自然科学基础1.2自然科学研究方法ppt课件

历史上他首先在科学实验的基础上融汇贯通了数 学、物理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了 人类对物质运动和宇宙的认识 。伽利略从实验中总结 出自由落体定律、惯性定律和伽利略相对性原理等。 从而推翻了亚里士多德物理学的许多臆断，奠定了经 典力学的基础，反驳了托勒密的地心体系，有力地支 持了哥白尼的日心学说。
综合法：假定原因已找到，并且已把它们 立为原理，再用这些原理去解释由它们发 生的现象，并证明这些解释的正确性。
三、现代自然科学研究方法简介
（一）科学实验法 科学实验 生产实践 人类三大实践活动
实践不仅是理论的源泉，而且也是检 验理论正确与否的唯一标准。 科学实验是自然科学理论的源泉和检验 标准。
社会实践
（五）复杂性科学研究方法
科学在20世纪得到了空前的发展，量子力学为我们打开 了神秘的微观世界之门，相对论把我们的视野引导浩瀚的宇宙 空间，另一场新的科学革命在20世纪末到来——复杂性科学革 命。
复杂性科学革命研究的是人类面对的大千世界中最 复杂的体系中最复杂的问题。诸如生命起源、智慧的演 进、天气的变化以及社会经济发展中的众多问题，它们 都具有极大的复杂性。由于复杂性问题的研究本身就蕴 含着众多的困难因素，这就造成了复杂性科学诞生晚、 发展缓慢。 复杂性科学是一个由众多分支组成的群体性科学。 其中，每个分支都在探索复杂性这个方向上齐头并进， 同时又各具特色。
（四）牛顿的科学研究方法
牛顿发展了从经验事实概括出自然科学原理的方法。他 指出，在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难的 事物时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法。 这种分析包括做实验和特殊原因论 证到普遍原因，一直论证到最普遍的原因。
（二）数学方法
撇开研究对象的其他一切特性，只抽取各种量、量的变 化及各量之间的关系，也就是在符合客观的前提下，使科学概 念或原理符号化、公式化，利用数学语言对符号进行逻辑推导、 演算和量的分析，以形成对研究对象的数学解释和预测，从而 从量的方面揭示研究对象的规律性。——数学方法 由于计算机的广泛应用，许多过去无法进行定量研究研 究的问题，现在一般都可以通过数学建模进行定量研究。
普里高津 耗散结构理论 协同学
艾根
超循环理论
四、科学态度和科学精神 （一）科学态度
科学态度是通过对科学知识的正确理解和科学发展的 整体把握而形成的科学信念与科学习惯。
科学既是真实可信的，又是不断发展的。它之所以可 信，是因为科学来自于经验，经过了实验的检验，具有重 复性。科学又是发展的，而且发展性才是科学的本质。任 何科学真理都是相对的，任何科学知识都是要被新的知识 所取代的。 科学态度的基本要求是严肃认真、一丝不苟、客观公 正、实事求是。
生态系统
经济管理系统
（四）信息方法
信息来源于物质，通过物质载体传输和存储，信息的获 取、传输和利用都需要消耗能量，但信息本身不是能量。在生 命世界中，信息普遍存在，人类的知识都是对获取的信息加工 整理构成的。因此可以说，信息是重要的资源，也是人类的精 神营养。利用信息认识和改造事物的方法称为信息方法。
二是暂时不要企图上升到一般的结论或接近 它们。 弗朗西斯· 培根
（二）笛卡尔创立的数学演绎法
在科学方法上，笛卡尔倡导唯理论的演绎法。
他认为，作为演绎法出发点的命题与数 学公理相类似，是直观的、可靠的真理。他 要求演绎法遵守这样一些原则：
1、只把清楚明白、无法怀疑的放入判断之中。 2、把难题分解为细小的部分，直到可以圆满解决为止。 3、从最简单的对象开始，一点点上升到复杂的对象。 4、把一切尽量列举出来，普遍审视，确保没有遗漏。
牛顿因苹果掉落 发现万有引力
笛卡尔凝视蛛网 建立坐标系
凯库勒打瞌睡领悟 到苯的化学结构
直觉、洞察力甚至机遇这一类因素常 起到重要作用。但这样的“好运气”只属 于那些勤奋的探索者。只能建立在渊博的 知识和丰富的实践经验的基础上。
二、历史上著名的科学研究方法
（一）培根创立的实验归纳法
他是归纳科学方法的创始人。他认为，新科 学方法只要大量搜集事实，提出假说，进行 实验，归纳概括，就可以在事实的基础上建 立起科学理论的金字塔，这就是归纳法。 他强调，运用归纳法必须记住两条原则： 一是放弃所有先入为主的概念重新开始；
（三）伽利略的数学与实验相结合方法
数学与实验相结合的方法是在观察实验的基础上，进过 推理和计算对现象提出假定性说明和定量描写，并用数学公 式表示出来，然后再用实验方法去检验推理的结果是否正确。 这是近代科学研究中的一般程序和经典方法。 伽利略还使用了理想实验方法，将 研究对象的本质属性和基本过程以最纯粹 的形式甚至极限的形式表现出来。
5、有了假说以后，你就可以对尚未进行的实 验的结果作出推测。下一步，你便可以着手进 行这些实验，看看你的假说是否成立。 6、如果实验获得了预期的结果，那么你的假 说便得到了强有力的事实依据，并可能成为一 种理论，甚至成为一条自然定律。当然任何理 论或自然定律都不是最后定论。这一过程需不 断地重复下去。
自然科学基础1.2自然科学 研究方法
一位天才的研究方法，对科学 的进步，甚至对他本人的荣誉，并 不比发现本身更少用处。
Research——“反复探究”
拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,1749－1827)
科学研究的一般方法 历史上著名的科学研究方法 现代自然科学的研究方法 科学态度和科学精神
一种科学只有当它达到了能够运用数学 时，才算真正发展了。
（三）系统科学方法
系统科学是关于系统及其演化规律的科学。产生于20世 纪上半叶，现已成为一个包括众多分支的科学领域。它包括一 般系统论、控制论、信息论、系统工程、大系统理论、系统动 力学、运筹学、博弈论、耗散结构理论、协同学等分支。 利用系统科学的原理，研究各种系统的结构、功能及其 进化的规律的方法，成为系统科学方法。
宏 观
一、科学研究的一般方法
1、在进行科学研究时，应当首先认识到问题 的存在。 2、要把问题的非本质方面找出来，加以剔除。 3、要把你能够找到的、同这个问题有关的全 部数据都收集起来。
4、有了这些数据，就可以作出某种初步的概 括，以便尽可能简明地对它们加以说明，用扼 要的语言或数学关系式加以概括。假说