资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,*,*,第二篇 科学技术方法论,科学技术认识方法论是关于科学技术研究中惯用普通认识方法理论,是关于科学研究和工程技术研究普通方法性质、特点、内在联络和改变发展理论体系。,1,第1页,一.,科学认识和科学方法,1.科学认识,相对于日常生活中尝试性认识以及高度抽象哲理性认识而言。,实证性,能提供详细确定知识,结论比较明确,能够验证。,深刻性,不停留在表面现象上,而力争揭示背后本质,说明其内部机理。,创造性,实践基础上进行抽象思维,创建理论并指导实践创造出人工客体。,2,第2页,2.科学认识系统,科学认识活动中各种要素结合：主体、客体，中介。,主体:具知识经验、方法技能、价值标准和科学实践特殊性人。认识中处于主动地位,含有能动性。,客体:进入主体认识和实践范围客观事物。客观存在,认识受客体制约。现实认识系统关系中,作为主体认识对象而存在,中介：物质性中介科研中所用仪器和工具等；精神性中介包含科研普通程序,推理规则、语言和符号利用等。,3,第3页,3.科学方法及方法层次,科学方法：,科学认识主体把握客体精神性工具和主观伎俩,经过科学认识主体实践活动而表现出来。,方法层次：,详细科学、技术学科特殊研究方法:光谱分析法,条件反射法,同位素示踪法等,(本课程重点)各门科学、技术普通研究方法:观察试验、假说方法、技术预测和评定方法、系统方法、数学方法等,哲学层次上方法,含有普遍适用性:如归纳方法、演绎方法、矛盾分析方法等,4,第4页,二、科学问题和科研选题,1.科学问题,问题：一个已知与未知结合体、交界。,科学问题：,主体在当初知识背景下提出关于科学认识和实践中需要处理而又未处理矛盾,包含着一定求解目标和求解范围,但尚无确定答案。,时代性,指向性,应答域,从认识起源上看,科学认识归根结底起源于人们社会生产实践和科学实践。,从科研程序上看,科研是不停提出问题和处理问题过程,发觉和选定问题是科研起点。,5,第5页,2.科学研究从问题开始,归纳主义：科研始于观察和搜集材料,然后归纳上升为理论,科学始于观察。（培根）古典归纳主义学派,片面夸大归纳法对于科学发觉作用,突出了科学始于观察观点。,历史主义：波普尔:“应该把科学构想为从问题到问题不停进步从问题到越来越深刻问题。”,科学发展证伪模式:,P1TTEEP2。,始于问题（,P1）,对问题大胆猜测（,TT）,各种猜测（理论）在竞争中接收批判并遭到证伪（,EE）,新困难造成新问题（,P2）。,6,第6页,科学活动是人主动创造性能动活动,基础研究和应用研究,都是为了处理问题,探索未知;它非消极地等候客观对象“暴露”其本身规律,而是主动地探索自然奥秘,主动地进行着合乎规律创造创造。这就集中表现为提出问题和处理问题。,3.正确提出问题对于科研有主要意义,爱因斯坦:提出一个问题比处理一个问题更主要。因为处理问题可能仅仅是一个数学上或试验上技能而已,而提出新问题,新可能性,从新角度对待旧问题,却需要有创造性想象力,而且标志着科学真正进步。,海森伯:提出一个问题比处理问题更为主要。,不过，科学问题提出是非常复杂过程。,7,第7页,4.科学问题起源,实践与理论矛盾:原理论难解释新现象；同一事实进行多方面观察、试验，其结果无法给予统一解释。,理论内部矛盾:理论推论中证实了两个矛盾命题,理论中有悖论；从理论中能推出它不能成立结论,佯谬。,不一样理论、学派之间矛盾:不一样学派利用不一样理论；不一样学科领域不一样理论解释。,社会需要而现有技术不能满足需要矛盾。,8,第8页,5.科学问题分类,常规问题和反常问题,常规问题（检验理论:理论应用:理论系统化和表示）；,反常问题（对已经有理论质疑）。,假如说常规问题处理是原有理论取得新发展,那么反常问题处理就是新理论发觉。,再如：,为何研究并回答对象内部机理和规律性；,是什么研究并回答对象识别、判定类型、性质；,怎么样研究并回答对象运动状态及运动转化过程。,9,第9页,6.科研选题,（1）科研选题：,为了实现某个特定目标所需要研究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，影响科研路径、方法，决定结果水平、价值和发展前途。,（2）科学研究中战略和战术,战略：,“凡属带有要照料各方面、各阶段性质、研究全局规律性意图、计划，就是战略。”,战术,:“凡属只含有一个方面、一个阶段、研究局部规律性意图、计划，就是战术”。