科研工作需要应用的研究方法

科研工作需要应用的研究方法
科研方法是科研工作中必须遵循的途径、必须采取的手段和步骤等，科研方法没有固定统一的有效模式，更不存在一套发现和发明的机械程序。

随着科学与技术的渗透、交叉，每种方法都有其特点和特色，但也各有各的局限性；某一具体方法往往似乎不是某种研究任务直接的或唯一的科研方法，实际上，科研过程中都要用到其中一种或多种方法，科研方法在科研工作中常常是组合起来综合使用，某一种具体方法经常在整个科研过程中的不同阶段多次和反复运用。

另外，要从深层次上理解、掌握、运用科研方法和思维方式，还应学会辩证唯物主义的哲学思维。

科
研方法科学假说与科学理论科学认识与科学方法科学事实及其获取方法科学思维方法
系统科学方法
协作与合作
常用科研方法
下面将要逐次介绍的科学认识和各种科研方法，每种具体方法都处于不同的层次和整个科研过程中不同的时期，其功能定位可以这样认为，一种方法可能可以独立完成一个小课题，也可能只能完成一个大课题中的一个环节或只能完成某个环节中的一部份工作。

因此，各种方法要根据实际和需要进行交叉、渗透、交互和组合运用。

一、科学认识与科学方法。

(一)科学认识及其特点。

科学认识是指认识主体在科学实践基础上对自然客体的能动反映（注意：这里的“自然客体”是广义概念，并非仅指自然科学和自然现象，而是指广义上的“客观存在”），科学认识具有实证性、深刻性和创造性三大特点。

(二)科学认识的系统结构。

科学认识系统是由认识的主体、认识的客体和实现主体与客体相互作用的中介三部份组成。

1、主体。

科学认识的主体是指与一定的客体构成某种认识和实践关系的科研工作者个人或其群体，是科学认识系统中的主导方面，其科学认识能力对科研活动和成果的获得有决定性作用，在知识、方法和技能方面，认识主体必须掌握一定的科技知识、科学认识方法、理论思维方法，具备一定的仪器设备及操作能力。

2、客体。

科学认识的客体是指科学认识的对象，它不是指所有的、整体的自然界、人类社会和思维，而是指客观存在中的一个特殊部分或事物。

3、中介。

科学认识的主体与客体的相互作用是通过中间环节实现的，这些中间环节统称为科学认识的中介。

它主要包括两个方面，一是物质工具，如仪器、设备；二是思维工具，如科学方法、相关的理论知识、概念、语言、符号、逻辑规则、操作程序、信息系统等。

其中，科学方法决定了科学认识系统的建立，它所提供的思考步骤和操作步骤能够引导认识主体沿着正确的途径前进；可以认为，仪器、设备、条件是科学认识的物质手段，科学方法是科学认识的精神手段，两者缺一不可。

(三)科学认识的过程。

科学认识的过程是动态的，遵循“实践－→认识－→再实践－→再认识”的认识总规律，但科学认识又是人类认识的一个特殊领域，遵循“观察∕实验－→假说－→观察∕实验－→理论－→新的观察∕实验－→验证”这一科学认识的特殊性和模式，即遵循“问题－→假说∕设想－→观察∕实验－→理论∕成果∕方案的证实或证伪－→新的问题”。

