第七讲：科学事实与获取科学事实的基本方法(2007)

Satellite dish
四、观察和实验中的机遇
（一）机遇及其类型 （二）机遇在科学发展中的作用 （三）机遇产生的根源 （四）捕捉机遇的条件
科学事实的特点 个别性 可重复性 精确性、系统性
一、科学事实
（一）科学事实及其类型 （二）科学事实的特点 （三）科学事实在科学认识中的 作用
科学事实在科学认识中的作用
科学事实是进行科学抽象、 1．科学事实是进行科学抽象、形成科学 概念和科学假说的基础。 概念和科学假说的基础。 2．科学事实是检验科学假说和评价科学 理论的基本依据。 理论的基本依据。
第七讲
科学事实及获取科学 事实的基本方法
郑州大学马克思主义学院 谈新敏
本讲重点问题
1、科学事实及其种类 、 2、科学观察的基本类型和原则 、 3、科学实验的特点和种类 、 4、机遇的种类和捕捉机遇的主观条件 、
第七讲 科学事实及获取科学事实的 基本方法
一、科学事实 二、科学观察 三、科学实验 四、观察和实验中的机遇
两类科学事实的区别
事实Ⅰ 表现形式 主体与客体、仪器与对 象相互作用结果的表征 与客体的本性、人所设 置的认识条件有关 客观事实（自然存在） 是客观的
事实Ⅱ 对事实Ⅰ的陈述、判断 与客体的本性、仪器的 性能和人所使用的概念 框架有关 主观陈述（主观认识） 具有主观性
相关因素
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
性
质
一、科学事实
（一）科学事实及其类型 （二）科学事实的特点 （三）科学事实在科学认识中的 作用
∂ h ∂ h ∂ h + 2 + 2 =0 2 ∂x ∂y ∂z
2 2 2
∂ u ∂ u ∂ u + 2 + 2 =0 2 ∂x ∂y ∂z
2 2 2
牛顿第二定律: 牛顿第二定律
电压与电流、电阻的关系： 电压与电流、电阻的关系：
F = ma
V = RI
科学实验的常见类型
功能模拟:是以功能的相似或相同为基础， 功能模拟:是以功能的相似或相同为基础，运用 模型来再现原型功能的实验。 模型来再现原型功能的实验。
观察的客观性“ 观察的客观性“不 是枝节之论，而是自在 之物本身。” 之物本身。”
如何才能坚持观察的客观性
（1）要注意排除假象和错觉 要注意排除假象和错觉。 要注意排除假象和错觉
杯弓蛇影
黄山日出
如何才能坚持观察的客观性
要注意排除先入为主的干扰。 （2）要注意排除先入为主的干扰。
“ “过于相信自己的理论或设想 的人，不仅不适于作出新发现， 而且会做出很坏的观察。” “走进实验室时，摆脱掉你 的想象力，就像脱掉你的大衣一 样。” ——贝尔纳
导致观察局限性的因素
客观因素：①对象发生过程的特殊性；②仪器的 简陋；③条件的不具备，等。 主观因素：①观察者的科学态度；②观察者所处 的观察位置；③观察者对对象的选择，等。
“单凭观察所得的经 验，是决不能充分证明必然 性的。” 性的。”
三、科学实验
（一）科学实验及其特点 （二）科学实验的常见类型
如何才能坚持观察的客观性
（3）要注意防止主观虚构。 要注意防止主观虚构。 要注意防止主观虚构 （4）要有翔实、全面、系统的观察记录。 要有翔实、 要有翔实 全面、系统的观察记录。
科学观察的基本原则
2、全面性原则。要求观察要尽可能地从多 方面、多角度进行，力求把握研究对象的 各种属性和规定、各种关系和各个方面。
在何种情况下必须运用观察方法？
2、当由于研究的问题的性质不允许对研究 对象加以干扰或变革时， 对象加以干扰或变革时，要运用科学观 察方法。 察方法。
在何种情况下必须运用观察方法？
3、在以直接记录或描述自然事物和现象为基本 、 前提，或仍处在描述阶段的那些学科中， 前提，或仍处在描述阶段的那些学科中，科学 观察的方法是不可或缺的。 观察的方法是不可或缺的。
科学实验
科学实验：是人们根据研究课 科学实验： 题规定的目的， 题规定的目的，运用一定的物 质手段（科学仪器和设备）， 质手段（科学仪器和设备）， 人为地变革、 人为地变革、控制和模拟客观 对象， 对象，在特定条件下获取科学 事实的基本方法。 事实的基本方法。 科学实验与生产实践、 科学实验与生产实践、科学观 察既有联系又有区别。 察既有联系又有区别。
