1科学与科学研究-关东升

1、中医药科研思路与方法,关东升,什么是科学研究？ 什么是科学？ 科研的意义是什么？,第一章 科学与科学研究,第一节 科学 第二节 科学研究 第三节 课程意义,知识：science, n. , 14世纪,第一节 科学,一、科学概述 1科学概念的由来,科学 (明治初年),Science： 学、理学、科学 Natural science： 自然科学 Scientist： 科学家、理学家 哲学词汇明治45年（1912年）,第一节 科学,科学一词在中国古汉语中意为“科举之学”。 16世纪西方科学传入中国，该词被译为“格致”。 1893年，康有为引进并使用“科学”二字。此后，“科学”二字便在中国广泛运用。,

2、第一节 科学,2科学概念的定义,西方哲学的开创者-尼采认为，科学其实是一种社会的、历史的和文化的人类活动，它是在发明而不是在发现不变的自然规律 进化论奠基人-达尔文1888年：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。 辞海1979年版：“科学是关于自然界、社会和思维的知识体系，它是适应人们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展的，它是人们实践经验的结晶。”,哲学家和科学家经常试图给何为科学和科学方法提供一个充分的本质主义定义但并不很成功。,2科学概念的定义,辞海1999年版：“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。 法国百科全书：“科学首先不同于

3、常识，科学通过分类，以寻求事物之中的条理。此外，科学通过揭示支配事物的规律，以求说明事物。” 前苏联大百科全书：“科学是人类活动的一个范畴，它的职能是总结关于客观世界的知识，并使之系统化。科学这个概念本身不仅包括获得新知识的活动，而且还包括这个活动的结果。”,2科学概念的定义,一般的科学概念： 科学是反映客观世界（自然界、社会和思维）的本质联系及其运动规律的知识体系，它具有客观性、真理性和系统性。,不同时期，有不同的解释： 19世纪下半叶科学是反映客观事实和规律的知识。 20世纪初科学是反映客观事实和规律的知识体系。 二战后科学是反映客观事实和规律的知识体系相关活动的事业,3对当代科学的重新认

4、识,(1) 科学是知识体系 科学不是零星知识简单堆砌，而是系统化的知识总和。 20世纪初，数学、物理学、化学、天文学、地理学、生物学等六大基础科学以及电力、机械、建筑、钢铁、医药、农学等工程科学都已比较成熟，科学不再只是事物或规律组成的知识单元，而是由许多知识单元组成学科，由学科组成学科群，形成一个由很多门类交织组成的知识体系。,3对当代科学的重新认识,(2) 科学是社会活动 从社会分工方面对科学进行考察。 科学活动的主体是科学家 科学活动的工具包括思想工具和物质工具 科学活动的对象是自然界和人类社会，是客观世界,3对当代科学的重新认识,(3) 科学是实践力量 从科学结论的实际应用与社会作用方

5、面的考察，揭示了科学是一种社会发展的实践力量。 英国哲学家培根：知识是力量 科学作为一种人类实践力量给社会带来了巨大进步， 科学已成为社会具有决定意义的发展因素。,(1) 继承性 任何一门科学都在在继承和扬弃前人的科学积累的基础上，充分发挥创造性思维而获得的。,4科学的主要特征,苹果为什么会掉下来呢？,苹果为什么会掉下来呢？,苹果为什么会掉下来呢？,4科学的主要特征,（2）科学的可重复性和可检验性 不是偶然的结论，经得起检验和推敲 1999年6月，美国劳伦斯伯克利实验室15名研究人员在著名学术刊物物理评论快报上发表论文称，通过铅原子核和氪原子核的撞击发现了元素周期表上空缺的118号元素，以及由

6、118号元素衰变产生的116号元素。这一成果曾被视为1999年最重要的科技突破之一。但其他科学家随后进行的重复研究，却无法获得类似结果。,4科学的主要特征,（3）科学的可证伪性 限于人们认识的局限性，科学上的错误判断也是难以避免的。在某一时期被认为是科学解释的、可以接受的理论，后来却被证明是非科学的东西。,4科学的主要特征,（4）公有性 公有性就是我们通常所说的科学是没有国界、不分阶级的。任何人的真正的科学成果都应当被承认，都可以被利用。 科学的大门为一切科学天才敞开着，任何具有科学创造能力的人，不论其种族、国籍、政治信仰、个人品质如何，都可以自由进入科学事业的殿堂。,4科学的主要特征,（5）

