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自然辩证法概论第7章科学方法论—观察和实验方法自然辩证法绪论张胜光制作3本章目录观察方法3科研选题方法32实验方法34观察实验中的机遇5非逻辑思维方法36方法论概说1假说方法7第三节观察方法一、什么是观察方法二、科学观察的类型和特点三、科学观察的基本原则四、科学观察的地位和作用自然辩证法绪论张胜光制作5科学观察，是人们在科学认识中有目的、有意识地对事物和现象进行感知、描述和记载的方法。所以它是获取感性材料的一种活动。观察大都是在自然发生的条件下进行的。所谓自然发生的条件，就是说人们在观察时不干预自然现象，即使运用仪器，也可保证仪器不改变自然现象的基本形态和运动的原有进程。一、什么是观察方法自然辩证法绪论张胜光制作6二、科学观察的类型和特点直接观察：感官直接作用于观察对象，有直观、生动的特点，但存在很大局限性。间接观察：借助仪器或技术手段延长人的感官对事物进行感知和描述。但可能出现仪器的干扰。观察的特点：①一切科学观察都有组织性、计划性和目的性。②科学观察力求全面、系统，因而观察具有长期性、连续性。③与实验相比，观察一般是在自然发生的条件下进行的，因此对研究对象一般不具有直接变革的作用自然辩证法绪论张胜光制作7每个健全的人都可以观察事物，但不一定能进行科学观察活动。科学观察是一种专门的才能，需经系统训练才能获得。自然辩证法绪论张胜光制作8三、科学观察的基本原则①科学观察的客观性原则。哭笑不得的实验排除心理方面造成的错觉②科学观察的辩证性原则。③科学观察的全面性原则。④科学观察的系统性原则。“知识＋汗水＋灵感＋机遇=成功”自然辩证法绪论张胜光制作9①科学观察的客观性原则感官的错觉，尤其是已有的偏见是造成观察谬误的根源。离开了客观事物本身，是主观的反映。所谓观察的客观性，列宁指出，不是实例，不是枝节之论，而是自在之物本身。由此可见坚持观察的客观性是进行科学观察的一个重要原则。自然辩证法绪论张胜光制作10自然辩证法绪论张胜光制作11自然辩证法绪论张胜光制作12自然辩证法绪论张胜光制作13自然辩证法绪论张胜光制作14自然辩证法绪论张胜光制作15自然辩证法绪论张胜光制作16自然辩证法绪论张胜光制作17感官的错觉实验探索发现：你的感官欺骗了你3’科技之光：观察误区实验5’自然辩证法绪论张胜光制作18主体在观察中的能动作用尽管人们只能在大自然给他提供的那种形式下进行研究，但是，若否认主体在观察中的能动作用，是十分错误的。科学观察要求提出任务、作出假设并导出能与观察结果相比较的各种推论；还要组织观察的实施，选择和充实仪器装置，记录观察结果等等。不能认为观察者在自然现象面前纯粹是被动的。自然辩证法绪论张胜光制作19令人哭笑不得的实验贝弗里奇在其《科学研究的艺术》中，还描述过这样一个哭笑不得的实验：曼彻斯特市有个医生，在教学生的时候，用手指沾糖尿病人尿的样品来尝味。然后他要求全体学生重复这个动作。学生们勉勉强强愁眉苦脸地照着做了，而一致同意尿是甜的。这时医生笑着说：“我这样做是为了教育你们观察细节的重要性。如果你们看得仔细就会注意到我伸进尿里的是拇指，舔的却是食指。”自然辩证法绪论张胜光制作20观察中的思维是不可缺少的。但是导致非客观观察结果的主观因素也是存在的。曼彻斯特市医生所做的实验中，学生们的感觉器官并没有充分发挥作用。首先是视觉，没有看到由拇指到食指的变化；其次是味觉，并不一定真实地品尝出了糖尿病人尿的味道。这时感官为什么会失去作用?主要在于学生的脑子里存在着先入之见的主观因素。或者完全从主观的想象出发或者过分地相信自己已有的经验或者从某种条条框框出发，都会给观察结果打上鲜明的主观印记，而使结果不可靠。所以马克思指出，不带偏见的考察是不会受迷惑的，结果才有可能是客观的。自然辩证法绪论张胜光制作21排除生理原因造成的错觉为了避免主观臆想代替科学事实，首先必须尽力排除可能来自两个方面的观察错误：首先，要排除由生理方面原因造成的错误。