自然辩证法科学发展的模式市公开课金奖市赛课一等奖课件

科学发展模式1第1页一、因经验积累而进步发展模式19世纪以前科学界相信科学发展是累积。分析原因：⑴科学研究只有一个模式（从观察开始）；⑵大多数历史事实使学者领悟到也是如此2第2页1.弗兰西斯·培根科学家研究活动——蜜蜂采蜜，即从自然界采取原料，然后把它变成新产品。经院哲学家——像蜘蛛一样只用本身物质来织网。炼金士和其它经验主义者——像蚂蚁一样只知道不加选择地搜集原料而不作丝毫加工。3第3页2.约翰·赫歇尔（1792-871）大天文学家威廉·赫歇尔儿子。剑桥毕业，是那时英国一流科学家。成功制作了大型反射望远镜并进行了大量天文观察。曾任皇家天文学会会长，英国科学促进学会会长，造币局长。1830年发表《试论自然哲学研究》4第4页2.1提出理论程序*赫歇尔指出，表述理论程序与理论可接收问题毫不相干。*他认为，从观察上升到定律和理论，能够有两种不一样方式，一个是应用特定归纳格，另一个是提出假说。5第5页*从复杂现象到相关方面：

在这一过程中，将注意力集中在对解释现象有意义那些性质上。如：为了说明物体运动，人们必须先把着眼点放在力，质量和速度这些性质上；而声音这一复杂现象也可分解为声源震动，在介质中传递，耳朵接收和感觉产生等问题来考查。*自然定律：包含性质相关（如波义耳定律）和事件顺序（如落体问题）两个方面。*从相关方面到自然定律

路径一：归纳(求同，差异，协变…）路径二：假说PV（无法归结为0.52.0固定规则）1.01.0P1/V2.00.5*从定律到理论6第6页2.2确证类型：理论确真性探讨类型一：将定律扩展到特例，如用硬币和鸡毛检验落体定律。类型二：表明定律或理论含有非预计范围外意外效果。如：亚当斯，勒维烈发觉海王星类型三：判决性试验，如：培根提出关于下落原因（来自地球还是下落物体）试验，帕斯卡关于水银在密闭管中上升试验（是厌恶真空还是大气压所致）。赫歇尔认为，理论价值只有靠它经受住上述攻击能力才能得到证实。7第7页最早代表：19世纪科学哲学家惠威尔（休厄尔WilliamWhewell,1794-1866）

