科学研究途径和方法谈市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

科学研究路径与方法谈周立伟北京理工大学10月15日第1页 题记 科学发觉、技术创造和科科学发觉、技术创造和科 技创新，没有一成不变方法，技创新，没有一成不变方法，也没有万无一失共同模式，但也没有万无一失共同模式，但它是考究方法。它是考究方法。第2页 科学是伴随研究方法所取科学是伴随研究方法所取得成就而前进。得成就而前进。巴甫洛夫巴甫洛夫第3页科学研究路径科学研究路径与方法谈与方法谈序言序言（一）科学研究路径，殊说同归（一）科学研究路径，殊说同归（二）科学研究：要提出问题和步（二）科学研究：要提出问题和步 步有创意步有创意（三）我科学经历与体会（三）我科学经历与体会结束语结束语第4页序言序言第5页（1 1）有提出问题、确定选题能力）有提出问题、确定选题能力 提提出出问问题题基基础础是是要要含含有有坚坚实实基基础础理理论论和和广广博博知知识识。学学问问和和经经验验是是提提出出问问题题、创建假说源泉；创建假说源泉；主主要要是是培培养养归归纳纳能能力力阅阅读读文文件件和和搜集资料后思索和判断能力搜集资料后思索和判断能力.好好奇奇心心、不不墨墨守守成成规规、勇勇于于直直面面科科学学现现实实、勇勇于于向向权权威威挑挑战战也也是是不不可可缺缺乏乏品质品质。科学研究培养年青学人创造能力科学研究培养年青学人创造能力第6页 (2)(2)有有提提出出、阐阐述述假假说说（假假设设、方方案案）能能力力,有有批批评评、判判断断种种种种假假说说（假假设设、方案）能力；方案）能力；这主要是培养思维能力这主要是培养思维能力逻辑思维逻辑思维（分析、对比、推理）和形象思维（分析、对比、推理）和形象思维 能力。能力。(3)(3)有证实假说（假设、方案）有证实假说（假设、方案）是非真假能力；是非真假能力；这主要是指实践能力这主要是指实践能力设计能力、设计能力、试验能力、深入考查、观察事物能力。试验能力、深入考查、观察事物能力。第7页人人们们要要想想进进行行有有效效工工作作和和科科学学研研究究，就要利用自己思维进行思索。就要利用自己思维进行思索。所所谓谓正正确确思思维维方方法法就就是是能能够够正正确确使使用用各各种种逻逻辑辑形形式式与与逻逻辑辑方方法法，符符合合思思维维各各个个层层次次上上规规律律，从从而而能能够够迅迅捷捷有有效效地地反反应应各各种种事事物物思思维维过过程程，作作出出正正确确判断判断正正确确思思维维方方法法是是指指符符合合各各种种逻逻辑辑规规律律要要求求科科学学思思维维运运动动。它它善善于于在在复复杂杂事事物物当当中中抓抓住住最最本本质质东东西西。因因为为这这些些最最本质东西支配了复杂现象表现。本质东西支配了复杂现象表现。培养正确思维方法更主要培养正确思维方法更主要第8页（一）科学研究路径，（一）科学研究路径，殊说同归殊说同归第9页“科学研究路径是科学工作科学研究路径是科学工作 者在科学研究中提出问题、思索问者在科学研究中提出问题、思索问 题和处理问题方式和过程，也是题和处理问题方式和过程，也是 认识事物客观规律思维发展过认识事物客观规律思维发展过 程。程。”第10页1.科学研究路径科学研究路径（波普尔之演绎检验法）（波普尔之演绎检验法）第11页 波普尔认为，科学进步在于不停批判旧理论，波普尔认为，科学进步在于不停批判旧理论，大胆猜测新理论，不停去除错误理论中错误，其过大胆猜测新理论，不停去除错误理论中错误，其过程为：程为：1.1.科学始于问题，问题促进科学家思索；科学始于问题，问题促进科学家思索；2.2.思索结果是，科学家作出各种各样大胆尝思索结果是，科学家作出各种各样大胆尝试性猜测，即假说或理论；试性猜测，即假说或理论；3.3.这些理论之间展开激烈竞争和相互批判，这些理论之间展开激烈竞争和相互批判，并经受观察和试验严格检验，从而筛选出最并经受观察和试验严格检验，从而筛选出最优越理论；优越理论；4.4.这个新理论在科学深入发展中遭到证伪，这个新理论在科学深入发展中遭到证伪，从而造成新问题出现。（但经过证伪造成知从而造成新问题出现。（但经过证伪造成知识增加说法有点片面！）识增加说法有点片面！）