自然辩证法 科学技术哲学(P)-3章.ppt
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1、1,自然辩证法概论(即:现代科学技术哲学),2,科学技术方论是关于科学技术研究中常用的一般方法的理论,是关于科学研究和工程技术研究一般方法的性质、特点、内在联系和变化发展的理论体系。科学技术方法种类繁多。按其适用范围的大小可以区分为三类:1、适用于某些学科的特殊研究方法,如光谱分析方法、条件反射方法、同位素示踪方法等;2、适用于各门自然科学或技术科学的一般研究方法,如观察实验方法、假说方法、技术预测和评估方法、系统方法、数学方法等;3、适用于自然科学、社会科学、思维科学的普遍研究方法,如归纳方法、演绎方法、矛盾分析方法等。,第三编 科学技术方法论,3,这三类方法之间的关系属于个别与一般的关系。
2、其中,第一类方法是各门具体科学研究的内容,第三类方法是哲学认识论和方法论研究的内容,自然辩证法学科主要研究第二类方法。第二类方法也有许多种。严格说来,这些方法在科学技术研究的全过程中都发挥着作用。但是,在过程的各个环节上,不同方法所起的作用是有区别的。可分为科学研究方法和技术研究与开发方法。可以按科学研究的大致程序从总体上勾划出科学研究方法的框架。科学研究当然没有刻板的固定程序,但在多数情况下,会包括几个相互衔接的环节。以基础科学的研究程序为例,它大体包括以下五个环节:,4,1、选题 这一环节是从发现或接触各种科学问题开始的。经过广泛收集有关背景资料,全面估价自己的研究能力和条件,并对课题作出
3、论证之后,才能把课题确立下来。在整个科学研究过程中,选课是有战略意义的一步。在这个环节上,发现和确认问题的方法起着重要作用。2、获取科学事实 这个环节的主要工作是按课题的需要收集和整理事实材料。既需通过文献检索获得间接经验,更需通过观察、实验取得直接经验。当然,获得科学事实是不能完全脱离理性思维的,特别是在实验的设计以及观察、实验结果的处理中,理性思维更起着重要的作用。,5,3、进行思维加工 这个环节的主要工作是,基于已有的材料,运用逻辑思维、形象思维、直觉思维的方法,进行科学抽象,形成科学假说。在这个环节上,科学研究的创造性表现得特别明显,因而创造性的思维方法起着最重要的作用。4、验证 这个
4、环节的主要工作是对已形成的假说进行实践检验。通过将假说演绎出的新预言与实验结果相比较,对假说的完善程度作出评价,再进而决定是提出新假说还是完善充实原有假说。验证主要通过实验和观察进行,但也常常辅之以逻辑判定。,6,5、建立理论体系 这一环节的主要工作是把已确证的假说和先前的理论尽可能统一起来,形成比较严密的有内在逻辑关系的体系。在这一环节上,公理方法、从抽象上升到具体的方法、逻辑与历史相统一的方法起着明显的作用。需要明确的是:第一,上述程序主要是基础研究的一般程序。关于技术研究的程序将在以后另行论述;第二,即使在基础研究中,情况也相当复杂,很难用这个框架概括无遗。,7,第十章 科研选题方法 任
5、何科学研究开始于选题,即确定研究什么课题。选题对于科学研究有重要的意义。同时选题又必须遵循一定的原则。下面就这些问题作一介绍。一、科学选题的重要性 科研选题的重要性可以这样几方面来认识。首先,选题是科研过程中带有关键性的第一步。,8,其次,科研选题对于科研成果的获取以及对推动科学的发展有重要的作用。(一)在科学史上,象牛顿、爱因斯坦以及前面介绍的华生、克里克等人这样一些著名的科学家,之所以取得科学中的重大成果,与他们正确的选题分不开的。从反面来讲,如果选题不正确,那必然影响科学成果的获取,即便伟大的科学家也会一事无成。,9,(二)选择课题不仅对获得科研成果关系极大,而且对于推动科学的发展也有很
