科学技术方法

实验的一般程序
• • • 制定实验方案 实施操作 结果的分析与处理
3、观察和实验中的认识论问题
科学观察和实验中主要包括 “观察渗透理论” 、测量问题、
观察的客观性以及观察实验中的 机遇等认识论问题。
1) “观察渗透理论”
（1）观察由感知、判定和观察陈述三个要素 所构成，三者缺一不可； （2）观察对象与理论或先行假设所启示的期 待及观察者所受训练密切相关； （3）对观察对象的描述依赖于理论、观察者 知识背景及其经验； （4）观察对象和观察场合的选择深受理论、 观察者知识结构、心理倾向（兴趣爱好等） 影响。 Einstein认为，“是理论决定我们能够观察 到的东西。…只有理论即关于自然规律的知 识，才能使我们从感觉印象推论出基本现
2、科学实验方法
实验方法与观察方法都是科学认识主体 作用于客体的基本方法。二者既相互区 别，又相互依存：后者是前者的前提， 前者是后者的发展。在现代科学认识过 程中二者关系更加密不可分，而在主体 对超宇观、宇观、微观以及超微观世界 的探索中尤其如此。
科学实验方法概念
此指主体根据一定研究目的，利用 科学仪器和设备，人为地干预、控 制或模拟自然现象和过程，并以纯 粹、典型形式表现出来，从而有利 于研究的科学方法。
科学观察方法的功能
（1）是科学认识的源泉； （2）是检验科学认识真理性的标准；1916年，爱因斯坦提出广义 相对论学说。根据这一学说，他预言光线在引力场中将会发生 弯曲效应。天文计算表明，1919年5月29日将发生全食，此时， 金牛座中的毕宿星团刚好在太阳附近，若天气好，至少可拍摄 13颗亮星。爱丁顿抓住了这个机会，就在该年5月，组织了一 个探险队，奔赴非洲普林西比岛，利用日全食来测定星光的弯 曲效应。结果，所测得的恒星偏离角度值（1.61 + 0.30s）， 恰好与爱因斯坦预言值（1.7s）相符，从而验证了广义相对论 的正确性。一夜间爱因斯坦变成了举世周知的最著名的伟大科 学家了。 （3）当研究对象的性质使主体暂时难以达到实际作用于研究对象 时，即主体尚不能干预和控制对象时，观察就比实验成为更主 要的方法。一般来说，天文学、地学、气象学、动植物学等学 科不可能从事精确的实验研究，故这些学科的知识大都以假说 的形式建立起来的，而这些科学假说得以建立的先决条件就是 观察。魏格尔大陆漂移学说；竺可祯《中国近五千年气候变迁 的初步研究》一书；德国刻普勒没有第谷的观察，无法提出行 星运动三定律。
2) 测量问题
即在宇观和微观领域测量中因主体(实验者)、 工具(测量系统)与客体(实验对象)之间相互作 用而产生的测量结果或信息是否真实的问题。 测量系统即主体根据实验设计而选择的仪器、 设备和测量手段等组成的系统，它既是主体的 延伸又是主客体间的中介；兼具主客体双重属 性；其功能是将客体信息“编码”并传递给主 体。 随着其精确度、分辨率等性能的提高，它能 (近似)真实地表征宏观客体的状况。但微观客 体的特殊性容易导致测量信息的失真。如海森 伯测不准原理等。
科学观察方法的特征
（1）它是主体有目的、有计划的认识活动； （2）是在自然发生的条件下进行科学研究的 一种方法； （3）客观性与主观性的统一。
科学观察方法的类型
（1）从主体与被观察对象的关系疏远程 度看，可将其分为直接(肉眼)与间接(仪器) 观察方法； （2）依据观察结果的陈述特征分为定性 与定量观察方法； （3）根据其目的不同包括记录性(获取感 性材料)与检验性(将结果与已有标准对照) 观察方法； （4）根据其是否与实验结合分为自然与 实验观察方法。
4.1 科学研究的方法
科学研究的方法或称科学认识的方法，一般是 指科学认识主体在探索自然现象、自然过程及 揭示自然规律活动中所应用的方法。 标准不同，方法的表现类型亦有所不同： 从科学认识成果产生的整个过程看，科学研究 方法包括科学发现方法与科学证明方法； 从其成果的层次性分析，又有获取科学事实与 构建、检验和评价科学理论的方法之别。 并且它们相互区别、相互联系性称有机统一的 方法整体。
实验方法的特点
（1）可以简化、纯化实验对象。如为证实李 政道、杨振宁提出的“弱相互作用下宇称 不守恒”假说，吴健雄于1956~57年所进 行的Co原子核β衰变实验。 （2）可强化研究对象(创造在自然条件难以出 现的环境条件,如超高低温度、压力、磁场 等)。如1911年卡曼林-昂尼斯发现“超导” 现象实验。 （3）可使对象属性及其变化过程重复出现。 （4）可模拟某些自然现象和过程。如1953年 米勒模拟原始还原性大气条件下氨基酸产 生过程实验。
4.1.1 获取科学事实的方法
获取科学事实或感性材料的方法， 同时也是检验和评价理论的最主 要和最重要标准。这包括科学观 察、测量，以及科学实验等等。
1. 科学观察方法
所谓科学观察方法指的是主体在 一定理论指导下，通过感觉器官 或借助科学仪器，有目的、有计 划地考察和描述自然发生的自然 现象，即感知客观事物，获取科 学事实这一感性材料的一种科学 研究方法。
科学观察方法的基本原则
1) 客观性 要求观察者按研究对象的本来面目去观察它和反映它。
首先要避免把某种假定或预想凝固化、僵化；其次要注意排除 假象和错觉的干扰。
2) 全面性 要求在观察中，尽可能地观察研究对象的各个方面、 各种因素、各种关系和各种规定，力求获得丰富而完 整的科学事实，客观地反映事物的全貌。 3 ) 典型性 注意选择具有代表性的对象和干扰比较小的观察环 境时非常必要的。
实验方法的类型
根据实验目的、性质、作用包括如下类型： 定性与定量实验； 析因(探求因果联系)实验； 对照实验(常用于生物,医学,农业科学等)； 判决性实验(为判决同时并存且相互对立的 假说之间孰是孰非所进行的实验); 模拟(数学物理模型)实验； 此外依据其手段、条件不同可分为直接与间 接、实验室与野外、地面与空间、实物与思 想或理想实验等；依据对象运动形式不同有 物理、化学、生物、心理实验等。
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3) 观察的客观性问题
此指由仪器等工具的介入所导致观察结 果是否客观真实的问题。仪器表征着理 论、假说，而理论可能被推翻、假说可 能被证伪。因而应要求从以下几方面入 手以增强并保证观察的客观性。 （1）结果可以标准方法重演； （2）以科学理论为指导； （3）确保观察实验的高精密度。