第二章科學與科學方法ppt

第二章科學與科學方法ppt第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)科學的本質(zhì)與特征一、什么是科學要搞清這個問題，就得了解：科學的含義？科學的主要特征？還要了解什么是非科學？什么是偽科學？了解科學的主要特征是關鍵。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1、詞源科學這個術語沒有漢語的起源。我們現(xiàn)在所講的科學，清朝末年叫做格致。它是從儒家經(jīng)典中的格物和致知縮略而來的。日本明治維新時期杰出的思想家福澤諭吉第一個把science譯成科學。漢語所用的科學則是康有為在1893年從日本引進的。第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月英文中的科學一詞，從詞源上看，來自拉丁文scientia，是知識的意思。英文、德文、法文中的科學一詞都是拉丁文衍化而來，都是與知識聯(lián)系在一起的。它表示一個人對某些具體事物和隱含原理的認知狀態(tài)。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月我們通常意義上的科學，泛指一切自然科學，它包括純科學和應用科學，社會科學也是科學的一種。但本章所要定義的科學，不包括這樣的推廣性內(nèi)涵。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、定義我們的定義是：科學是由建立在經(jīng)驗和邏輯基礎之上的關于自然界各種現(xiàn)象及其相互關系的普遍性和精確性陳述構成的有組織的知識。第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、特點要了解科學，還需要了解科學的特點：1）科學的經(jīng)驗基礎：科學的經(jīng)驗基礎，從內(nèi)涵上講，是指人們通過感官獲得的以感覺、直覺、知覺、表象形式描述出來的知識的總和。從外延上講，包括觀察和實驗。第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2)科學的邏輯基礎：科學必須尊崇人類共同的邏輯思維規(guī)律，而且，一切有組織的知識都必定是尊崇人類最普遍的邏輯規(guī)則的知識。看一種說法究竟是否符合科學的基本要求，可以從下面幾個最基本的邏輯判定準則來做出判定。①自洽性:就是按照自身的邏輯進行推演,自己可以證明自己至少不是矛盾或者錯誤的。這就是簡單的自洽性。科學研究本身就是遵循自洽性的,一個不能夠滿足自洽性的理論或者方法顯然是不攻自破的。第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月②簡單性：科學是可以理解的東西，它在邏輯上十分簡單。這一點與神秘主義正好相反?？茖W家致力于把神秘的事物簡單化；神秘主義者則千方百計把簡單的東西神秘化?？茖W的簡單性原則包括兩個方面的內(nèi)容：第一，科學必須用盡可能少的概念和陳述，解釋盡可能多的經(jīng)驗事實。第二，科學必須盡可能地用已知解釋未知，而不是用未知解釋未知。③可檢驗性。科學的結論不是籠統(tǒng)的、有歧義的一般性陳述，而是個別確定的、具體的命題，它們在可控條件下可以重復接受實驗的檢驗。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、偽科學及相關概念

1.偽科學偽科學這個詞最早產(chǎn)生于1844年.究竟什么是偽科學呢？我們的定義是：用虛假的或不充分的事實，以對應的方式而不是以邏輯的方式證明一個預設原理的存在，并用它來冒充科學的面目出現(xiàn)的理論、方法和體系。就叫做偽科學。第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月偽科學的基礎是偽造的或虛妄的,此外，偽科學通常用對應關系來代替科學中的因果關系。世界上的對應關系很容易找到。但是對應關系不是任何意義上的因果關系?？茖W所能接受的因果關系必須具有嚴格的經(jīng)驗基礎和邏輯基礎。是否具有嚴格的經(jīng)驗基礎和邏輯基礎，這是我們判斷科學與偽科學的基本標準。通常，與偽科學相關聯(lián)的但不同于偽科學的概念還有非科學，反科學和科學中的作弊行為。第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.非科學非科學指那些還停留在經(jīng)驗層次或不能覆蓋全部經(jīng)驗現(xiàn)象卻又以科學面目出現(xiàn)的理論陳述或事實陳述。