波普尔科学发展（知识增加）动态模式波普尔科学发展（知识增加）动态模式第12页波普尔提出波普尔提出“演绎检验法演绎检验法”（又称试错法、评判（又称试错法、评判法）作为科学方法，可归纳为四个一组图解：法）作为科学方法，可归纳为四个一组图解：P1 P1（Problem 1,Problem 1,问题问题1 1）TTTT（Tentative Tentative TheoryTheory，尝试性理论），尝试性理论）EEEE（Elimination of Elimination of ErrorError，排除错误），排除错误）P2 P2（Problem2Problem2，问题，问题2 2）科学研究过程图解表明，我们能够从某个问题科学研究过程图解表明，我们能够从某个问题 P1 P1 开始，不论是理论问题还是历史问题；接着开始，不论是理论问题还是历史问题；接着做出尝试性解答（推测或假设性解答，一个尝试做出尝试性解答（推测或假设性解答，一个尝试性理论），然后把它提交按照证据进行批评性讨性理论），然后把它提交按照证据进行批评性讨论（即排除错误），假如得到确认话，结果出现论（即排除错误），假如得到确认话，结果出现新问题新问题 P2 P2。波普尔把这个公式称为。波普尔把这个公式称为“四段图式四段图式”（tetradic schematetradic schema），它组成了波普尔著名），它组成了波普尔著名科学发展（知识增加）动态模式。科学发展（知识增加）动态模式。第13页 由波普尔提出由波普尔提出“演绎检验法演绎检验法”，我演，我演绎提出科学研究路径框图。绎提出科学研究路径框图。1.1.疑难问题提出疑难问题提出2.2.寻找突破口（切入点）寻找突破口（切入点）3.3.假说（假设，试验性理论）假说（假设，试验性理论）4.4.前验评价（假说涵义展开）前验评价（假说涵义展开）5.5.后验评价（实践检验，排除错误）后验评价（实践检验，排除错误）可将上述路线绘制成科学研究路径可将上述路线绘制成科学研究路径框图。框图。第14页科学研究路径框图（基于波普尔）科学研究路径框图（基于波普尔）线索线索突破口突破口假说（假设）假说（假设）前验评价（假说前验评价（假说含义展开）含义展开）后验评价（排除后验评价（排除错误、确证、实错误、确证、实 践检验）践检验）问题处理问题处理（新问题出（新问题出现）现）疑难问疑难问题提出题提出疑问（疑疑问（疑难问题由难问题由来）来）假说假说修正修正第15页2.西方实用主义治学西方实用主义治学（杜威关于认识过程五步（杜威关于认识过程五步法）法）第16页杜威关于问题求解过程或步骤可分为杜威关于问题求解过程或步骤可分为5 5步：步：（1 1）疑难情境）疑难情境 他认为认识受激而产生于他认为认识受激而产生于“疑难情境疑难情境”，“对差异或困难感受对差异或困难感受”就会迫使人们去追求认就会迫使人们去追求认识；识；“困难一旦产生困难一旦产生”，认识活动就被激活了。，认识活动就被激活了。（2 2）“界定问题界定问题”或或“界说困境界说困境”即努力理清问题之所在，对所面临问题做即努力理清问题之所在，对所面临问题做出清楚表示。因为出清楚表示。因为“问题要求了思维目标并问题要求了思维目标并控制思维过程方向控制思维过程方向”。这一步可比喻为中医师。这一步可比喻为中医师“号号脉脉”。杜威关于认识过程杜威关于认识过程“五步法五步法”第17页（3 3）“提出假说提出假说”即提出种种可供选择处理问题方案或思即提出种种可供选择处理问题方案或思路。路。杜威强调，在提出假说这一步骤上，要放开杜威强调，在提出假说这一步骤上，要放开思绪，要依赖于思绪，要依赖于“既大胆又慎重心灵既大胆又慎重心灵”，构想，构想出尽可能多样方案或出尽可能多样方案或“解答式解答式”，以供选择。，以供选择。胡适曾把这一步骤概括为胡适曾把这一步骤概括为“大胆假设大胆假设”。（4 4）“合理加工合理加工”或推演或推演即对已经提出来用以处理问题方案所蕴即对已经提出来用以处理问题方案所蕴涵结果进行涵结果进行“合理加工合理加工”或推演，尽可能或推演，尽可能揭示出它们所蕴涵意义和结论。揭示出它们所蕴涵意义和结论。因为这些从因为这些从假设推演出来结论或推论，依然是假说性。假设推演出来结论或推论，依然是假说性。往往含有虚拟条件句形式，即它预言：假如出往往含有虚拟条件句形式，即它预言：假如出现现(或满足或满足)某条件，那么就将有某结果某条件，那么就将有某结果(或事件或或事件或性质性质)发生。但预言是否能够应验，仍不得而知。发生。但预言是否能够应验，仍不得而知。第18页(5)(5)求证或证实求证或证实这一步骤就是对假说这一步骤就是对假说(或方案或方案)所预期结果所预期结果进行检验。