是商品，技术成果是商品。科学发展的基本动力不是市场的需要，往往是科学的内在逻辑的需要。技术发展的动力主要是市场的需要。市场有什么样的需要，人们就会研制出什么样的产品。 202.2 科学与技术的区别2.2.12 对研究者的素质要求有所不同。科学研究者应具有好奇心、想像力、抽象能力和逻辑思维能力。技术研究者应具有设计能力、组织能力、管理能力、经营能力和经济头脑、市场意识。 212.3 科学技术的一体化2.3.1 技术科学化（1）传统技术活动日益转移到以新科学理论为基础上来。从传统技术活动中逐步分化派生出了技术科学与工

8、程科学，并在相关基础科学理论的指导下，形成了系统的技术知识体系。反过来，技术科学与工程科学的完善，又推动着传统技术的进化与发展，尤其是对现代高新技术成果的吸纳。例如，冶金技术、农业技术、运输技术等传统技术体系的当代演进。 222.3 科学技术的一体化2.3.1 技术科学化（2）现代技术发明创造活动越来越依赖于科学研究的发展，技术进步以科学进步为先导。例如，激光技术、核技术、基因工程技术等都是在相关科学发现与理论突破的基础上开发出来的。232.3 科学技术的一体化2.3.2 科学技术化 （1）科学研究工作愈来愈带有技术活动的特点。在总体的科学研究活动中，包含着大量的技术科学研究、技术发展研究和技

9、术应用研究的内容。例如，要澄清生物基因结构，就必须对基因测定技术、数据处理与图谱绘制技术以及相关的计算机软件技术等进行研究。 242.3 科学技术的一体化2.3.2 科学技术化 （2）重大科学研究活动离不开各类技术人员的合作，离不开先进、精密、昂贵的实验技术设备的支持。随着科学研究过程的复杂化与规模的扩大，科学实验技术已经发展成为一个专业化的技术领域。其中许多复杂的精密仪器设备都需要专门研制，需要专业技术人员操作。例如，粒子加速器技术、天文观测技术、火星探测技术等。 252.3 科学技术的一体化2.3.3 科学技术的一体化（1）科学日益技术化。（2）技术日益科学化。（3）科学与技术的一体化进程

10、更像是科学、技术、生产三者的一体化过程。 26科学研究的程序选题：始于科学问题；获取科学事实：按课题的需要收集和整理事实材料；进行思维加工：基于已有的材料，进行科学抽象，形成科学假说；验证：对已形成的假说进行检验；建立理论体系：形成严密的逻辑体系27第二节 科学认识的形成科学问题的提出科学事实的获取科学抽象科学思维科学假说的形成科学理论的创立28一、科学问题及科研选题 科学问题是科学研究的指向，是科研主体从事科学活动的起点；291、科学问题的提出（1）科学问题科学问题主体在当时知识背景下提出的关于科学认识和实践中需要解决而又未解决的矛盾,包含着一定的求解目标和求解范围,但尚无确定的答案。德国数

11、学家希尔伯特在本世纪一次国际会议上提出数学研究的23个问题，对本世纪数学研究起到了重要的推动作用。 “我们必须知道，我们必将知道。” 30爱因斯坦“提出一个问题往往比解决一个问题更加重要。因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。” 海森堡“提出正确问题标志问题解决了一大半。”31美19名科学家提出21世纪 11 大科学难题11（1）何谓暗物质（2）暗能量的性质（3）宇宙的起源（4）爱氏引力论是否定论（5）中微子质量（6）高能粒子束原理（7）质子稳定性（8）高密高温下的物质新形态（

12、9）元素的组成细节（10）有否额外时空维度（11）描述中子星、射线的新理论32（2）科学问题的结构科学问题蕴涵着研究的目标和求解的应答域“我们必须发展一个关于信息量的统计理论，在这个理论中，单位信息量就是对于具有相等概念的二中择一的事物作单一选择时所传递出去的信息。” 维纳 问题的目标是发展一个关于信息量的统计理论，问题的应答域是应用统计理论和单位信息量的基本概念。33（3）科学问题的来源实践与理论的矛盾:原理论难解释新现象；同一事实进行多方面观察、实验，其结果无法给予统一解释。例如，原子不可再分的理论无法解释电子的发现；光的波动理论无法统一解释光的干涉、衍射、偏振现象与光电效应现象等。理论内

13、部的矛盾:理论的推论中证明了两个矛盾命题理论中有悖论；从理论中能推出它不能成立的结论佯谬。佯谬（yng mi）就是指看上去是一个错误，但实际上不是。双生子佯谬是狭义相对论中的一个最著名的佯谬。因为按照狭义相对论，在运动的物体中的时间会变慢，当运动达到光速时，时间就停止了。双生子佯谬是这样的：假设有一对孪生兄弟，其中一个以接近光速运动一段时间后返回，他将会比他那个没有运动的兄弟看起来年轻一些。但实际上，从完全相对的角度上说，这个人在运动的时候，他的兄弟也相对他做同样的运动，那么究竟是哪一个更老些？或是一样老呢？ 在相对论中每位观察者都具有自身的时间测度.这都会导致所谓的双生子佯谬. 例如，微积分

