04第四章 科学问题与科研选题解析
2020年继续教育科学素养与科研方法题库及答案
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2020年继续教育科学素养与科研方法题库及答案1第一章科学研究概论一、判断题 1.技术科学一般要物质生产部门所需要解决的应用问题而划分。
(错) 2.对已有知识的分析、整理、综合以及规范化、系统化的实践活动不属于科学研究的内容。
(错) 3.应用研究的成功率低于基础研究的成功率。
(错)4.信息论是科学研究的一般方法。
(对)5.随着科学的发展,特殊研究方法在一定情况下可以转化为一般研究方法。
(对)二、单选题 1.以下哪个学科不属于自然科学中的基础学科?(C)A.物理学 B.生物学 C.医学 D.天文学 2.以下(D)属于开发研究的特点。
A.研究周期长 B.不急于评价 C.成果形式为学术论文、专刊、原理模型 D.有很强的保密性 3.(C)系统地运用科学实验方法,发现了自由落体定律。
A.亚里士多德 B.达芬奇 C.伽利略 D.培根 4.《自然辩证法》的作者是(C)A.黑格尔 B.马克思 C.恩格斯 D.维纳 5.在自然科学研究诸环节中,从经验上升到理论、由感性上升到理性的飞跃阶段是(C)A.收集科学事实 B.实验探索 C.提出科学假说 D.验证三、多选题 1.哲学传统上包括(ABD)A.形而上学 B.知识论 C.数学D.伦理学 2.科学研究的一般方法包括(ABCD) A.逻辑方法 B.经验方法 C.数理方法 D.现代方法 3.科研方法中的现代方法包括(ABCD)等。
A.系统论 B.控制论 C.耗散结构论 D.协同论 4.经验方法包括(BCD)等方法。
A.归纳法 B.观察法 C.实验法 D.测量法 5.科研能力包括(ABCD)。
A.观察能力 B.思维能力 C.想象能力 D.实际操作能力 C.生物学中的同位素示踪方法 D.突变论方法第二章经典科研方法一、判断题 1.不完全归纳法可分为简单枚举归纳法和科学归纳法。
(对)2.伽利略仅运用实验方法推翻了亚里士多德关于落体的速度与其重量成正比的错误观点。
(错) 3.在各种逻辑推理方法中,类比法的可靠性最小。
科学问题与科研选题
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雷锦程 南方医科大学马克思主义学院
科学问题与科研选题方法
• 问题在科学认识中的地位 • 问题的来源 • 科研选题方法
问题在科学认识中的地位
提问: 科学研究从何处入手? 科学研究的起点在哪?
两种回答:
• 科学研究始于观察: 亚里土多德的“归纳--演绎”程序 理论 牛顿的“分析--综合”程序观 • 科学研究始于问题: 波普尔的观点
Case:
伦琴发现X-ray的过程:
日常生活经验:
结论
• 问题是科学研究的真正起点 • 观察只能发现事实,问题引导人们探索
意义
• 科学研究始于观察: 自发的、消极被动的活动 • 科学研究始于问题: 积极主动的探索活动
问题对科学研究的重大价值意义
爱因斯坦: “提出一个问题比解决一个问题更为重 要,因为解决问题也许仅是一个数学上或 实验上的技能而已;而提出新的问题,新 的可能性,从新的角度去看旧的问题,却 需要有创造性的想象力,而且标志着科学 的真正进步。”
• • • • • 需要性原则 科学性原则 创造性原则 可行技法
1、搜索矛盾法 2、追踪开拓法 3、需求分析法 4、专利分析法
二、课题转换的艺术
Thanks
问题的实质:矛盾
Case: 罗素悖论
科学问题—科学研究中所遇到的困难、疑惑
讨论: 问题与怀疑精神
问题的来源
一、从实践活动中来 二、从实践与理论的矛盾中来: 实践中观察到新现象:Case ,天王星轨道摄动、光电效应、黑体辐射 理论超前引导的技术问题:Case ,质能公式 三、从对同一事物或现象的不同理论解释的矛盾中来 Case ,元素周期律 四、理论自身的矛盾。有三种情形: A 由某个理论内部的逻辑矛盾而提出问题, Case:伽利略发现自由落体规律 B 由不同理论体系之间的矛盾而提出问题, Case :生物进化论与热力学第二定律间的矛盾--耗散结构论 C 由理论结构上不符合简单性与普遍性的要求而提出问题, Case :哥白尼日心学说的发现过程 五、各个知识领域之间的空白区
科学问题与科研选题
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三、科技研究方向
• 1、科技研究方向: • 科技研究者在一定时期内的工作目 标,它规定着这个时期内科技研究 者研究的领域和内容。
科技研究方向
• 科技研究方向与科技方法的关系: • 科技研究方向制约着科技方法; • 科技方法是实现科技研究方向的手 段。
科技研究方向
• 科技研究方向与科研课题的关系: 全局与局部的关系。 • 科技研究方向是确定科研课题的依 据;科研课题是实现科技研究方向 的具体步骤。 • 科技研究方向是统率全局的战略目 标,科研课题是具体的研究题目和 研究内容。
科学问题
• 2、科学问题的来源 • 爱因斯坦指出:“提出一个问题往 往比解决一个问题更重要。”
科学问题