人们的感觉器官，不论是“眼、耳、鼻、舌身”中哪一个，都在一定的情况下有很大的局限性，因而产生错误。为了避免各种生理上造成的观察错误，一方面是加强训练，可以避免一定的错觉。更重要的是靠科学仪器来延伸和完善自己的感官。自然辩证法绪论张胜光制作22排除心理方面造成的错觉在心理学史上有这样一个例子：在德国哥廷根的一次心理学会议上，突然从门外冲进一个人，后面还有另一个人紧跟着，手里拿着枪。两个人在会场中混战一场，最后响了一枪，又一起冲了出去。从进门到出去共20秒钟。大会主席立即发下调查表，请所有到会者填写他们目击的经过。这件事是预先安排、经过排演并全都录了像。当然，与会者并不知道这是一次测验。在交上来的40篇观察报告中，只有一篇在主要事实上错误少于20%，有14篇观察报告中的错误在20％一—40％之间，在25篇中错误超过了40％。特别值得—提的是，在半数以上的报中，10％或更多的细节纯属臆造。所以科学观察要借助仪器．坚持观察的客观性。自然辩证法绪论张胜光制作23②科学观察的辩证性原则一切事物都因矛盾的推动处于流变之中。坚持观察的辩证性原则，就是要使认识符合客观事物本身的辩证法，不仅要看到事物的存在，同时也要看到事物的流变，力戒孤立、静止、凝固不变的形而上学观点。观察的辩证性还要求注意观察的时间、地点、条件和范围，不能把在特定条件下观察的结果随意延伸，应妥善处理典型性与随机性、特殊性与普遍性的辩证关系。自然辩证法绪论张胜光制作24③科学观察的全面性系统性原则自然事物都有自己的多种规定性，质的规定性往往隐藏在现象背后，有时更为假象所歪曲。科学观察既要对事物进行全面系统的考察，为科学研究提供可靠材料，又要选择有代表性和典型性的现象进行观察，才能获得有用的材料。应该说，仅坚持观察的客观性原则，对于搞好观察是不够的，还必须坚持观察的全面性和系统性原则。自然辩证法绪论张胜光制作25“知识＋汗水＋灵感＋机遇=成功”这是袁隆平告诉别人他成功的秘诀，并且还讲了一个故事：“从1953年到1966年，我在农校一边教课，一边做育种研究，每年都去农田选种。从野外选出表现优异的植株，找回种子播种，看它第二年的表现，这样来筛选具有稳定遗传优异性状的品种，这称为系统选育法，是常用的一种方法。1962年，我在一块田里发现一株稻鹤立鸡群，穗特别大，而且结实饱满、整齐一致，我是有心人，没有放过它。自然辩证法绪论张胜光制作26“第二年我把它种下去，辛苦培育，满怀希望有好的收获，不料大失所望，再长出来的稻子高的高，矮的矮，穗子大小不一。这时候一般人感到失败就放弃了，我坐在田埂上想为什么失败了呢，我想到第一年选出的是一棵天然杂交种，不是纯种，因此第二年遗传性状出现分离，而如果按照那棵原始株杂交种的产量来计算，亩产能达到１２００斤，这在６０年代是非常了不起的——我突发灵感，既然水稻有杂交优势，我为什么非要选育纯种呢？从此我致力于杂交水稻育种。”自然辩证法绪论张胜光制作27袁隆平擅长于观察在上面这个故事中，可以看出袁隆平很擅长于观察：首先观察到鹤立鸡群的特殊植株，然后又观察到它的后代出现了性状分离，再经过思考，才恍然大悟，明确了选题的方向。另外，野败和光敏不育材料的发现，虽然是机遇，但也是通过观察方法，“众里寻他千百度”才“得来全不费功夫”的。第四节实验方法1、实验方法及其类型2、不可无条件轻信实验数据3、实验的一般程序4、错误假说导致的失误5、杂交水稻的成功6、科学实验的作用自然辩证法绪论张胜光制作291、实验方法及其类型实验方法：根据一定的科学研究目的，运用一定的物质手段，人为地变革、控制或模拟客观对象以获取科学事实的方法。实验与观察都是科学认识的基本方法，但实验方法比单纯观察方法有明显的优点，它克服了单纯观察的局限性。实验方法的类型：定性实验：用来判定事物的性质、属性及属性间相互关系的实验定量实验：测定事物的数值，揭示各因素之间的数量关系的实验测量实验：定量实验的深化和发展。析因实验：由已知结果分析寻找未知原因的实验。模拟实验：通过模型(数学、物理)间接地研究原型规律性的实验自然辩证法绪论张胜光制作302、万万不可无条件轻信实验数据！