,战略与战术既相互区分也相互联络，在不一样层次、,不一样类型、不一样时期发生着转化。,10,第10页,（3）科研选题普通步骤,文件调研和实际考查；,提出选题；,初步论证；,评议和确定课题。,不停反馈调整过程,经常需要重复调研、屡次论证。,11,第11页,7.科研选题基本标准,需要性(与社会、经济发展亲密联络,或是与学科发展本身需要亲密联络；对于基础研究、发展研究和试验应用要区分对待,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),科学性(有一定科学理论、事实依据,把选题置于当初背景条件下,使之成为科学上可成立和探索问题),可行性（与主客观条件适应,据已经有条件或努力创造条件,取得预期或一定结果),注意，科研含有不确定性，不确定性由大到小普通次序：基础研究、应用研究和试验发展。,12,第12页,二.科学事实和观察试验,科学事实是科学研究基础,科学观察和科学试验是获取科学事实基本伎俩,1.科学事实,（1）经过观察和试验取得并经过整理和判定了经验事实,是科学研究基础。,事实:客体与仪器相互作用结果表征,如观察仪器上统计和显示数据、图象等。,与客体性质相关,也与人所设认识条件相关。同一客体事件在不一样仪器上显示能够不一样。,事实,对观察试验所得结果陈说和判断。,与客体性质相关,又与人用以描述事实概念系统相关。同一事件在不一样概念系统中可能有不一样描述。,13,第13页,属于认识论范围,表达客观实践在科学认识主体中记述和判断。内容客观,形式主观。,经验事实存在着可错性。同一客观事实,受测量条件制约；同一客观事实描述,受理论系统制约。,科学事实,应是个别存在陈说；应具可重复性；应具准确系统性。,（2）在科学认识过程中作用,是形成新概念、新理论基础。,是对科学假说和科学理论进行评价基本伎俩和基本依据。,14,第14页,2.科学观察,人们有目标、有计划地感知和描述处于自然状态下客观事物、获取感性材料基本伎俩。,特点：,一个感性活动；一个有目标、有计划活动；对于自然状态下客体感知和描述。,直接观察：,经过感官直接考查客体。直观、生动；不足，如：人感官阈值。,间接观察：,经过仪器(作为中介物)进行观察。极大地克服了感官局限。,观察者、观察仪器和观察对象之间三项关系。,15,第15页,3.观察和理论关系,传统上:观察中性,理论依赖观察,而不受理论制约。,当代发觉：观察渗透着理论。,因为观察不不过接收信息过程,也是加工信息过程,所以必定与观察者知识背景乃至生活经验、心理定势相联络,不一样观察者对同一过程可能会得出不一样结论。,观察,就其是对被观察对象反应,无疑含有客观性。但观察不可能绝对中立,又没有纯粹客观性。不过,科学家渗透在观察之中理论,主要是指经过实践检验过理论,它反应着客观世界规律。这与猜测和假说有区分。所以,重视观察渗透理论,与强调观察试验对于科学认识形成和发展起基础性作用,本质上是一致。,16,第16页,4.科学试验,据一定科研目标,用一定物质伎俩(科学仪器和设备),在人为控制或变革客观事物条件取得科学事实基本方法。,三项：试验者；试验对象；试验伎俩。,普通地,也属于观察,是对于客体进行主动干预下进行观察。,特点：,能够纯化和简化观察对象,能够强化对象及其条件,含有可重复性,能够模拟研究对象属性及其改变过程,一个经济可靠认识和变革自然方法,17,第17页,5.试验种类,依测量伎俩：,定性试验(发觉对象某种属性)；,定量试验(准确测量属性量值)。,依试验伎俩：,直接试验(在试验仪器干预对象条件下观察对象所输出信息)；,模拟试验(间接试验,设计出反应对象属性模型,再用试验伎俩作用于模型,经过模型试验了解原型即对象性质、改变规律)。,18,第18页,6.模型和模拟试验,有学者指出：模型是科学方法关键。,孙小礼.自然辩证法通论.高等教育出版社.第六章,物理模型、模拟，依据相同理论，结构出与对象相同物理模型，经过模型试验了解原型改变物理过程。,数学模型、模拟，在原型与模型含有数学相同性基础上，经过计算机求解来研究对象性质一个模拟方法。,功效模型、模拟，以控制论为理论基础，以功效相同为目标模拟试验，已经在当代科学技术中起着主要作用。,思想模型和思想试验（参见后面）,19,第19页,7.试验规划和设计关键点,试验规划：,确定控制变量，尽可能降低不确定性变量干扰。,确定变量测定方法。尽可能相对测量，较轻易。