• 科学问题提出的途径: • (1)从新经验事实的解释中提出; • (2)从科技的空白区和结合部中提 出; • (3)从新事实与旧理论的冲突中提 出; • (4)从相互并存的多种假说中提出;
科学问题
科研选题与科研课题
• (2)科学性原则:要有科学事实根 据和科学理论依据。 • (3)创造性原则:要求课题具有先 进性、新颖性和突破性。 • (4)可能性原则:课题有可能完成 的主客观条件。
科研选题与科研课题
• 3、科研选题的一般程序(步骤): 问题调研——课题选择——课题论 证——课题确定(课题决策)。
科研选题与科研课题
• 5、科研课题的设计 • 科研课题的设计就是制定出完成 课题的实施方案或具体计划。 • 课题设计包括:专业理论设计和 实验设计。
科研选题与科研课题
• 专业理论设计是整个课题设计的理 论指导,是实现科学性和创造性的 关键。 • 实验设计是运用统计学的知识和方 法,在专业理论设计的基础上,保 证研究结果的精确性和可重复性。
科学问题凝练、科研选题与设计PPT课件
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完善研究成果的推广和应用机制:加强与 相关领域的合作与交流,推动研究成果的 实际应用和社会效益的发挥。
05
总结与展望
总结
01
科学问题凝练的重要性
科学问题凝练是科研工作的起点,它决定了科研的方向和目标。一个好
的科学问题能够激发科研人员的兴趣,推动学科的发展,解决实际问题。
02
科研选题的原则
科研选题需要遵循创新性、科学性、可行性和实用性原则。创新性是科
科学问题凝练、科研选题 与设计
• 科学问题凝练 • 科研选题 • 科研设计 • 科研实践中的问题与对策 • 总结与展望
01
科学问题凝练
什么是科学问题
科学问题是指对某一科学领域中 尚未解决或存在争议的问题的提 问,是科学研究的基础和出发点。
科学问题通常表现为对现有知识 的疑问、对未知领域的探索以及
研工作的核心,科学性是基础,可行性是保障,实用性是目标。
03
科研设计的方法
科研设计是实现科研目标的关键。科研人员需要采用科学的方法和严谨
的态度进行实验设计、数据采集和分析,确保结果的准确性和可靠性。
展望
未来科研的挑战
随着科技的快速发展,未来科研将面临更多的挑战和机遇。科研人员需要不断更新知识体 系,提高创新能力,以应对日益复杂的科学问题。
文献综述
对相关领域的研究进行系统梳理和评价,找出研究的空白点和不足之 处,为选题提供依据和方向。
专家咨询与评估
请教同行专家对选题进行评估和提出建议,不断完善和优化选题方案。
实验设计与可行性分析
根据选题目的和研究内容,进行实验设计和可行性分析,确保研究能 够顺利实施并取得预期成果。
预期成果与价值评估
对选题可能取得的成果进行预测和价值评估,为研究提供动力和目标。
科学问题与科研选题
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关于科学发现的程序*归纳主义的观点:科学发现起始于观察*证伪主义的观点:科学发现起始于问题归纳-演绎模式假说-演绎模式科学始于观察还是始于问题?一、问题:科学研究的起点*问题——科学研究的起点*从科学理论发展的总体过程看,问题往往是新理论的起点;从科学研究的具体进程看,人们总是以问题为框架去收集事实材料。
*问题——科学研究的起点*①观察如不提出问题,决不会导致研究过程。
*②仅有观察也决不会产生问题,只有当观察与已有的知识比较时,才会产生问题。
*③科学问题的产生并不总是必然要和某种观察相联系。
*事实上,科学探索的目的由问题引起,科学观察的目的也是由问题引起的。
*提出一个问题往往比解决一个问题更重要。
因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。
——爱因斯坦*最重要的是要会提出问题,否则将做不了第一流的工作。
——李政道*在科学的发展中,解决问题固然是重要的,而提出重要的科学问题似乎更重要。
提出问题是科学研究的前提,提出重要的科学问题更能昭示科学所蕴含的创造性。
有时,一个重要科学问题的提出甚至能够开辟一个新的研究领域和方向。
——路甬祥*问题意识是思维的动力,是创新精神的基石。
我们要有问题意识,善于发现问题,善于提出问题。
二、科学问题*科学问题及其分类*科学问题的来源* 睡前吃夜宵会发胖吗?* 是地球绕太阳转还是太阳绕地球转?* 什么是惯性定律?* 人生的意义究竟是什么?* 上帝能拯救人的灵魂吗?* 世界可以认识吗?* 水是如何转变为油的?个体掌握的信息问题*昨天题材股是全线崩跌吗?*国际原油价格现在跌到了多少钱一桶?*天气预报说明天降温吗?关于狄拉克的一个小故事*狄拉克,英国物理学家(1902-1984)。
他对物理学的主要贡献是发展了量子力学,提出了著名的狄拉克方程,并且从理论上预言了正电子的存在。
《自然辩证法》专题三:科学问题与科研选题
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科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的观察形成科学知识赖以推导出的基础
科学通过归纳从经验事实中推导出来观察能客观感受对象?观察先于并独立于理论?
