获取科学事实的途径与市公开课金奖市赛课一等奖课件

第八章获取科学事实路径与方法一.人类对自然认识路径：1)用一些想象力量和存在物来解释自然现象，如宗教神学即是。2)从经验中概括出来关于自然知识，如天文、历法、医学、农学即是。3)从某种有条理操作规程或技术规则中概括出来知识，如逻辑、数学、物理学、化学和工程技术等。第1页科学事实含义科学事实：人们对科学实践中所观察到客观事件、现象和过程真实描述。客观事实：指客观世界现象、事件和过程经验事实：用某种语言或文字对观察客观事实所作出陈说和判断。三者之间关系：客观事实内涵小、外延大，它包含经验事实和科学事实，但它除了它们之外，只要是宇宙间存在事物都隶属于客观事实这一范围；经验事实主要是强调与人类实践活动相关现象、事件和存在物，它离不开人介入；科学事实是客观事实，但并不是全部客观事实都能够成为科学事实，也并不是全部经验事实都能够成为科学事实，只有科研人员对与科学研究相关客观事实和经验事实进行科研时，它们才有可能成为科学事实

第2页科学事实在科研中作用科学事实发觉本身有可能就是一项主要科学成就。科学事实成为新科研起点，造成与此相关一系列重大成就，为新科学理论提供主要事实基础。科学事实成为科学检验和评价依据，以此成为推进科学进步动力。第3页获取科学事实方法科学观察观察含义，含有国际影响韦伯斯特词典将观察解释为：名词意义是：用于认识或统计一些事实或现象，通常包括到以适当仪器对一些量进行测量，与观察、测量相关；动词意义是：受引导地仔细地分析地专注地察看或感知（某事物以取得知识）。

第4页科学观察普通包含两种形式：直接观察和间接观察，直接观察是指仅凭感官所进行观察，（人感官通常为视、听、嗅、味、触五种形式，至于第六感官，科学界并没有统一看法。）因为人感觉器官在观察外部世界时受到主客观不足，（人眼睛只对紫外线与红外线之间光波产生光感，听觉只能对每秒20——0次振动有感知能力。）所以借助于观察仪器间接观察就成为科学观察一个主要方面，这种主要性是伴随观察精密度和要求提升逐步显得更为突出。牛顿曾用小型望远镜千分仪得到大量观察数据，支持自己引力理论；19世纪物理学家用光谱仪观察波长精度到达10­6cm；光学显微镜、电子显微镜可达2—3ºA（埃），相当于原子大小；光学望远镜、射电望远镜能够把人视野推广到100亿光年空间和100亿年时间；19世纪出现单参数仪表，如电流计、电压计、温度计日益被综合性仪表所取代，尤其是计算机配合使用，大大提升了观察水平；质谱仪、激光器、加速器、高能探测器更是在未知领域发挥开拓性作用；今天科学家已能拍摄寿命仅数亿分之一秒粒子径迹，并推算各种性质。能够说当代科学每一个进步在很大程度上对仪器依赖逐步增强，科学发展不再是人力所能为，离开了先进仪器科研只能倒退，这也是为何科研人员愿意向硬件比很好地域和机构流动一个主要原因。观察仪器成本投入在提升，如1972年美国费米试验室建造5千亿伏电子质子同时加速器，其主体跑道管径达2公里磁场所需电力10万千瓦，造价格2.4亿美元，每年运行维护费用7千万美元；美国贝尔电话电报企业“贝尔试验室”雇用22500人（拥有博士学位人数为3000，诺贝尔奖得主有7人），每年RD经费支出16亿美元。第5页科学观察特点：一是有目标性和计划性，二是保持对象原状和不干预性。科学观察标准：客观性、全方面性和经典性。当然，科学观察作为科研一个伎俩依然有不少不足，如缺乏可控性和重复性，难以揭示对象深层次和多方面联络，这只有经过科学试验才能到克服。第6页科学试验定义：科学试验是人们依据一定科学研究目标利用一定科学仪器和设备，在人为控制条件下获取科学事实方法。类型：科学试验通常表现为以下两大类，即实物试验和模拟试验。其中实物试验又能够划分出加法试验、减法试验和极限试验等类型。第7页加法试验（又称为扰动试验），它是在人为控制条件下对试验对象原有状态进行干扰和破坏，观察对象所发生改变，确立因果关系。如法拉第用磁场干扰金属线圈，发觉了感应电流；电解水得到了氢与氧；用中子、质子轰击原子，造成了原子核裂变；用在河流中增加试剂探测地下水发源地等。第8页

减法试验是经过仪器设备把所要研究客体（某一物质、现象或过程孤立或隔离出来，依据需要降低一些影响客体参数，观察在给定条件下事物之间因果关系。如伽利略为了确证惯性（即物体加速度与受到外力成正比，没有受到外力作用时作等速直线运动或保持静止。因为自由落体运动很快，难以判断同时着地。）他设计了一个斜面试验，斜面含有冲淡重力作用，斜面和小球表面做得非常光滑，摩擦力很小，由此他改变了人们对亚里斯多德力学认识；17世纪德国声学家格里凯为了验证声音传输介质就是空气，他将装有小球密闭容器内空气抽尽，此时，摇动容器听不到小球撞击容器声音；英国化学家玻义耳为了确定气体压强、体积、温度三者之间关系，也采取了减法试验方法。

第9页极限试验在通常情况下往往是加法与减法混合试验，它是将客体置于人工控制极端或极限状态，观察对象所发生改变，从而探讨因果关系。如超高温、超高压、超强磁场、真空等条件下材料性能研究、生物基因研究等。

第10页模拟试验是指经过设计一个与被研究客体相同替换物即模型，并经过模型研究将信息类推到原型试验。模拟试验是在实物试验无法进行或没有必要进行情况下，所采取一个研究伎俩。象美国科学家米勒研究原始生命起源试验，就是一个在不可能倒退到地球早期情况下，进行科研模拟；轮船、飞船、飞机、大坝、桥梁等制造成本昂贵器具，为了提升经济效益，最好也是采取模拟方法；当代计算机参加到科研中后，一些国家正利用它进行模拟性核试验、模拟性人体试验等。当然，因为客观对象复杂性，模拟试验不足也是在所难免，因为在模拟试验过程中，实物被排除在试验之外，模型和原型之间是经过逻辑推理形式确立相关性，假如所选取模型与原型之间存在潜在、不可预计差异，就会使模拟试验有效性受到影响。所以，模拟试验结果只能视为或然性结论，并不具备必定性，它仍有待于实物试验检验。第11页科学试验作用与特点：一是对已知事物关系作定量考查（如斐索光速测定试验）；二是证实或否定某种理论观点（如赫兹电磁波试验就是为了验证麦克斯韦光是一个电磁波猜测，迈尔热功当量试验，就是为了证实暴风雨能使海水温度升高，他用金属棒搅动容器中水证实了自己观点，判决性试验或验证