比如，銅是導電的，勾三股四弦五是經(jīng)驗陳述，沒有上升到科學，所以屬于非科學。再如熱質(zhì)說在18世紀曾經(jīng)是科學的。可是因為它不能解釋熱現(xiàn)象從無到有的經(jīng)驗事實，18世紀下半葉，它就變成非科學的了。非科學中沒有偽造行為和作弊行為，所以，它不屬于偽科學。第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.反科學通常有兩個方面的含義。一種是作為反對科學進一步發(fā)展的思潮。這種思潮認為，科學并沒有給人類帶來真正的福音，而是帶來了人性和環(huán)境的毀滅。所以，他們要反科學。另一種是逆科學而動的行為。比如，科學追求經(jīng)驗和邏輯上的實證性，而反科學則追求虛無縹緲的超我意境，在所謂的超我意境中去實現(xiàn)自我。諸如此類，都屬于反科學。第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月反科學主要是對科學的否定性評價，它并不自稱科學，反而直截了當?shù)嘏锌茖W，揭科學的短。反科學反對把科學方法視為最高準則，反對排斥其他方法，只用科學方法來仲裁政治、道德、法律、藝術、情感等一切人類問題。因此，反科學在原則上是有合理性的，是科技與文化整合中不可缺失的一個成份或方面。它的問題在于片面性，正如把科學看作萬能不符合事實，把一切災難歸之于科學更是荒謬的?？茖W方法雖非萬能，卻的確有極廣泛的應用可能性，至今仍不能說人類已窮盡了科學方法的所有可能應用領域。如果反科學走向絕對化，武斷地認定哪些領域不能采用科學方法，那么就阻止了人類繼續(xù)利用科學方法為自己謀得更多福利的可能，從而是不智的。第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)科學研究的過程與方法科學研究當然沒有刻板的固定程序。但在多數(shù)情況下，會包括幾個相互銜接的環(huán)節(jié)。以基礎科學的研究程序為例，它大體包括以下五個環(huán)節(jié):科研選題。獲取科學事實。進行思維加工。假說的驗證。建立理論體系。第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一、科研選題這一環(huán)節(jié)是：從發(fā)現(xiàn)或接觸各種科學問題開始；經(jīng)過廣泛收集有關背景資料；全面估價自己的研究能力和條件；并對課題做出論證之后；才能把課題確立下來。在整個科學研究過程中，選課是有戰(zhàn)略意義的一步。在這個環(huán)節(jié)上，發(fā)現(xiàn)和確認問題的方法起著重要作用。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）為什么科學研究從問題開始批判理性主義代表人物波普爾根據(jù)現(xiàn)代科學發(fā)展的規(guī)律和特點，從理論上對科學始于觀察進行了批判，并系統(tǒng)闡述了科學始于問題的觀點?？茖W問題是科學研究的邏輯起點。這一觀點反映了現(xiàn)代科學研究活動的本質(zhì)特征。當然科學始于問題并不否認以實踐為基礎的認識一般規(guī)律，它們是從不同角度提出的不同命題。科學始于問題著眼于科學研究的程序，而認識以實踐為基礎則著眼于認識的來源。兩者層次不同，并不構成矛盾關系。第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、科學問題及其結構

1、科學問題?？茖W問題是指一定時代的科學認識主體在當時的知識背景下提出的關于科學認識和科學實踐中需要解決而又未解決的矛盾。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、科學問題的結構。科學問題是有結構的。在科學問題中蘊涵三個要素：問題的指向、研究的目標和求解的應答域。應答域：應答域是指在問題的表述中對問題答案的存在范圍所做的一種預設,這意味著，在科學問題的結構中已經(jīng)包含了問題求解的目標、預設的求解范圍和方法。盡管這種預設仍是一種猜測，是可錯的，但在科學探索過程中卻能起定向和指導作用。第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）科學問題的來源1、從社會生產(chǎn)和實際生活的需要中產(chǎn)生問題。根據(jù)社會生產(chǎn)和實際生活的需要，提出種種實用性或技術性問題。例如，由于通訊工程和自動控制系統(tǒng)、機械電子工業(yè)和信息工業(yè)等新興工業(yè)發(fā)展的需要，人們提出“信息高速公路”問題；醫(yī)學研究的問題等。