进行检验。“人们依据检验某一观念或假说需人们依据检验某一观念或假说需要，精心安排种种条件，以了解该观念在理论上要，精心安排种种条件，以了解该观念在理论上所指明结果是否实际发生所指明结果是否实际发生”。杜威实际上提出。杜威实际上提出了怎样检验和评价假说或方案，方便从中选择或了怎样检验和评价假说或方案，方便从中选择或接收一个最可置信假说，或者对于处理问题来接收一个最可置信假说，或者对于处理问题来说是最正确方案。说是最正确方案。胡适曾把杜威这五步法中第四、第五步两步合胡适曾把杜威这五步法中第四、第五步两步合起来，概括为起来，概括为“小心求证小心求证”。第19页杜威关于认识过程五步法杜威关于认识过程五步法 线索线索突破口突破口假说（假设）假说（假设）前验评价（假说前验评价（假说含义展开）含义展开）后验评价（排除后验评价（排除错误、确证、实错误、确证、实 践检验）践检验）问题处理问题处理（新问题（新问题出现）出现）疑难问题提疑难问题提出出疑问（疑疑问（疑难问题由难问题由来）来）假说修假说修正正界定问题界定问题疑难情境疑难情境提出假说提出假说合理加工与推演合理加工与推演求证或证实求证或证实第20页3.中国今人治学中国今人治学（王国维治学三境界（王国维治学三境界与科学创造四阶段）与科学创造四阶段）第21页治学三境界与创造四阶段治学三境界与创造四阶段 三种境界三种境界 王国维王国维古今之成大事业、大学问者，必古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：经过三种之境界：“昨夜西风凋碧树。独上高楼，昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。望尽天涯路。”此第一境也。此第一境也。“衣带渐宽终不悔，为伊消得人衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。憔悴。”此第二境也。此第二境也。“众里寻他千众里寻他千baidubaidu，蓦然回首，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。那人却在，灯火阑珊处。”此第三境此第三境也。也。也。第22页治学三种境界治学三种境界迎着困难，勇于攀登，高瞻远望，苦迎着困难，勇于攀登，高瞻远望，苦苦思索苦思索,“独上高楼，望尽天涯路独上高楼，望尽天涯路”；这是处于创造沉思中情景。；这是处于创造沉思中情景。-第一个第一个境界。境界。追求真理，百折不挠，不论多大挫折，追求真理，百折不挠，不论多大挫折，终不后退终不后退,“衣带渐宽终不悔，为伊衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴消得人憔悴”；这是研究探索中情景。这是研究探索中情景。-第二种境界。第二种境界。几经艰辛奋斗，突然受到启发，顿时几经艰辛奋斗，突然受到启发，顿时恍然大悟，原来事物奥秘，正隐藏在恍然大悟，原来事物奥秘，正隐藏在“灯火阑珊处灯火阑珊处”；这是直觉顿悟、成；这是直觉顿悟、成功欢悦情景。功欢悦情景。-第三种境界。第三种境界。第23页治学三境界对应创造三阶段治学三境界对应创造三阶段 “三种境界三种境界”之说正说明了在科学探索之说正说明了在科学探索和艺术创作中存在着三个阶段：和艺术创作中存在着三个阶段：高瞻远瞩、构想沉思准备阶段高瞻远瞩、构想沉思准备阶段-准备期准备期覃思苦虑、孜孜以求探索阶段覃思苦虑、孜孜以求探索阶段-探索期探索期不停追求、终有顿悟收获阶段不停追求、终有顿悟收获阶段-豁朗期豁朗期 王国维先生这一叙述蕴含着深邃哲理，其王国维先生这一叙述蕴含着深邃哲理，其真知灼见发人深思真知灼见发人深思。第24页科学创造四阶段科学创造四阶段 从事科学研究人似乎还需要一个境界，从事科学研究人似乎还需要一个境界，即：即：“行到水穷处，坐看云起时。行到水穷处，坐看云起时。”(王维王维诗诗)。“行到水穷处行到水穷处”可状实践检验，可状实践检验，“坐坐看云起时看云起时”则是理论升华。则是理论升华。