7、科学无禁区，科学无止境 科学的问题是无穷的，随着人们认识水平的不断提高，科学的高峰层出不穷。,4科学的主要特征,5科学的新颖特性,(1) 科学认识的范围空前扩大，科学技术知识量以指数规律增长。 到20世纪后期，人类正探索着从渺观、微观、宏观、宇观，一直到胀观，五个层次的时空范围的客观世界。,5科学的新颖特性,知识量更新的速度加快； 20世纪以来，人类的科学技术成果比过去两千多年的总和还要多。据统计，1980年人们所用的科学技术知识有90以上是二战后的30年中得到的。以此推算，人类到2020年将拥有的科学技术知识中，有很多现在还没有创造出来。 全世界用于科研经费已达到每年5 000亿美元以上，人

8、数达5 000万以上。,5科学的新颖特性,(2) 学科高度分化、高度综合、交叉渗透 科学技术发展高度分化与高度综合。在各门科学与各门技术分化的过程中，它们又相互交叉、相互渗透，产生出新的和综合性学科，形成了统一的、完整的科学技术体系。,学科相互交叉与相互渗透，其最明显的特征是一系列横断学科和综合性的学科群不断出现。如： 围绕一个重大问题的解决与实现形成的综合性技术群。如医学在与有关学科相互渗透、交叉的中形成了许多分支学科，如社会医学、流行学、急症医学、法医学、生物医学工程、超生医学、航海医学、航空航天医学、潜水医学、精神病学等 生物学、分子生物学,5科学的新颖特性,(3)科学技术生产一体化趋势

9、越来越明显 进入20世纪，特别是第二次世界大战以后，科学与技术的一体化大大地加速了科学转化为直接生产力的过程。,5科学的新颖特性,(4) 科学由“小科学”变为“大科学” 大科学是指由大量科技人员参加，投人大量的科学研究经费，需要昂贵的仪器设备，大规模的科学技术及管理活动。 大科学的特点 投资强度大，需要昂贵且复杂的实验设备 多学科交叉 研究目标宏大等,5科学的新颖特性,大科学的出现 文艺复兴时代的科学家都是单独工作，或几个志同道合者偶尔在某大学或某一王候的宫廷中相遇而共同合作，而在大多数情况下主要是借助信函互通研究进展等信息科学家之间的通信或偶尔合作。,5科学的新颖特性,从19世纪末到二次大战

10、前，科学研究已经呈现出由个人研究发展为集体研究的趋势。它的典型代表是英国的卡文迪什实验室和美国的爱迪生工业实验室。研究工作变成一项集体活动，人们在这项活动中各司其职，分工协作，共同完成研究课题。集体研究因为效率高、善于解决复杂问题而逐渐被各国政府所重视。,5科学的新颖特性,标志着科学研究进入国家规模新阶段的是美国制造原子弹的“曼哈顿工程”。这个工程从1942年开始，动员了15万科技人员，耗资达20亿美元，它的浩大规模和社会化协作的特点标志着大科学时代的来临。,5科学的新颖特性,大科学这个概念是美国科学史家普赖斯提出来的。 “现代科学不仅硬件如此辉煌不朽，堪与埃及金字塔和欧洲中世纪大教堂相媲美，

11、且用于科学事业人力物力的国家支出，也骤然使科学成为国民经济的主要环节”。,5科学的新颖特性,6科学分类,根据研究对象不同，可以将科学大致分为： 自然科学：研究自然界的物质结构、形态和运动规律的科学，包括物理学、化学、生物学、天文学、气象学、地质学、农学、医药学、数学和各种技术科学等 社会科学：研究和阐释各种社会现象及其发展规律的科学，包括政治学、经济学、法学、教育学、文艺学、史学等。 哲学：从总体上认识人与世界的关系。,第二节 科学研究,一、科学研究的定义、内容和特征 二、科学研究的类型 三、科学研究的方法 四、科学研究的步骤,一、科学研究的定义、内容和特征,1科学研究的定义 我国国家教育部定

