自然辩证法—在工程中的理论与应用 第7章科学研究与科学方法论
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• 陈述性、过程性和因果性问题 • 真问题和假问题 • 待解问题与无知问题 • 常规问题和非常规问题——内核和保护带
–技术问题:做什么？怎么做？
科学问题和科学选题
• 科学研究始于观察还是始于问题？
–亚里士多德的建构知识的一般程序: 观察个别事实归纳出解释性 原理演绎出关于个别事实的知识 –早期科学家和科学哲学的经验归纳主义认为科学研究的出发点是科 学事实，因此他们认为科学研究始于观察，推崇“中性观察”、 “头脑白板理论”。 –后来的科学哲学的历史主义学派都主张科学研究始于问题，推崇 “问题引导观察”、“理论渗透观察”。 –分歧在于科学发展的程度
获得科学事实的基本方法
• 科学事实及其性质
–科学事实是主体借助于语言文字对在观察和实验中所感知 的客观事件、现象和过程等经验事实的描述、陈述和判断。 –科学事实不同于客观事实(时空中客观存在的事件、现象 和过程)，而是对客观事实的个别陈述与判断，二者在内 容上不具等价性； –科学事实也不等同于经验事实，是针对特定对象和环境条 件下甚至通过特定（科学）手段获得的，具有选择性。 –科学事实不同于不可辩驳的理论原理。但它具有可靠性、 个别性、相对独立性或不变性等特征，只具有真实性，但 不直接等同于真理性。 –科学事实是科学认识发生的必要前提和基础，是主体构筑 科学知识殿堂的地基和原料。科学事实是形成新概念、新 理论的基础；是检验和评价科学假说与科学理论的基本手 段。
–紧张之后的放松——让潜意识和遐想工作
• 潜意识活动：不自觉的、无意识、模糊的反映形式。如德国化学家凯 库勒在1865年的一天在书房里大瞌睡时，梦见碳原子链象蛇似地头咬 尾——苯环 • 无意念遐想：不经意的，非“一本正经”的自由猜想。有可能产生超 常规的信息组合，创造性思想的火花。如DNA 螺旋结构。
• 科研选题的原则
–需要性原则——社会建制的要求 –创造（新）性原则——知识非独占性的要求 –科学性原则——逻辑与经验主义的要求 –可行性原则——社会行为的要求 –折中原则——综合考虑上述原则的权重和满足度
科学问题和科学选题
• 科研选题的步骤
–前期调研；构思论证；申报评审
• 科研选题的意义
–科研立题时调研的重要性 –就科技工作者个人而言的问题，对整个科技群体来说，可 能并不成为一个问题 –经过调研后被正式确定的问题，已经过详细的思考，包含 问题意义、求解目标、预设求解范围和求解方法，提供了 比较明确的解决问题方向。 –问题的提出既取决于科学家的理论背景或修养和逻辑推理 能力，同时也取决于其直觉和洞察力。 –一个好的科学问题已经解决了问题的一半
• 在科学发展的早期，科学理论的许多领域还是空白，因此，科学 研究的起点从表面上看起来可能更多的是观察而不是问题。
科学问题和科学选题
• 科学问题的来源
–科学理论与实践的矛盾 –科学理论之间的矛盾 –学派及其理论的纷争 –经验事实的积累——“不完全”归纳向“完全”的趋近 –社会经济发展和生产需要
科学问题和科学选题
• 非逻辑思维的基本形式
–潜意识、直觉、灵感、想象、形象思维
• 直觉和灵感——产生的条件
–意识和知识的积淀
• • • • 集中精力，全力以赴的专注于某一研究 大量阅读，获得可能的思想点化或原型启示 思想点化：达尔文的进化论引发马尔萨斯对人口过剩和生存竞争理论 原型启示：世界地图引发魏格纳的大陆飘移说。
–形象思维：联想、类比 –直觉思维：想象、直觉、灵感
• 二者同属创造性思维，交织于重大科学理论的发 现过程之中。
• 形象思维与科学想象
科学研究的非逻辑思维方法
• 逻辑思维方法：逻辑思维方法，是指主体在科学 认识过程中借助于概念、判断、推理等思维形式， 遵循一定逻辑规则而揭示事物本质或规律的理论 思维或抽象思维方法，是最普遍、最基本的科学 思维方法。 • 非逻辑思维方法：指不受固定逻辑规则等制约的 间断与跳跃式、突发与创造性的思维方式。
–机遇是相对于观察或实验原来的目的计划而言的，其 主要特征就是意外性 –对机遇要有思想准备 –首先观察者对所进行的观察的背景知识要有彻底的理 解，对相关知识有广泛的了解，否则难于判断何者可 以纳入已知的背景知识之内，何者无法纳入 –其次观察实验要细致认真，不放弃任何一点一滴的可 疑之处 –对必然性和偶然性要有正确理解
