5.科学研究方法和思维方法

第五讲科学研究方法和科学思维方法本讲的主要内容和结构1科学方法与方法论2科学问题与科研选题3科学认识的感性方法4科学中的基本逻辑思维方法5非逻辑思维方法6科学理论的建构7机遇与一个人的成功1科学方法与方法论1.1自然科学方法1.2科学方法论1.3科学研究方法的两大类别1.1自然科学方法1.1.1方法的定义人们为达到某种目的而采取的途径、手段或策略。英语method源于希腊文，意为“遵循某种道路”，汉语称为“方法”，表示“方向法则”之义。1.1.2科学方法人们为达到认识客观世界这一基本目的而采取的各种手段和途径。1.2科学方法论1.2.1科学方法论对科学研究方法本身进行的研究。1.2科学方法论1.2.2科学方法的三个层次第一个层次是各门自然科学中的特殊研究方法。第二个层次是整个自然科学的认识和方法。第三个层次是自然科学、社会科学和思维科学普适的方法。1.2科学方法论1.2.3科学研究的一般程序A、进行科研选题；B、获取科学事实；C、进行思维加工；D、建立理论体系。1.3科学研究方法的两大类别1.3.1经验认识的方法1.3.2理论思维的方法2科学问题与科研选题2.1科学研究始于问题2.2科学问题的类型及其产生源泉2.3科研选题的基本原则和步骤2.1科学研究始于问题2.1.1什么是科学研究的逻辑起点？A、“科学始于观察”（古代）亚里士多德的观点（近代）培根为代表的古典归纳主义学派B、“科学始于问题”（现代）爱因斯坦的观点（现代）波普尔的观点2.1科学研究始于问题2.1.2“科学始于问题”与“认识以实践为基础”的关系：A、前者着眼于科学研究的程序，后者着眼于认识的来源；B、作为认识的一般过程，实践是认识的基础，认识过程的每一个阶段既是已有的实践和认识的终点，又是新的认识和实践的起点；C、科学问题这种认识形式既包含先前实践和认识的成果，也预示着进一步实践和认识的方向。2.2科学问题的类型及其产生源泉2.2.1广义的问题的定义“某个给定的智能活动过程的当前状态与智能主体所要求的目标状态之间的差距”。2.2.2科学问题的内涵A、科学问题的设置，与科学家个体的“当前状态”有关，还与科学共同体的“当前状态”有关。B、科学问题蕴涵着问题的指向、研究的目标和求解的应答域。2.2科学问题的类型及其产生源泉2.2.3科学问题的分类A、经验问题①未解决问题②已解决问题③反常问题B、概念问题①内部概念问题②外部概念问题2.2科学问题的类型及其产生源泉2.2.3科学问题的来源A、已有理论与经验事实之间的矛盾B、科学理论体系本身的内在矛盾C、不同科学学派和科学理论之间的矛盾D、经验积累到一定阶段寻求内在联系E、为验证假说和新发现事实提出的检验问题F、追求理论普适性和逻辑简单性G、社会经济发展和生产需要所产生的应用技术问题2.3科研选题的基本原则和步骤2.3.1科研选题的战略意义它不仅决定着科研工作的主攻方向和目标，而且规定了科学研究应采取的方法和途径。2.3科研选题的基本原则和步骤2.3.2科研选题的基本原则A、需要性原则（目的）B、创造性原则（价值）①概念、理论观点上的创造性；②研究方法、探索角度上的创造性；③理论应用上的创造性。C、科学性原则（根据）D、可行性原则（条件）2.3科研选题的基本原则和步骤2.3.3科研选题的基本步骤A、课题的前期调研B、课题的构思和论证C、课题的提出和评审2.3科研选题的基本原则和步骤2.3.4怎样形成一个有科学价值的问题？①对构成该问题的各项事物和现象作一番透彻的分析；②对反映这些事物的科学概念与名词术语有明确认识；③对问题展开的步骤预先做一番构思和论证。3科学认识的感性方法3.1科学事实及其获取途径3.2科学观察方法3.3科学实验方法3.1科学事实及其获取途径3.1.1科学事实是指通过观察和实验所获得的、经过科学整理和鉴定的经验事实。3.1.2经验事实的分类事实Ⅰ，指客体与仪器相互作用结果的表征；事实Ⅱ，指对观察实验所得结果的陈述和判断。