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
观察能客观感受对象观察先于并独立于理论
观察=
物理过程+心理过程?
图像
样式语境
客观的感受对象客观的感受对象
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
观察能客观感受对象观察先于并独立于理论?
观察=
物理过程+心理过程观察渗透理论观察是可错的
•那么这种概括合理吗?
诉诸逻辑诉诸经验
诉诸逻辑
•前提•结论•前提•结论
诉诸经验
可能
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
观察能客观感受对象观察先于并独立于理论归纳原理的合理性无法得到辩护
观察=
物理过程+心理过程观察渗透理论观察是可错的
科学问题是科学研究的逻辑起点。
《自然辩证法》专题三:科学问题与科研选题
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科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的观察形成科学知识赖以推导出的基础
科学通过归纳从经验事实中推导出来观察能客观感受对象?观察先于并独立于理论?
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
观察能客观感受对象观察先于并独立于理论
观察=
物理过程+心理过程?
图像
样式语境
客观的感受对象客观的感受对象
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
观察能客观感受对象观察先于并独立于理论?
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物理过程+心理过程观察渗透理论观察是可错的
•那么这种概括合理吗?
诉诸逻辑诉诸经验
诉诸逻辑
•前提•结论•前提•结论
诉诸经验
可能
科学是从基于观察的经验事实通过归纳推导出来的
观察形成科学知识赖以推导出的
基础科学通过归纳从经验事实中推导出来
观察能客观感受对象观察先于并独立于理论归纳原理的合理性无法得到辩护
观察=
物理过程+心理过程观察渗透理论观察是可错的
科学问题是科学研究的逻辑起点。
科学问题与科研选题
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亚里士多德
Francis Bacon
弗兰西斯· 培根(1561年1月22日-1626年4 月9日)
科学始于问题
批判理性主义者、科学哲学家波普尔 根据现代科学发展的规律和特点,从理 论上对“科学始于观察”进行了批判, 并系统地提出了“科学始于问题”的观 点。 波普尔认为观察和实验是离不开理论 的,尽管通过观察可以引出问题,但观 察过程总是要渗透、伴随着预设的问题, 观察总是要有选择的。漫无目的的观察 实际上是不存在的。
2013-8-12 科学问题与科研选题 44
5. 群体性调查研究。这多属于流行病 学、地方病学、环境医学、管理医学、 社会卫生学、社会医学、精神卫生学、 医学心理学、医学伦理学等学科进行研 究的课题类型。 6. 新技术、新材料、新方法的开发研 究。这主要是指对新的诊断技术、治疗 方法、治疗手段的开发、引进和应用。
二、 科研选题
科研选题的重要性 科研选题的步骤 科研选题的基本原则
科研选题的重要性
选题能够决定论文的价值和效用 选题可以规划文章的方向、角度和规模, 弥补知识储备的不足 合适的选题可以保证写作的顺利进行, 提高研究能力
科研选题的步骤
科研选题就是形成、选择和确定所要研究和 解决的课题。 初始意念(Idea) 要进行文献调研和实际考察 对研究材料进行分析,比较,概括出需要研究的 课题并提出选题报告 对课题进行初步论证,即对课题进行可行性分析 要评议和确定课题
“科学始于问题”与“科学始于观察”的 最大区别在于前者强调了科学研究的主动 性,科学研究是一个不断提出问题并解决 问题的过程。科学家或从事科学研究的人 员,应对问题保持高度的敏感,能否提出 一个好的问题是衡量研究人员创造力的标 志之一,巴斯德说“机遇只偏爱那些有准 备的头脑”,类似地,可以说“科学研究 只偏爱那些对问题敏感的人”。
科学问题和科研选题
![科学问题和科研选题](https://img.taocdn.com/s3/m/834fe761783e0912a2162a6e.png)
科研领域活动结构的主要表现
• ①驱动评价结构。 • ②操作编码结构。 • ③存储提取结构。
二、科学问题
• • • • • 1,科学问题 2,科学问题的来源 3.科学研究始于问题 4,科学问题的分类 5,正确提出问题对于科研有重要意义
1,科学问题
• 问题:一种已知与未知的结合体、交界。 • 科学问题:
三、科研选题
1,科研选题:
• 为了实现某个特定目标所需要研究的一个或 一组科学问题。 • 作为科研启始步骤——万事开头难,关系到 科研方向、目标和内容,影响科研途径、方 法,决定成果水平、价值和发展前途。