–确定科研选题 –获取科学事实 –进行思维加工 –实践检验论证 –建立理论体系
科学研究的方法论框架 ——科学研究的一般程序
提出问题 收集数据 形成假说 收集数据 假说的检验 证伪 证实 建立理论
科学问题和科学选题
• 科学问题是科学研究的起点
–何谓问题？已知和未知之间的矛盾（边界） –科学问题:是什么？为什么？
科学研究的逻辑思维方法
• 比较与分类——形成标准和运用标准 • 类比与移植——寻求共性和应用共性
–类比类型：共存、因果、对称、协变、综合
• 分析与综合——分解整体和统合局部
–综合以分析为基础，又是分析的发展，在复杂问题 和连续的认识过程之中二者相互转化。
• 归纳和演绎——由多到一和由一到多
科学研究的非逻辑思维方法
自然辨证法 ——在工程中的理论与应用
东北大学文法学院 科技哲学研究中心
第7章 科学研究与科学方法论
• 科学研究的方法论框架
• 科学问题和科学选题 • 获得科学事实的基本方法
• 科学研究的逻辑思维方法
• 科学研究的非逻辑思维方法
科学研究的方法论框架
• 科学方法
–广义的科学方法指以科学理论为指导而从事科 学研究、技术开发等认识活动的所有方法的总 称。 –狭义的科学方法是主体凭借理论知识的指导而 使用的一种主观手段，是知识与手段的统一。 –科学方法本身必须具有科学性，具有合规律性， 同时有工具性，表现为合目的性。
科学研究的逻辑思维方法
• 科学抽象及其基本步骤
–科学抽象概念
• 获得感性材料后，运用理性思维进行去粗取精、去伪存 真、由此及彼、由表及里的加工制作，从纷繁复杂的现 象中抽取本质规律的过程。
–科学抽象的两次思维飞跃
• 感性具体上升到抽象规定 • 抽象规定上升到思维具体
–科学抽象的逻辑思维步骤：
• 形成科学概念 • 作出科学判断 • 进行科学推理
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学观察
–概念：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。
–特征：
• 主体有目的、有计划的认识活动——主要是经验方法 • 自然发生条件下进行科学研究的方法——不干预原则 • 客观性与主观性的统一
科学研究的方法论框架
• 科学方法的历史发展
–古代：证明——因果律与几何学传统 –近代：经验归纳和逻辑演绎 –现代：创造性思维、复杂性研究
科学研究的方法论框架
• 现代科学方法论及其形成
–具体自然科学门类的专门研究方法 –自然科学门类共同的一般研究方法 –自然、社会及思维科学的普遍研究方法
• 现代科学研究的基本环节
获得科学事实的基本方法
• 获取科学事实的认识论问题
–观察渗透理论
• 客观性原则
–客观上客观：观察者不干预对象的自然状态和过程 –主观上客观：我们看到的只是我们所知道的
• 系统性原则
–全面和系统的含义不同
• 典型性原则
–极端性情况和普遍性追求的矛盾
–实验对象和测量仪器的相互作用
• 眼见为实的局限 • 测量的准确性问题 • 自然过程的非规律性
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学观察的分类
–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； –依据观察结果的陈述特征分为定性与定量观察 方法； –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； –根据其是否与实验结合分为自然与实验观察方 法。
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学实验的分类
–探索实验、验证试验、析因(探求因果联系)实 验对照实验、判决性实验 –定性与定量实验 –直接与间接实验（模拟实验） –实物与思想或理想实验 –实验室与野外实验 –地面与空间实验 –物理、化学、生物、心理实验
获得科学事实的基本方法
wk.baidu.com• 观察与实验中的机遇问题
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学实验
–概念：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。 –特征：
