科学问题与科学事实ppt

nullnullnull方法 方法论 方法的层次(特殊、一般、普遍） 方法的重要性null 第一章 科学问与科学事实一、科学问题一、科学问题1、问题 1）科学哲学家 英、波兰尼：焦虑 智力上的愿望 美、图尔敏：解释的理想—目前的能力 中、林定夷：P=S2—S1 S1—给定过程的当前状态 S2—智能主体的目标状态null2）认识论：已知与未知的结合体 3）重要性： 希尔伯特的23个问题（费尔玛难题） 李约瑟难题null2、问题的分类 1）伪问题 2）常识性问题 ↑↓ 3）科学性问题 null（1）知识性 （2）探索性（科学问题） 难题、非常问题（两朵乌云） 经验性（潜在、实际）、概念性（内部、外部） 科学问题：一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又没有解决的矛盾。 null 3、科学问题的来源 1）理论与经验事实（行星式原子模型、海王星的发现） 2）理论之间 理论内部（亚里士多德动力学悖论、理发师悖论） 理论外部（科学理论之间、科学理论与非科学理论之间） 4）科学的空白区和结合部（电化学、诺贝尔奖） 5）实际需要与已有手段之间的矛盾4、科学问题的特点及结构4、科学问题的特点及结构历史性—问题域 （背景知识 ）（无知、探索）（纵、横） （内涵深度、求解手段） 指向性—求解目标（真、伪） 可解性—应答域（对、错—有意义） 类域：“DNA分子是怎样由四链构成的？” 特域：科学假定（双螺旋结构） 全域：“DNA的结构是怎样的？” 目的性null注：问题域指问题的现状和性质，必须明确而有意义；求解目标指求解的方向和要求，必须正确才是真问题，否则就是伪问题；应答域指对问题之解的存在范围所作的假设，它在求解过程中起到的是聚焦作用。 null例1：爱滋病是由什么病毒引起的？ 求解目标—引起爱滋病的原因 应答域—病毒 例2：脚气病是由缺乏什么维生素引起的？ 脚气病是由什么细菌引起的？（错）5、科学问题的选择5、科学问题的选择 诺贝尔获奖情况： 名师出高徒 名徒出自名门 之我见null1）选择原则 科学性——根据 （已知）（基因遗传理论、跳跃基因） 价值性——前提（科学、社会） 创造性——灵魂 （未知） (理论、方法、应用） 可行性——条件（癌症、统一场论、天文望远镜） （两对矛盾、晶体三极管）null （1）科学性 有一定的科学理论和科学事实作为根据。 （2）价值性 面向社会需要和学科发展需要。 （3）创造性 是前人没有解决或没有完全解决的问题。 （4）可行性 与研究者的主、客观条件相适应。 null 2）重要性 （1）科研的起点（沃森和克里克） （2）把研究引向深入（X射线，光速测定） 汤姆逊和卢瑟福很快证实，X射线会使气体电离，汤姆逊因通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量的比值。  1912年德国的劳厄用晶体作光栅得到了X射线的衍射图，证明X射线是一种波长很短的电磁波。 1912年，劳厄关于X射线的发表之后不久，就引起了布拉格父子的关注，他们用X射线对晶体结构进行深入分析。在1915年，亨利·布拉格和他的儿子劳伦斯·布拉格被授予诺贝尔物理学奖。 英国的巴克拉发现，当X射线被金属散射时，散射后的X射线的穿透本领会随金属的不同而各异，表明各种金属都有白己的“特征X射线”。在1917年，巴克拉被授予诺贝尔物理学奖。 null波普尔：“科学和知识永远始于问题、终于问题——愈来愈深化的问题，愈来愈能启发新问题的问题。” 贝尔纳：“课题的形成和选择，无论作为外部的经济技术要求， 抑或作为科学本身的要求，都是科研工作中最复杂的一个阶段，一般来说，提出课题比解决课题更困难。……所以评价和选择课题，便成了研究战略的起点。” null3）科研选题的步骤 （1）进行文献调研和实际考察（了解前人的工作和现实的需要）； （2）实际条件考察（经费的来源、科研力量的配置、实验设备条件、协作情况等）； （3）初步筛选（比较分析，综合概括出需要研究的课题）； （4）初步论证，提出选题（可行性研究）； （5）同行专家评议，最终确定课题。二、科研的过程二、科研的过程1、科学研究始于问题 1）科研始于观察尤其是中性观察（归纳主义者如培根、洛克） 2）科研始于问题（波普尔、库恩、汉森） 科学的产生（巫术） 学科的发展（天文学——亚里士多德、托勒密、哥白尼、开普勒、牛顿） 具体案例（青霉素的发现）2、问题引导观察2、问题引导观察 波普尔的“请观察” 哥廷根心理学会议的开幕式3、观察渗透理论3、观察渗透理论目的—为什么观察（贝克勒尔、爱丁顿） 定向—观察什么（岩石、红楼梦） 手段—如何观察（仪器） 结果—观察到什么（X光照片）（卫星照片） 结果的描述 结果的检验null 总之： 科学观察是有目的的，而目的是与理论相关的； 理论对观察有定向的作用； 观察工具是理论的物化； 观察不仅是接受信息的过程，同时也是加工信息的过程； 观察陈述是用科学语言表述出来的； 观察结果的检验也离不开有关的理论。 