14、初创时期出现的无穷小悖论，推动了极限理论和方法的产生。34（3）科学问题的来源不同理论、学派之间的矛盾:不同学派运用不同理论；不同学科领域的不同理论解释。 燃素说与氧化说；热素说与热的分子运动论；灾变论与渐变论；关于天体起源的不同假说等，这些争论都包含着需要深人探索的科学问题学科交叉点、空白区 在各门学科之间的交叉点、空白区，会存在大量的科学问题。控制论的创始人N 维纳指出“在科学发展史上可以得到最大收获的领域是各种已经建立起来的部门之间的被忽视的无人区。” 社会需要而现有技术不能满足需要的矛盾 农业增产的需要、培养农作物优良品种的需要就向植物遗传学、分子生物学提出了许多需要研究的问题。 35

15、（4）、科学研究的起点什么是科学研究的逻辑起点，不同学派有不同观点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主张：科研始于观察和收集材料,然后归纳上升为理论科学始于观察与收集材料。局限：夸大归纳法对于科学发现的作用,突出了科学始于观察的观点。 36B、“科学始于问题” （现代）爱因斯坦的观点 （现代）波普尔的观点37波普尔提出科学研究应该从问题开始，他指出:“应当把科学设想为从问题到问题的不断进步，从问题到越来越深刻的问题。”科学发展的证伪模式: P1TTEEP2。 始于问题（P1）,提出试探性解释的理论（TT）,经过批判性检验排除错误（EE）,新困难导致

16、新问题（P2）。38科学研究活动开始于问题1）从理论发展过程看，只有发现了原有理论不能解决的问题，才会补充、修正或着手建立新理论；2）人们总是以问题为框架有选择地搜集事实材料；3）科学研究活动就是要解决尚未解决或尚未完全解决的活动。39（二）科研选题1、科研选题是对科学问题的系统思考和深入的结果，它具有明确的问题结构、研究方法的描述、研究程序的说明、研究价值和意义的展望等，是科研活动实际过程的真正起点。作为科研启始步骤万事开头难，科研选题关系到科研方向、目标和内容，影响科研途径、方法，决定成果水平、价值和发展前途。40（1）科研选题的意义A、选题是研究工作的首要步骤和战略起点，在科研活动中占有

17、举足轻重的地位。B、选题直接关系到研究工作的进展速度、成果的大小甚至成败。 C、提出有创建性的课题，能加速科学发展。 D、科研选题还与研究人员的成才有重大关系 41科研选题的基本原则需要性(与社会、经济发展密切联系,或是与学科发展本身需要密切联系；）创造性(科研是探索性工作,本质上要求创新,其生命在于创新)科学性(有一定的科学理论、事实的依据,把选题置于当时背景条件下,使之成为科学上可成立和探索的问题)可行性（与主客观条件适应,据已有条件或努力创造条件,取得预期或一定成果)42 科研选题还应注意选题的方法和艺术1、要勇于提出自己的见解2、善于抓住两门或几门学科相互接触的交叉点和结合点，延伸自己

18、科研的领域和视野；3、敏锐地抓住研究中意外出现的机遇，调整课题、转向进攻，及时调整思路；4、善于抓住矛盾，从中发现问题，制定课题；5、勇于标新立异，突破传统；6、学会站在“巨人肩上”制定课题；7、善于把握学科发展动态和趋势，在各学科前沿选择课题；8、哲学、文学的预见和科学幻想的启迪43科研选题一般步骤文献调研和实际考察；提出选题；初步论证； (研究目的和意义;国内外现状和发展趋势;研究方法;完成研究的主客观条件;研究周期和所需经费;需要有关部门解决的问题等)评议和确定课题； 如：硕士论文的开题、研究课题的申请44二、科学事实1、所谓科学事实，是指人们通过观察和实验所获得的经验事实，是经过科学整

19、理和鉴定的确定事实。45客观事实与科学事实客观事实：在时空中实际存在着的事件、现象和过程。在人们的意识之外，不依赖于人们的意识而独立存在。 特点：客观性 可观察性，即可以被人们的感官或借助仪器所观察、反映和认识。46但是，客观的事件和现象会随着观察和实验过程的结束而消失，怎样才能长期保持事实，把它们纳入科学认识的系统中并在理论中加工它们呢？这就需要对事实进行陈述和判断。47科学事实：指人们对所观察到的客观存在的事件、现象和过程作出的真实陈述或判断。 特点：内容是客观的 形式是主观的48面对具体的客观世界的事件、现象和过程，需要人们通过观察和实验才得以认识，又需要人们对观察和实验结果作出陈述和判

20、断才得以表述；所以，科学事实既不是客观事实本身，也不是所学理论，而是科学与客观事实的结合。49科学事实是科学研究的基础。苏联生理学家巴甫洛夫：“不管鸟翼是多么完美，但如果没有空气，它是永远不会飞翔高空的。事实就是科学家的空气。你们不凭借事实，就永远不会飞腾起来。”50一个希望受到应有的信任的理论,必须建立在有普遍意义的事实之上从来没有一个真正有用的和深入的理论果真是由纯粹的思辨去发现的。 爱因斯坦51科学事实一般分为两类：事实：客体与仪器相互作用结果的表征，如观测仪器上所记录和显示的数字，图像等；事实：对观察实验所得的结果的陈述和判断。 如，“X射线不改变铀的状态。”52科学事实满足的条件 1