• 简化、纯化研究对象 • 强化、激化研究对象(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) • 可使对象属性及其变化过程重复出现 • 可模拟某些自然现象和过程。（米勒模拟原始大气条件下氨基酸 产生过程实验）
–技术问题:做什么？怎么做？
科学问题和科学选题
• 科学研究始于观察还是始于问题？
–亚里士多德的建构知识的一般程序: 观察个别事实归纳出解释性 原理演绎出关于个别事实的知识 –早期科学家和科学哲学的经验归纳主义认为科学研究的出发点是科 学事实，因此他们认为科学研究始于观察，推崇“中性观察”、 “头脑白板理论”。 –后来的科学哲学的历史主义学派都主张科学研究始于问题，推崇 “问题引导观察”、“理论渗透观察”。 –分歧在于科学发展的程度
获得科学事实的基本方法
• 科学事实及其性质
–科学事实是主体借助于语言文字对在观察和实验中所感知 的客观事件、现象和过程等经验事实的描述、陈述和判断。 –科学事实不同于客观事实(时空中客观存在的事件、现象 和过程)，而是对客观事实的个别陈述与判断，二者在内 容上不具等价性； –科学事实也不等同于经验事实，是针对特定对象和环境条 件下甚至通过特定（科学）手段获得的，具有选择性。 –科学事实不同于不可辩驳的理论原理。但它具有可靠性、 个别性、相对独立性或不变性等特征，只具有真实性，但 不直接等同于真理性。 –科学事实是科学认识发生的必要前提和基础，是主体构筑 科学知识殿堂的地基和原料。科学事实是形成新概念、新 理论的基础；是检验和评价科学假说与科学理论的基本手 段。
–紧张之后的放松——让潜意识和遐想工作
• 潜意识活动：不自觉的、无意识、模糊的反映形式。如德国化学家凯 库勒在1865年的一天在书房里大瞌睡时，梦见碳原子链象蛇似地头咬 尾——苯环 • 无意念遐想：不经意的，非“一本正经”的自由猜想。有可能产生超 常规的信息组合，创造性思想的火花。如DNA 螺旋结构。
• 科研选题的原则
–需要性原则——社会建制的要求 –创造（新）性原则——知识非独占性的要求 –科学性原则——逻辑与经验主义的要求 –可行性原则——社会行为的要求 –折中原则——综合考虑上述原则的权重和满足度
科学问题和科学选题
• 科研选题的步骤
–前期调研；构思论证；申报评审
• 科研选题的意义
–科研立题时调研的重要性 –就科技工作者个人而言的问题，对整个科技群体来说，可 能并不成为一个问题 –经过调研后被正式确定的问题，已经过详细的思考，包含 问题意义、求解目标、预设求解范围和求解方法，提供了 比较明确的解决问题方向。 –问题的提出既取决于科学家的理论背景或修养和逻辑推理 能力，同时也取决于其直觉和洞察力。 –一个好的科学问题已经解决了问题的一半
• 在科学发展的早期，科学理论的许多领域还是空白，因此，科学 研究的起点从表面上看起来可能更多的是观察而不是问题。
科学问题和科学选题
• 科学问题的来源
–科学理论与实践的矛盾 –科学理论之间的矛盾 –学派及其理论的纷争 –经验事实的积累——“不完全”归纳向“完全”的趋近 –社会经济发展和生产需要
科学问题和科学选题
• 非逻辑思维的基本形式
–潜意识、直觉、灵感、想象、形象思维
• 直觉和灵感——产生的条件
–意识和知识的积淀
• • • • 集中精力，全力以赴的专注于某一研究 大量阅读，获得可能的思想点化或原型启示 思想点化：达尔文的进化论引发马尔萨斯对人口过剩和生存竞争理论 原型启示：世界地图引发魏格纳的大陆飘移说。
–形象思维：联想、类比 –直觉思维：想象、直觉、灵感
• 二者同属创造性思维，交织于重大科学理论的发 现过程之中。
• 形象思维与科学想象
科学研究的非逻辑思维方法
• 逻辑思维方法：逻辑思维方法，是指主体在科学 认识过程中借助于概念、判断、推理等思维形式， 遵循一定逻辑规则而揭示事物本质或规律的理论 思维或抽象思维方法，是最普遍、最基本的科学 思维方法。 • 非逻辑思维方法：指不受固定逻辑规则等制约的 间断与跳跃式、突发与创造性的思维方式。
–机遇是相对于观察或实验原来的目的计划而言的，其 主要特征就是意外性 –对机遇要有思想准备 –首先观察者对所进行的观察的背景知识要有彻底的理 解，对相关知识有广泛的了解，否则难于判断何者可 以纳入已知的背景知识之内，何者无法纳入 –其次观察实验要细致认真，不放弃任何一点一滴的可 疑之处 –对必然性和偶然性要有正确理解
–确定科研选题 –获取科学事实 –进行思维加工 –实践检验论证 –建立理论体系
科学研究的方法论框架 ——科学研究的一般程序