毕业于剑桥大学三一学院，随即被任命为矿物学教授（1828），道德哲学教授，副校长（1842）。他对潮汐现象进行了广泛研究，并于1837年完成了他内容广泛《归纳科学史》。经过对科学史研究发觉，科学是在从事实出发，用概念去综合事实，使实际上升为定律；再经过综合上升为理论这个历史过程中进步。3.惠威尔8第8页3.1科学进步形态学*惠威尔力争把他学说建立在对科学史全方面研究基础上。他提议考查各门科学发觉实际过程，方便看一看有什么模式在其中展现出来。*事实和观念：休厄尔把科学进步看作是事实和观念成功结合。他认为，我们平时称为感觉经验汇报那类事实，只是事实一类。广义地说，事实是片段知识，是提出定律和理论原料。这么事实和理论间只有相正确区别，假如一个理论被归并到另一个理论中去话，那他本身就是事实。休厄尔把观念看作是把事实结合在一起理性原理。比如：在一年有365天这一事实中，就包含着时间，数和循环概念。9第9页3.2科学发觉模式科学发觉模式：序曲，归纳和结局三拍子进行曲。10第10页3.3事实分解和概念说明事实分解和概念说明是建立理论必经阶段。*事实分解是把复杂事实还原为陈说那些清楚而有区分观念如空间，时间，数和力等之间关系基本事实。*概念说明在科学史上，科学家间讨论，经常有澄清概念结果。如，力，质量和种概念澄清。他要求对生命概念也应如此。*说明概念标准：当他们同基本观念逻辑关系被清楚地认识到时，就被说明了。基本观念意义能够用一组公理表示。11第11页3.4事实综合*走向定律和理论过程是一个综合过程，在这个过程中，研究者将概念引入一组事实中，将事实捆绑在一起。（如开普勒模型）*归纳过程是一个发觉过程，它是经过科学家创造性洞察力而到达。所以归纳推理不但是单纯地把事实搜集在一起，而且还应以新观点看它们，引入一个新精神原因。12第12页科学进化发展——支流汇合成江河，强调科学经过把过去结果逐步合并到现在理论中而不停进化。比如，牛顿万有引力定律相对于伽利略定律、开普勒定律研究表达为一个进步，是因为在牛顿理论中包含了伽利略自由落体定律、开普勒行星运动定律等。旧理论不论多么荒谬总会对科学进步产生影响，如燃素说虽被氧化说所取代，但它把燃烧、酸化和呼吸归为一类来进行研究看法却在化学史上起了主动作用。13第13页逻辑实证主义是20世纪初以维也纳学派为代表科学哲学学派。它提出了科学发展直线式积累模式，即认为科学知识增加是不停归纳结果。在这个模式中，科学知识增加被看成是一个量变过程，它否定科学发展中质变和飞跃。总之，积累发展观认为科学是一个不停积累过程，知识从少到多，日渐积累，越积越多.4.逻辑实证主义14第14页20世纪早期逻辑实证主义者科学理论发展观：先后产生两个理论T和T’之间关系，逻辑地看，能够有T’与T等价和T’优于T两种，但历史地看，从T到T’便是知识增加。科学进步或知识增加，在于经过归纳逻辑得到高概率经验证实命题和理论积累。15第15页累积模式图示知识量时间直线发展不存在突变没有科学革命地位16第16页基本主张：科学发展是一个渐进积累直线发展过程，其中没有渐进中止，没有革命；观察事实越多，越深入，经过归纳逻辑得出科学定律或理论被经验证据所证实频率越高，它就越普遍，解释力和预见力就越强，其中包含非科学错误成份也就越少。17第17页5.归纳主义科学观基本内容第一．作为常识科学观——流行观点科学知识是已经证实了知识。科学理论是严格地从用观察和试验得来经验事实中推导出来。18第18页第二．朴素归纳主义对科学知识产生路径概括科学理论建立始于观察，观察提供科学知识能够赖以确立可靠基础，科学知识是用归纳法从观察陈说中推倒出来。单称陈说全称陈说：单称陈说上升为全称陈说条件理论预见性是经过接下来演绎推理来实现19第19页第三．归纳主义科学客观性问题观察客观性（观察者含有正常未受伤害感官，他忠实地统计下所看到，听到东西，不带任何成见）推理过程客观性（满足要求条件是否不由主观意见决定）即便如此，科学知识能够被证实是客观吗？换言之，上述理论结构能够确保为我们提供正确知识吗？20第20页第四．朴素归纳主义问题及其对应归纳原理正确性能够被证实吗仅仅靠“大量，重复屡次，没有矛盾”就能确保逻辑上正确吗罗素归纳主义火鸡观察依赖于理论1）观察者看到东西部分地决定于他们视网膜上映像，部分地依赖于他们经验，知识，期望和普通内心状态。2）理论是陈说观察结果前提3）理论指导观察向概率退却将发觉方式与证实方式分开21第21页6、评价6.1不完全归纳之或然性——概率归纳屡次重复可增加信心？一朝被蛇咬十年怕井绳有完全相同重复吗？22第22页2、观察归纳总是有理论负载康德先天综合判断个人建构主义——社会建构主义有绝正确先天知识吗？23第23页库恩评价：按照这种观点，“科学发展成了一点一滴进步，各种货色一件一件地或者一批一批地添加到那个不停加大科学技术知识货堆上”。24第24页逻辑实证主义科学观勾画了一幅积累式科学发展图景，这从一个侧面反应了科学不停进步总趋势。能很好地说明新旧理论之间继承性根本缺点：科学发展并不全是渐进，其间曾经存在革命，有间断，无法用继承性加以说明;新理论产生常开始于旧理论与观察事实矛盾;累积模式把科学发展问题太简单化了根本缺点：忽略了科学中革命现象，因而不能解释那些在逻辑上与传统科学理论不一样原创性、革命性新理论产生过程。25第25页二、经过证伪而增加发展模式——不停革命模式波普尔：19生于奥地利，1928年获维也纳大学博士学位。当初维也纳学派影响正处于上升时期。二战后定居英国，任伦敦大学经济学院教授，科学方法，逻辑学和哲学系主任。后入英国籍。26第26页1背景19相对论提出以前，牛顿理论已经受千百次检验，取得惊人成功，被证实是真理。在相对论冲击下，根基发生了动摇一个理论，不论多么成功，都难免被推翻命运。由此出发看19爱丁顿试验（不是对爱氏理论证实，而是对牛顿理论“证伪”、“否证”）科学不可能是“向着最终目标稳步前进系统，它永远得不到真理，甚至象几率那样真理替换物。”

