常规科学范式和课程范式

爱因斯坦研究方法：从唯象直达数学
常规科学“范式”与课程探究范式
1
经验世界
2
唯象理论
3
理论构架
4
数学
整个物理 学的基础
知其然而不 知其所以然
知其然也知 其所以然
理论构架 的提升
所谓唯像理论:就是它只描述了现象是怎样？以及将会怎样？而没说为什么？所谓 理论架构:则是建立模型，力图解决为什么的问题并揭示机理。典型的例子是开普勒 三定律和万有引力定律。前者是唯象的，描述了行星如何运动;后者是理论架构，解 释了为什么会如此运动;后者可以解释前者，成为其理论支撑。
常规科学“范式”与课程探究范式
一张椅子 笫一、不存在某一套属性同时被应用于树叶、椅子或游戏类似的所有成员。
笫二、当面对着一种先前未曾见到过的活动，如“游戏”一词；是因为我们正 看 到的活动与我们先前已学会用这个名字称呼的许多活动之间具有亲密的 “家族相似”。 笫三、树叶、椅子和游戏都是自然家族，各自家族都由重叠和交叉的相似之网 所构成；而不同的家族就不存在这种亲密的家族相似性。
伽利略
《两门新科学》
常规科学“范式”与课程探究范式
伽利略对亚里士多德的反动
重物体下落得快 轻物体下落得慢 A
亚里士多德
B
伽利略
理想实验
+
逻辑推理
伽利略的理想实验+逻辑推理使亚里斯多德的学说沦为谬误
常规科学“范式”与课程探究范式
伽利略的斜面实验


在实验的基础上,用逻辑推演得出:自由落体的加速度与下落 物体重量无关！否定亚里士多德！
常规科学“范式”与课程探究范式
亚 里 士 多 德 体 系
伽 利 略 牛 顿 体 系
爱 因 斯 坦 体 系
-
常规科学“范式”与课程探究范式
“范式”（paradigms）一词来自希腊文，原意是 指语言学的词源、词根，后来引伸为范式、规范、模 式、模型、范例等含义。库恩在谈到这个词的用法时 说：“按既定的用法，范式就是一个公认的模型或模 式，这一方面的意义我找不到更合适的用语，只能借 用‘范式’这个词。但是立刻可以看出，借用这个词 所能表示的‘模型’和‘模式’的意义，并不完全是 通常用来定义‘范式’的意思。” 亚里士多德体系、伽利略-牛顿体系、爱因斯坦 体系明显不存在亲密的家族相似性；因而它们属于不 同的“范式”。
常规科学“范式”与课程探究范式
法国牛顿学派代表拉普拉斯、拉格朗日和莫泊丢等把 牛顿的思想推到了极致
拉普拉斯
拉格朗日
常规科学“范式”与课程探究范式
海王星的发现
水星近日点进动
证明了牛顿力学的真理性
证明了牛顿力学失效 广义相对论诞生
在水星近日点进动的解释方面牛顿力学从真理沦落为谬误
常规科学“范式”与课程探究范式
在所有的相互作匀速直线运动的坐标 系中，光在真空中的速度都是相同的。
唯象理论
在所有的相互作匀速直线运动的坐标 系中，自然定律都是相同的。
狭义相对论 两条原理
引力质量=惯性质量
爱因斯坦引力场方程:
mi mg
唯象理论
Rab
1 Rg ab kTab，k 8G / c 4 2
广义相对论诞生
常规科学“范式”与课程探究范式
牛顿最彻底地把伽利略的数学和逻辑方法贯穿到底
牛顿可以说在历史上 无形中形成了一个庞大的 学派，先在英国形成所谓 英国牛顿学派，后在法国 形成以法兰西科学院拉普 拉斯、拉格朗日和莫泊丢 为代表的法国牛顿学派； 他们把牛顿的思想推到了 极致
近代科学研究方法:
观察现象→发现（问题 ）→提出（假象或假设 ）→运用逻辑包括数学（计算 ） →通过（ 实验）对推论进行（验证 ）→对( 结论）进行修正和推广
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常规科学“范式” 与课程探究范式
常规科学“范式”与课程探究范式
一、常规科学研究方法
1、古希腊的研究传统
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（1）古希腊的研究传统开创者 ── 泰勒斯
(1) 万物起源于水
(2) 预言过下雨
(3) 预言日食 (4) 预言橄榄丰收
他和弟子阿拉克西曼德、阿 拉克西米尼、阿拉克山多拉共同 创建了著名的米利都学派
研究传统：观察→思辩 (感觉经验)→预言的传说
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（2）亚里士多德：严密的观察家 蹩脚的实验者
亚里士多德著名的三段论： 1、 你是人 2 、所有人都是会死 3 、所以你是会死的 这是一个有效的演绎形式 它保证由真的前提得出真的结论， 但不会交给我们任何新的东西。 被誉为演绎逻辑的开创者 1、轻物体自然位置在天上 重物体自然位置在地下 一切物体都在寻找归宿 2、重物体下落得快 轻物体下落得慢 3、有力作用物体才运动 没有力作用物体就静止
常规科学“范式”与课程探究范式
托马斯· 库恩1922年 出生于美国俄亥俄 州，17岁进入哈佛 大学学习物理学， 21岁获物理学学士 学位，1946年获理 学硕士学位并开始 着手准备物理学博 士学位论文。
1947年发生了一件十分寻常，但 却对库恩一生的学术生涯产生决定性 影响的事情。当时库恩被邀请参加一 期为社会科学家举办的讲述物理学发 展的讲座，他暂时中断了博士论文的 工作，转而仔细研究亚里士多德、伽 利略、牛顿等人的力学理论。库恩发 现，无论是新的、还是旧的力学理论 体系，在它们的那些历史时期都能解 决一些实际的问题。但它们对相同的 观察事实的解释竟没有相似之处。亚 里土多德的力学体系与牛顿的体系的 关系是这样，牛顿体系同爱因斯坦的 体系的关系也是如此。所以，库恩强 烈地感觉到，有必要彻底揭穿它们貌 似有理的假象。
B C
阿喀流斯和乌龟赛跑
D E
芝诺
芝诺
研究方法：彻底否定感觉经验→推崇逻辑→得出结论
注: 不论是泰勒斯,亚里士多德还是芝诺,由于研究工具的不完备,都无法直达真理
常规科学“范式”与课程探究范式
2、近、现代科学研究方法
常规科学“范式”与课程探究范式
近、现代科学革命的先驱
哥白尼
《天体运行论》
拉瓦锡
《氧化学说》
信奉亚里士多德思想的人在欧 洲历史上延绵二千多年，从而使亚 里士多德学派这一概念成为泛希腊 意义上的文化习惯，只到现代还有 人常以亚里士多德名义讲课。
研究方法：观察→思辩 (感觉经验+演绎逻辑)→得出结论
常规科学“范式”与课程探究范式
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（3）希腊爱利亚学派的一个代表人物芝诺： 对感觉经验的彻底否定
A
常规科学“范式”与课程探究范式
1
经验世界
2
唯象理论
3
理论构架
4
数学
亚里士多德 芝 诺 泰勒斯
伽利略 牛顿 爱因斯坦
常规科学理论构架图
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二、 “范式”概念的引 入
常规科学“范式”与课程探究范式
托马斯·库恩（Thomas Kuhn ，19221996），美国科学史家，科学哲学家，代表作 为《哥白尼革命》和《科学革命的结构》。