2,科研选题一般步骤
• • • • • 文献调研和实际考察; 提出选题; 初步论证; 评议和确定课题。 不断反馈调节的过程,常常需要反复调 研、多次论证。
• 首先,要下大力气作好调查研究工作。 • 其次,要权衡自己的知识面和思维类型 。 • 再次,课题一经选定,就要竭尽全力按 照既定目标和计划进行研究,切忌三心 二意。 • 第四,冷静对待困难、挫折或失败。 • 第五,—课题论证与评价。
4,科研选题的基本原则
• 需要性(与社会、经济发展密切联系,或是与 学科发展本身需要密切联系;对于基础研究、 发展研究和试验应用要区别对待 • 创造性(科研是探索性工作,本质上要求创新, 其生命在于创新)
科学问题和科研选题
一、科学研究领域 二、科学问题
三、科研选题 四、科研论文的写作与投稿
一、科学研究领域
科学研究领域系指科研活动的范围及所涉 因素的总称。
邦格认为,科学研究领域主要由10个元素构成, 它们是:研究共同体,东道团体,对象域,哲学背景, 形式背景,专业背景,疑问点,知识储备,研究目标, 研究方法。
自然辩证法第四章
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第四章科学问题与科学事实1、什么是科学问题、课题、选题?其在科学研究中的作用是什么?科学问题:在一定时代下的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决的矛盾,它包含着一定的求解目标和解答域,但尚无确定答案。
科学问题的结构:问题的指向、研究目的、求解的应答域。
例如:英国的细菌学家弗莱明提出“葡萄球菌是不是被它周围的绿霉所具有的某种作用杀死的”。
问题指向:葡萄球菌致死原因,问题应答域:绿霉的某种作用。
作用:科学问题是科学研究活动的真正起点。
科研选题:从狭义上来说就是选择研究课题,从广义上来说,包括确定研究方向和选择课题两个方面。
课题是为了实现某个特定目标所需要研究的一个或一组科学问题。
重要性:它关系到科学研究方法、目标和内容的确定;直接影响科研的途径和方法;决定着科研成果的价值和发展前途。
①选题是科学研究的战略起点;②选题是科学研究过程中的决定环节。
总之,科研选题是科学研究的起点,对科研工作起着关键性的作用,具有战略意义。
对观察实验具有指导作用,是科学研究的产物和总结。
2、什么是科学问题的应答域?科学问题的应答域是指在问题的论述中所确定的域限,并假定提出的解必定是在这个域限之中。
3、举例说明科学问题的来源是什么?科学问题作为客观事物内部矛盾的反应,它的提出存在各种不同的途径,最常见的有:①来源于现有的理论和经验事实之间的矛盾:A新事实同就理论之间的矛盾;例如:黑体辐射、光电效应等新的实验事实与经典物理学的能量连续理论之间的矛盾,产生了量子论。
B根据理论推出的逻辑结论同明显客观事实相矛盾;例如:卢瑟福为了解释阿尔法大角散射现象,提出了原子的有核结构模型,根据经典电动学理论与原子的稳定结构相矛盾促使玻尔提出其半量子化轨道理论即氢原子理论。
②来源于理论体系之间矛盾的产生;A同一理论体系内部包含的逻辑矛盾;例如:罗素悖论的实质可以归结为这样一个问题“一切不包含自身的集合构成的集合是否包含自身”;B不同理论之间的矛盾;例如:17世纪末至19世纪对光的本性问题存在着微粒说和波动说争论,爱因斯坦在普朗克量子论基础上提出了光量子假说,认为光具有波动性和粒子性,将光的波动性和微粒性统一起来;C 不同科学理论体系之间的矛盾;例如:达尔文进化论揭示了生物的演化是自发的向有序增加、熵减少的方向增加;而热力学第二定律表明,孤立系统的自发过程是向着有序度减少、熵增加的方向变化,二者之间的矛盾,促进了非平衡态热力学的发展;③来源于现有的技术条件与人们实际需要之间的矛盾;例如:工农业生产的需要,社会生活与保健的需要,都提出了大量的问题,这些问题就成为应用和开发的研究课题,它们的解决不仅标志着技术的进步,而且对于验证和发展理论都有重大意义。
科学问题与科研选题
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(3)不同科学学派和科学理论之间的矛盾所产 ) 生的科学问题(外部概念问题) 生的科学问题(外部概念问题) 例如: 例如: 日心说与地心说 渐变论与突变论 物理学与生物学, 物理学与生物学,等
(4)经验事实积累到一定阶段所产生的问题 ) 例如: 例如: 元素周期律的发现 能量守衡与转化定律的发现,等 能量守衡与转化定律的发现, (5)社会经济发展和生产实际需要所产生的科 ) 学应用问题
三、科研选题的原则与步骤 1. 需要性原则 社会需要与科学自身发展需要 长远需要与近期需要 2. 创造性原则 概念理论观点上的创新 研究方法、 研究方法、探索角度上的创新 理论运用上的创新
3. 科学性原则 以科学理论和科学事实为依据 置于当时的科学背景之下 不能与已经确证的科学理论完全相矛盾 科学无禁区, 科学无禁区,选题有约束 4. 可行性原则 主观条件 客观条件 当时的科学背景 例如,爱因斯坦统一场论的研究 例如, 价值观、 价值观、个人喜好问题 短、平、快,薄板钻孔