21、可重复性:科学事实应该可重现 2精确性与系统性:科学事实应该比较系 统精确 3单称陈述:科学事实应当是个别存在陈述。 如：“铀具有放射性”；水分子由二个氢原子和一个氧原子构成；“一只鸡吃了含农药的食物3小时以后中毒死了。” 又如：整个宇宙都在膨胀着；生物都有新陈代谢;所有微观客体都具有波粒二象性等，为普遍性陈述,应视为科学事实加工提炼之后做出的理论论断。 53科学事实的作用科学事实是形成科学概念、科学定律、科学假说、建立科学理论的基础。科学事实是对科学假说和科学理论进行评价的基本手段 。542、科学事实的获取两种途径：直接途径：科学观察与科学实验是获取科学事实的最基本手段和方式；间接途径：文献

22、调研55（1）科学观察 科学观察是人们为了认识事物的本质和规律，通过感觉器官或辅之以仪器，有目的、有计划地对自然现象在自然发生的条件下进行考察的一种方法。特点： 一种感性活动；一种有目的、有计划的活动；对于自然状态下客体的感知和描述。56科学观察的分类直接观察：通过感官直接考察客体。间接观察：通过仪器(作为中介物)进行的观察。57科学观察的原则客观性原则全面性原则典型性原则58科学观察的原则 客观性原则：采取实事求是的态度，如实地反映观察的对象。 误观察：在观察中，人不知不觉的把他固有经验和认识掺入到他的观察中去，把个人主观的东西当作客观存在的东西； 未观察：在观察中，只注意对象的某一面或一部

23、分，只看到与自己固有看法相一致的东西，而对与自己固有看法相背离的东西视而不见，因而产生观察的片面性。 59为了保证观察的客观性，需要做到 a. 排除先入为主的干扰； b. 排除错觉造成的干扰； c. 记录观察的事实时要规范。60全面性原则: “要真正地认识事物，就必须把握、研究它的一切方面，一切联系和中介。我们决不会完全地做到这一点，但全面性的要求可以使我们防止错误和僵化。” 列宁61典型性原则： 选择有代表性的典型进行观察。从1 909 年起，美国遗传学家摩尔根选择果蝇作为研究遗传学的实验材料。染色体是遗传物质的基础，果蝇的每个细胞只有四对染色体，易于观察；果蝇的生活史约为两周；果蝇的生殖力

24、强，每对亲本可以产生上百甚至上千个后代，它们会产生许多变异；果蝇还有几十种容易观察的遗传特征。果蝇的这些特性对研究生物遗传规律是非常简明的。摩尔根正确地选定了果蝇作为实验对象，做了大量的研究，最终创立了基因学说。 62 科学观察的作用和局限性 1) 形成科研选题的重要途径 青年船医迈尔，通过观察发现了船员的血液颜色在赤道附近比在北欧时更鲜红，确立了有关能量守恒和转化定律方面的科研选题； 印度科学家拉曼通过对海水呈现深蓝色的观察与研究中，才确立了有关光的折射这一选题； 现代仿生学众多科研课题，是通过运用观察方法来确定的。632 ) 是建立科学假说的先决条件 一般来说，天文学、地学、气象学、动植物

25、学等学科不可能从事精确的实验研究，故这些学科的知识大都以假说的形式建立起来的，而这些科学假说得以建立的先决条件就是观察。 魏格曼大陆漂移学说；竺可祯中国近五千年气候变迁的初步研究一书；德国开普勒没有第谷的观察，无法提出行星运动三定律。643 ) 是验证科学认识真理性的基本手段 英国物理学家爱丁顿的日食观测。 爱因斯坦广义相对论学说预言光线在引力场中将会发生弯曲效应。天文计算表明，1919年5月29日将发生全食。爱丁顿抓住了这个机会，组织了一个探险队，奔赴非洲普林西比岛，利用日全食来测定星光的弯曲效应。结果，所测得的恒星偏离角度值（1.61 + 0.30s），恰好与爱因斯坦预言值（1.7s）相符

26、，从而验证了广义相对论的正确性。65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。 66（2）科学实验 科学实验是人们根据一定科研目的,用一定物质手段(科学仪器和设备),在人为控制或模拟客观对象的条件下考察对象，从而获取科学事实的一种基本方法。67与观察方法比较： 1）更能发挥人的主观能动性。其最大特点是在变革自然中认识自然。 巴甫洛夫形象比喻；“实验好像把各种现象拿在自己的手中，并时而把这一现象，时而把那一想象纳入实验的进程，从而在认为简化的组合中确定现