,选择适当试样，在各种试验中都十分主要。,尽可能进行对比试验。,注意消除试验者心理定势影响。,尤其是要考虑试验应该含有可重复性。,试验设计：,确定试验方案步骤，,选择试验仪器、设备和材料，,然后进入试验实施阶段和结果处理阶段。,20,第20页,8.观察试验中机遇,科学研究中因为意外事件造成科学上新发觉，称为机遇。（相对于原来预定目标而言）,科学研究中，机遇、“偶然发觉”，是大量存在。能否发觉并抓住机遇，从认识论上讲有一个辩证地了解必定性与偶然性关系，同时也包括到科学认识主体科研敏锐性，或者是（新）试验伎俩揭示了新现象，等等。不论怎样，正如巴斯德所言：“在观察领域里，机遇只偏爱那种有准备头脑。,”,21,第21页,三.科学抽象,1.科学抽象,思维中对同类事物去除其现象、次要方面,抽取共同、主要方面,从而做到从个别中把握普通,从现象中把握本质认知过程。,科学抽象是科学认识从感性阶段向理性阶段飞跃决定性步骤。完整过程包含两次飞跃：感性详细抽象要求思维详细。例：,科学概念制作:感性详细指科学事实;抽象要求指概念（或模型）各个要素;思维详细指这些要素辩证综合所形成完整概念（或思想模型）。,科学理论建构:感性详细是科学事实,抽象要求是未经综合概念、经验规律(如开普勒三定律)、科学假说等;思维详细是指经过辩证综合、完整理论体系。,22,第22页,科学抽象结果：,包含科学概念、科学符号、思想模型等狭义形态，也包含科学判断、科学假说和理论等广义形态。,2.科学概念,（1）科学认识中反应事物本质思维形式。是科学思维“细胞”,思维结构基本单位；是认识之网钮结，科学经过概念之间关系来反应事物本质和规律。,概念外延和内涵。,外延:概念所包括类总合。,内涵:概念中所思索属性、关系和本质特征总和。,二者既相互联络又相互区分。,23,第23页,（2）科学概念特征,可确定性。指概念在逻辑上可确定性,可接收性。所以,概念制作中是允许科学猜测和假设成份。,可检验性。不但要有逻辑上可确定性,而且必须要有实践上可检验性。包含直接检验和间接检验。,可变动性。科学概念生命力在于伴随认识发展而深化、改变,甚至更新。,24,第24页,（3）科学概念制作(经过抽象法),抽取共同点:本质总是经过共同点而表现出来,所以抽象首先要抽取共同点.,限制思绪,深入抽取本质:共同点不等于本质,需经过辩证分析,有选择地重点深入,着重把握共同点中本质东西.,理想地复现对象:处理丰富内涵概念,要对概念要素进行辩证综合,或深入理想化,在思维中理想地复现对象(如质点、刚性等).,25,第25页,2.科学符号,（认识论角度）符号是一定可感知物质对象,在贮存、传递另一对象信息方面充当另一对象代表物。(物质性、可感知性、含义),自然语言符号系统,。,社会中历史地形成,交流、沟通,知识保留、传输。多义性、歧义性、语法结构不严格和统一。,人工语言符号系统,（科学语言系统）。,科学行话。各学科专门科学术语,如元素符号。,形式化语言。以数学、数理逻辑符号语言为蓝本科学语言,如计算机语言。,人工语言符号系统建立在自然语言符号系统基础之上。,26,第26页,3.思想模型,（1）思想模型,科研中建立对原型高度抽象化了思想客体或思想事物（如原子模型、,NDA,双螺旋模型等）。它以最纯粹形式甚至某种极限状态表达对象本质属性和基础过程。广义上包含数学模型。,（2）理想模型,思想模型特殊类型,既含有高度抽象性,又具某种极限特征理想客体或理想事物（如数学点,线,面；质点,刚体；理想黑体,卡诺循环）。,思想模型提出，得益于逻辑方法和非逻辑方法综合利用,是创造性思维结果。,27,第27页,（3）科学认识过程中作用,科学理论与现实原型之间必要中介，成为理论研究直接对象。科学规律只有在对应思想模型中才有严格准确表达。其认识功效：,解释功效:对原型摹写、样本,应与其试验基础相符,能借此对原型、观察和试验结果做出科学解释。,判据功效:以实践为基础建立思想模型,可间接地起到关于原型知识真实性判据作用。,预见功效。对客体绝对化纯粹化后产物,往往能够超越现实条件,揭示研究对象在理想条件下可能出现情况。,也是一个不停完善、修正,乃至被抛弃过程。,28,第28页,（4）理想试验,利用理想模型在思想中塑造理论过程,并进行严密逻辑推理一个思维方法。,理想模型方法表现为科学认识主体对理想模型进行思想操作,所以理想试验也是一个理想模型方法。,含有普通试验结构模式,但又含有假想性质。