3.1科学事实及其获取途径3.1.3科学事实的性质A、科学事实是个别存在陈述B、科学事实应该可复核、可重现C、科学事实应该比较精确、系统3.1科学事实及其获取途径3.1.4获取科学事实的基本途径A、获取科学事实的直接途径B、获取科学事实的间接途径3.1.5文献调研的基本操作规范A、文献的分类：印刷型；缩微型；计算机存储型；声像型B、三次文献的划分法：①一次文献：原始文献②二次文献：检索类出版物③三次文献：分析综合而编写出来的文献3.2科学观察方法3.2.1科学观察：人们在一定的理论指导下，有目的、有计划、有步骤地通过自己的感官去反映自然界各种事物现象的活动。3.2.2科学观察的特点A、感知性B、目的性3.2.3科学观察的分类A、定性观察和定量观察B、直接观察和间接观察3.2科学观察方法3.2.4观察方法的作用A、启示性观察有助于研究课题的形成B、探索性观察有助于科学假说的建立C、检验性观察验证或否证科学理论3.2.5观察方法的局限性A、只能直接发现对象的现象，而不能直接发现对象的本质；B、不能直接观察到所有研究的现象；C、只能直接观察到具体特殊事物的性质和特点，而不能直接观察到事物普遍的共性。3.3科学实验方法3.3.1科学实验方法的定义人们根据一定的科学研究目的，运用科学仪器、设备等物质手段，在人为控制或模拟研究对象的条件下，使自然过程以纯粹、典型的形式表现出来，以便进行观察、研究，从而获取科学事实的方法。3.3科学实验方法3.3.2科学实验方法的特点A、科学实验可以简化和纯化研究对象B、强化和激化研究对象C、重复或再现研究过程和结果3.3科学实验方法3.3.3科学实验方法的类型A、目的：探索性实验、验证性实验和判断性实验；B、研究对象的质与量：定性实验、定量实验、定性定量实验；C、理论与应用的关系：纯粹实验、中间实验；D、实验的认识作用：析因实验、对照实验、结构分析实验、功能分析实验；E、实验的对象和手段：直接实验和模拟实验。3.3科学实验方法3.3.4科学实验方法的过程A、准备B、实施C、结果处理3.4观察和实验中的认识论问题3.4.1观察与理论的关系A、两种不同的观点①逻辑经验主义者：“纯粹中性观察说”②科学历史主义者：“观察渗透理论说”B、“观察渗透理论说”的合理性①观察不仅是接收信息的过程，同时也是加工信息的过程；②任何观察陈述都是用科学语言表达出来的，而科学语言总与特定的科学理论联系着。3.4观察和实验中的认识论问题3.4.2实验对象与测量仪器的相互作用A、必须坚持微观客体的客观实在性；B、必须认识到主体不可能离开测量仪器去研究客体性质；C、在判定从客体所获得的信息时，必须充分考虑测量仪器与客体相互作用的因素。3.4观察和实验中的认识论问题3.4.3判决性实验A、三个基本要素：①判决性实验必定与一组相互竞争的假说有关；②该组相互竞争的假说可推出相互矛盾的预言；③其预言结果可以在实验中得到实际检验。B、观察和实验对理论的检验有确定性的一面，也有不确定性的一面。①确定性表现：特定条件下可以重复的科学观察和实验总是具体的和确定的。②不确定性表现：由于实验技术与有关的科学理论都在发展，已有的实验结果可能被否定或作出新的解释。4科学中的基本逻辑思维方法4.1比较与分类4.2归纳与演绎4.3分析与综合4.1比较与分类4.1.1比较A、比较：在不同事物之间或在同类事物之间找出它们的差异点和共同点的逻辑方法。4.1比较与分类B、比较方法在科学研究中的作用①揭示不易直接观察到的事物的运动和变化。②追溯事物发展的历史渊源。③对事物进行定性的鉴别和定量的分析。④对科学理论的真理性进行验证。4.1比较与分类C、运用比较方法的要点①在同中找出异来，在异中找出同来。②从现象的比较走向本质的比较。4.1比较与分类4.1.2分类A、分类：在比较基础上根据一定的标准对各种事物进行类别划分的逻辑方法。