(四)科学方法及其发展。

1、科学方法。

科学方法是认识主体在科学研究活动中，为了探索未知事物的属性和规律、为了有所发现和知识创造、为了解决科技问题等而采取的途径、程序和手段。

具体来说，一是实践方式，二是思维方式。

科学方法与科学知识具有内容的统一性，当把科技知识运用于研究或解决问题时，这种知识就具有方法的意义。

因此，科研方法在某种意义上其本身就是一种科技知识。

“工欲善其事，必先利其器”，科学方法在科学认识活动中具有重要的作用，关系到科研工作的成功与否、成果大小、进程快慢、效率高低等。

具体的科研方法多种多样，在科研工作中，往往是相互结合、组合使用，在这方面它主要表现为，一是不同类的方法组合使用，二是同类方法中的不同具体方法的组合使用。

2、科学方法的层次。

随着现代科学技术的迅猛发展和科学理论研究的进展，科学方法也相应得到了发展，现代科学方法种类繁多、适用范围和具体用途各异。

(1)根据普遍性程度和适用范围不同。

◇自然科学各门学科所特有的专门研究方法，如地质学中用古生物化石测定地层年代的方法。

◇适用于各门自然科学学科的一般研究方法，如实验方法、观察方法、模型方法、数学方法、假说方法等。

◇适用于自然科学、社会科学、思维科学的最普遍的方法，如矛盾分析法、从抽象上升到具体的方法、历史和逻辑统一的方法等。

以上三个层次的方法中，层次越高，概括性越强，抽象的程度就越高，其适用的范围就越广，它们之间属于个别与一般的关系。

科学方法论主要研究第二层次的方法，既重视以最普遍的方法论原则作指导，又重视对各门具体自然科学的特殊研究方法的概括和总结。

(2)根据科学认识发展过程。

◇经验认识方法，如科学观察、科学实验等。

◇理性认识方法，如科学抽象、逻辑方法、形象思维、直觉思维、数学方法、科学假说等。

◇综合方法，如系统科学方法、自组织理论方法等。

以上各类方法往往在现代科研工作中相互联系、交互作用、组合使用。

一般而言，在科学认识的感性阶段，一般以经验认识方法为主，同时交互应用比较、分析等理性方法；在科学认识的理性阶段，一般以理性认识方法为主，同时也需要应用经验认识方法来检验和修正结论。

另外，还可以按照研究内容中是否有量的关系，把科学方法分为定性研究方法和定量研究方法；按照重要程度和影响范围，把科学方法分为战略性方法和战术性方法。

3、科学方法论的历史发展。

在古代，由于自然科学与哲学尚未分化开来，形成了早期的逻辑方法论，探究了自然现象的归纳法和论证科学理论的演绎法；到了近代，自然科学对各种自然现象进行分门别类的研究，实践方法、分析方法成为主要的方法，并逐步与数学方法结合起来，形成了两种有代表性的方法论思想，一种是培根（16－17世纪英国著名唯物主义哲学家和科学家）的经验归纳方法论，一种是以笛卡儿（16－17世纪法国著名哲学家和科学家）为代表的近代逻辑演绎方法论；20世纪以来，由于相对论和量子力学的建立，产生了同逻辑演绎方法论有一定联系的概念创造方法论，爱因斯坦就是其代表；现代的各种边缘学科、综合学科、横断学科的出现，使科学方法论得到了进一步的充实和完善，归纳与演绎的统一、分析与综合的统一、由抽象上升到具体等方法得到了进一步发展；在现代的科学方法论体系中，实验方法与数学方法密切结合，科学方法的移植和综合运用日益显著，形成了系统论方法、控制
论方法、信息论方法、探索复杂性的方法、激励创造思维的方法、工程技术设计方法等；总之，科学方法及其方法论体系是随着科学与技术的发展而发展的。

二、科学事实及其获取方法。

科学事实及其获取方法
科学观察方法科学实验方法
(一)科学事实的含义、特点和作用。

科学事实是涉及科研工作的最基本的环节和要素，它应包括人们掌握的科技理论、知识、经验、科研选题中获得的各种信息、材料等已有的科学事实（即“间接事实”）和科研工作中获取的新的科学事实（即“直接事实”）。

因此，在了解科研方法之前必须对其有个正确的认识和理解。

1、科学事实的含义。

科学事实是指人们对所观察到的客观存在的事件、现象和过程所做出的真实描述，它是一个广义概念，科学事实的内容是客观的，其形式是主观的。

科学事实是科学方法论的一个重要范畴，是科学研究的基础。

从广义上理解，科学事实可认为有两大类。

一类是已知的，如成熟理论、知识、经验、技术、工艺、产品、方法、文献资料、信息等；另一类是未知的，这一类往往需要在科研工作中通过观察、实验去获取。

对已知科学事实值得一提的是，可以利用分散的科学事实，针对某一特定问题、任务、目标，通过应用研究对其重新进行组装配套，同样可形成有关的应用研究成果，这方面的例子很多，如软科学研究成果、农业技术推广应用研究成果等，当然，在这一过程中一般都能够或多或少、程度不同地出现创新点。