,如：伽利略理想惯性运动试验；反驳亚里士多德落体定律逻辑推演；爱因斯坦关于同时相对性试验；关于惯性质量和引力质量等效理想试验。,29,第29页,四.科学思维,科学思维是利用科学抽象结果概念、符号和思想模型所进行深入认知活动,是主体把握客体本质认识活动和认识形式。,科学思维三类基本形式：,逻辑思维，研究得比较多,分析、综合、归纳、演绎、类比,是利用逻辑思维最主要、最常见一些科学方法。,形象思维,非逻辑思维,直觉思维,30,第30页,创造性思维,广义：,创造过程中发挥作用种种思维活动总称,狭义：,提出创新思想思维活动，也就是“明朗期”直接起作用思维活动。,过程：准备期;酝酿期;明朗期;验证期。,形态和特征：,以非逻辑思维形式为主(想象、直觉、灵感),以逻辑思维形式为主,一些共同特征：,逻辑思维与非逻辑思维辩证统一；,发散思维和收敛思维优化综合。,31,第31页,五.逻辑思维方法,1.分析,综合,（1）分析方法,将被研究对象整体分为各部分、方面、原因和层次等,并分别加以考查认识方法.,定性分析:对象是否含有某种属性;有没有？是不是？,定量分析:对象各种成份数量;有多少？,因果分析:引发某一现象改变原因;为何？,分析是对一定综合体分析,分析离不开综合。辩证分析是剖析事物矛盾思维方法。,32,第32页,(2)综合方法,将已经有关于研究对象各个部分、方面、原因和层次认识联络起来，形成对研究对象整体性认识认识方法。,综合以分析为基础，探索研究对象各个部分、方面、原因和层次之间相互联络方式，即结构机理与功效，由此形成一个新整体性认识。正如分析离不开综合，综合也离不开分析。,辩证综合不是各个要素简单加和,它造成关于研究对象新知识。所以本质上是一个在分析基础上创造,也造成科学上新发觉.,33,第33页,2.系统方法,20世纪系统科学和技术发展，促进了科学系统自然观和系统方法形成。,(参阅自然辩证法概论,pp.27-47“,第二节”、“第三节”;,pp.224-253“,第八章”),（1）系统,相互联络、相互作用若干要素组成有特定功效统一整体.,(关于系统定义各种多样，而且在特定学科、理论中往往有特定角度定义；这里采取一个非常普通定义。）,34,第34页,（2）系统方法,即把研究对象和过程视为系统来加以研究，包含：,广义上：实际上是一组系统方法论形态。,狭义上：系统分析方法、系统规划方法。,从信息论角度：信息方法。,从控制论角度：控制论方法（各种控制方法、黑箱方法、功效模拟方法）,从系统动力学角度，等等。,也能够说，系统方法就是系统科学方法，是关于普通系统理论、控制论、信息论以及耗散结构理论、协同学和超循环理论等系统理论所形成系统科学普通方法论。,35,第35页,（3）系统科学方法标准,整体性:将对象看作有机整体，强调局部与全局、个别与普通、分析与综合协调。,动态性:将对象看作动态活系统，联络其历史、现实状况与发展趋势，注意阶段性与连续性结合.,优化标准:统筹兼顾，大力协同，“多利相衡取其重，多害相衡取其轻”进行综合优化和系统筛选。,模型化:把真实系统抽象为模型，经过模拟试验、仿真试验，求得优化结果。,36,第36页,（4）系统方法作用和特点,世界原来是复杂，系统方法为人们提供了新思维方式，是认识、调控、改造、创造复杂系统有效伎俩。,世界是一个含有统一性整体，系统方法突破了传统学科界限，从系统性角度探讨种种客观研究对象共性，从而对助于促进学科间交叉，有利于建立起统一世界图景和文化图景。,系统方法吸收了整体论从整体上看问题优点，以及原子论、还原论深入分析优点，注意克服它们各自片面之处，试图将二者整合起来，在新高度表达着部分和整体、分析和综合相结合辩证法。,37,第37页,3.比较和类比,（1）比较,比较是认识对象之间相同点或相异点逻辑思维方法.比较能够在异类对象之间进行,也能够在同类对象之间进行,还能够在同一对象不一样方面、不一样部分之间进行.,相同对象比较：同中求异,不一样对象比较：异中求同,同异综合比较：求同求异,38,第38页,利用比较方法时一些标准关键点,比较必须在同一关系下进行：对象是否含有可比性：但可比性也是一个历史范围。,选择与制订准确、稳定比较标准；定量比较基础；也是定性比较所必需。,在越是不一样对象中探求相同点,或在越是相同对象中探求不一样点,对于科学发觉意义就越大。,39,第39页,（2）类比,依据两类对象之间在一些方面类似或同一,推断它们在其它方面也可能类似或同一逻辑思维方法,逻辑学上又叫做类比推理.,A,有属性,a、b、c,以及,d,B,有属性,a、b、c,则,B,可能有属性,d,基本类型：,质料类比:据性质类似，比较结果具较大或然性。