27第27页2.证伪概念波普尔把问题看作科学发展动力，问题是认识起点又是认识终点。把猜测和反驳看作是科学知识发展过程本质强调假说、想象、否定、批判在科学发展中作用，强调知识相对性和发展无限性，否定科学发展机制包含着量变渐进过程，否定归纳法和证实作用。28第28页3.证伪发展模式波普尔：科学理论不能经过归纳得到证实，但却能被证伪。科学理论发展并不是一个不停积累过程，而是科学理论不停被经验反驳和证伪重复过程。猜测和反驳是科学发展过程中最基本步骤。科学理论发展过程就是大胆地提出假说，经过证伪然后再推翻理论过程，科学知识增加或科学理论发展是经过不间断革命实现。29第29页P1TTEEP2科学从问题开始经过试探性理论又经过批判性检验、排除错误进而提出新问题循环往复，推进科学不停前进30第30页4.波普尔模式包含四个步骤①科学从问题开始②针对问题，科学家进行各种大胆尝试性猜测，即提出假设和理论③各种理论之间激烈竞争，相互批判，并经受观察和试验严格检验，从而去除错误，筛选出逼真度较高新理论④新理论被证伪，又出现新问题，开始下一个过程31第31页他把科学看成是从问题到问题而进步，伴随这种进步，问题深度不停增加贯通该模式红线是猜测与反驳过程他自己将这个模式称为“以猜测和反驳为伎俩来处理问题普通模式”32第32页5.应提倡科学精神①要有勇于犯错误精神“怕犯错误是一个可怜愿望”“从错误中学习”“科学史仅是一部不可靠猜测史或错误史”②要有批判精神向权威批判向自己批判③要有否定精神否定已经有理论是发展新理论前提，否定得越早，进步越快。

33第33页波普理论并没有改变科学直线发展总趋势知识量时间5.对波普尔模式评价：34第34页①突破了逻辑实证主义者对科学知识仅作静态语言逻辑分析框框，把人们眼光引导到对科学知识增加作动态考查和对这一过程内在机制作逻辑说明方向上去。②他科学始于问题提法也给人以启迪。③他认为一个反例就能够证伪一个问题（理论）不对。理论免疫问题。④问题有各种类型：35第35页a、产生于理论内部问题地心说统治时期逆行问题悬天说提出后“天会不会掉下来”问题爱氏引力理论提出后光线会不会弯曲问题b、产生于两种不一样理论之间天体演化和地质进化提出后会问“地球表面生物怎么来？”上帝创造吗？C、产生于理论和观察矛盾日心说理论和恒星周年视差问题产生以后，怎样从一个问题转换到另一个问题，波普尔也没有作出令人信服说明。36第36页⑤只强调理论只能被证伪，不能被证实，必定造成他对真理错误看法。37第37页6.意义（1）科学问题是科学理论演变动力。问题是认识起点，也是认识终点，由此推进着科学理论演变或进步。（2）科学理论本质上是一个猜测。为了处理问题，科学家通常会提出若干个尝试性理论猜测，方便从中比较、选择出最有解释和预言能力科学理论。（3）科学只有在不停证伪和批判中才能前进。我们无法用经验和逻辑挑选出正确理论，但我们能够用经验和逻辑挑选犯错误理论，科学理论演变或进步实质在于经过对理论证伪把其中错误和迷惘排除出去。（4）科学理论演变或进步表现为一个理论对另一个理论替换，它不是积累式，倒像是跳跃式、不停革命过程。38第38页历史主义者批评波普：