有一句名言是这样说的：“除了观察实验者本人，人人都会倾向于无条件地相信观察实验所得到的数据；除了假说的提出者以外，人人都会倾向于否定甚至反对新出现的假说。”然而，科学史却提醒我们：万万不可无条件轻信实验数据！只有对这个实验及其结果和解释进行周密的分析并使之重复显现后，实验数据才能够被采纳。自然辩证法绪论张胜光制作31密立根的弥天大谎1910年，美国物理学家罗伯特·密立根进行了一项世界知名的“滴油实验”，第一次测出了氢比一个电子重1836倍。与此同时，比他更有名望的物理学家埃伦菲尔德也在进行相同的实验，但没有得到相应的结果。密立根实验所得出的数据实在太漂亮了，任何一个从事过物理学实验的人都有体会，理论上计算出的数据和实验中测量出的数据，一般不会那样近似。为此，埃伦菲尔德曾提出疑议，并由此而引发了物理学的一场论战。自然辩证法绪论张胜光制作32密立根在论战中获胜了，还获得了科学界的最高奖赏---1923年的诺贝尔物理学奖。事隔60年后，一个偶然的发现揭穿了密立根所谓的实验结果，这个结果来自密立根的笔记和手稿，是一位史学家发现后公之于众的。密立根发表的58次观测结果，并非如他信誓旦旦所说的那样是“没有经过选择的”，而是从140次观测中选出来的！他将实验的数据大动干戈，只采集那些对他有利的漂亮数据为“我”所用，对于不利的数据则一概删去。自然辩证法绪论张胜光制作33这一发现震动了物理学界，密立根的小动作和他给出的实验结果一样漂亮！自然辩证法绪论张胜光制作343．实验的一般程序实验构思实验设计实验实施数据处理结果解释自然辩证法绪论张胜光制作35实验构思是实验前分析对象构思理性方法的问题；实验设计是根据构思方案实现实验要素的最佳结合问题；实验实施是将理性方法物化为感性形态进行操作加以实现的问题；数据处理是对实验获取的材料进行去伪存真的整理问题；结果解释是根据已有理论或提出新假说对实验结果进行合理说明的问题。自然辩证法绪论张胜光制作364、错误假说导致的失误普利斯特列是十八世纪英国的伟大化学家，他的一生中对化学作出过许多重大发现，更是氧气的首先获得者。可是由于他是一个忠实的燃素说信奉者，实验中始终没有摆脱燃素说思想的束缚，所以从本质上看，他最终并没有真正发现氧气。自然辩证法绪论张胜光制作371774年，他用玻璃器皿装有水银烧渣，放在玻璃罩内并连着水银集气槽，后用别人送给他的一个直径12时、焦距为20英寸的凸透镜来加热发现水银渣很快分解，放出气体。他认为这是普通空气，但是发现蜡烛会在这种气体中燃烧，光焰非常强，就象氧化氮与铁粉或硫肝接触时燃烧的情景，又发现老鼠在这种气体中活的时间为相同容积的普通空气的两倍，并且取出后还能活；自然辩证法绪论张胜光制作38他还自己亲自吸入这种气体，觉得呼吸轻快了许多，使人格外舒畅。因此他推荐医学方面运用它，他说这种空气或许在将来还会变成一种时髦的奢侈品呢。显然普利斯持列所发现的这种气体是氧气。由于他始终信奉燃素学说，用燃素含量的多少来解释各种气体。自然辩证法绪论张胜光制作39他把他发现的气体积之为“脱燃素空气”，具体表示为：脱燃素空气(氧)＝空气-燃素，而把我们今天所说的氮气称为“燃素化空气”，具体表示为：燃素化空气=空气+燃素；此外还把其它的都看作是含有不同量燃素的空气。可见空气只有一种，只不过由于其中燃素含量不一样而有所差别。所以，他并没有真正认识到氧气。自然辩证法绪论张胜光制作40真理碰到鼻尖上时还是没有得到真理实验本身是一种探索新事物、新规律的方法或手段。实验的这种功能要求人们不要受旧有思想的束缚。任何企图削新事实之足适旧思想之履的作法是肯定会失败的。正象恩格斯评价此事时说的，普利斯特列由于按传统思想束缚，“从歪曲的、片面的、错误的前提出发，沿着错误的、弯曲的、不可靠的途径进行，往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”，结果这种本来可以推翻全部燃素说观点并使化学发生革命的元素，在他的手中没有结出果实