,形式类比:据因果关系或规律性，可靠性大为提升。,综合类比:据综合模型之间相同性，以数学模型相同性为基础。,40,第40页,类比结论含有或然性.所以，应注意到：,类比所依据相同属性越多,类比应用也就越为有效.,类比所依据相同属性之间越是相关联,类比应用也就越为有效.,类比所依据相同数学模型越准确,类比应用也就越有成效.,类比推理思维过程,基本步骤是联想和比较.,首先，选取何种类比对象联想和比较；,其次，对研究对象在形态、属性、结构、功效方面,理论标准、形式、方法、内容方面联想和比较,从已知事物判断过渡到未知事物判断.,41,第41页,4.归纳和演绎,科学认识是从个别到普通，又由普通再到个别过程。经过个别认识普通主要思维方法是归纳，由普通认识个别主要思维方法是演绎。,（1）归纳,从个别或特殊事物概括出共同本质或普通原理逻辑思维方法，在逻辑上叫做归纳推理。,亚里士多德：简单枚举法和直觉归纳。,培根，改进：提出要考虑各种条件和环境归纳。,穆勒，因果关系归纳五法求同、求异、求同求异共使用方法、剩下法、共变法。,42,第42页,归纳原理,假如在各种各样条件下观察过大量,S,类对象,全部这些被观察到,S,都毫无例外地有性质,P,那么就能够断定全部,S,类对象都含有性质,P。,归纳法以归纳原理为依据。,归纳问题,古典归纳主义：只要把事实材料（观察陈说）放进这部归纳法“机器”中,就会创造出科学理论。,科学始于观察；经过归纳建立理论；科学知识积累增加。,不过，休谟对归纳合理性提出了质疑。,43,第43页,归纳原理不能在逻辑上得到证实：,在时间,t1,观察到天鹅,x1,是白色,在时间,t2,观察到天鹅,x2,是白色,在时间,tn,观察到天鹅,xn,是白色,所以,一切天鹅都是白色。,归纳原理也不能从经验上证实：,在,x1,场所利用归纳原理是有效,在,x2,场所利用归纳原理是有效,在,xn,场所利用归纳原理是有效,所以,在任何场所利用归纳原理总是有效。,这说明，休谟质疑含有合理性，暴露归纳法不足。决不能所以就否定归纳法作用，许多低层次经验定律,大都是受归纳法启示而总结出来。,44,第44页,（2）演绎,演绎是从普通原理推论出个别或特殊事物及其结论过程。,演绎主义：科学基础是公理(天赋、直观、不证自明),公理是全部科学理论原始前提,由此经过演绎方法能够导出整个科学理论系统。所以,科学方法就是演绎法。,古代开始,欧氏几何就是演绎系统典范。,近代科学,将时空绝对性看作也是一个显而易见、不证自明公理。,演绎三段论,：,大前提，小前提，结论。（凡人皆会死，张三是人，张三也会死。）,45,第45页,对演绎法责难：,公理系统并不唯一(可有等价命题系统),挑选某公理系统时,也可能是其它原因实践、教学甚至美学方面原因在起作用。,演绎法从普通到个别,不可能使人们视野开阔到更普通普遍认识上。,演绎法科研中作用：,论证理论:对某理论命题作出演绎证实，从而对理论(假说)作出某种评价，促使其逻辑严密性。,解释事实或预见事实:从理论命题推导出事实命题，或解释已知事实，或是预见未知事实。,对于发觉疑难问题：,假如,H,而且,C，,那么,E;,非,E,所以，非,H,或者非,C.,46,第46页,（3）公理化方法：,普通程序：,选择只作公设概念为基本概念；选择一类自明陈说作为公理，无须证实而置入系统；,制订推理（推导）规则；,依据规则从原初概念推导出新概念，从公理演绎出新陈说；,遵照一样规则，和步骤，从导出陈说和公理中深入推导出其它陈说。,公理化方法有其不足。,系统本身应该含有一致性、无矛盾性。哥德尔“不完全性定理”表明数学公理系统无矛盾性和完全性是相斥。,47,第47页,六.非逻辑思维方法,1.形象思维,：,在形象地反应客体详细形状或姿态感性认识基础上,经过意象、联想和想象来揭示对象本质及其规律思维方式.,形象思维与逻辑思维区分,前者是利用意象进行联想和想象,后者是利用概念进行判断和推理.,48,第48页,意象：对同类事物形象普通特征反应,经过印象、表象这些还处于感性阶段关于对象生动形象或“内心图画”。,联想:广义指从一事物想到另一事物思维活动.（非形象联想,形象联想),想象:在联想基础上加工原有意象而创造出新意象思维活动.在原有意象基础上,经过联想,加工已经有意象以创造出新意象,也要使用形象分析、形象综合等思维方式.,仿造想象:模仿引发物,构想出类似创造物。