4.1比较与分类B、分类方法的运用①现象分类（人为分类）②本质分类（自然分类）例如，生物分类学的三个发展阶段：①搜集和初步整理材料②建立生物的自然性质的分类系统③种群分类学研究4.1比较与分类C、分类方法在科学研究中的作用①使各种繁杂的材料条理化、系统化。②便于把握同类事物的共性，提高认识效率。③为人们寻找某一具体事物起到向导作用。4.1比较与分类D、分类方法运用中应注意的一些问题①每一种分类必须根据同一个标准。②分类必须完整。③分类必须按照一定的程序逐级进行。④根据事物的本质而不是现象进行分类。4.2归纳与演绎4.2.1归纳方法A、所谓归纳方法是指从个别事物的现象的研究中概括出一般原理或结论的逻辑思维方法。B、归纳方法的类型根据归纳的前提是否完全，可分为完全归纳法和不完全归纳法；在不完全归纳法中，根据其运用因果联系的程度，又区分为简单枚举法和科学归纳法。4.2归纳与演绎C、归纳方法的作用①从事实材料中得出普遍规律或结论。②发现科学事实、提出科学理论的重要方法。③从经验事实上升到一般原理的方法。4.2归纳与演绎D、归纳方法的局限性①归纳法不能保证一定能获得必然真理。②归纳方法多是根据对事物现象的归纳来获得结论的，所以它缺乏内在的必然性。4.2归纳与演绎4.2.2演绎方法A、演绎方法是从一般到个别的推理方法，即用已知的一般原理考察某一特殊的对象，推演出有关这个对象的结论的方法。演绎推理的主要形式是“三段论”，由大前提、小前提和结论三部分组成。最简单的“三段论”如：所有的金属导电，铝是金属，因此铝导电。4.2归纳与演绎B、演绎方法在科学研究中的作用①为科学知识的合理性提供严密的逻辑证明。②使人们的原有知识得到扩展和深化。③提出科学假说和检验科学假说的重要方法。4.2归纳与演绎C、演绎方法的局限性①它只适合于已有理论的证明和推演。②演绎法本身不能保证其结论的可靠性。③推出的新知识其可靠性未必能得到保证。4.3分析与综合4.3.1分析方法A、分析：把一个完整的对象分解为不同的方面和部分，把复杂的对象分解为各个简单的要素，并把这些部分或要素分别进行研究的一种思维方法。4.3分析与综合B、分析方法的三个环节：①对事物整体加以“解剖”，把它的各个部分从整体中“分割”开来，“分离”出来；②深入分析各个部分的性质和特点；③把各部分在认识上组织起来联系起来，以获得对事物的完整把握。比较：分析方法与“还原论方法”4.3分析与综合C、分析方法的运用①根据事物存在的性质进行分析②从对象存在空间结构进行分析③从对象运动变化的时间结构进行分析④根据对象的功能结构进行分析4.3分析与综合D、分析方法的作用①近代自然科学得以产生和发展的重要方法②认识事物的必要手段③综合方法运用的前提E、分析方法的局限性“只见树木，不见森林”4.3分析与综合4.3.2综合方法A、综合方法寻求研究对象的各个部分、侧面、因素的内在联系，把对象的各个部分联系起来作为一个整体来加以研究的思维方法。B、综合方法的运用可以根据对象的性质从空间和时间两个方面或横向和纵向两个方面来加以开展。4.3分析与综合C、综合方法的作用①人类认识事物的重要方法和目的。②可对对象零乱的认识组织成系统的认识。③可避免对对象认识的片面性和狭隘性。D、综合方法的局限性“只见森林，不见树木”5非逻辑思维方法5.1非逻辑思维的特点5.1非逻辑思维的基本形式5.3直觉与灵感5.4形象思维与科学想象5.5非逻辑思维与逻辑思维的关系5.1非逻辑思维的特点5.1.1非逻辑方法运用潜意识、直觉、灵感、想象、形象思维于科学研究所产生的方法。5.1.2特点非逻辑思维不受或少受思想束缚，常常超越思想常规、摆脱成见、构筑新意，并有想象力参与，以达到科学研究上产生突破的一种思维活动。5.1非逻辑思维的特点5.1.3经历三个境界：第一境界：昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路；——悬想第二境界：衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴；——苦思第三境界