培根 从认识论的角度 感性认识与理性认识的相互关系 感性认识 → 理性认识 → 感性认识 经验观察 → 理论 →(指导)新的经验观察 (指导) 感性认识是基础
近代科学 为“科学研究始于观察”的观点提供了证 科学研究始于观察” 据 近代科学是收集材料的科学 观察与实验是科学研究的逻辑起点 科学哲学 逻辑实证主义 科学研究始于观察
但是, 但是,现代科学研究的实际过程并非如此 例如,爱因斯坦认为, 例如,爱因斯坦认为,科学研究的逻辑起点不 是一般的观察,而是问题。广义相对论, 是一般的观察,而是问题。广义相对论,不是 观察到了新奇的实验事实, 观察到了新奇的实验事实,而是为了解答疑难 问题, 问题,即“引力疑难问题”,惯性系具有表示 引力疑难问题” 自然规律的等效性, 自然规律的等效性,那么坐标系是否进一步具 有等效性呢?这成了广义相对论的研究起点。 有等效性呢?这成了广义相对论的研究起点。
自然辩证法概论 第4讲 科研选题和科学事实
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2019/10/31
《自然辩证法概论》—第四讲
13
二、科学问题
1、从提出问题到形成科学问题
问题:疑难求解的理想或期望与当 前能力之间的差距。
科学问题:一定时代的科学认识主 体在当时的知识背景下提出的关于 科学认识和科学实践中需要解决而 未解决的矛盾。
2019/10/31
《自然辩证法概论》—第四讲
问题指导他进行了许多实验进行研究。后来他悟
出了一个道理:热量和温度是两回事;温度计所
指示的是温度而不是热量。
2019/10/31
《自然辩证法概论》—第四讲
28
“问题”是科学研究的真
问题推动研究 正灵魂,贯穿于科学研究的
始终。科学研究从问题开始,
问题推动研究,指导研究;
研究固然是为了解决问题,
解决问题 但同时也发掘出更加深入的
2019/10/31
《自然辩证法概论》—第四讲
21
科学始于问题
一方面:
另一方面:
只有科学问
并不能简单
题才会引起
的断言观察
研究,观察
居先,问题
若不引起问
居后。
题,绝不会
导致探索过
2019/10/31
程。
《自然辩证法概论》—第四讲
22
科学研究始于问题!
1、科学研究是一项探索性的活动, 探索的目的是由问题引起的。
问题。问题的深入和研究的
发现新的问题、再研究 深入只不过是统一过程的两
个方面罢了。因此可以说,
进行研究
自然科学发展的历史就是它
所研究的问题发展的历史,
提出问题
是问题不断展开和深入的历
史。
2019/10/31
自然辩证法概论 第4讲 科研选题与科学事实
![自然辩证法概论 第4讲 科研选题与科学事实](https://img.taocdn.com/s3/m/fa7656401ed9ad51f01df262.png)
2019/2/7 自然辩证法—第四讲 17/146
又如,追溯宇宙起源的问题,在古代科技水 平下,只能用盘古开天辟地的神话或上帝创世 说的神学理论来回答。直到20世纪初,由于广 义相对论的创立和天文观测的新发现(河外星系 谱线红移),对宇宙起源有了理论和事实的依据 从而成为一个科学问题。1948年,伽莫夫在广 义相对论提供的膨胀宇宙模型中,进一步引入 了基本粒子理论和核物理理论加以研究,对宇 宙起源这一问题做出了较为有说服力的回答。
3、我们讨论科学研究的起点,虽然 与时间的先后顺序有关,但重要的 是要看哪一个因素真正推动研究, 是哪一个环节引出整个科研的链条。 实际情况是问题推动科学家进行研 究,是问题引出整个科学研究的链 条。
自然辩证法—第四讲 25/146
2019/2/7
例
证
阿基米德原理的 发现始于金冠问题。
德布罗意物质波的发现 始于光是什么的问题。
第二篇
科学方法论
2019/2/7
自然辩证法—第四讲
1/146
科学方法论
科学技术方法论概述 科学问题与科研选题 科学观察和科学实验 科学发现的基本方法 科学假说和科学理论
2019/2/7
自然辩证法—第四讲
2/146
第4讲 科研选题与科学事实
科学方法论概述 科学问题与科研选题 科学观察与科学实验
自然辩证法—第四讲 40/146
2019/2/7
王淦昌对γ射线是否具有那么强的贯穿能力所 需要的高能量表示怀疑,决定亲自做一下。玻 特在实验中用的探测器是计数器。
王淦昌想,如果改用云雾室做探测器,并 有适量放射源做实验,就会重新得到这种 实验现象,从而弄清这种贯穿辐射的本性。 对这个实验,王淦昌颇有信心。
第四讲 科学问题与科研选题
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三、科学问题的选题
(一)科研选题的意义(1)
1、科研选题关系到研究的方向、目标,具有战略意义 科研选题关系到研究的方向、目标, 物理学家贝尔纳:“课题的形成和选择, :“课题的形成和选择 物理学家贝尔纳:“课题的形成和选择,无论是作为部 的经济技术要求,抑或作为科学本身的要求, 的经济技术要求,抑或作为科学本身的要求,都是科研工 作中最复杂的一个阶段。一般来说, 作中最复杂的一个阶段。一般来说,提出课题比解决课题 更困难。……所以评价和选择课题 所以评价和选择课题, 更困难。……所以评价和选择课题,便成了研究战略的起 要从一大堆课题中挑出带实质性的课题来, 点,要从一大堆课题中挑出带实质性的课题来,而不能把 它们同非实质性课题混杂在一起。 它们同非实质性课题混杂在一起。” 袁隆平: 选题正确与否是科研中的首要问题。 袁隆平:“选题正确与否是科研中的首要问题。要想 选题正确,必须跟踪世界最新科技成果。 选题正确,必须跟踪世界最新科技成果。”