12、义是：“科学研究是指为了增进知识包括关于人类文化和社会的知识，以及利用这些知识去发明新的技术而进行的系统的创造性工作。” 科学研究一般是指利用科研手段和装备，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进行的调查研究、实验、试制等一系列的活动。,一、科学研究的定义、内容和特征,2科学研究的内容 科学研究的生命在于突破。内容包括 3 个层次： 阐释前人智慧； 完善前人智慧； 创造新的智慧。,(1) 创造性 科学研究的灵魂。 探索是研究的起点，创造则是研究的终极目标。创造性包括3个方面的内容： 发现是指首先取得对自然界和社会的规律性的认识，有新现象的发现，新规律的揭示，新理论的创立。 发明是指世界上原本

13、不存在的东西，通过科学劳动而被创造出来。 创新是指对现有知识水平的提高及更新，有科学创新、技术创新、生产工艺创新，此外还有科学方法、管理方法的创新等。,3科学研究的特征,牛顿 24岁 万有引力 1666年,高斯 24岁 近代数论 1801年,伽罗华 18岁 群论 1829年,爱因斯坦 26岁 狭义相对论 1905年,纳什 22岁 纳什均衡 1950年,沃森 25岁 DNA双螺旋 1953年,(2) 继承性 传承、连续、终身学习的不断认识过程、是科研工作者一代一代进行探索不断发现真理，并累积科学知识的过程。,3科学研究的特征,可以分为社会的宏观继承和人际的微观继承。 宏观继承是指这一历史时期的人

14、从上一历史时期的人那里吸取经验，总结教训，以此代代相袭。 微观继承是指个人与个人之间，通过言传身教、阅读文献、观摩实物等方式进行的带有明显的模仿、学习痕迹的一种继承。,3科学研究的特征,二、科学研究的类型,根据研究工作的目的，任务和方法不同，我国把科学研究类型分成 3 类： 基础研究；应用研究；开发研究,二、科学研究的类型,1基础研究：是对新理论、新原理的探讨，目的在于发现新的科学领域，为新的技术发明和创造提供理论前提。 2应用研究：是把基础研究发现的新的理论应用于特定的目标的研究，它是基础研究的继续，目的在于为基础研究的成果开辟具体的应用途径，使之转化为实用技术。 3开发研究：又称发展研究，

15、是把基础研究、应用研究应用于生产实践的研究，是科学转化为生产力的中心环节。,3 类科学研究的比较分析,三、科学研究的方法,1科学研究的方法 科学研究方法是从事科学研究工作所遵循的、有效的、科学的研究方式和程序。 科学研究方法是研究主体与客体的本质和规律的方式、手段、途径和道路。,名人名言 “在科学领域，方法至为重要。一部科学史，在很大程度上就是一部工具史，这些工具无论有形或无形由一系列人物创造出来，以解决他们遇到的某些问题。每种工具和方法都是人类智慧的结晶。” 萨顿（G. Sarton) “科学是随着研究方法所获得的成就而前进的。” 巴甫洛夫（I.P.Pavlov）,1科学研究的方法,科学研究

16、方法是用科学的理论、原则和手段，指导和进行科学研究的方法。 传统方法 现代方法,1科学研究的方法,传统科学研究方法,观 察 方 法,实 验 方 法,逻 辑 方 法,模 拟 方 法,测 量 方 法,统 计 方 法,经 验 方 法,调 查 方 法,1科学研究的方法,现代科学研究方法,控制论方法,信息论方法,系统方法,数学方法,1科学研究的方法,观察方法在实践中产生（古天文学）。 逻辑方法的创始（公元前63世纪，古希腊：泰勒斯、德谟克利特、亚里士多德、欧几里德）。运用演绎推理，从经验观察上升到理论认识。亚里士多德创立形式逻辑上的科学方法论和公理方法；导致欧几里德几何原本问世。,2 科学研究方法的发展

17、历程,数学方法开始形成 公元前52世纪，古希腊：毕达哥拉斯、帕拉图、阿基米德。首先提出自然界的规律可用数学把握，提倡用数学解释万物。阿基米德首次把实验的经验研究与演绎推理结合，建立杠杆定理、浮力定律。,2 科学研究方法的发展历程,实验方法逐渐形成 13世纪的罗吉尔培根率先提出实验科学；15世纪的达芬奇和吉尔伯特强调实验在认识中的作用；15-16世纪，伽利略为现代实验科学的奠基人；16世纪弗朗西斯培根成为实验科学的哲学代言人，他的新工具的问世是标志。,2 科学研究方法的发展历程,2 科学研究方法的发展历程,逻辑方法的发展：两条主线 * 16世纪弗朗西斯培根发展了归纳逻辑方法，建立了逻辑分析中的求