,跳跃想象:引发物诱发下,创造地推测出原理或定律(假说),构想出与引发物不一样类创造物。,复合想象:仿造想象和跳跃想象综合利用。,49,第49页,2.想象在作出科学发觉中含有主要意义,爱因斯坦：想象力比知识更主要,因为知识是有限，而想象力概括了世界上一切,推进着进步，而且是知识进化源泉，严格说，想象力是科学研究中实在原因。,50,第50页,3.科学想象中应注意两条标准,科学想象提出理论必须能够解释事实。,意外事实使,C,被观察到,假设,H,就能解释,C,所以，有理由想象,H,实际是溯因法推理形式，想象某个理论必须遵照。,想象提出理论必须是可检验。,意外事实,C,被观察到,假设,H,就能够解释,C,假设,H,能够推测,C,意外事实,C,C,为可观察事实,所以，有理由想象,H,即不但要解释已考查过事实，还要能演绎出更多相关实际事实新结论。,51,第51页,七.数学方法和科学计算,1.数学方法,指以数学为工具进行科学研究方法，即用数学语言表示事物状态、关系和过程，经推导、演算和分析，以形成解释、判断和预言方法。,（1）,数学方法基本特征,高度抽象性。,逻辑严格性和结论确实定性,即准确性。,应用普遍性。,52,第52页,(2)数学模型方法,数学模型方法:经过建立和研究客观对象数学模型来揭示对象本质特征和改变规律方法。,建立数学模型过程，就是对实际问题进行详细分析科学抽象过程。,(3)数学方法在科学认识中作用,为科学技术研究提供简练准确形式化语言，提供了一,种抽象思维工具,。,为科学技术研究提供数量分析和计算方法。,为科学技术研究提供逻辑推理方法。,53,第53页,2.科学计算：第三种科学方法,是把所要研究问题数学模型，转换为能输入计算机进行数值运算形式，或直接建立计算机仿真模型，在计算机上经过系统地变换参数作大量数值计算，经过分析比较从而作出某种结论或科学发觉。,伴随计算机技术发展，“科学计算”在科学和工程研究中越来越主要。,还有“计算机试验”、“数学试验”等不一样说法。,有学者指出：科学计算已经成为与观察试验、数学并列第三种基本科学方法。,石钟慈.第三种科学方法:计算机时代科学计算.清华大学出版社,暨南大学出版社,54,第54页,八.科学假说及其检验,1.科学假说,据已知科学事实和科学原理,对所研究对象及其规律提出假定性推测和说明,是科技理论思维一个主要形式。,（1）科学假说基本组成要素：,事实基础。,背景知识（包含推理规则）。,关于对象本质猜测。,推演出预言和预见。,55,第55页,（2）假说普通特征,科学性。以一定科学事实为依据、科学理论为前提,与幻想、神话等相区分。,假定性。包含对事物本质和规律猜测,未来可能被证伪而淘汰,也可能被确证或部分被确证得到完善。,易变性。对同一自然现象,可能提出各种不一样假说,会伴随实践过程中新发觉而改变,伴随争论发展而修改。,56,第56页,（3）科学假说作用,通向科学理论桥梁。科学是沿着假说理论新假说新理论路径,不停地向前发展。,激发思维创造性媒介。凭借假说形式进行大胆探索,提出创新看法.,不一样假说“争鸣”有利于学术繁荣。争论有利于揭露矛盾、启发思索、相互补充,从而更全方面更深刻。,57,第57页,（4）科学假说形成,假说形成两阶段：,初始:尝试性和多元性，进行推理和初步检验；,完成:以已经确立初步假定为重心,应用科学理论进行论证和寻求经验证据支持,从而充实和扩张为一个结构稳定系统。最终还要整理假说全部内容,使它严谨化系统化。,形成假说指导准则,应以科学原理为指导,但不受传统观点束缚。,应以经验事实为依据,但不受原有事实材料限制。,应有可检验性,但不局限于当代技术水平。,应使假说内容结构简明而严谨,但不求马上组成公理演绎体系。,58,第58页,(5)假说检验,逻辑分析:,分析假说在逻辑上合理性,以对假说进行初步筛选。,概念是否含有准确性、明晰性与简单性;逻辑结构是否含有一致性;是否得到已经有科学理论与事实支持等。,实践检验过程中,也经常伴伴随逻辑分析。如试验方案设计,试验过程调整和试验数据处理等。,用以检验假说事实都是详细、个别观察结果，被检验假说则经常是普遍、抽象命题。普通与个别、普遍与特殊关系，只有经过逻辑分析，才能使之建立起联络，从而确证或反驳某种假说。,另外，单纯实践检验只能说明假说与事实是否一致，只有经过马上分析才能阐述清楚假说被确证或被证伪原因。,所以，人们经常不满足实践确实认，而力图求得对假说逻辑证实。