科学研究中第科学研究中第四种境界：四种境界：实践检验、排除错误实证阶段实践检验、排除错误实证阶段-验证期验证期 创造性思维活动不能在顿悟阶段结束创造性思维活动不能在顿悟阶段结束，因为思维豁然贯通仅仅是创造端倪初露，因为思维豁然贯通仅仅是创造端倪初露，茅塞顿开、灵感突现并不是完整创造，假茅塞顿开、灵感突现并不是完整创造，假如不加以完善验证、发展或加工扬弃，那如不加以完善验证、发展或加工扬弃，那么尽管这些思想火花十分可贵，可是浅尝么尽管这些思想火花十分可贵，可是浅尝辄止，仍可能功亏一篑，丧失了创造中本辄止，仍可能功亏一篑，丧失了创造中本应得到最有力结果。应得到最有力结果。故有必要对出现出新故有必要对出现出新感想作出评价、验证和完善。感想作出评价、验证和完善。第25页曹冲称象曹冲称象 三国三国曹冲把一个大象重量称出来了。曹冲把一个大象重量称出来了。曹冲聪明之处于于：曹冲聪明之处于于：一有联想才能见过曹操海上练兵舰船一有联想才能见过曹操海上练兵舰船装上兵员与武器后下沉。装上兵员与武器后下沉。“舰船舰船”能够起能够起到到“秤秤”作用。曹冲有举一反三能力作用。曹冲有举一反三能力 二有逻辑判断能力大象是有重量，石二有逻辑判断能力大象是有重量，石头虽小也是有重量，多块石头代替大象可头虽小也是有重量，多块石头代替大象可能。能。三有抽象能力玩过弹弓打鸟，以石计三有抽象能力玩过弹弓打鸟，以石计数游戏。曹冲有以石代象，以石称重抽象数游戏。曹冲有以石代象，以石称重抽象能力。反应了中国孩子直觉能力。能力。反应了中国孩子直觉能力。但曹冲和先人没有把问题从理论上升华但曹冲和先人没有把问题从理论上升华提升。提升。曹冲一个聪明孩子曹冲一个聪明孩子。第26页阿基米德称王冠阿基米德称王冠 “阿基米德称王冠阿基米德称王冠”由由“现象现象”（物体浸入水中水溢出现象）到提（物体浸入水中水溢出现象）到提出出“假说假说”（重量相同、密度不一样（重量相同、密度不一样金属溢出水是不一样），处理了实际金属溢出水是不一样），处理了实际问题，再进入验证期，将现象升华问题，再进入验证期，将现象升华,归纳为归纳为“原理原理”（后人认为是（后人认为是“定理定理”、“定律定律”）阿基米德不但找到了区分金王冠中阿基米德不但找到了区分金王冠中是否掺入了其它金属方法，而且在他是否掺入了其它金属方法，而且在他著作论浮体中深入总结了液体静著作论浮体中深入总结了液体静力学基本原理后人称为阿基米德定力学基本原理后人称为阿基米德定理。理。第27页科学研究要重视验证期科学研究要重视验证期和理论升华和理论升华 阿基米德不但有联想能力、逻辑判阿基米德不但有联想能力、逻辑判断能力、抽象能力，还有理论升华能断能力、抽象能力，还有理论升华能力提升到理论高度来认识能力。这力提升到理论高度来认识能力。这是作为一个科学家必须具备能力。阿是作为一个科学家必须具备能力。阿基米德科学家，浮力定律创始人。基米德科学家，浮力定律创始人。对对“曹冲称象曹冲称象”，仅停留在某一实，仅停留在某一实际问题处理上。我们没有将问题从理际问题处理上。我们没有将问题从理论上升华，也没有发觉先人对论上升华，也没有发觉先人对“曹冲曹冲称象称象”现象有深入阐述统计。现象有深入阐述统计。第28页 直直接接称称出出大大象象是是人人们们办办不不到到事事，但但一一块块石头重量是能够称出来块块石头重量是能够称出来 1.1.曹曹冲冲用用大大船船沉沉浮浮先先把把象象重重量量变变换换成石头重量，这一步用成石头重量，这一步用L L表示表示 2.2.再称石头重量，这一步用再称石头重量，这一步用A A表示表示 3.3.又又将将石石头头重重量量变变换换成成大大象象重重量量。这这一一步步跟跟L L交交换换恰恰好好相相反反，我我们们用用L L1 1表示表示。三步连起来能够写成。三步连起来能够写成L L1 1AL.AL.它它表表示示先先实实施施L L，再再实实施施A A，最最终终实实施施L L1 1。这么就把大象重量称出来了。这么就把大象重量称出来了。“曹冲称象曹冲称象”今人总结今人总结共轭控制方法先祖共轭控制方法先祖第29页 数数学学上上将将L L1 1ALAL称称为为与与A A共共轭轭控控制制方方法法，它它经经过过L L变变换换和和L L1 1变变换换，把把我我们们原原来来不不能能控控制制事事变变为为我我们们能能够够控控制制A A过过程程去去完完成成。A A控控制制范范围围在在施施行行了了L L和和L L1 1变变换换后扩大了。比如：一个混匀固体方法。后扩大了。比如：一个混匀固体方法。L L将固体溶于某种液体，将固体溶于某种液体，A A控制液体混匀方法，控制液体混匀方法，L L1 1 L L反变换，将溶液蒸干。反变换，将溶液蒸干。