第四讲
科学问题与科研选题
一、科学问题是科学研究的起点
一、科学问题是科学研究的起点(1) 科学问题是科学研究的起点( )
弗朗西斯·培根: 弗朗西斯·培根:科学始于观察 以培根为代表的归纳主义者认为, 以培根为代表的归纳主义者认为,科学研究从观察 和搜集材料开始,然后通过对材料的归纳, 和搜集材料开始,然后通过对材料的归纳,从特殊 上升为一般性理论,这种观点统治近300 300年 上升为一达尔文 巴甫洛夫:观察、观察、 巴甫洛夫:观察、观察、再观察
3、科学问题的来源(1) 科学问题的来源(
爱因斯坦: 爱因斯坦:“提出一个问题往往比解决一个问题更重 要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上 的技能而已。而提出新的问题、新的可能性, 的技能而已。而提出新的问题、新的可能性,从新的角度 去看旧的问题,却需要有创造性的想象力, 去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而标志着科学 的真正进步。” 的真正进步。 希尔伯特: 只要一门科学分支能提出大量的问题, 希尔伯特:“只要一门科学分支能提出大量的问题, 它就充满着生命力; 它就充满着生命力;而问题缺乏则预示着独立发展的衰亡 或中止。 1900年 希尔伯特站在当时数学研究的前沿, 或中止。” 1900年,希尔伯特站在当时数学研究的前沿, 提出了23个问题, 2O世纪数学发展产生了巨大的影响 23个问题 世纪数学发展产生了巨大的影响。 提出了23个问题,对2O世纪数学发展产生了巨大的影响。 海森堡:提出正确的问题往往等于解决了问题的大半。 海森堡:提出正确的问题往往等于解决了问题的大半。
第四讲 科学问题与科研选题
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资料2 资料2
在人们发现了电子和原子核存在之后,1910年,英国物理学 家卢瑟福(Ernest Rutherford,1871—1937)根据经典电动力学理 论提出了原子结构的“小太阳系”模型:原子核位于原子中央, 像一个太阳,电子围绕原子核旋转像行星。这一模型简洁易懂, 但深入的逻辑分析立即发现这一模型存在逻辑矛盾:按经典电动 力学理论,在这种模型中,绕核旋转的电子将不间断地向外辐射 电磁波而连续地失去能量,电子的轨道半径将越来越小,最后将 沿一条螺线落到原子核上,电子在轨道上存在的时间不超过10-8秒, 这与原子的存在是矛盾的。由于这一逻辑矛盾,卢瑟福自己就对 自己的“小太阳系”模型提出怀疑,由此产生的问题所引起的科 学探索使他的学生玻尔(Niels Henrik David Bohr,1885~1962) 提出了原子量子化轨道结构,后经许多学者的努力,经多次质疑 和改进,终于建立起量子力学理论。
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例2.生物进化论和热力学第二定律
生物进化论(以及相应的天文学、地质学理论)认为具体的物质系 统在不断地进化,即不断由简单向复杂、由低级向高级发展,也 就“自发地从无序向有序发展”,即物质系统的发展过程是一个 物质系统的发展过程是一个 有序化和组织程度不断提高的过程。 有序化和组织程度不断提高的过程 按热力学第二定律,任何封闭系统的“熵”将不断趋于极大,即 物质系统的发展过程是一个无序化和组织程度解体的过程 一个无序化和组织程度解体的过程,这两 一个无序化和组织程度解体的过程 个理论各自都是严格的科学理论并解释了广泛的现象,都是19世 纪重大的科学成就,但对自然界却提供了两种互相矛盾的图景, 引起人们对这两者的怀疑,提出了如何使二者统一起来的问题。 经过长期努力,比利时科学家普里戈金 普里戈金(Ilya Prigogine,1917年 普里戈金 生)提出了耗散结构理论(参见教材P.360),沟通了无序向有序 转化的途经,才使这一问题得到初步的解决,为此,普里戈金获 得1979年诺贝尔奖。 2011-5-31 42
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时代的知识背景决定科学问题的内涵深度 和解答途径。 科学问题是“未知”与“已知”的对立统 一,都有它的解的应答域。所谓应答域是指在 问题的论述中可预设一个域限,并假定问题的 解就在这个域限中。如:是什么力使原子核中 的质子和中子结合在一起?这个问题的应答域 就是“力”。科学问题不是完全未知的,问题 中已包含有某种确定的知识。正如爱因斯坦所 说:“提出科学问题,等于解决了问题的一 半。” 科学问题的应答域设定的对不对,直接关 系到科研的成败!