6、重要的作用(三)选题的过程对是对科研人员思维能力的训练和独立工作能力的考练。,10,。二、课题的来源与分类 科研选题很重要。要选好课题,又必须了解研究课题的来源。总体上讲课题都来源于实践,具体讲:第一是社会生产实践;第二是观察实验中提出的问题;第三是各门学科的相互作用中的问题(学科的高度综合与高度分化必然带来许多问题);第四是科学理论本身的发展必然提出很多需要研究的问题。以上四个方面可以看出课题的来源是非常广泛的。应该注意这些方面可以提出许许多多问题,但并不是每个问题都可以作为研究课题。要把一个问题作为研究课题,要有一定的依据或者说必须遵循一定的原则。,11,三、科研选题的基本原则(一)需要性
7、原则 所谓需要性原则。是指选定研究课题必须着眼于社会实践的需要;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、医疗卫生为需要等等。有些文章和教材在讲选题时,关于实践需要方面,只讲生产实践的需要。这是片面的。当然,其中最基本的是生产发展的需要。一定要重视经济效益,从选题开始,就得注意技术评价和经济效果的分析。国家有关方针、政策、反映了社会实践的需要。就我国现实生活来说,选题必须着眼于“四化”建设的需要。,12,前面提到,有些课题来自学科本身所产生的一些问题。所以有必要研究这类课题,正是着眼于科学本身发展的需要。(二)科学性原则 这是指选定课题必须有事实根据或科学的理论根
8、据。实际上,也就是以客观事实为根据,按客观规律办事。坚持这一原则,就保证了科研的方向、路线正确无误,课题研究就有成功的希望。怎样贯彻选题的科学性原则呢?1、基础理论研究课题的确立,一般应为事实根据,部分学科(如纯数学)的理论研究课题的确立,虽然不一定要有直接的事实根据,但应有科学理论根据。相反,如果所选课题既无事实根据并且又无理论前提,那么这种课题的结果是徒劳与失败。,13,例如,企图证明“神灵”的存在,或者证明巫医治病的科学根据。关于永动机的课题 关于生命方程的问题 2、应用技术研究课题的确立,必须有科学理论根据。,14,(三)创造性原则 这条原则就是讲科研课题要有创造性,它应是前人所没有解
9、决或没有完全解决的问题,并预期可能获得具有一定学术意义或实用价值的新成果。创造性原则之所以是科学研究中的一条基础原则,因为科学研究本质上就是一种创造性活动,没有探索性、创造性,就称不上科研。选题的创造性原则体现了科学的价值。评审学位论文,要求对所研究的课题有作者自己的见解。在科学或专门技术上做出创造性的成果。因此科研人员应重视创造性原则。,15,怎样选择学术价值大,有创造性的课题呢?科学家的实际经验告诉我们,应重视以下几个方面:1、要到科学发展的前沿阵地去选题。2、要到原有理论和新实验事实尖锐矛盾的地方选课题。3、要到科学知识的空白区选题。,16,(四)现实可能性原则 所谓现实可能性原则,是指
10、选题时必须考虑课题有可能预期完成的主、客观条件,要从实际具备和经努力可得的条件定题。选题的现实可能性原则,也可以称选题的可行性原则。选题时,不仅应注意完成课题的可能性,而且应重视现实可能性。现实可能性原则是选题的又一条基本原则,任何时候,人们的认识和实践总受一定条件的限制。科研既然是认识世界和改造世界的一种探索性、创造性活动,它也受一定条件下限制。恩格斯提出:“我们只能在我们时代的条件下进行认识,而且这些条件达到什么程度、我们便认识到什么程度。”现实可能性原则,体现了科研的条件性。,17,选题时,研究人员必须考虑完成该课题的必备条件,如不具备课题或是无法进行,或中途下马,或会长期出不了成果。要