这这么么L L1 1ALAL过过程程就就使使混混合合液液体体方方法法扩扩大了控制范围，用于混匀固体。大了控制范围，用于混匀固体。第30页科学研究要重视理性思维，科学研究要重视理性思维，重视理论升华，重视验证期重视理论升华，重视验证期关关于于验验证证期期，举举爱爱因因斯斯坦坦建建立立和和验验证证广广义义相相对对论论例例子子。191319131919爱爱因因斯斯坦坦在在导导出出协协变变形形式式引引力力场场方方程程后后，等等候候着着试试验验验验证证波波折历程。折历程。爱爱因因斯斯坦坦预预言言，从从远远处处恒恒星星发发出出光光线线，假假如如经经过过太太阳阳表表面面，光光线线必必被被引引力力场场所所折折弯弯。而而证证实实这这个个理理论论最最终终证证据据只只能能来来自自在在日日蚀蚀过过程程中中拍拍摄摄靠靠近近太太阳阳星星星星照照片片。195195月月，英英国国爱爱丁丁顿顿爵爵士士领领导导两两个个观观察察队队分分别别在在巴巴西西和和西西非非拍拍摄摄日日全全蚀蚀照照片片，其其观观察察结结果果分分别别为为1.61(0.30)1.61(0.30)和和1.98(0.12)1.98(0.12)秒秒弧弧度度。试验与爱因斯坦预言吻合，试验与爱因斯坦预言吻合，第31页科学创造四阶段科学创造四阶段 与文学艺术创作不一样，与文学艺术创作不一样，科学探索还需要科学探索还需要第四个阶段：第四个阶段：高瞻远瞩、构想沉思准备阶段高瞻远瞩、构想沉思准备阶段-准备期准备期覃思苦虑、孜孜以求探索阶段覃思苦虑、孜孜以求探索阶段-探索期探索期不停追求、终有顿悟收获阶段不停追求、终有顿悟收获阶段-豁朗期豁朗期实践检验、排除错误实证阶段实践检验、排除错误实证阶段-验证期验证期 第32页科学创造四阶段 线索线索突破口突破口假说（假设）假说（假设）前验评价（假前验评价（假说含义展开）说含义展开）后验评价（排除后验评价（排除错误、确证、实错误、确证、实 践检验）践检验）问题处理问题处理（新问题（新问题出现）出现）疑难问疑难问题提出题提出疑问（疑疑问（疑难问题由难问题由来）来）假说假说修正修正验证期验证期酝酿期酝酿期 探索期探索期顿悟期顿悟期第33页4.中国古人治学中国古人治学（中庸之治学）（中庸之治学）第34页中庸之治学：学一问一思一辨一行中庸之治学：学一问一思一辨一行 中中庸庸、大大学学成成文文约约在在秦秦、汉汉之之际际(公公元元前前3 3)，按按西西方方说说法法，中中国国没没有有逻逻辑辑学学、几几何何学学（仅仅希希腊腊有有），更更没没有有由由试试验验找找因因果果关关系系等等。“当当代代科科学学”方方法法、概概念念和和思思想想是是牛牛顿顿以以后后事事。不不论论中中外外，所所谓谓“科科学学方方法法”无无从从谈谈起。起。但但中中国国先先人人有有自自己己一一套套完完整整做做学学问问基基本步骤和方法。本步骤和方法。第35页中庸一篇第中庸一篇第2020章最终三段：系统叙述了章最终三段：系统叙述了古人治学，表示了中国传统文化精华。读古人治学，表示了中国传统文化精华。读后，能够说是茅塞顿开，不由不佩服我国后，能够说是茅塞顿开，不由不佩服我国古代学者在治学方法上严谨周密，表示文古代学者在治学方法上严谨周密，表示文词之精美简练。词之精美简练。“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。行之。”“博学知识，详问原由，慎密思索，辨论博学知识，详问原由，慎密思索，辨论明理，实践笃行。明理，实践笃行。”学、问、思、辨、行学、问、思、辨、行中庸传授研究学问中庸传授研究学问之道之道第36页 “有弗学，学之弗能，弗措也。有弗学，学之弗能，弗措也。要么不学，学就要学能掌握，绝不中途而废要么不学，学就要学能掌握，绝不中途而废 有弗问，问之弗知，弗措也。有弗问，问之弗知，弗措也。要么不问，问就要问个清楚，绝不轻易罢休要么不问，问就要问个清楚，绝不轻易罢休 有弗思，思之弗得，弗措也。有弗思，思之弗得，弗措也。要么不思，思就要思有创意，绝不稀里糊涂要么不思，思就要思有创意，绝不稀里糊涂 有弗辨，辨之弗明，弗措也。有弗辨，辨之弗明，弗措也。要么不辨，辨就要辨明道理，绝不含糊马虎要么不辨，辨就要辨明道理，绝不含糊马虎 有弗行，行之弗笃，弗措也。有弗行，行之弗笃，弗措也。”要么不行，行就要行得彻底，绝不虎头蛇尾要么不行，行就要行得彻底，绝不虎头蛇尾第37页“人一能之，己百之；人一能之，己百之；“他人一遍能做好，我做它一百遍；他人一遍能做好，我做它一百遍；人十能之，己千之。