提出问题 收集数据 形成假说 收集数据 假说的检验 证伪 证实 建立理论
科学问题和科学选题
• 科学问题是科学研究的起点
–何谓问题？已知和未知之间的矛盾（边界） –科学问题:是什么？为什么？
科学研究的逻辑思维方法
• 比较与分类——形成标准和运用标准 • 类比与移植——寻求共性和应用共性
–类比类型：共存、因果、对称、协变、综合
• 分析与综合——分解整体和统合局部
–综合以分析为基础，又是分析的发展，在复杂问题 和连续的认识过程之中二者相互转化。
• 归纳和演绎——由多到一和由一到多
科学研究的非逻辑思维方法
自然辨证法 ——在工程中的理论与应用
东北大学文法学院 科技哲学研究中心
第7章 科学研究与科学方法论
• 科学研究的方法论框架
• 科学问题和科学选题 • 获得科学事实的基本方法
• 科学研究的逻辑思维方法
• 科学研究的非逻辑思维方法
科学研究的方法论框架
• 科学方法
–广义的科学方法指以科学理论为指导而从事科 学研究、技术开发等认识活动的所有方法的总 称。 –狭义的科学方法是主体凭借理论知识的指导而 使用的一种主观手段，是知识与手段的统一。 –科学方法本身必须具有科学性，具有合规律性， 同时有工具性，表现为合目的性。
科学研究的逻辑思维方法
• 科学抽象及其基本步骤
–科学抽象概念
• 获得感性材料后，运用理性思维进行去粗取精、去伪存 真、由此及彼、由表及里的加工制作，从纷繁复杂的现 象中抽取本质规律的过程。
–科学抽象的两次思维飞跃
• 感性具体上升到抽象规定 • 抽象规定上升到思维具体
–科学抽象的逻辑思维步骤：
• 形成科学概念 • 作出科学判断 • 进行科学推理
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学观察
–概念：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。
–特征：
• 主体有目的、有计划的认识活动——主要是经验方法 • 自然发生条件下进行科学研究的方法——不干预原则 • 客观性与主观性的统一
科学研究的方法论框架
• 科学方法的历史发展
–古代：证明——因果律与几何学传统 –近代：经验归纳和逻辑演绎 –现代：创造性思维、复杂性研究
科学研究的方法论框架
• 现代科学方法论及其形成
–具体自然科学门类的专门研究方法 –自然科学门类共同的一般研究方法 –自然、社会及思维科学的普遍研究方法
• 现代科学研究的基本环节
获得科学事实的基本方法
• 获取科学事实的认识论问题
–观察渗透理论
• 客观性原则
–客观上客观：观察者不干预对象的自然状态和过程 –主观上客观：我们看到的只是我们所知道的
• 系统性原则
–全面和系统的含义不同
• 典型性原则
–极端性情况和普遍性追求的矛盾
–实验对象和测量仪器的相互作用
• 眼见为实的局限 • 测量的准确性问题 • 自然过程的非规律性
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学观察的分类
–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； –依据观察结果的陈述特征分为定性与定量观察 方法； –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； –根据其是否与实验结合分为自然与实验观察方 法。
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学实验的分类
–探索实验、验证试验、析因(探求因果联系)实 验对照实验、判决性实验 –定性与定量实验 –直接与间接实验（模拟实验） –实物与思想或理想实验 –实验室与野外实验 –地面与空间实验 –物理、化学、生物、心理实验
获得科学事实的基本方法
wk.baidu.com• 观察与实验中的机遇问题
获得科学事实的基本方法 ——科学观察与科学试验
• 科学实验
–概念：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。 –特征：
• 简化、纯化研究对象 • 强化、激化研究对象(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) • 可使对象属性及其变化过程重复出现 • 可模拟某些自然现象和过程。（米勒模拟原始大气条件下氨基酸 产生过程实验）