27、象间的真实联系。换句话说，观察是搜集自然现象所提供的东西，而实验则是从自然现象中提取他所愿望的东西。 2）更能获得大量、精确和可靠的科学事实，更能深刻地揭示事物的本质和规律。68 科学实验方法的特点和作用l1）纯化和简化研究对象 伽利略设计了精密的斜面实验，观察到了在自然状态条件下所观察不到的现象，从而发现了自由落体定律； 69 2）强化和激化研究对象 人类在漫长的历史时期中只知道物质有固、液、气三态，但在创造了超高温极端条件下，发现还有一种“等离子体”状态；而当超高压达到一定程度时，又会出现“超密态“。 1911年荷兰物理学家卡曼林昂尼斯首先发现汞在超低温4.173K以下时失去电阻，后来又发

28、现许多物体也都具有这种超导性，从而开创了今天的超导热研究局面。70 3） 再现和重演自然过程 1953年米勒所进行的关于地球上生命起源的实验，他把发生于数十亿年前生命起源的漫长历程，仅用几天时间在限于小小的玻璃容器之中，供人们观察和研究； 为了研究地球气象变化，中国科学院大气物理研究所进行的大气环流模拟实验，可以将由地面垂直向上的几万米的整个大气层的运动，在实验室里再现出来，大气环流模拟的转台，每半分钟左右转一圈，就能模拟一天的气候变化，三个小时可以模拟一年的气候变化。 714）替代物理过程和数学关系（结构模拟实验） 科学研究过程中，处于安全原因或因耗资巨大，往往很难直接进行实验。通常通过建立

29、模型（指与原型有相似的物理过程或数学关系的样品，包括物理模型和数学模型）来模拟和替代物理过程或来反映其数学关系。 如制造飞机、火箭、导弹、飞船等，必须要掌握气流和飞行器之间的相互作用的各种数据，如果我们对制造的各种飞行器发射到空中进行实地实验测定，既费时又费钱，实际上又难以把握，甚至有危险，所以人们就采用模拟大气流的“风洞实验”的方法来进行。72（1）实验设计（目的、要求） 遵循的原则：a、可控制性 b、可重复性 c、抓关键，典型性 d、经济性 （2）实验操作 （3）数据分析、整理 （4）得出结果实 验 程 序73注意：观察方法与实验方法最主要的区别 “自然发生” “人为控制” 74科学实验的

30、历史演进真正有系统的科学实验始于16世纪；培根的定性实验 伽利略的定量实验，说明科学家已经把学者传统同工匠传统结合起来；19世纪初，柏齐里乌斯的厨房；1817年，英国格拉斯哥大学建立第一个供教学用的化学实验室；1824年，李比希在吉森大学建立化学实验室；19世纪70年代，卡文迪什实验室；爱迪生的发明工厂；20世纪，曼哈顿计划；西欧的核子研究中心实验室75观察实验中的认识论问题（略） （1）观察和理论的关系：古典经验主义的“纯观察说”历史主义的“观察渗透理论” 76古典经验主义的“纯观察说”科学观察是一种纯粹的感官反应活动，它不受任何理论因素的影响，在观察中应该要排除任何理论的影响，纯粹客观地进

31、行观察。观察和感觉是等同的，观察过程就是人们对客体的感觉过程。局限：把观察等同于纯粹的生理反应过程，而看不到科学观察更重要的一面，即它是一种认识活动过程，有其复杂的认识论机制。77历史主义的“观察渗透理论” ： 科学观察受到观察者理论的影响和支配，不同理论观点的人可能对同一对象形成不同的观察结果。78 观察之所以渗透着理论，因为：观察不仅是接受信息的过程,也是加工信息的过程,所以必然与观察者的知识背景乃至生活经验、心理定势相联系,不同的观察者对同一过程可能会得出不同的结论。观察陈述是用科学语言表述出来的，而科学语言总与特定的科学理论联系着。为什么？79有伤风化！真美！一个残废！80“是理论决定

32、我们能够观察到的东西”，“只有理论，即只有关于自然规律的知识，才能使我们从感觉印象推论出基本现象。” 爱因斯坦81（2）观察和实验中的认识论问题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。82（3）观察实验中的机遇科学研究中由于意外事件导致科学上的新发现，称为机遇。机遇最大的特点就是意外性。 完全意外与部分意外。83A、完全意外性，研究目的是为了发现现象A，但却意外发现一种完全不同于A的现象B，而且B比A更有价值。 例如，1928 年，英国细菌学

33、家弗莱明正在进行葡萄球菌平皿培养实验。一次，他注意到某个菌落周围的葡萄球菌菌落都死了。许多细菌学家不觉得这有什么特别，因为当时早就知道有些细菌会阻碍其他细菌的生长。然而，弗莱明感到这种现象可能具有重大意义。于是，他发现杀灭葡萄球菌的是一种未知物质，即青霉素。 “有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”84B、部分意外性，指结果是意料之中的事情，但发现这一现象的方式、时间或场合确是意外的。 如古德意尔橡胶硫化技术的发明，就是在实验过程中不小心把橡胶和硫磺的混合物掉在火炉上，出乎意料地发现这种混合物的良好性能。 “众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处” 85如何捕捉机遇？ “在观察的领域里，机遇只