人十能之，己千之。他人做十遍能做好，我做它一千遍。他人做十遍能做好，我做它一千遍。果能此道矣，果能此道矣，果真是这么做了，果真是这么做了，虽愚必明，虽柔必强。虽愚必明，虽柔必强。”愚蠢必会变得聪明，柔弱定会变得刚强。愚蠢必会变得聪明，柔弱定会变得刚强。”第38页中庸之学问思辨行 线索线索突破口突破口假说（假设）假说（假设）前验评价（假说前验评价（假说含义展开）含义展开）后验评价（排除后验评价（排除错误、确证、实错误、确证、实 践检验）践检验）问题处理问题处理（新问题（新问题出现）出现）疑难问题提疑难问题提出出疑问（疑疑问（疑难问题由难问题由来）来）假说修假说修正正博学之博学之审问之审问之慎思之慎思之明辨之明辨之笃行之笃行之第39页把把中中庸庸“博博学学，审审问问，慎慎思思，明明辨辨，笃笃行行。”治治学学与与科科学学研研究究路路径径框框图图相相比比较较，可可见见中中国国古古代代治治学学方方法法，是是何何等等先先进进。多多年年后后今今天天读读来来，依依然然是含有强大生命力。是含有强大生命力。中中庸庸学学一一问问一一思思一一辨辨一一行行与与框框图图文件与线索文件与线索 学学 疑难问题提出疑难问题提出 问问 突破口和假说突破口和假说 思思 前验评价（尝试性处理）前验评价（尝试性处理）辨辨 后验评价（排除错误）后验评价（排除错误）行行 第40页科科学学研研究究路路径径框框图图是是从从波波普普尔尔科科学学方方法法模模式式展展开开，它它是是以以西西方方科科学学形形式式逻逻辑辑体体系系和和系统试验找因果关系为基础。系统试验找因果关系为基础。我我敢敢说说中中庸庸学学、问问、思思、辨辨、行行治治学学方方法法实实为为当当代代科科学学方方法法始始祖祖，并并不不是是夸夸大大之之言言。它它是是我我国国古古代代传传统统文文化化留留给给人人类类文文明宝库主要遗产。明宝库主要遗产。当当然然，在在当当代代科科学学方方法法中中贯贯通通着着一一系系列列数数学学、逻逻辑辑学学以以及及试试验验验验证证等等实实证证方方法法和和伎伎俩俩，中中庸庸提提出出学学一一问问一一思思一一辨辨一一行行方方法法只只是是告告诉诉你你治治学学一一些些基基本本标标准准，它它们们之之间自然有差异，我们不能苛求前人。间自然有差异，我们不能苛求前人。第41页爱因斯坦于爱因斯坦于19531953年给年给J JE.Switzer E.Switzer 信：信：“西西方方科科学学发发展展是是以以两两个个伟伟大大成成就就为为基基础础，那那就就是是：希希腊腊哲哲学学创创造造形形式式逻逻辑辑体体系系（在在欧欧几几里里德德几几何何中中），以以及及经经过过系系统统试试验验发发觉觉有有可可能能找找出出因因果果关关系系（在在文文艺艺复复兴兴时时期期）。在在我我看看来来，中中国国贤贤哲哲没没有有走走上上这这两两步步，那那是是用用不不着着惊惊奇奇。令令人人惊惊奇奇倒倒是是这这些些发发觉觉（在在中中国）都作出来了。国）都作出来了。”这段话说明了西方科学两大基础：形式逻辑体这段话说明了西方科学两大基础：形式逻辑体系和系统试验找因果关系；系和系统试验找因果关系；而中国科学有自己、而中国科学有自己、与西方不一样基础；在自己基础上，中国贤哲也与西方不一样基础；在自己基础上，中国贤哲也作出了伟大发觉。作出了伟大发觉。第42页（二）科学研究：要提（二）科学研究：要提出问题和步步有创意出问题和步步有创意第43页科学研究路径框图（基于波普尔）科学研究路径框图（基于波普尔）线索线索突破口突破口假说（假设）假说（假设）前验评价（假说前验评价（假说含义展开）含义展开）后验评价（排除后验评价（排除错误、确证、实错误、确证、实 践检验）践检验）问题处理问题处理（新问题出（新问题出现）现）疑难问疑难问题提出题提出疑问（疑疑问（疑难问题由难问题由来）来）假说假说修正修正第44页1.科学研究自问题始科学研究自问题始第45页疑难问题提出疑难问题提出两个问题：疑问和提出疑难问题。两个问题：疑问和提出疑难问题。疑问是思想起点。一切有用疑问是思想起点。一切有用 思想，都起于一个疑问；一切科学创造，思想，都起于一个疑问；一切科学创造，实际上起于思想上疑惑。实际上起于思想上疑惑。“学原于思，思起于疑学原于思，思起于疑”。不过，有疑问并不等于能提出问题。不过，有疑问并不等于能提出问题。尤其是有些看法似乎已经是常识，是尤其是有些看法似乎已经是常识，是传统看法，是书本上写，是权威结论，传统看法，是书本上写，是权威结论，是常见现象，虽有疑问，却不敢提出是常见现象，虽有疑问，却不敢提出问题。