第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、從科學事實與已有理論的矛盾中產(chǎn)生在科學實踐中發(fā)現(xiàn)的新的事實，原有理論解釋不了或與原有理論不相容，因而會產(chǎn)生問題。例如，20世紀初，人們發(fā)現(xiàn)β衰變中電子所帶走的能量要小于原子核所釋放的能量，這個實驗事實顯然與能量守恒定律相矛盾，為了解決這個難題，經(jīng)過研究，產(chǎn)生了泡利中微子假說，開創(chuàng)了量子物理學。例如，現(xiàn)代物理學革命的起因，就是經(jīng)典物理學理論難以解釋19世紀末、20世紀初不斷涌現(xiàn)的新的物理實驗事實和現(xiàn)象，如黑體輻射，光電效應等，從而產(chǎn)生出大量足以動搖經(jīng)典物理學大廈根基的問題，如能量究竟是連續(xù)的還是不連續(xù)的，經(jīng)典物理學能否有效解釋微觀物質(zhì)世界的運動規(guī)律等。第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、科學理論體系本身的內(nèi)在矛盾所產(chǎn)生的科學問題科學理論體系的構建，在邏輯上應該是自洽的。當科學理論內(nèi)部出現(xiàn)邏輯困難，如邏輯推理過程出現(xiàn)斷點或發(fā)生跳躍，或?qū)С鱿嗷ッ艿拿}或結論時，就會產(chǎn)生需要進一步探討的所謂概念問題。科學中的悖論，佯謬就是內(nèi)部概念問題的典型形式。例如，亞里士多德動力學理論指出，物體運動的速度與物體所受的力的大小成正比，因此，重物下落的速度與物體的重量成正比。伽利略通過一系列的假設和嚴密的邏輯推導，揭示了亞里士多德理論中的悖論。例如，雙生子佯謬第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月雙生子佯謬是一個有關狹義相對論的思想實驗。內(nèi)容是這樣的：有一對雙生兄弟，其中一個甲跨上一宇宙飛船作長程太空旅行，而另一個乙則留在地球。結果當甲回到地球后，我們發(fā)現(xiàn)他比乙更年青。但如果我們從甲的角度去想這個問題，我們似乎會得出矛盾的結果：旅行者在宇宙飛船中會看到地球以高速離他而去，然后又高速回來。他可以認為乙才是移動時鐘，所以才會受時間膨脹所影響，而不是他自己。狹義相對論指出所有觀測者都有同等意義，沒有任何一個參考系（frameofreference）是會獲得優(yōu)待的。因此甲預期回到地球后，會看見比他更年輕的雙生兄弟。但這就與他兄弟的想法恰好相反──那么究竟誰的想法才是正確呢？事實上雙生子佯謬并不存在。狹義相對論是關于慣性系之間的時空理論。甲和乙所處的參考系并不都是慣性系，乙是近似的慣性系，乙推論甲比較年輕是正確的；而甲是非慣性系，狹義相對論不適用，甲不能推論乙比較年輕。其實根據(jù)廣義相對論，知乙飛行歸來與甲會合時，甲仍然是21歲，而乙是90多歲。

雙生子佯謬第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4、從不同學派和理論之間的矛盾所產(chǎn)生的科學問題。在一個學科領域，對同一事物，可以有不同學派運用不同理論進行解釋。如天文學中的日心說與地心說；地質(zhì)學中的漸變論與災變論?；蛘咴诓煌瑢W科領域之間的理論產(chǎn)生了矛盾。如生物系統(tǒng)自發(fā)地向有序性增加熵減少的方向演化，而非生命系統(tǒng)則向有序性減少，熵增加的方向演化，物理學和生物學演化方向的矛盾，促進了非平衡態(tài)熱力學的發(fā)展。第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

（四）科研選題

1、科研選題及意義：1）所謂科研選題，實際上就是確定出一個某一學科學領域中尚未認識和解決的問題作為自己的研究目標，也就是在這個領域內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個沒有解決的矛盾?？蒲羞x題從廣義上講就是在戰(zhàn)略上確定研究方向，從狹義上講就是在戰(zhàn)術上具體選擇一個研究課題。前者決定研究集體或研究者個人在較長時間內(nèi)進行科學探索的主攻方向，后者則是在這個主攻方向下選定進攻的突破口與制高點，制定實施的計劃和步驟。2）科研課題的選擇和確定，集中地體現(xiàn)著選題者的科學思想、理論知識水平、實驗能力以及他要達到的預期結果?？茖W史表明，選題是整個科研過程具有戰(zhàn)略意義的第一步，也是整個科研計劃是否能夠完成的關鍵。