不一样意不停否定论，这么不会有知识增加了不一样意经验证伪主义波普尔理论与科学发展史不相符合39第39页三个世界理论物理世界是世界1，主观精神世界是世界2，客观知识世界是世界340第40页三范式嬗替科学革命模式库恩美国科学史家，科学哲学家。科学哲学中历史主义学派代表人物之一。1922年生，1949年获哈佛大学哲学博士（物理学）学位。1952年开始讲授科学史。1958-59年在斯坦福行为科学高级研究中心从事研究工作，60-70年代任普林斯顿高等研究所教授，1979年起，任麻省理工学院教授。托马斯•库恩（1922－1996）

41第41页关键词：范式（Paradigm）《科学革命结构》（1962）100多页，20余种范式解释《必要张力》（1977）42第42页20世纪50年代末出现了新情况：一方面，形成了一股自然科学奔向社会科学洪流，科学社会学、科学学、科学史学、科学心理学等一系列新兴学科相继涌现，标志着自然科学与社会科学相互联系与相互渗透；其次，科学成为社会一项重要事业，它广泛地深入到社会各个领域，对生产方式、生活方式、思维方式以至价值观念都产生了极其深刻影响。在新形势下，对科学理论发展研究不能孤立地、离开它所处社会历史环境来进行，所以在科学哲学中出现了社会历史学派。43第43页库恩正是从科学认识社会历史背景角度，提出他科学发展观。从社会学角度出发，库恩认为，科学研究即使离不开个人，但科学理论本质上是集体研究产物；科学理论不是单纯知识积累，又是一个“范式”（Paradigm），它是集体用以不停生产科学知识工具。从历史学角度出发，库恩认为，累积式发展观是渐变观点，它看不到科学发展中质变（科学革命）；否证式发展观强调不停革命，但它忽略了常规科学发展长久积累。为了克服这两种科学发展观片面性，库恩主张应该尊重历史，从动态角度来考查科学理论发展机制和规律，据此，他提出科学革命模式。44第44页科学共同体：在科学发展某一历史时期，该学科领域中持有共同基本观点、基本理论和基本方法科学家集团集团所采取符号概括；为集团提供类比和给人们以启发模型；45第45页科学共同体

40年代英国科学家波朗依提出了科学共同体概念：今天科学家不能孤立地实践他使命。他必须在各种体制结构中占据一个确定位置。……每一个人都属于专门化了科学家一个特定集团。科学家这些不一样集团共同形成了科学共同体。50年代，社会学家希尔斯指出：科学共同体有自己组织机构，有自己规则，有自己权威，这些权威经过自己成就按照普遍认可与接收标准而发生作用，并不需要强迫。60年代，托马斯·库恩主要著作《科学革命结构》对科学共同体作了深入概括：这种共同体含有这么一些特点：内部交流比较充分，专业方面看法也比较一致。同一共同体组员很大程度上吸收一样文件，引出类似教训。不一样共同体总是注意不一样问题，所以超出集团范围进行业务交流就很困难，经常引发误会，勉强进行还会造成严重分歧。科学共同体是科学社会建制基本组成要素；是科学家集团普通抽象存在形式，其深刻内含在于它特殊体制目标、行为规范和精神气质。46第46页

库恩在《科学革命结构》（1962年）中提出科学理论发展模式：强调科学发展是“新理论抛弃并取代与之不相容旧理论革命过程，革命主要标志是范式（Paradigm）变换.”前科学→常规科学→反常→危机→科学革命→新常规科学科学是“科学家共同体活动”47第47页库恩科学发展模式在前科课时期，范式还没有确立，各种理论、假说、观点百家争鸣，相互竞争，不过没有一个得到公认。在常规科课时期，范式已经形成，并在科学共同体中得到公认，科学共同体在这种范式指导下，进行常规科学研究，处理范式提出疑难问题。在科学革命时期，范式面临一系列反常现象挑战而陷入危机，这使得科学家对范式产生动摇，科学共同体因而产生分化和新组合，有些人抛弃旧范式，提出新范式，科学革命发生。尔后，科学进入“新常规科学”时期，进入在新范式指导下新渐进发展时期。48第48页前科学常规科学反常危机科学革命新常规科学（早期阶段）（形成范式）（动力）新范式战胜并代替旧范式，整体转向49第49页详细解题范例托氏地心体系为早期天文学家范式.