科学观察的类型 2、间接观察（仪器观察）：借助于仪器 间接观察（仪器观察）：借助于仪器 ）： 所进行的观察。 所进行的观察。 局限性： 局限性：
有可能导致错误的观察； （1）有可能导致错误的观察； 具有被动性。 （2）具有被动性。
科学观察的基本原则
1、客观性原则。要求观察者在观察中如实地 、客观性原则。 按客观事物的本来面目去认识事物， 按客观事物的本来面目去认识事物，不附加 任何主观因素，实事求是地获取经验材料。 任何主观因素，实事求是地获取经验材料。
麦克尔逊
科学实验的常见类型
2．定量实验：是测定对象组成因素的量值，或确 定量实验：是测定对象组成因素的量值， 定因素之间的数量关系的经验公式、经验定律， 定因素之间的数量关系的经验公式、经验定律， 即测量研究对象的量以及量与量之间关系的实 验。
卡 文 迪 许
恨
科学实验的常见类型
结构分析实验： 3．结构分析实验：是探索和认识对象的内 在结构的实验。 在结构的实验。
爱丁顿
二、科学观察
（一）科学观察及其特点 （二）科学观察运用的条件和对观察 者的要求 （三）科学观察的类型和原则 （四）科学观察的作用和局限性
科学观察的作用
1、科学观察是直接获取科学事实的一种重要 手段。 手段。
“理论所以能够 成立，其根据就在于 它同大量的单个观察 关联着，而理论的 ‘真理性’也正在 此。” ——爱因斯坦
科学实验的特点 1、可以简化和纯化研究对象
巴斯德
杨振宁
吴健雄
科学实验的特点 2、可以强化和激化研究 可以强化和激化研究 对象
科学实验的特点
3、可以加速或延缓 自然过程
三、科学实验
（一）科学实验及其特点 （二）科学实验的常见类型
科学实验的常见类型
定性实验——判定对象是否具有某种性质，某 判定对象是否具有某种性质， 1．定性实验 判定对象是否具有某种性质 种因素以及各种因素之间的联系是否存在， 种因素以及各种因素之间的联系是否存在，测定 某些物质的定性组成等等的实验。 某些物质的定性组成等等的实验。
科学观察的特点
1、科学观察具有目的性和计划性。 科学观察具有目的性和计划性。 2、科学观察是在自然发生的条件进行的。 科学观察是在自然发生的条件进行的。 所谓自然发生的条件， 所谓自然发生的条件，即在观察时 自然发生的条件 人们不对观察对象实施干预或控制， 人们不对观察对象实施干预或控制，使其 保持本来面目， 保持本来面目，按照其固有的状态运动和 变化。 变化。
一、科学事实
（一）科学事实及其类型 （二）科学事实的特点 （三）科学事实在科学认识中的 作用
科学事实
“鸟的翅膀无论多 么完善，如果不依靠空 气支持，就决不能使鸟 体上升。事实就是科学 家的空气，没有事实， 你们就永远不能飞腾起 来；没有事实，你们的 ‘理论’就是枉费心 机。” ——巴甫洛 巴甫洛 夫
科学事实的类型
事实Ⅱ：是对“事实Ⅰ”在一定概念框架中的正 是对“事实Ⅰ 在一定概念框架中的正
确描述， 确描述，即人们对观察和实验中得到的结果使 用科学语言所作出的陈述或判断。 用科学语言所作出的陈述或判断。
例如： 1、此时温度计上显示的是34 C。 此时温度计上显示的是34ºC 34 此心电图显示的是窦性心律。 2、此心电图显示的是窦性心律。
对观察者的要求
1、具备勇于探索和为科学 、 献身的精神。 献身的精神。
徐 霞 客 彭 家 木
魏格纳
南极“中山站”
对观察者的要求
2、树立严谨细致的工作作 、 努力提高观察能力。 风，努力提高观察能力。
伽 利 略
弗莱明 第谷·布拉赫 第谷 布拉赫
二、科学观察
（一）科学观察及其特点 一 （二）科学观察运用的条件和对观察 者的要求 （三）科学观察的类型和原则 （四）科学观察的作用和局限性
“要真正地认识事物，就必须 把握、研究它的一切方面、一切联 系和‘中介’ 系和‘中介’。我们决不会完全地 做到这一点，但是，全面性的要求 可以使我们防止错误和防止僵化。” 可以使我们防止错误和防止僵化。”