盡管選題是選定將要研究的問題，還沒有真正進入實際的“解題”活動，但它本身也是一種科學研究，而且是比“解題”更重要的科學研究。具體地講，選題的意義主要表現(xiàn)為以下幾點：第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）選題是科研中帶有戰(zhàn)略意義的首要環(huán)節(jié),它規(guī)定著科研工作的總任務、總方向和進展速度。（2）選題能調(diào)整和加速科研人員的知識積累，從而適應科學日益發(fā)展的趨勢。（3）選題在一定程度上決定著科學研究中所使用的方法和手段，因而能推動研究方法的進步。（4）有創(chuàng)見的課題的提出，對于科學技術本身的發(fā)展將產(chǎn)生深遠的影響。第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、科研選題的來源（1）某領域的研究現(xiàn)狀與社會需求的矛盾。（2）理論與實踐的矛盾。（3）理論自身或事件自身的矛盾。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、科研選題步驟：1)課題的前期調(diào)研（1）在選題開始時，首先要了解前人的工作和現(xiàn)實的需要，進行文獻調(diào)研和實際考察。文獻調(diào)研是為了考察前人對有關課題已經(jīng)作過的工作及其經(jīng)驗教訓，以免重犯他人已經(jīng)指出的錯誤和重復他人已經(jīng)作過的研究。實際考察是為了要了解所選課題是否屬于學科理論發(fā)展或生產(chǎn)、技術領域迫切需要解決的問題，估計其理論價值或社會和經(jīng)濟的效益。第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）前期的課題調(diào)研工作應該根據(jù)課題的性質(zhì)，或側重于文獻調(diào)研、或側重于實際考察、或兩者兼顧。因為科研選題由于來源不同，要求不同。課題的前期調(diào)研越充分，把握的情報資料和現(xiàn)實情況越豐富，課題選擇的理論基礎和現(xiàn)實依據(jù)才會越扎實。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）前期調(diào)研要達到的目的：a.了解研究水平。要了解目前國內(nèi)外本學科發(fā)展的現(xiàn)狀和動向，研究者據(jù)此可使自己所選的課題爭取達到當前最高或較高的水平。b.了解科研重點。要了解目前國內(nèi)外本學科的研究重點所在。c.了解研究程度。要了解本學科的研究工作在國內(nèi)外現(xiàn)時已經(jīng)達到什么程度，哪些問題已經(jīng)解決，解決的程度如何，還有哪些問題尚未解決，要解決這些問題其關鍵在哪里。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2)課題的構思和論證（1）這主要是指對進行系統(tǒng)地歸納、整理、判斷、分析前期所搜集、查閱和考察所得到的科研情報資料，初步論證課題的理論意義和現(xiàn)實意義，分析課題的研究價值和主要難點，構思為完成課題研究目的所采取的主要方法和手段。（2）課題的構思和論證是從選題進入主題研究的關節(jié)點。只有擬定詳細的周密的研究計劃，才能使科學研究工作胸有成。包括三個環(huán)節(jié)：第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月課題構思和論證的三個環(huán)節(jié)a.明確研究目標，分解研究課題和研究步驟。b.確定研究手段、實驗方法、技術路線，構思實驗原理和裝置結構。c.論證和評價課題價值，包括科學意義、經(jīng)濟效益、社會效益等，預計科研究成果的形式和去向等。第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3)課題的提出和評審：開題、評審第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4、科研選題的原則：1）需要性原則：首要的基本原則：指的是選題必須面向?qū)嶋H、按需選題。（1）社會實際需要。（2）科學自身需要。少數(shù)理論性課題，其成果僅具有純理論的價值。有的課題，其成果只對科學實踐發(fā)揮作用，接著再間接對生產(chǎn)實際作用。有的課題，其成果對未來的生產(chǎn)實踐發(fā)揮作用。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2