六、从各个知识领域的空白区来
当前,科学发展的趋势是交叉和渗透。其特征是: 一门学科内各分支学科的交叉结合;各门学科相互交叉 结合;自然科学与社会科学交叉结合;科学与技术、科 学与艺术日益紧密结合;数学向一切学科领域渗透等等。 在各种知识领域交叉和渗透所产生的空白区,是科学园 地中未开垦的“处女地”,那里课题最多,可望收获最 大。控制论的创始人诺伯特· 维纳指出:“在科学发展史 上可以得到最大收获的领域是各种已经建立起来的部门 之间的被人忽视的无人区。”正是基于这一信念,维纳 和他的同事们在数学、物理学、自动控制、电子技术、 神经生理学等学科相互渗透的边缘地带,无人涉猎的空 白区,开拓了一个崭新的研究领域,创建了控制论。
第四章 科学问题与科研选题
授课教师
政法学院 刘国建
第一节 科学认识
自然辩证法不仅研究自然界,还研究人类认 识自然和改造自然的规律,而科学认识是一个不 断地提出问题和解决问题的过程。 一、科学认识系构成 科学认识是一种特殊的社会实践活动,它 具有变革和改造某种对象的特点,其成果是知 识、是精神产品。进行这种精神产品的生产的 各要素的有机结合就构成科学认识系统。
1910年卡斯末· 芬克(1884—1967)吸取了爱 杰克曼的教训,又从一个新的角度提出问题的应 答域:脚气病是不是由于缺乏某种营养物引起的? 实践证明这个应答域的设定是正确的。他通过比 较法,用两年时间从稻米外层表皮中分离出一种 新东西——维他命。从而发现了脚气病的真正原 因是缺乏某种维生素,问题终于获得解决。
美国科学家朱克曼在《科学界的精英》一书中谈 到,他曾对一批诺贝尔奖获得者进行了问卷调查,其 中一个问题是:“你在当学生时从导师那里学到的最 重要的东西是什么?是知识还是方法?”被调查的科 学精英们竟惊人一致地回答:是方法。的确,没有正 确的科学方法,即使有天赋才能,也不能很好地发挥。 正如法国生理学家贝尔纳所说:“良好的方法能使我 们更好地发挥运用天赋的才能,而掘劣的方法则可能 阻碍才能的发挥。”如开普勒在年青时就表现出很好 的数学才能,但由于他思想方法运用的欠缺,他前半 生并没有取得实际成就,只是在成为第谷的助手以后, 从弟谷那里学到了缜密的工作方法和思维方式,才在 科学研究中取得了突破,发现了行星运动三大定律。
怎样才能确定科学问题应答域的合理性呢? 这要求研究人员要善于运用试错法。例如, 1895年荷兰政府派遣克里斯琴· 爱杰克曼(1858— 1930)去东印度殖民地,要他查清当地居民的脚 气病的原因,给他的问题是:引起脚气病的是什 么细菌?这个问题的应答域是“细菌”,实践证 明,这个应答域的设定是错误的。爱杰克曼在这 个问题上工作了两年,毫无结果。于是他把问题 应答域转换为:脚气病由精白米中含着的某种毒 素引起的。这个应答域的设定仍是错误的。因为 他又工作了几年没能在精白米中找到引起脚气病 的毒素来。
三、从科学理论内部的矛盾中来
任何一种科学理论,在它的内部常常存在 着某种逻辑上的困难、裂缝、矛盾乃至悖论。 有时一个理论取得成功往往会掩盖其内部的矛 盾,但终归要暴露出来,引出新的课题。 哥德尔定理证明了这个问题的存在。
四、从不同学科的理论体系之间的矛盾中来
一个理论内部的逻辑困难和逻辑矛盾有时并 不明显,而一个科学理论和另一个科学理论之间 的矛盾则常常比较明显。比如,光学发展过程中 的微粒说与波动说的矛盾;化学发展过程中的燃 素说与燃烧氧化说的矛盾;热力学发展过程中的 热素说与热的分子运动说的矛盾等,就是一个科 学理论与另一个科学理论之间的典型矛盾。不少 科研课题就是从解决这类矛盾中来的。
二、从旧理论与新事实的矛盾中来
人们在实验中观察到的科学事实往往与既有的科学 理论不一致,或者理论事实不能为实验所证实,就会产 生矛盾,有矛盾就要找出解决矛盾的办法,于是就有了 新的科研课题等待人们去攻关。比如,在19世纪未,人 们通过实验得出这样的事实:光电管的金属上电子的动 能与光的强度无关,只与光的频率有关。这个事实与当 时流行的光的波动说发生冲突,因为按照光的波动说, 照射在金属上的光的强度愈大,发射出来的电子的能量 应该更大。这个冲突就是理论与实验的矛盾,也引出了 新的课题,导致爱因勘斯坦光量子论的提出。爱因斯坦 说:“波动说不能预言实验的结果。于是从旧理论与实 验之间的冲突中又有一个新理论兴起来了。”
第二节 科学问题
一、科学问题的含义 科学研究总是从问题开始的,科学问题在科学 研究中具有重要意义。科学问题既是科学认识的 起点,又是科学认识的终点。 所谓科学问题是指科学认识主体在特定的知 识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要 解决而又尚未解决的矛盾,是科学认识中目标状 态与目前状态的差距。 时代性是科学问题的最主要特点。
二、科研选题的基本原则