2、科学事实的特点。

科学事实具有客观性、可靠性、可重复性、独立性等特点。

3、科学事实的作用。

科学事实是科学认识论中的一个基本概念，是形成科学理论和技术发明的基础，是评价和检验科学假说、科学理论、技术发明的依据。

(二)科学观察方法。

1、科学观察方法及其类型。

科学观察方法是指人们在一定科学理论指导下，通过感官或借助于科学仪器，有目的、有计划、有选择地感知和描述研究对象，获得科学事实或感性材料的一种研究方法。

观察的具体内容非常广泛，不仅是最易理解的数据，还有现象、性状、过程、关系等。

随着科学技术的发展和观察手段的进步，人们可以对客观事物进行多层次、多角度、多方面的观察，使观察方法得到不断丰富和发展。

(1)按观察方式和手段。

◇直接观察：认识主体仅凭借感官直接感知客体，由于受感觉生理上的限制，它存在着明显的局限性。

◇间接观察：借助于仪器进行观察，由于延伸了人类感觉器官，克服了上述局限性，提高了感知能力，特别是高、精、尖观察仪器和技术的不断应用，有效降低了错觉。

(2)按观察的性质和内容。

◇定性观察：确定研究对象具有何种性质和特征以及与其它事物有何种性质的联系、属性的观察。

◇定量观察：通过观测或测量，确定研究对象具有何种量的规定性。

2、观察方法的特点和作用。

观察方法具有观察活动的目的性、观察对象的自然性、观察结果的可重复性等特点。

观察方法的作用主要表现在两个方面，其一，科学观察方法是形成科学认识的重要源泉，其二，科学观察是检验假说、理论、发明、方案的正确与否的标准。

3、科学观察方法的原则。

为了提高观察效率和保证观察材料的系统性、精确性和完整性，除要求观察者应具备良好的综合素质外，还必须遵循和坚持以下几个原则。

(1)客观性原则。

在观察中必须按照客观事物的本来面目去记录和描述事实和材料，既不能根据观察者的主观意愿人为地增加什么因素，也不能随意地减少什么因素，这是观察中首要的和最基本的原则，务必警惕和防止假象和幻觉的干扰。

(2)全面性原则。

在观察中要全方位、多角度、多层次地认识被研究对象及其与其它事实的联系与区别，特别是对那些复杂事物，必须要更全面地去把握，一要避免和克服片面性，二要做到观察的系统性，三要注意观察的条件性，如在软科学研究中，就尤其应重视和注意全面性。

(3)典型性原则。

也是代表性原则，在观察过程中，要选择能代表同一类事物共同特征的典型事物进行观察。

(三)科学实验方法。

1、科学实验方法及其类型。

科学实验方法是指人们根据研究课题的需要，利用科学仪器和设备，人为干预、控制或模拟研究对象，获取科学事实的一种研究方法，是科学思维与实验技术手段相结合的产物。

应特别注意正确理解的是，这里所说的实验，不是狭义的实验室中的科学实验，而且还有其外的生产实验、社会实验、应用实验等等，属于广义的哲学概念（到目前为止，许多概念似乎都是主要针对基础研究，但通过对其广义和抽象的理解，同样可延伸至应用研究和其它类型的研究中去）。

(1)根据实验结果性质的不同。

◇定性实验：确定事物的性质，测定其组成部份，属于判定事物“是不是”、“有没有”、“行不行”。

◇定量实验：在测定或确定研究对象的组成元素或要素的基础上，进一步寻找各元素或要素之间数量的关系，即在定性实验的基础上判断事物量的规定性，该法与数学方法是有机结合的，将在科学认识活动中发挥更大的作用。

◇结构分析实验：测定和分析研究对象的空间结构。

结构分析绝不是仅仅针对就某一物质材料成份上和分子结构上的分析，其用途是十分宽广的，如院校教学管理系统、企业竞争情报工作系统、某一区域的生产力布局等方面的研究课题，其内容显然包含有很多环节和要素，也可称为“元素”，它们之间不仅少不了量的关系，同时也少不了组成结构的关系。

(2)根据实验功能的不同。

◇析因实验：从已知的结果去寻找产生这一结果的原因。

◇对照（比较）实验：把设立的两个或两个以上的相似组群进行比较，其中一个是对照，作为比较的标准，其它的则是试验组，即研究对象。

◇判决实验：在同一问题的两个或多个竞争假说之间做出抉择。

(3)根据研究手段和研究对象的关系。

◇直接实验：直接对研究对象进行的实验。

◇间接（模拟）实验：通过模型来研究原型的结构或功能的实验。

此外，根据实验条件的不同有实验室实验、野外实验、地面实验、空间实验；根据研究对象运动形式的不同有物理实验、化学实验、生物实验、心理实验、机械实验等；根据研究对象类型的不同有动物实验、植物实验、矿物实验、人体实验等；根据实验步骤的不同有预实验、决断实验、正式实验等。