34、偏爱那种有准备的头脑。” 法国化学家和微生物学奠基人巴斯德86“有准备的头脑”？留心意外事件，对新现象抓住不放，追究到底严谨的态度。 具有敏锐的观察能力和识别能力； 具有诚实的科学态度； 具有娴熟的理论分析能力和观察实验的实际经验。 尼科尔：“机遇只垂青那些懂得怎样追求它的人。” 87三、科学抽象现代科学积累了与日俱增的、数量庞大的经验材料，如何从经验层次的认识上升为理论层次的认识，是哲学家和科学家们十分关心的重大问题。881、科学抽象的内涵 含义：在思维中对同类事物去除其现象的、次要的方面,抽取共同的、主要的方面,从而做到从个别中把握一般,从现象中把握本质的认知过程。 89科学抽象的过程科学

35、抽象是科学认识从感性阶段向理性阶段飞跃的决定性环节。完整过程包括两次飞跃：感性的具体抽象的规定思维的具体。90感性的具体抽象的规定思维的具体感性的具体：人们通过感性的认识而获得的关于事物整体的表象，是整个认识的基础抽象的规定：运用思维的抽象力，把事物分解为各个部分，逐一考察，形成简单的概念和判断思维中的具体：关于事物的各种抽象规定性的有机综合和多样性的统一91 例: 摩擦生热机械能转化为热能 （机械能与电能、电能与化学能等）能量守恒与转化定律光的生动的表象光的波动性、量子性以及光的速度等 光的波粒二象性感性的具体抽象的规定思维的具体92科学理论的建构感性的具体是科学事实（如光波现象）抽象的规定

36、是未经综合的概念、经验规律(如开普勒三定律)、科学假说等思维的具体是指经过辩证综合的、完整的理论体系。如牛顿力学。93科学抽象的意义（略）(1)、科学抽象通过对现象进行分析和鉴别，排除假象，确定真象，撇开事物外部的非本质的联系，可让事物内部的本质联系暴露出来，使人们的认识本质化。 假象：事物中存在的歪曲地反映本质的现象。如地球中心说。电闪雷鸣。 马克思：“如果事物的表现形式和事物的本质会合而为一，一切科学就都成为多余的了” 94科学抽象的意义(2)、科学抽象区分基础的东西和派生的东西，把决定事物性质的隐蔽的基础抽象出来，由表及里，使人们的认识层次化。 事物的更深层次的性质，只有通过科学抽象才能

37、予以揭示。 例：对物质内部结构的认识95科学抽象的意义(3)、将客观事物的各种属性和关系加以综合，从而把事物的本质作为一个整体完整地体现出来；962、科学抽象的成果狭义形态：科学概念、科学符号、思想模型等广义形态：科学判断、科学假说、科学理论等97（1）科学概念是科学认识中反映事物本质的思维形式，是科学思维的“细胞”,思维结构的基本单位；是认识之网的钮结，科学通过概念之间的关系来反映事物的本质和规律。98（2）科学符号从认识论角度看，符号是一定的可感知的物质对象,在贮存、传递另一对象的信息方面充当另一对象的代表物。 99科学符号的分类自然语言符号系统社会中历史地形成,交流、沟通,知识保存、传播

38、。多义性、歧义性、语法结构不严格和统一。人工语言符号系统（科学语言系统）。科学行话：各学科的专门科学术语,具有单义性、无歧义性和明确性。如元素符号。形式化语言：以数学、数理逻辑符号语言为蓝本的科学语言,如计算机语言。100（3）思想模型 科研中建立的对原型高度抽象化了的思想客体或思想事物（如原子模型、DNA双螺旋模型等）。它以最纯粹形式甚至某种极限状态体现对象本质属性和基础过程。 101沃森与克里克提出DNA结构1944年，薛定谔的生命是什么提出了遗传密码思想。DNA研究的前期工作：英国的威尔金斯与弗兰克林已经拍下了DNA的x射线衍射图；美国的鲍林也实际上搞清了DNA的螺旋结构。沃森：美国埃弗

39、里噬菌体研究小组成员克里克：英国结构学派成员1951年，两人相遇于剑桥大学卡文迪许实验室，对DNA分子结构的共同兴趣使二人合作研究。在前人基础上提出了有三股链组成的螺旋结构但失败了。1952年，克里克从查哥夫处得知DNA所含4种碱基含量不等，提出了碱基配对的思想。1953年，在威尔金森与弗兰克林的新照片和新数据的基础上，二人终于提出了二链成对的DNA双螺旋模型。102理论建构需要科学抽象，需要辩证思维。科学的理论建构是以假说为中心，依靠经验材料，运用假说演绎方法，并在实践中不断深化理论规律与经验规律的联系。1033、科学方法什么是方法?人们为达到某种目的而采取的途径、手段或策略。英语metho