（它要求了基本理论、基本观点和基本方法，提供了研究问题和处理问题模型或框架，为当初天文学发展要求了方向）哥白尼日心说是以后天文学家范式。50第50页“前科课时期”就是“范式”没有形成之前时期。亚里士多德以前动力学阿基米德以前静力学布莱克以前热力学燃素说以前化学赫顿以前地质学前科课时期51第51页范式形成，标志着从原始科学到成熟科学主要转折。伴随常规科学发展，各类现有范式不能解释“反常”现象不停出现，进而造成一系列重大科学发觉，要求对现有范式进行调整和变革，直到发生新范式取代原有范式重大变革。

如氧发觉、X射线发觉、天王星发觉等都属于这些“反常”科学发觉。范式是一门学科成为科学必要条件52第52页“常规科课时期”是范式已经形成时期科学发展快对待反常态度：不理会53第53页普劳特（W.Prout,1785-1850）假说（1815-18提出）普劳特时代仍相信，上帝只会用少数几个砌块来创造世界，氢就是其中之一。因为当初发觉氢原子量为整数，其它元素原子量是氢整数倍，所以元素原子量应该是整数。（相信元素是氢化合物或聚合物）以后发觉氯原子量不是整数。有了反常出现。相信传说说法科学家干脆不予理会这一反常。消化反常54第54页●怀疑自己利用范式能力科学家思想保守很有必要极少有创造性“危机时期”：对旧范式发生了怀疑有四种情况会造成怀疑反常数目越来越多。如55第55页1895年，x射线，伦琴1896年，铀放射性，贝克勒尔1987年，电子，J.J.Thomson1898年，α、β射线，卢瑟福19，me随速度增大，考夫曼原子不可分原子最小元素不变质量不变传统认识新发觉冲击着传统（反常出现）56第56页有些反常非常顽固。如“以太”有些反常打击了范式基本标准如地心说57第57页社会迫切需要

对危机认识有个过程

派别斗争激烈科学家心理改变复杂科学家热衷于哲学和基本问题争论58第58页反常积累到一定程度就会产生危机。危机预示着范式转换时刻已经到来，它是从常规科学到科学革命过渡阶段。当旧范式面临反常和危机，为新范式所取代时，便造成科学革命，科学革命标志着科学发展重大转折，预示着科学理论革命性演变。科学革命发生之后，科学又会在新范式指导下常规地发展。59第59页“一个新科学理论并不是靠使它对手信服并使他们接收而获胜。不如说是因为它对手死绝了，而不熟悉这个真理新一代又成长起来了。”（普朗克语）“范式转换是一代人转换”（库恩）60第60页对范式选择也不是毫无标准：简单性有效性准确性广泛性一贯性61第61页新常规科课时期：以新范式为指导科学发展时期62第62页2.库恩模式评价

①克服了直线发展模式存在问题，既看到了科学发展继承性，又看到了科学发展间断性常规科学科学革命时间知识量63第63页②新范式是怎样产生？突然出现，有点象格式塔转换③科学革命后产生理论是否更靠近真理？④新范式产生是否是旧范式决定性破坏？64第64页4.3范式嬗替科学革命模式这种基于范式转换科学理论演变模式，将科学理论演变描述为革命性转化和渐进性积累相统一过程。65第65页四、基于研究纲领进化发展模式科学研究纲领理论。科学研究纲领是一组含有严密内在结构科学理论系统。科学研究纲领由“硬核”、“保护带”和“启发法”(heuristic)三者组成。伊姆雷•拉卡托斯（1922—1974）66第66页2.科学研究纲领结构内部结构硬核保护带启示法弹性地带基本假设和基本原理各种辅助性假设和初始条件正面启示法反面启示法67第67页硬核（哥白尼体系：地球和行星围绕太阳运行，地球每日自转一周；牛顿体系：三定律加万有引力定律）“硬核”：科学研究纲领关键部分或本质特征，包含非常普通、组成纲领未来发展基础基本假设和基本原理。硬核改变会造成整个研究纲领改变。在科学史上，“地心说”是托勒密天文学理论体系硬核，牛顿动力学定律和万有引力定律是牛顿理论系统硬核。68第68页保护带保护带，纲领可反驳外围地带。（哥白尼体系中本轮）