2、科学实验方法的特点及作用。

科学实验方法主要有四个特点。

一是能更好地发挥人的主观能动性；二是能证明客观必然性；三是渗透着理论；四是可重复性。

科学实验方法具有五个方面的作用。

一是纯化和简化自然现象；二是能强化和再现自然过程；三是能加速或延缓自然过程；四是建立新假说、形成新理论的基础；五是检验假说和理论真理性的标准。

3、科学实验的基本过程。

研究课题确定后，就要开始实验活动，一般包括三个阶段。

(1)实验设计阶段。

调研相关文献和内容－→明确实验目的－→选择实验技术和方法－→选择实验材料或确定实验内容。

与前面的理解一样，这里不能将实验仅仅理解为“实验室内的实验”，而应广义地理解为除此之外的方案设计与实验、工艺设计与实验、配方设计与实验、产品设计与实验、技术设计与实验等科研实践活动；对实验材料也不能仅仅理解为实验室中的各种物质材料，而应广义地理解为包括研究对象及其各组成要素，如在企业竞争情报系统建设研究课题科研工作中，企业本身就成为课题研究活动中的“实验材料”。

在各种研究方法中，实验法是较常用和重要的方法，不少科研课题从一开始直至结束的整个过程中都要反复用到它，最后的研究成果验证仍然还要使用到它，即最终的理论或成果需要验证实验。

(2)实验方案实施阶段。

该阶段为实践活动阶段，要尽量在技术操作上不发生错误，详细做好记录，并注意是否出现新问题，应严格按照实验方案和操作规程进行，当实验中出现最初的构思和设计中没有预料到的新问题、新情况时，要根据实际情况进行灵活处理，或对原有方案做局部调整，或进行根本性改动。

(3)实验结果分析阶段。

对实验过程中记录的数据、现象、效应等实验结果和操作结果要正确地处理和科学地分析，揭示其中隐含的本质和规律，指导新的科学发现，或形成新的理论成果，或形成新的技术工艺，或形成新的方案。

4、实验设计的原则和方法。

实验的技术路线和方法是实验方法中非常重要的内容，因此，在进行实验设计时，必须遵循一定的原则和方法，它们是新颖性、可行性、精确性、可重复性。

三、科学思维方法。

分析方法综合方法演绎方法归纳方法类比方法分类方法比较方法形象思维直觉思维创造思维
数学方法逻辑思维方法非逻
辑思
维法科
学
抽
象
科
学
思
维
方
法
科学认识的直接任务是揭示自然事物本质属性及其变化发展规律；科学实践的直接目的是获取科学事实；科学思维则是对科学事实进行加工整理，以获得对事物本质的认识，科学思维与科学实践，两者缺一不可。

(一)科学抽象。

自然事物的本质和规律往往不能直接为我们的感官直接感知，必须依靠科学抽象才能达到，科学抽象是成功进行科研工作的必要条件。

1、科学抽象的概念和过程。

抽象是指透过事物现象抽取事物本质的思维过程，科学抽象是指科学研究中舍弃事物个别的、表面的、次要的表现和联系，抽取出一般的、内在的、主要的方面，使认识从个别到一般、从现象到本质的认识过程和思维方法，科学抽象是人类理性思维的特殊能力，是科学认识由感性阶段向理性阶段飞跃的决定性环节。

完整的抽象过程为“感性的具体－→抽象的规定－→思维的具体”，感性的具体对应的是科学事实，抽象的规定指对事物某些方面规定性的认识，思维的具体是关于事物各种规定性的有机综合。

科学抽象的成果主要表现形式是科学概念、理想模型和理想实验。

2、科学概念。

科学概念是反映事物本质属性的思维形式，它具有可确定性、可检验性、可变化性的逻辑特征，例如，由金属离子与酸根离子组成的一类物质可抽象出“盐类物质”这一具有一般性、共同性、本质性的概念。

3、思想模型。

思想模型是人们为了便于科学研究而建立的对原型高度抽象化了的思想客体，理想模型的建立往往得益于逻辑方法和非逻辑方法的综合运用，充分显示了人类认识的巨大能动性。

思想模型是科学理想与现实原型之间的中间环节，被作为现实原型的替身而成为科学理论研究的直接对象，它具有三方面的功能，一是解释功能，二是判据功能，三是预见功能。

思想模型既是科学认识的成果，也是科学认识的方法，在科研工作中的应用十分广泛。

例如，原子结构模型、分子结构模型、细胞结构模型、某种疾病的模型、医学模型、数学模型等都属于思想模型；具体的又如，用DNA双螺旋结构模型可以解释生物的遗传和变异现象。