40、d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。104 科学方法，一般是指科学认识主体在探索自然现象、自然过程及揭示自然规律活动中所应用的方法。 105科学方法的层次性第一个层次是各门自然科学中的特殊研究方法。(如光谱分析法,催化方法等)第二个层次是整个自然科学的认识和方法。(如观察实验,逻辑方法,假说方法,数学方法等)第三个层次是自然科学、社会科学和思维科学普适的方法。(如从实际出发,调查研究,实践是检验真理的唯一标准等)106科学方法的两大类别 经验认识的方法：观察和实验方法理论思维的方法：逻辑思维方法和非逻辑思维方法107科学研究方法的历史演进 （1）以直观思

41、辨方法为主的时期古代（公元前15世纪末） ：简单、直接的观察；思辩地概括和猜测 同时实验方法和数学方法开始萌芽。 这一时期，科学方法的最高成就体现在毕达哥拉斯定理，亚里士多德的工具篇、欧几里德的几何原本、德谟克利特的论逻辑等著作中。108(2)以实验和分析方法为主的时期:近代（16世纪19世纪中叶）伽利略：倡导实验方法和数学方法；弗朗西斯培根:创立了近代前期的实验科学方法论和近代归纳法（轻视演绎法和数学）笛卡尔：创立以数学为基础、演绎法为核心的科学方法论（轻视归纳法）109（3）分析方法和综合方法并重的时期：19世纪下半叶至20世纪初）： 自然科学从分门别类的研究到阐明过程间的联系；静止地分析

42、现成的事实到考察自然过程的变化和发展。 因此，科学方法也从观察、实验方法发展为综合整理；从实验、分析方法进入在实验、分析基础上进行理论综合的时期。110（4）综合、系统思维方法时期：从20世纪40年代开始观察、实验与理论思维密切结合；科学方法的相互渗透和移植，产生了跨学科的研究方法；产生了控制论、信息论、系统论、耗散结构理论、协同学、突变论等等新的理论和方法。特点：突出了理论思维的能动性，强调整体性和综合性。111伴随着科学的历史发展，人类认识自然的研究方法经历了从朴素整体综合到分析再到系统整体综合的辩证发展过程。112方法的重要性巴甫洛夫：“初期研究的障碍，乃在于缺乏研究方法。有了良好的方法

43、，即使是没有多大才干的人也能作出许多成就。如果方法不好，即使是有天才的人也将一事无成。” 爱因斯坦: A = X + Y + Z 成功 = 劳动 + 方法 + 少说空话1134、理论思维方法的基本形式：逻辑思维方法非逻辑思维方法114逻辑与非逻辑思维方法逻辑思维方法，是指主体在科学认识过程中借助于概念、判断、推理等思维形式，遵循一定逻辑规则而揭示事物本质或规律的理论思维或抽象思维方法，是最普遍、最基本的科学思维方法。115非逻辑思维方法是指不受固定逻辑规则等制约的间断与跳跃式、突发与创造性的思维方式。116逻辑思维：演绎归纳、公理化方法、分析综合、类比、非逻辑思维：想象、灵感、直觉117逻辑思

44、维方法的功能（1）是扩大已有知识、获得新知的工具；（2）因规则严密确切而成为判断依据，并为科学知识的合理性提供逻辑证明；（3）是预见科学事实，提出和检验假说的工具；（4）既是使认识由现象到本质，并通向科学发现的重要条件，又是建构科学理论体系的重要工具。118演绎方法演绎是从一般原理推论出个别或特殊事物及其结论的过程。个别一般亚里士多德119演绎的三段论：大前提，小前提，结论大前提：已知的一般原理或一般性的假设； 小前提：研究的特殊场合或个别事物的判断； 结论：从一般的已知的原理或假推出的对 于特殊场合或个别事物的判断；如：凡人皆会死，张三是人，张三也会死。120水果都含有维生素梨是水果梨含有维

45、生素。121演绎法在科研中的作用论证理论:对某理论命题作出演绎证明，从而对理论(假说)作出某种评价，促使其逻辑严密性。解释事实或预见事实:从理论命题推导出事实命题，或解释已知事实，或是预见未知事实。发展假说和理论：通过演绎从假说和理论中推演出一个可以与实验相对比的具体结论，通过实验的验证推翻或证实理论的正确或错误。122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。 123归纳方法从个别或特殊事物概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法，在逻辑上叫做归纳推理。个别一般培根124归纳原理：如果在各种各样的条件下观察过大量的S类对象,所有这些被观察到的S都毫无

46、例外地有性质P,那么就可以断定所有S类对象都具有性质P。归纳法以归纳原理为根据。125食草动物都是长角的动物。羊是食草动物牛是食草动物鹿是食草动物羊、牛、鹿都长角126Francis Bacon的归纳法 培根(1561-1626)认为，经院哲学家或理性主义者像蜘蛛一样，只用自己身边的物质来织网（排斥感性物质材料）；炼金术士和经验主义者，则像蚂蚁一样只知道不加选择地搜集材料，储存起来而不做丝毫加工；而真正的科学家的工作则像蜜蜂，从自然界采集原料，然后将其变成新产品。 他不仅是英国实验科学的始祖，而且在认识论和方法论方面有卓越贡献。127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