选择、确定基础研究、应用研究和发展研究 的课题,实践证明应遵循以下基本原则: 第一,需要性原则。即是指选定研究课题必 须着眼于社会实践的需要或科学本身发展的需要。 社会实践的需要,包括生产发展的需要、国防建 设的需要、医疗卫生的需要和文化教育的需要等。 其中最基本的是生产发展的需要。科学理论发展 的需要包括开拓科学领域、更新科学理论、改进 科学方法等方面的需要,加强这方面科研课题的 研究,其根本目的还是为社会实践需要服务的。
一、科研选题的意义
科研选题是形成、选择和确定所要研究和解 决的课题。课题是为了实现某个特定目标所需要 研究的一个或一组科学问题。科研选题是科研工 作的第一步,是解决应该着手研究什么的一项研 究工作。它在科研中具有重要意义。 首先,科研选题关系到科学研究的方向、目 标和内容的确定,在科研中具有战略意义。能否 摸准科学发展的脉络,确定科研的主攻方向,是 科学技术研究主体能否在科研中获得成功的关键 性的一步。
五、从寻求经验事实之间的联系和统一 解释的需要中来
在科学发展进程中,当某一领域的某些事物 的经验事实已经积累到一定的数量时,由于科学 本身发展的需要,要求对它们进行整理和概括, 寻求经验事实之间的联系和统一解释,从而引出 新的课题。
比如,由于化学工业和原子论的推动,到了19世 纪中叶,人们发现了60多种化学元素,并分别研究了它 们的化学性质。于是逻辑上就产生了一种统一解释的需 要,即各种化学元素之间难道没有内在联系吗?如何找 到一种规律性来统一解释它们的性质?纽兰兹、门捷列 夫等许多化学家都是围绕这一重大课题进行研究的,由 此导致门捷列夫发现元素周期律。 20世纪以来,基本粒子最初也是被一个个相对孤 立地发现和研究的,随着新发现的基本粒子数目的增多, 人们不禁要问:这些基本粒子有没有内在联系呢?有什 么样的内在联系呢?由此,建立统一的基本粒子的理论 这一重大课题就摆上了科学日程。现在,关于夸克的研 究也走上了这条道路。
由维也纳学派所倡导的逻辑经验主义, 波普尔(Popper K)的批判理性主义, 库恩(Kuhn T)的科学范式和科学发展理论, 拉卡托斯(Lakatos I)的科学研究纲领方法论, 费耶阿本德(Feyerabend P)的多元主义方法论, 夏皮尔(Shapere D)的科学实在论,等等。
科学研究是一种探索未知的创造性活动。对 于一个科技工作者来说,要在科学研完中取得重 大成果,丰富的科学知识和严谨的科学态度无疑 是不可缺少的条件,但更为重要的是掌握正确的 科学方法。在科学史上,那些杰出的科学家无一 不是运用科学方法的大师。 巴甫洛夫指出:“科学是随着方法所取得 的成就而前进的。研究方法每前进一步,我们就 提高一步,随之在我们面前也就开拓了一个充满 着种种新鲜事物的更辽阔的前景。因此,我们头 等重要的任务乃是制定研究方法”。
假 说
理 论
再 观 察 实 验
三、科学认识方法
科学认识方法是科学认识主体把握客体的 工具和手段。 科学方法可划分为三个层次
第一,自然科学、社会科学各门学科所特有的方法。
第二,适应于各门自然科学的一般研究方法。 第三,适应于自然科学、社会科学和思维科学的最普 遍的方法。
现代西方科学哲学探讨科学方法论问题 主要流派有:
比如,在2001年获首届国家自然科学一等奖之一 的吴文俊院士在拓朴学示性类和示嵌类作出突出贡献后, 正确的选择了“数学机械化”的科研选题从而获得巨大 成功。正如他所总结的“我在数学机械化方面的成功, 因为两大机缘:一是到北无一厂(北京无线电一厂)的 劳动;另一是对中国数学史的重新认识”。 其次,科研选题还直接影响到科研的途径和方法, 决定着等问题。因此, 它又是科研管理的基础和依据。人们对于重大的科研任 务,经常组织科技攻关,总是迫切地期望它能获得成功, 但是并非次次如愿以偿。究其原因十分复杂。影响和决 定攻关成败的因素有:定题、经费、管理、科技骨干、 协作状况、科技情报、实验手段、中试条件、技术转让 政策、经济效益合理分配,等等。实践证明,其中选题 立项是否正确,是决定科技攻关成败的首要因素。
第二节 科学问题的来源
一、从社会生产和实际生活的需要中来 社会生产和社会生活会不断提出新的要求和新的问 题,当科学技术满足不了这些新的要求和回答不了新的 问题时,便会有新的课题产生。比如随着工业化程度的 不断加深,环境污染问题就凸显出来了,如何治理环境, 如何保持生态平衡就成了当代的重大科研课题。如果已 有的基础理论的研究,不能满足解决在社会生产和社会 生活中提出的课题,将会导致推动基础理论的研究。例 如,1957年武汉长江大桥落成典礼时,大桥突然晃动, 该现象已有基础理论无法解释,这就要求科学地揭示大 桥晃动的振动机理。我国著名力学桥梁专家李国豪教授 由此提出并系统地研究了桁梁桥挠曲扭转的稳定和振动 问题,建立了“桥梁实用空间分析理论”,发展了桁梁 和箱梁理论。还如杂交水稻研究等。