4、理想实验。

理想实验又有思想实验和假想实验之称，假想性是它最根本的特点。

不少科学家把理想实验看作是科学创造的重要途径，是促进科技进步的有力杠杆之一。

“物理学上第一个大进步和真正开端的惯性定律，就是伽利略利用一个巧妙的理想实验得到的，从这个例子以及后来的许多别的例子中，我们认识到用思维来创造思想实验的重要性”（爱因斯坦）。

(二)逻辑思维方法。

1、比较、分类和类比。

(1)比较方法。

比较是确定事物之间相同点和差异点的一种逻辑方法，客观事物之间自身存在的同一性和差异性是运用比较方法的客观基础。

不管比什么、怎么比，异中求同、同中求异是比较法的关键。

如某一技术或工艺先不先进、某一管理办法好不好、某一系统运行效率高不高，都要用到比较法；再如，研究高等职教制度如何改革、教育方法如何创新，一方面固然要依据我国国情、本地区情况和本院校实际，总结自己的成功经验，另一方面也要参考和比较国内外的先进经验，以博采众人之长和汲取精华。

比较方法一可对客观事物做出定性的鉴别和定量的分析；二可揭示不易直接观察到的运动和变化；三可追溯事物发展的历史渊源、确定事物发展的历史顺序；四可判断理论与事实之间是否一致。

比较方法必须遵循一定的规则，一是可比性，二是着重抓住对象的本质属性予以比较，三是对比较结果不能绝对化。

(2)分类方法。

分类是根据对象的差异点和相同点，将对象区分为同一种类的一种逻辑方法，分类有现象分类和
本质分类之分。

现象分类是根据事物的表面特征或外部联系所做的分类；本质分类则是根据事物的本质特征或内在联系所进行的分类。

只有运用本质分类法，才能深刻反映事物之间的本质特征。

分类的作用，一是可使大量复杂材料条理化、系统化，为进一步的科研创造条件；二是有科学预见性，可以提供认识上的向导。

(3)类比方法。

类比是根据两个或两类事物在某些属性上都相同，进而推出它们在其它属性上也相同的逻辑推理方式。

类比有简单共存类比、因素类比、数学相似类比等。

类比应遵循三个原则，一为增加类比对象之间相似属性的数量，二为抓住两类对象属性之间的必然联系进行类比。

从上不难看出，比较、分类、类比等方法往往是在科研工作的前期或实施过程中进行具体地应用（很显然地证明了各种科研方法常常且必须是组合使用）。

2、归纳与演绎。

(1)归纳方法。

归纳方法是从个别事物中概括出一般性原理的一种逻辑推理方法，前提就是陈述个别事实属性的单称命题，结论是陈述某个普遍性原理的全称命题，其客观基础是一般存在于个别之中，即“个别”－→“一般”。

例如，门捷列夫发现的“元素周期律”，其研究方法中就运用到了归纳法；又如，通过研究个别对象认识到了“读书使人聪明”这一理性判断，在研究了更多对象后，得出了“学历高低与生产技能和生产率的高低成正比”的特殊判断，对这一现象的普遍研究后又得出了一个普遍性的判断――“教育能生产劳动力”，即从个别特殊事物中概括出一般原则的思维推理过程。

◇完全归纳法。

根据对某类事物的全部个别对象的考察，从而对该类对象做出一般性结论的推理方法。

它有两个条件，一是每一个别对象毫无遗漏，二是每一判断必须为真，因而其结论具有必然性。

但是，实际上人们通常无法做到穷尽所有个体对象，实际操作上困难颇大，甚至是不可能的。

◇不完全归纳法。

根据对某类事物部份对象的考察做出一般性结论的推理方式，不完全归纳法大有用武之地，该方法又有简单枚举归纳法和科学归纳法。

简单枚举归纳法：根据某一属性在部份同类对象中不断重复而没有遇到反例，从而对该类所有对象得出一般性结论的推理方式，其结论具有一定的或然性。

科学归纳法：根据某类事物部份对象及其属性之间的必然联系而做出关于该类所有事物的一般性。