47、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。128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。 129我们需要辩证地看待归纳法与演绎法之间的关系：二者在科学认识中特定的功能是整个科学认识中不可缺少、不可完全替代的；归纳和演绎在运用中相互联系、相互依赖、相互渗透；单纯依靠归纳或演绎本身都无法克服自身的先天缺陷。130成熟的科学认识一般是以假说演绎形式组织起来，假说演绎形式就是归纳和演绎的统一。即首先需要从观察和实验中获取科学事实，作出科学概括，经过理论思维加工整理，抽象出以假说形式出现的结果，这个结

48、果才是科学理论的出发点。131分析与综合分析方法 将被研究对象整体分为各部分、方面、因素和层次等,并分别加以考察的认识方法.定性分析:对象是否具有某种属性;有没有？是不是？定量分析:对象的各种成分数量;有多少？因果分析:引起某一现象变化原因;为什么？132综合方法综合以分析为基础，将已有的关于研究对象各个部分、方面、因素和层次的认识联系起来，从而形成对研究对象整体性认识的认识方法。辩证的综合不是各个要素的简单加和,它导致关于研究对象的新的知识。因此本质上是一种在分析基础上的创造, 也导致科学上的新发现.133 在科学研究的具体阶段和科学发展的不同时期，分析与综合有主有次，作用是不同的：具体研究

49、阶段：在探寻新现象、新事实时，以分析为主；在提出假说、建立理论时，以综合为主；科学发展的历史：17、18世纪，侧重分析方法；19世纪重视综合方法；现代则需要二者的结合。134类比类比是根据两个（或两类）对象在某些方面的相似或相同，而推出它们在某个方面也可能相似或相同的一种推理方法。（基本环节是联想和比较）如：A对象具有a、b、c、d属性，B对象具有a 、 b 、c 属性，其中a、b、c、与a 、b 、c 分别相似或相同。则B对象可能也具有 d属性， d与d具有相似或相同的性质。135以德布罗意提出物质波假说为例：力学和光学理论有许多深刻的相似之处；如光的运动服从最短光程原理（费尔玛原理），力学

50、质点运动也服从最小作用量原理，且这两条原理的数学形式极其酷似；光学中的新发现光的波粒二象性得到证明后，马上引起其类比联想：物质（粒子）的波动性是否也可以设想，从而提出物质波假说，并且还通过类比提出物质波的定量显示（德布罗意关系式），为量子力学的创立奠定基础。136类比的结论具有或然性类比的客观基础（客观对象的相似性和差异性）限制了类比结论的可靠性。类比的逻辑根据是不充分的。 类比是根据两个对象的某些属性相似来进行推理，但并不意味着它们在其它属性方面也必然相同的结论。且大部分类比是否具有必然联系还没有确切把握，因此类比推理本身不能保证其结论的可靠性，所以在逻辑上总是或然性的。137非逻辑思维方法

51、 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。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。 138非逻辑思维的基本形式 形象思维方法：想象和联想直觉思维方法：直觉和灵感1391、形象思维方法在形象地反映客体具体形状的感性认识基础上，主体通过联想、想象等方式以揭示对象本质和规律的思维形式。140联想指由一事物想到另一事物的思维活动。想象是在联想的基础上加工原有意象而创造出新意象的思维活动。141想象与联想的区别： 联想是将头脑中的意象联系在一起，由一种已知的意象唤起另一种已知的意象

52、，并不创造新知识。 想象是在联想的基础上加工原有的意象，从而创造出新意象。【例】卢瑟福提出的原子模型，就是运用与太阳系的恒星-行星结构的联想而创造的一种新意象，这就是一种科学想象。142形象思维与逻辑思维的区别：逻辑思维的“细胞”是抽象的概念，而形象思维的“细胞”则是形象的意象；形象思维的思维过程的一般形式是运用意象进行联想和想象，而逻辑思维则运用概念进行判断和推理。1432、直觉思维方法直觉思维方法是指不受某种固定逻辑规则约束而直接领悟事物本质的思维形式。这种思维形式具有非逻辑性、突发性和独创性等基本特征；而且具有寻找事物联系、优选和预见事实，以及构建科学理论的功能。其主要类型包括直觉判断(

53、最基本形式)和灵感。144（1）直觉直觉是一种不依靠逻辑思维而直接领悟事物本质的思维方式。直觉不受逻辑规则的限制，思维者不必通过逻辑推理便可直接把握事物的本质和规律。145有意识的努力和下意识的作用。（彭加勒：“原子”）特点：不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质；思维推论的缩减性；逻辑的中断。例：凯库勒的苯环结构理论的发现。主客观条件：有一个能解决的问题；问题的解决已经具备相当的客观条件；研究者顽强地探索问题的答案，并且经历了一段紧张的思考。146（2）灵感灵感是认识过程中最富于创造性的一种非逻辑的思维形式灵感的产生完全是随机的、不可预期的，是在瞬间突然实现的。147灵感的存在：认识主