如:“四色定律”早已在地图绘制实践中千百万次地被证实过，直到1960,s,用计算机作出逻辑证实，才满意。,59,第59页,实践检验：经过观察和试验对假说及其推论进行验证。,假说中包含着对事物本质猜测，往往以全称判断形式出现，含有抽象性和普遍性，是无法直接验证。,假说中演绎出若干能够直接检验推论,然后与观察试验结果进行对照。,预言和预见并也不总是能够直接检验,需要演绎出若干推论和实践结果进行对照。（比如，相对论预言引力波）,总体上说来,逻辑分析只是辅助性检验方法,假说最终必须由科学实践检验和裁决。,60,第60页,九.证实与证伪,(1)证实,经过观察试验对于假说（理论）必定。,证实复杂性,：,一个假说（理论）,应与已知经过实践复核事实相符合,从假说（理论）所假定规律与先行条件（边界条件与初始条件）合取中应推演出被解释现象。即,假如,H(,普通定律),而且,C(,先行条件),那么,E(,被解释现象),不过，以下并非一个普遍推理形式，后件为真不能确保前件为真：,假如,H,而且,C,那么,E,E（,即,E,为真）,所以,H（,即,H,为真）,61,第61页,（2）,证伪,经过观察试验对于假说（理论）必定。,证伪复杂性,假如由演绎法推出结论与经验不符合而出现相反事实（反例），不一定是理论假说过失，可能是背景知识过失造成：,假如,H,而且,C，,那么,E,非,E,所以，非,H,或者非,C,理论关键和保护带。受反驳时，,总是想法维护原有理论框架，而经过个别部分调整和适当修改尽可能“消化”反常经验事实。,62,第62页,（3）正确了解证实和证伪,科学实践作为检验假说（理论）含有客观性，从而含有真理性。不过，理论与实践统一却是历史详细统一。,证实和证伪是假说检验中两种判断，二者既对立又统一，将对立绝对化，从而必定一个而否定另一个做法是片面。,科学假说有复杂结构,是关于对象逼真性描述,不可能全真也不全假,其本身也会不停发展。任何个别活动都不足以作为判定其真理性完备依据。,每次实践活动所获证据都不可能是绝正确,严格无误.经验证据可错性;观察试验伎俩历史制约性;反驳一个理论经验证据要依靠另一个理论来解释.,要把静态分析与动态分析统一起来,从实践历史发展和理论竞争历史发展中探讨科学理论合理性；判定科学假说（理论）真理性必定是历史发展过程。,63,第63页,十.科学理论及其合理性,在科研中,发觉科学问题；依据科学事实,提出科学假说,形成科学理论；反之，理论又指导新实践。,1.科学理论,科学理论是经过实践检验系统化科学知识体系,它是由科学概念、科学原理以及对这些概念、原理理论论证所组成体系.其基本知识单元：,基本概念:思维基本单位,反应自然事物本质属性思维形式,组成理论基石；,基本原理或定律:联络基本概念判断,对所研究对象基本关系反应,科学理论赖以建立基础.,由这些概念与原理推演出来逻辑结论,即各种详细规律和预见.执行着理论解释和预见功效.,64,第64页,2.科学理论特征,客观真理性,即正确地反应了客观事物本质及其规律性.这是其基本特征,与假说根本区分.,一个科学理论必须具备三个基本条件：,所凭借事实材料经过实践复核且证实其真实；,此基础上假定得到实践确认,经得起深入检验；,所作出科学预见已在实践中得到证实.,普遍性.经过揭示某一领域共同本质而普适于该领域,不是经过形式上“去异存同”抽象来到达,而是经过对深刻本质揭示而实现.,系统性.不是各种孤立概念、原理堆砌,也不是不相关论点、论据机械组合,而是立足于自然界有机联络,由理论知识单元(概念,原理,定律)组成有内在结构知识体系,其中必须概念明确,判断恰当,论证严密即合乎逻辑.,65,第65页,3.科学理论评价,人们怎样接收和选择理论问题,目标是促进科学知识增加,在理论竞争中选择更合理、更可靠、更有前途理论.,假说检验：关注是假说与观察事实之间是否一致，假说内在逻辑是否自洽问题。,理论评价：而评价包括到假说、观察事实和科学家三者之间关系,不但要立足于假说检验，而且要讨论科学家对于科学目标追求、评价和选择理论准则.,66,第66页,4.科学理论评价基本标准,同经验事实一致性:表明理论具真理性和准确性;符合得越好、越广泛,被接收可能性就越大。,内在逻辑完备性:理论具相对独立性和自主性,仅外部证实作为评价标准不充分,许多新理论是先结构理论,列方程,推演出结论,再由试验验证。