11、避开那些虽有意义,但条件尚不成熟、耗费精力却长期不见效的“硬骨头”课题。怎样贯彻选题的现实可能性原则呢?第一,选题应该注意从现实的主观条件出发 主观条件,是指研究人员的知识结构(如基础知识、专业知识、外语水平)、技术水平、研究能力(如观察能力、实验能力、设计能力、阅读能力、思维能力、表达能力)、个人兴趣、对课题研究途径的认识等。,18,第二,选题应注意从现实的客观条件出发 客观条件,主要是资料(文献资料、实物资料)、设备、物资、经费、时间、协作条件、导师特长、相关学科的发展程度等。第三,要扬长克短,创造条件 我们是唯物论者,强调选题必须从现实的主、客观条件出发;又是辩证法者,认为主、客观条件可
12、变的,应充分发挥人的主观能动性,争取和创造根有利条件,发迹不利条件。选题不仅要考虑扬长避短、发挥优势、量力而行,而且要考虑扬长克短、创造条件、尽力而行。,19,第一节 观察方法一、什么是观察?观察是人们有目的、有计划地感知和描述客观事物、获取感性材料的基本手段。观察可分为科学观察与非科学观察。科学观察是和解决一定的科学问题和任务相联系,所以科学观察在于它目的的特殊性。(为理论建立提供材料;用以证明理论、假说的正确性;用以反驳理论、假说的错误性。)这正是与非科学观察的重要区别。根据观察的目的和要求不同,观察分为量的观察和质的观察。,第十一章 观察与实验方法,20,根据观察的形式,可分为直接观察和
13、间接观察。二、科学观察的基本要求 科学观察作为一种认识方法,应力求全面地、如实地反映观察对象的情况,以供进一步的研究。如果不做到全面而可靠的收集科学事实,科学观察就失去了它存在的意义。如何使科学观察能够全面而可靠的收集科学事实呢?根据科学家们的经验教训,可归纳为这样几个方面:,21,第一,要做到客观性 如何保证观察的客观性呢?为保证观察的客观性,就应忌带主观性。不要有先入之见;不能择其所好。在很多情况下应重复观察,以保证观察的客观性。第二,观察要做到系统性 第三,要做到精确性 第四,要做到典型性三、观察方法的作用与局性 1、作用:观察是科学认识的一个重要源泉。观察方法也是检验科学理论和假说的真
14、理性的标准,22,观察方法一是可以证明科学理论的正确性 观察方法还可以推翻错误的理论和修改发展科学理论。2、局限性 在看到观察方法在科学研究中的作用的时候,还应该看到它的局限性。,23,第二节 实验方法一、什么是实验?实验方法是人们根据一定的科学研究目的、运用一定的物质手段(科学仪器和设备)、在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实的方法。,24,从实验的定义可以知道 1、实验的结构:实验者,进行实验的手段(包括工具、仪器、实验装置);实验对象。2、实验与观察的联系与区别 从相联系上来看:观察和实验的直接目的都是为了获取研究对象的客观事实的材料,从而达到探索自然界奥秘的目的。因而它们都是有
15、目的、有计划的认识自然的活动。可以认为观察是实验的前提,实验是观察的发展,而同时又高于观察。在现代科学技术中,观察和实验往往是紧密结合在一起的。观察依赖于实验,实验也离不开观察,二者有着相结合的整体化趋势。当然严格说来没有不观察的实验,却有不实验的观察。,25,从区别来看:(1)单独的观察是在自然条件下进行的,而实验方法是在人的控制和广预下进行的,所以实验方法可以纯化和简化自然过程更便于研究。同时由于实验是一种人为的物质过程,它可以观察到自然界不能发生的物质过程和无法进行观察的物质过程。,26,(2)观察往往不能证明客观必然性,而实验则能证明客观必然性。如古代人观察到某种植物能治某种病,但仅仅