54、体的创造力突然达到超水平发挥的一种特定的心理状态、情绪体验。前提条件：科学家执着于创造性地解决问题。“积之于平日，得之于顷刻”。灵感产生时的特点：注意力处于高度集中状态；忘我境界建议：摆脱分散注意力的各种干扰，尤其是不为私生活的烦恼所困（“文武之道，一张一弛”；范特霍夫）；对于瞬时即逝的灵感，必须设法及时抓住，牢记于心。爱迪生148想象、灵感和直觉出现的条件第一，想象、灵感和直觉的出现，需要有一定的专门知识作准备。第二，需要人们对科学研究的各种实践方法和思维方法的运用已经达到十分熟练的程度。第三，需要对寻求解决的问题有过反复的思考和艰苦的探索过程。第四，需要辅之以多种间接知识和生活经验。 14

55、9如何辩证地看待逻辑方法和非逻辑方法之间的关系？在任何科学创造过程中，两者都是互为补充的在逻辑方法走不通的地方，科学就需要用非逻辑的方法开辟新的通路而当非逻辑方法已打开通路之后，又必须及时地在从旧认识到新认识之间的“深渊”上架起“逻辑的桥梁”非逻辑方法的认识成果必须经过逻辑的加工，否则，它们就不可能成为真正的科学知识。150做学问经历的三个境界：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 151课堂作业请结合以下材料谈谈卢瑟福运用了那些方法？并对所用的每一种科研方法进行简要论述。

56、 1910年，科学家卢瑟福从太阳系结构设想出原子结构的太阳系模型。1911年，卢瑟福做了著名的粒子散射实验，用粒子轰击金属箔，结果发现大部分粒子穿过金属箔，少数粒子发生偏转，个别粒子被反弹回来，这说明原子的绝大部分质量以及正电荷集中在内部很小的一个核上，不像“西瓜模型”所描绘的那样，在均匀分布的正电荷上镶嵌着负电荷。实验和计算表明，原子核的质量占原子质量的9999%，而太阳的质量占太阳系质量的998%；原子核在原子中占很小一部分空间，太阳也是这样；原子核与电子靠库仑力联系，遵循平方反比律，太阳与行星靠万有引力联系，也遵循平方律。比较的结果证实了卢瑟福的设想。这就是原子结构的“小太阳系模型”的形

57、成过程。152（实验、想象、类比、模型、假说）153 四、科学假说科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明，是自然科学理论思维的一种重要形式。假说的知识形态多种多样：概念、判断、模型、理论体系。假说不仅是一种认识，具有知识形态，而且也是一种研究方法，可以用于认识的任何一个阶段上。154怎样提出有创见的假说？假说的提出是指研究者依据为数不多的事实材料和已有的理论原理，通过一系列的思维过程，对所遇到的现象产生的原因和发展的规律性，作出初步的假定。在提出假说的初步设想时，一般不应过于强调思维的逻辑可靠性，而应多发挥思维的创造性。155例如，人们稍

58、微仔细地观看一下世界地图，就不难发现，非洲西部的海岸线和南美洲东部的海岸线彼此正好相吻合。进一步观察还可以看出不仅南美洲和非洲，而且北美洲与欧洲也可以拼合，印度、澳大利亚、南极洲也可以拼合。为什么这样巧合呢？奥地利学者魏格纳联想到冰山飘移的情景，并由此受到启发，设想出较轻的刚性大陆块是漂浮在地壳内较重的粘性流体岩浆之上的，于是，“它们就象漂浮的冰块一样逐步远离开来。”这就是关于大陆飘移的初步设想。156 科学假说的形成有其客观必然性：在实践开辟的新的研究领域中，人们的知识十分有限，必须通过创立假说才能对新的研究领域的现象和规律加以解释原有的理论无法解释新的科学事实原有的理论体系存在着某方面的缺

59、陷。157假说、推测和理论假说同理论有着基本相同的结构和功能，但它不同于理论，它对事物未知本质和规律的认识是根据已知的科学知识和科学事实推想出来的，具有一定猜测性质，它是否把握了客观真理，还有待于实践的检验。然而，假说又不同于一般的推测，它是以确实可靠的科学事实和经得起实践检验的科学原理为根据合乎逻辑地推论出来的。因此，假说又与简单的幻想和随意的猜测不同，具有科学性。假说是科学性和猜性或假定性的辩证统一。158科学假说的作用是形成和发展科学理论的必经途径； 自然科学就是沿着“假说理论新假说新理论”的途径，不断地向前发展的。假说为科学研究提供指导思想；不同假说的争论有利于科学的发展，有利于更全面

60、、更深刻地揭示事物的本质； 恩格斯指出：“只要自然科学在思维着，他的发展形式就是假说。”159科学假说的类型经验定律型假说与原理定律型假说经验定律型假说是对某类现象共同性质和特征的普遍化描述，它所表示的语言内涵可以直接用感官来观察或者用简单的仪器与技术给与测量。如气体的压力、体积和温度的定律；自由落体定律等。经验定律型假说在理论知识体系中处于低层次的地位（知其然而不知其所以然）。原理定律型假说：寻求的是对经验定律的解释，是对经验定律概括的该类现象提供更为深刻、更为精确的见解。160原理定律型假说的特征：原理定律型假说一般是表述为抽象的语言，借助某些科学家创造的概念来表述，如原子、分子、电子等。