问题。第46页科学研究从问题开始科学研究从问题开始科学研究从哪里开始？从学习前人知识开科学研究从哪里开始？从学习前人知识开始吗？从试验观察开始吗？始吗？从试验观察开始吗？非也！非也！科学研究是从科学研究是从“问题问题”开始。只有开始。只有引发了问题，才能够说进入了研究。引发了问题，才能够说进入了研究。问题作为研究起点，能够发觉问题是做问题作为研究起点，能够发觉问题是做学问起点。若凡事不成问题，那便无学问学问起点。若凡事不成问题，那便无学问可言了。经典例子：弗莱明创造青霉素，可言了。经典例子：弗莱明创造青霉素，伦琴发觉伦琴发觉X X射线。射线。全部创造创造皆由发生问题得来。凡他全部创造创造皆由发生问题得来。凡他人注意不到地方，自己都怀疑研究，这是人注意不到地方，自己都怀疑研究，这是做学问第一步。做学问第一步。第47页科学始于问题科学始于问题(差异、矛盾差异、矛盾)1.1.问题促使理论产生问题促使理论产生 理理论论任任务务在在于于试试图图处处理理问问题题。理理论论是是一一个个尝尝试试，猜猜测测，假假设设，科科学学家家依依据据他他怀怀疑疑、猜猜测测、理理论论、想想法法、灵灵感感去去盘盘问问自自然然界。界。假假如如没没有有问问题题，也也就就不不会会有有对对问问题题解解释释即即理理论论。没没有有问问题题，不不成成研研究究。胡胡适适曾曾断断言：问题是知识学问老祖宗。言：问题是知识学问老祖宗。古古往往今今来来一一切切知知识识产产生生与与积积聚聚，都都是是要要解解答答问问题题，要要解解答答实实用用上上困困难难或或理理论论上上疑疑难。难。第48页科学始于问题科学始于问题(差异、矛盾差异、矛盾)1.1.问题促使理论产生问题促使理论产生 理理论论任任务务在在于于试试图图处处理理问问题题。理理论论是是一一个个尝尝试试，猜猜测测，假假设设，科科学学家家依依据据他他怀怀疑疑、猜猜测测、理理论论、想想法法、灵灵感感去去盘盘问问自自然然界。界。假假如如没没有有问问题题，也也就就不不会会有有对对问问题题解解释释即即理理论论。没没有有问问题题，不不成成研研究究。胡胡适适曾曾断断言：问题是知识学问老祖宗。言：问题是知识学问老祖宗。古古往往今今来来一一切切知知识识产产生生与与积积聚聚，都都是是要要解解答答问问题题，要要解解答答实实用用上上困困难难或或理理论论上上疑疑难。难。第49页2.2.问题推进科学发展问题推进科学发展 问题是促进科学发展动力。问题是促进科学发展动力。问题造成科学知识发展问题造成科学知识发展 问题促使人们思索，发展科学。问题问题促使人们思索，发展科学。问题 推进研究，指导研究。推进研究，指导研究。问题不停促进科学深度和准确性。问题不停促进科学深度和准确性。问题不在于大小，而在于真伪；不问题不在于大小，而在于真伪；不在于新旧，而在其意义和价值。在于新旧，而在其意义和价值。问题是学术研究对象。以致于波普尔问题是学术研究对象。以致于波普尔直接将科学研究定为不停地提出问题：直接将科学研究定为不停地提出问题：科学只能从问题开始科学只能从问题开始 第50页 3.3.问题是认识活动起点，问题是认识活动起点，并贯通于科学研究并贯通于科学研究 对对于于科科学学家家研研究究，作作为为起起点点总总是是问问题题。在在科科学学研研究究中中，我我们们心心目目中中必必须须有有一一个个确确定定问问题题，对对这这个个问问题题，我我们们要要用用观察、试验或理论来加以处理。观察、试验或理论来加以处理。“问问题题”是是科科学学研研究究真真正正灵灵魂魂、问问题题深深入入与与研研究究深深入入不不过过是是同同一一过过程程两两个个方面。方面。所所以以，自自然然科科学学发发展展历历史史，就就是是问问题不停展开和深入历史。题不停展开和深入历史。第51页发觉新问题（从无到有）发觉新问题（从无到有）研究者经过思索观察提出研究者经过思索观察提出“迄今迄今”从来没有些人从来没有些人提出过科学问题（科学解释、理性认识）。提出过科学问题（科学解释、理性认识）。拓扑学提出。拓扑学提出。1 81 8世纪哥尼斯堡在普莱格尔河上世纪哥尼斯堡在普莱格尔河上建有建有7 7座桥，将河中间两个岛和河岸联结起来。座桥，将河中间两个岛和河岸联结起来。一天有些人提出能不能每座桥都只走一遍最终一天有些人提出能不能每座桥都只走一遍最终又回到原来位置。又回到原来位置。