16、只能得到这点感性认识而现代科学实验,则能证明能够治病的必然原因。实验与观察的区别之点,也正是实验方法的特点。实验方法的分类,27,随着科学技术的发展、实验方法的种类也越来越多,因而提出了实验方法分类的问题。人们一般把实验分为二大类:一大类就是直接实验(即在直接对研究对象进行实验)在直接实验中 根据量和质的关系分为定性实验、定量实验和结构分析实验。,28,根据实验在认识中的作用,又可以分为析因实验,对照实验(这两类实验又称为探索性实验)。按实验在认识中的作用来分,还包括判决性实验。也称为检验性实验。对某一理论、假说的检验。对争论两方观点的判决。例如迈克尔逊-莫雷,否定以太存在的实验,就是判决性实
17、验。第二大类实验就是间接实验 就是对研究对象不是直面是间接进行实验。主要是指模拟实验。包括物理模拟、数字模拟、功能模拟。医学研究中模拟实验比较常用。例如临床上试验某种药物对癌细胞的作用,往往将癌细胞接肿到实验动物身上,然后再给予这种动物药物治疗。,29,实验的规划与设计 虽然各种实验作用和对象不相同,而实验规划的设计程序和应注意的要点则是大致相同。首先,要根据对象的属性确定对象的控制变量,即在实验过程中、在一定量程中可以控制和自由变化的参量。对那些不可控制的变量可分为确定的和未知的两类,并尽量设法减少不可控制变量的干扰。其次,确定参量的测定方法。测量数值可分为相对测定与绝对测定。一般地说,如果
18、相对的观察和测定是可能的,则可用它来代替绝对测定,因为,进行相对的直接测定,比对两个系统分别进行绝对测定的方法要容易。例如,对于原子核的磁距,求其与氢原子的相对值,要比确定其绝对值更准确。但有时根据需要与可能,进行绝对值的测定也是有价值的。测定时要用国际上,30,所采用的标准术语来表述,这便于与已有的实验结果进行比较或进行理论上的探讨。第三,要选择适当的试样。这在各种实验中都十分重要。例如,在遗传学实验研究中,摩尔根选择果蝇作试样就有利于建立遗传的染色本学说。第四,尽可能地进行对比实验。对比实验可以相对消除不可控制变量所带来的干扰。这在生物学和医学研究中尤为重要另外还要注意消除实验者的心理偏见
19、和潜意识的个人倾向对实验的影响。进行实验规划时,特别重要的是要考虑实验应具有可重复性。可重复性是进行一切科学实验所必须满足的。为了实现实验的可重复性,必须确定实验参数合理的误差范围,使实验结果具有可比性。,31,在实验规划的基础上面具体进行实验设计,拟定出实验的具体方案步骤,选择实验仪器、设备和材料,然后进入实验实施阶段和结果处理阶段。作用:实验已经发展成为一个相对独立的社会实践领域。在这个领域中,既有专职的实验研究人员,也有专用的实验手段和装备,并形成了一系列专门的实验技术和方法。其中,不仅实验工作者及其所用的实验方法对科学技术的发展起着重大的作用,而且,实验手段和实验装备也起着非常重要的作
20、用。无论测试记录装置、显示装置、还是直接作用于对象的发生装置的革新,都可能带来科学上的重大进步。例如,本世纪初,盖革发明的计数器和威尔逊发明的云室都推进了对微观粒子的研究。正电子的发现,电子与正电子的成对,32,产生和湮灭过程,都在云室中获得了直接证据。在目前,拥有大型实验装备的国家级的中心实验室已在基础科学研究中占据重要地位。我国于1988年建成的北京正负电子对撞机国家实验室,装置了能量为2228亿电子伏的正负电子对撞机和大型通用探测器,它能发出高能正负电子束;当发生碰撞时,会发生高能反应,产生新的次级粒子;同时还会产生光强度高、通量大、频谱宽、连续可调、光束集中且具偏振性的同步光。它不仅是