科学观察的基本原则
3、典型性原则。要选择具有代表性的 观察对象和较好的观察地点、时机。
孟德尔
摩尔根
6.模拟实验:是一种间接实验，先设计出反映对象属性的 6.模拟实验: 模拟实验 模型，然后用实验手段作用于模型，通过模型实验了解 原型（研究对象）的性质及其运动规律。
物理模拟是以模型和原型之间的物理相似或几 物理模拟 何相似为基础的模拟方法。
科学实验的常见类型
数学模拟:是以模型和原型之间的数学方程或数 数学模拟: 学模型相似为基础的模拟方法。 学模型相似为基础的模拟方法。 水头h方程 电势u方程 方程: 水头 方程 : 电势 方程
在何种情况下必须运用观察方法？
1、当人们无法对研究对象施 行变革或控制时， 行变革或控制时，要获得 研究对象的感性材料， 研究对象的感性材料，就 必须采用科学观察。 必须采用科学观察。 研究者不具备变革或控制 研究对象的物质手段和相 应的技术措施。 应的技术措施。 由于研究对象的性质决定 了研究者根本无法对其进 行变革或控制。 行变革或控制。
二、科学观察
（一）科学观察及其特点 （二）科学观察运用的条件和对观察者的 要求 （三）科学观察的类型和原则 （四）科学观察的作用和局限性
科学观察
科学观察是人们为了认识事物的本质和 科学观察是人们为了认识事物的本质和 规律， 自然发生的条件下 的条件下， 规律，在自然发生的条件下，通过感官 或借助于科学仪器，有目的、 或借助于科学仪器，有目的、有计划地 对研究对象进行感知、测定和描述， 对研究对象进行感知、测定和描述，以 获取感性材料的一种方法。 获取感性材料的一种方法。
科学实验的常见类型
析因实验： 4．析因实验：是在已知对象产生的某种结 果去寻找产生此结果的原因的实验。 果去寻找产生此结果的原因的实验。
门捷列夫
科学实验的常见类型
对照实验（比较实验） 5．对照实验（比较实验）：是通过“对照 组”与“试验组”的对照或比较，来揭示 研究对象的某种性质或原因的实验。
科学实验的常见类型
科学观察的特点
3、科学观察中渗透着理论成 分。
人所具有的知识理论决定着对 观察对象的选择； 人所具有的知识理论决定着对 观察仪器的选择； “是理论 对观察结果的陈述渗透着理论； 决定我们能够 人的知识背景决定着观察的结 观察的东西”。 果。
二、科学观察
（一）科学观察及其特点 一 （二）科学观察运用的条件和对观察者的 要求 （三）科学观察的类型和原则 （四）科学观察的作用和局限性
科学事实
经验事实——是人们通过观察和实验 等经验方法获得的。 理论事实——是科学中已被确证的 概念、理论。 科学事实指的是人们通过观察和实验获 得的关于客观存在的事件、现象和过程的真 实描述，是经过科学整理和鉴定的经验事实。
事实
科学事实的类型
事实Ⅰ：是观察和实验的直接结果，是客体与主 是观察和实验的直接结果， 是观察和实验的直接结果 客体与仪器相互作用结果的直接表征， 体、客体与仪器相互作用结果的直接表征，如 主体关于客观对象的感觉、知觉与表象， 主体关于客观对象的感觉、知觉与表象，观测 仪器上所记录和显示的数字、图像等。 仪器上所记录和显示的数字、图像等。
科学观察的类型 1、直接观察（纯感官观察）：仅凭感 直接观察（纯感官观察）：仅凭感 ）： 官所进行的观察。 官所进行的观察。 局限性： 局限性：
观察范围受到限制； （1）观察范围受到限制； 观察精度和速度受到局限； （2）观察精度和速度受到局限； 易受主观条件影响而产生错觉。 （3）易受主观条件影响而产生错觉。
第谷⋅ 第谷⋅布拉赫
开普勒
科学观察的作用
2、科学观察可以直接导致科学发现和技术 发明。 发明。
科学观察的作用
3．科学观察是检验科学真理性的标准。 科学观察是检验科学真理性的标准。
“理论所以能够成立，其根据 就在于它同大量的单个观察关 联着，而理论的真理性也正在 于此。” ——爱因斯 坦
“我们用来作为认识论的标准的 我们用来作为认识论的标准的 实践应当包括天文学上的观察、 实践应当包括天文学上的观察、发 现等等的实践。 现等等的实践。” ——列宁 列宁