18、同法、差异法和共变法；17世纪波义耳、18世纪林奈将其拓广到化学和生物学； * 17世纪笛卡儿发展了演绎逻辑方法，构建了数学新体系解析几何； 17世纪牛顿将力学整理成演绎体系，自然哲学的数学原理问世。,2 科学研究方法的发展历程,假说方法的普遍应用 17世纪由笛卡儿提出，洛克、莱布尼兹丰富和发展；19世纪后普遍应用。假说方法突破了传统方法。著名的假说有：宇宙演化的星云假说、生物学的进化论、物理学的热素假说、化学中的物质结构假说等。假说本身是理论知识的一种形态，一旦验证成立，就上升为科学理论或定律。,2 科学研究方法的发展历程,自然辩证法方法的创立 19世纪马克思、恩格斯创建了自然辩证法，为正确

19、研究自然科学方法论奠定了理论基础。恩格斯的自然辩证法对观察、实验、归纳和演绎、分析和综合、历史与逻辑的统一、科学假说等科研方法都做了深入考察和分析。,2 科学研究方法的发展历程,系统科学方法的形成 朴素的系统科学方法由亚里士多德、莱布尼兹、黑格尔等提出，近几年才逐步形成。此方法摆脱了传统方法的束缚，将事物联系起来，系统地、动态地考察，从整体上考察复杂系统，将定量方法（如动态模拟法、信息方法、反馈方法、综合集成方法等）引入各个学科，使科研方法产生质的飞跃。,2 科学研究方法的发展历程,数学方法的发展 亚里士多德欧几里德伽利略牛顿莱布尼兹发展的数学方法近年来取得了长足的进步，对宏观、微观特性的描述

20、发挥了很大的作用。随着计算机技术的发展，数学已渗透到所有的自然科学领域以及部分社会科学领域。,2 科学研究方法的发展历程,科研方法的特征： 科研方法来源于科研实践； 正确的科研方法引领科学的发展； 科研方法的适用性和作用超越具体领域； 正确的科研方法呈现美学特征。,2 科学研究方法的发展历程,案例：近代科学方法奠基人伽利略的科研方法 伽利略在力学研究中以实验方法为中心，还综 合运用逻辑方法、观察方法、抽象方法、数学方 法等基本方法，为近代力学和物理学开了先河。 以自由落体研究为例，这是伽利略力学研究的突 破口。 亚里士多德的错误观点：落体以匀速下落，速 度与落体的重量成正比。,2 科学研究方法

21、的发展历程,案例：伽利略的落体研究方法 步骤一：伽利略采用逻辑方法，设计了一个“思想实验”：用短绳系住重量不同的大小石块，使之自由下落，按亚里士多德观点导得矛盾； 步骤二：伽利略采用观察方法，1589年进行了比萨斜塔落体试验，观察到10磅的球与1磅的球同时落地； 步骤三：伽利略进一步采用实验方法，设计了一个“冲淡引力”的斜面滑落实验。因比萨斜塔仅56米，落体落地过快不易看清。在斜置光滑槽内滚下，引力“减少”，实验发现，大小球滚动速度相同，且与斜面夹角无关。,比萨斜塔落体实验,比萨斜塔落体实验,步骤四：伽利略做了单摆实验，发现只要摆长相同，摆动速度就相同，与摆重无关； 步骤五：伽利略运用数学方法，确定了下落高度与加速度、时间的依赖关系。从而彻底否定了亚里士多德的错误观点； 步骤六：伽利略进一步运用实验方法，设计了双斜面滚球实验，并用抽象方法，发现了惯性原理（牛顿第一定律）。,比萨斜塔落体实验,四、科学研究的步骤,科研工作的六大环节： 学习选题调研 立题 运作总结 前四个环节属于准备阶段，而“学习”是贯穿始终的基本环节。,四、科学研究的步骤,自然科学研究的一般程序 1）确定科研课题选题：科研决策 2）获取和积累