21、物理学家进行粒子物理实验研究工具,而且为化学、生物学、医学提供了研究条件。当前,国家级的大型实验室,实际上已成为一个国家的技术水平、生产能力和综合国力的一种标志。,33,第三节 关于观察实验中的机遇 在科学实践过程中由于意外的事件导致科学上的新发现,称为机遇。机遇是相对于原来预定的研究计划和目的而言的。它的最大的特点就是意外性。例如,意外的偶然的发现使遇到的难题迎刃而解;本来是为了研究某一事物,但在实践过程中却意外地发现了另一事物,而后者又比前者具有更大的价值。这两种机遇的区别在于,一种是加快了研究的进程达到了预期的目的;另一种是离开了原来的方向和目的。机遇产生的客观根据在于自然界本身就是偶然
22、性和必然性的辩证统一。偶然性以必然性为支柱,必然性通过偶然性为自己开辟道路。当偶然现象出现的时候,如果能捕捉住它,其背后的必,34,然性,就能作出科学发现。在科学史上,当某些重大发现颂布以后,常使一些科学家后悔莫及他们也曾遇到过类似以现象,可惜未予注意,以致丧失了机会,使本来自己也可以完成的发现却失之交臂。为什么有的人抓住了机遇,有的人放过了机遇,这中间的原因固然十分复杂,但从认识论上来说却有两点是值得注意的:第一,在机遇面前,一个科学家取何种态度,在很大程度上取决于他对偶然性和必然性的理解。,35,如果在他看来,这种意外出现的现象只是一种纯粹的偶然性,他就会放弃它,继续走自己选定的认识道路;
23、反之,如果他能意识到或感觉到,在这种偶然性的背后可能隐藏着某种必然性,这种必然性或者是已有的科学认识尚未揭示的,或者可能是与原有的科学认识相悖的,那么他就无论如何也不会把它轻易放过了。第二,在上述情况下尽可能作出后一种判断,还需要有作为科学认识主体及时发现问题的认识能力上的准备。它要求科学工作者要具有开放的思路、活跃的思想和广博的知识背景。正如巴斯德所说,“在观察的领域里,机遇只偏爱那种有准备的头脑”。有所准备,才能有敏锐而深刻的洞察力。,36,第十二章 科学抽象与科学思维 自然界的一切事物是现象和本质的统一。通过实践获得的科学事实只是科学认识的基础,它有侍于上升到理性认识。科学抽象就是科学认
24、识由感性阶段向理性阶段飞跃物决定性环节。科学思维则是运用科学抽象的成果概念、符号和思想模型所进行的深入的认知活动,是主体把握客体本质的认识活动和认识形式。逻辑思维、形象思维和直觉思维是科学思维的三种基本类型,科学思维的各种方法则是这三种基本思维类型的应用。,37,第一节 科学抽象 科学抽象是在思维中对同类事物去除其现象的、次要的方面,抽取其共同的、主要的方面,从而做到从个别中把握一般,从现象中把握本质的认知过程和思维方法。完整的抽象过程包括思维运动的两次飞跃,即:“感性的具体抽象的规定思维的具体”。就科学概念(或模型)的制作而言,感性的具体指科学事实,抽象的规定指概念(或模型)的诸要素,思维的
25、具体指这些要素辩证综合所形成的完整概念(或思想模型)。如果在科学理论制作的更高层上描述这个过程,抽象的规定是指未经综合的科学概念、经验规律、科学原理等,思维的具体指经过辩证综合的、完整的理论体系。,38,由于科学抽象过程充满了飞跃,所以,在这一过程中除了要运用逻辑思维(主要是辩证思维)之外,还特别需要形象思维、直觉思维的积极参与:既需要“思维的自由创造”,也需要直觉对经验总体的“共鸣”,它不啻是一项科学研究的艺术。,39,科学抽象的成果,有科学概念、科学符号、思想模型等形态,广义的还包括科学判断、科学假说和理论等。本节将依次考察前面三种类型。一、科学概念(一)科学概念的特征 科学概念是在科学认
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