爱因斯坦：“是理论决定我们能够观察到的东西” null三、科学事实三、科学事实1、科学事实 1）几种事实 客观事实—--→ 经验事实—-- → 科学事实 —---→ 理论事实 经验性 正确性（形）主观 科学抽象 （个别陈述） 选择性（内）客观 价值性 客观根据 理论根据 无对错 可错性 可错性 相对和绝对 本体论范畴 认识论范畴 认识论范畴 认识论范畴null2）科学事实 （1）概念：经过整理和鉴定了的经验事实。 （2）特点 a．可错性 b．可重复性 c．正确性 d. 个别陈述 null2、科学事实的作用 1）形成新概念、新理论的基础； 2）对科学假说和科学理论进行评价的基本手段。 巴甫洛夫：“不管鸟翼是多么完美，但如果不凭借空气，它是永远不会飞翔高空的。事实就是科学家的空气。你们如果不凭借事实，就永远也不能飞腾起来。” 四、科学观察四、科学观察1、科学观察 1）定义：人们通过感觉器官或借助科学仪器有目的、有地考察研究客体从而获取科学事实的方法。 观察≠感觉（无目的） 2）特点： 是一种感性认识活动 具有计划性、目的性 研究对象处于自然状态 null2、科学观察的分类 1）按观察的方式和手段不同，可分为直接观察和间接观察； 2）按观察的性质和内容不同，可分为质的观察和量的观察。 3、科学观察的原则 1）客观性：要如实反映研究对象，既不能夸大，也不能缩小，更不能臆造一些不存在的事实。 null 观察的客观性往往受到的影响： 环境对观察的影响（实验） 错觉对观察的影响（间接观察）（仪器的重要性） 观察渗透理论（辨证对待理论，避免主观偏见，如双盲法） nullnull2）全面性：在时空两个角度全面观察对象的各种属性、规定以及它们之间的联系，以获得广泛而有联系的可靠材料，如实地反映客观事物的全貌（迈克尔逊—莫雷实验，美国的心理学家特尔曼 ）。 3）典型性：选择典型的观察对象和条件，避免次要因素的干扰。 包括典型对象（豌豆，爱丁顿）和典型环境。（神七） 4）细心性：在观察时应认真、细心，观察别人所没有注意的细节，以做出新发现。（青霉素） 。null5）随机性：随时观察与本来的目的不一致的现象（X射线）。 6）辩证性：在进行观察和对观察结果进行分析、解释时，要辩证地思考，注意观察的条件性（王清任）。 7）记录思索性：在观察时要随时、客观的记录各种情况，并对之认真分析、思考，以探求新的发现点(中子星)。null五、实验方法五、实验方法1、科学实验的概念和特点 1）概念：在人为控制、变革或模拟客观事物的条件下，获得科学事实的方法。 2）作用： 简化、纯化研究对象 强化、激化研究对象 加速、延缓、再现、模拟自然过程 ３）特点：主动性；可控性；精确性；可重复性。 null2、科学实验的分类 定性实验和定量实验 ——这是根据研究的目的是是获得对象的质还是对象的量而做出的划分。 探索性实验和验证性实验 ——这是根据实验在科学认识中的作用而作出的划分。 直接实验和模拟实验 ——这是根据实验手段是否直接作用于被研究对象来进行的划分。null3、实验的一般程序 1）实验的构思与设计 确定实验原理和实验类型 选择实验仪器和实验材料 确定对有关实验条件的控制 2）实验的实施 操作技能、敬业精神、思维素质、记录 null3）实验结果的分析处理 首先对误差范围作出判断，避免把不属于误差的差异遗漏 对结果、数据的处理还包括对大量偶然性因素的统计、分析，以便揭示出规律性 对实验结果描述应具客观性 4）对实验结果的理论分析 主要是看实验结果与原有理论的正确部分有无矛盾、与实验预期设想是否符合。 六、观察、实验中的机遇六、观察、实验中的机遇1、机遇的概念、特点和作用 1）概念：在观察、实验过程中，由于某一偶然的事件或机会，意外的发现了新现象，并由此导致科学上的新发现。 2）特点：意外 部分意外（浮力定理，橡胶硫化技术） 全部意外（苯胺紫，富勒烯C60 ） 3）作用：对科技的发展产生特殊的意义，往往会开拓出新的领域，甚至引起一场科技革命（全部意外）。 null2、机遇产生的根源 １）客观原因（必然） 一切事物的变化发展过程都是必然性与偶然性的统一。机遇的产生从形式上来说是偶然的，从根源上来说又是以必然性为基础的，偶然性不过是必然性的表现形式。 （1）事物客观存在的内在本质。（X射线） （2）机遇中表现的现象在一个时期什么时候、什么场合以什么方式出现是偶然的。但是，这种现象所以在这个时期而不是在以往那个时期发现又是有必然性的。（时间） null（3）机遇由谁捕捉住是有偶然性的，但也有其必然性的。根本原因是取决于这些科学家本身的水平和能力（主体） （X射线，青霉素） 巴斯德“在观察的领域中，机遇只偏爱那些有准备的头脑”。 2）认识论原因（偶然） 主观和客观的矛盾null3、捕捉机遇的条件 1）对偶然性和必然性关系的正确认识 2）敏锐的观察力（留心意外之事） 3）科学的判断力 4）必要的知识储备