,逻辑简单性:1,基本概念、定律少,体系逻辑完备性易判定,无矛盾性易实现;2,规律表述得简单,易检验,重复;3,理论基本概念、定律尽可能少,意味着包含经验内容尽可能多,才具广泛应用性;4,简单性也与追求统一性、追求理论形式简单、友好、对称以及数学美相关.,理论预见性:解释已知,更要预见未知;历史表明:一个理论揭示自然规律越深刻、普遍,预见性就越强;预见现象越多,理论和实践意义越大。,67,第67页,5.科学目标,(1)近代以来一些观点,近代：科学提供绝对确定可证实知识,科学就,追求这种绝对无误知识.,逻辑经验主义：含有一定预言值命题体系,淡化为假说确实证度.,批判理性主义(波普尔)：猜测和反驳试错过程,严格讲科学理论没有一个是真.,历史主义(劳丹):目标在于处理问题,在于取得含有较高处理问题能力理论,避开科学理论真理性问题。,68,第68页,（2）马克思主义(认识论)观点,科学是一个理性事业,目标是追求科学真理,即对自然本质或规律正确认识或理论。,在特定阶段上取得科学理论含有相对真理性,将伴随实践不停深入而不停被检验、修改或发展,不停增加它对自然规律反应逼真性。被证实理论包含绝对真理成份，科学认识是一个不停从相对真理走向绝对真理、对真理不停追求辩证发展历史过程。,69,第69页,十一.技术方法,寓于技术研究和技术开发活动中,是技术研究和技术开发过程所采取伎俩、路径和行为方式中可操作规则或模式.,技术发展经历了由以经验为基础到以科学为基础历史发展过程.技术方法各种多样,大致能够分为技术决议方法和技术创造方法两大类.技术方法与科学方法有许多共同之处,也有自己一些特点.,70,第70页,1.技术方法特点(比较科学方法),更强实践性:技术研究进程则是实现人类认识过程中第二次飞跃,其最终结果主要是物质形态东西。,更强社会性,:,技术两重性,技术方法受此影响,方法选择要考虑各种社会原因。,更强综合性:工程技术研究对象是特定现实自然物包含人工自然物,须恢复许多在科学研究中舍弃原因和关系；而且技术方法经常是各种自然科学原理综合应用,还要综合社会科学结果。,71,第71页,需要 对社会某种需求响应为起点,发展预测 预测方向和突破点,目标设定 问题,课题,社会需求,技术目标,后果评定 技术价值,可能后果,以确认目标,原理构思 所要创造对象赖以运行基本原理,方案设计 原理付诸实践并检验、选择,方案评价 各种方案,深入甚至定量评价,以优化,技术研制 进入技术研制,技术试验,技术判定等,技术试验 步骤,经过技术判定后就能够进行实,技术判定 施,不然视情况反馈前面阶段修改.,？（实际上每个阶段都可能向前反馈）,实施,2.技术创造活动普通程序,72,第72页,3.技术预测方法,依据技术过去和现在发展和状态,寻求技术发展所遵照规律性,并借此预先推测技术未来发展和状态一个科学认识活动.,当代技术预测于20世纪中叶首先于美国发展起来.到现在,技术预测得到了广泛应用,已发展起来百余种预测方法.,73,第73页,预测类型逻辑分类,类比性预测:利用两技术系统具相同或相同特征,已知其中一个发展过程(先导技术),类推另一个技术系统发展趋势(类推预测),归纳性预测:利用若干个别预测判断和陈说,概括出普遍判断和陈说.,演绎性预测:依据预测对象资料,建立数学模型,得到趋势曲线.,预测基本标准,惯性标准:许多事物发展过程都有一定延续性.,类推标准：据两事物发展改变含有相同性.,相关标准:若具较强相关性,据一事物预测另一事物.,概率推断标准:不确定性,经过统计建模做出概率性预测.,74,第74页,预测（作为一个认识活动）哲学考虑：,预测能否实现取决于事物是否含有客观规律，人们能否经过预测找出事物发展规律。这是预测前提。,随机性和约束性。预测中一对基本矛盾。各种预测方法，就在于从大量随机事件中找出系统运动改变固有本质属性。,系统含有稳定性，也是对系统进行预测必要前提。假如系统不稳定，就难以找到预测事物预测规律。,可检验性。预测结果必须是明确而非模棱两可，能够被检验；预测方法也必须是能够检验，假如方法本身是不可检验，即使以后言中也不能看作是科学预测。,75,第75页,4.技术评定方法,经过分析技术和社会、自然界诸相关原因（社会政治、经济、生态环境、人价值观念等）相互影响,来处理技术发展问题一个方法,是一个与技术后果评定相关宏观决议分析活动.,着重探讨技术与人类社会之间关系,不但仅是技术内部关系.技术评定作为一门政策科学,包含对技术社会后果进行评价思想、观点和方法知识体系.,76
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