17361736年有些人带着这个问题年有些人带着这个问题去找大数学家欧拉。欧拉把两座小岛和河两岸分去找大数学家欧拉。欧拉把两座小岛和河两岸分别看做别看做4 4个点，把个点，把7 7座桥看做这座桥看做这4 4个点之间连线。个点之间连线。这么问题就简化为能否用一笔把这个图形画出来这么问题就简化为能否用一笔把这个图形画出来问题。经分析，欧拉得出结论问题。经分析，欧拉得出结论不可能每座桥都不可能每座桥都走一遍，最终回到原来住置；他而且给出了全部走一遍，最终回到原来住置；他而且给出了全部能够一笔画出来图形所应含有条件。此乃拓扑学能够一笔画出来图形所应含有条件。此乃拓扑学“先声先声”。第52页由现有问题提出新问题由现有问题提出新问题（从有到新（从有到新甚至变腐朽为神奇）甚至变腐朽为神奇）原子结构模型：汤姆逊葡萄干面包模型原子结构模型：汤姆逊葡萄干面包模型(虽能解虽能解释元素周期性但不能解释光谱现象释元素周期性但不能解释光谱现象)，到卢瑟福，到卢瑟福行星模型行星模型(能解释原子结构和原子辐射光谱线稳能解释原子结构和原子辐射光谱线稳定性定性)，再到波尔原子能量分立定态模型，再到波尔原子能量分立定态模型(能够解能够解释其它模型不能解释现象释其它模型不能解释现象)。19241924年，法国物理学家德布罗意关于物质波论文年，法国物理学家德布罗意关于物质波论文发表。经过光与实物粒子类比发表。经过光与实物粒子类比光含有粒子性、光含有粒子性、波动性；粒子亦含有粒子性、波动性。波恩、乔波动性；粒子亦含有粒子性、波动性。波恩、乔丹、海森堡创建了矩阵力学，薛定谔创建了波动丹、海森堡创建了矩阵力学，薛定谔创建了波动力学。二者被证实是等价。力学。二者被证实是等价。第53页 科学研究中，理论和事实之间矛盾是经科学研究中，理论和事实之间矛盾是经常发生。科学中某种新事实和现象被发常发生。科学中某种新事实和现象被发现了，原有理论解释不了这种新事实、新现了，原有理论解释不了这种新事实、新现象。在这种情况下，原有理论便面临着现象。在这种情况下，原有理论便面临着挑战和危机。终究是用原有理论来克服危机挑战和危机。终究是用原有理论来克服危机，还是经过革新原有理论来克服危机？这常，还是经过革新原有理论来克服危机？这常常引导人们开始新研究并作出科学发觉。常引导人们开始新研究并作出科学发觉。举例：举例：18241824年，法国天文学家布瓦尔德年，法国天文学家布瓦尔德发觉天王星轨道理论计算总是同实际观察发觉天王星轨道理论计算总是同实际观察有出入。有之久。天文学家一直为这一有出入。有之久。天文学家一直为这一矛盾操劳和迷惑。这曾使牛顿力学面临挑战矛盾操劳和迷惑。这曾使牛顿力学面临挑战：为了处理这个矛盾，法图科学家提出了：为了处理这个矛盾，法图科学家提出了存在未知行星科学假说，德国天文学家发存在未知行星科学假说，德国天文学家发现了行星现了行星后被命名为海王星。后被命名为海王星。第54页提出疑问和问题路径提出疑问和问题路径(1)(1)某个理论内部逻辑矛盾；某个理论内部逻辑矛盾；(2)(2)理论结构上不符合简单性与普遍理论结构上不符合简单性与普遍 性要求；性要求；(3)(3)现有理论与经验事实之间矛盾现有理论与经验事实之间矛盾(4)(4)对经验事实未能作出统一理论对经验事实未能作出统一理论 说明差异；说明差异；(5)(5)理论实际应用与现有技术条件理论实际应用与现有技术条件 矛盾；矛盾；(6)(6)不一样理论体系之间差异与不一样理论体系之间差异与 矛盾矛盾。第55页思索问题：当思索向思索问题：当思索向“问题问题”集中，有可集中，有可能处理此能处理此“问题问题”IdeaIdea出现得越多出现得越多。提出问题要有科学精神。提倡多疑、多问、提出问题要有科学精神。提倡多疑、多问、多想，多思索，不是随心所欲、脱离实际多想，多思索，不是随心所欲、脱离实际乱疑或离奇荒谬乱想，要以科学标准为指乱疑或离奇荒谬乱想，要以科学标准为指导提出有意义问题。导提出有意义问题。科学研究，是从已知探究未知，取得新知。科学研究，是从已知探究未知，取得新知。提出问题，思索问题，要从现有基础出发，提出问题，思索问题，要从现有基础出发，用现有科学知识规律去解析、探究、论证，用现有科学知识规律去解析、探究、论证，寻找新结论。寻找新结论。努力实践：当选择努力实践：当选择“问题问题”作为研究对象作为研究对象之后，经努力实践而做出了先进可用新东之后，经努力实践而做出了先进可用新东西就叫做创新结果。西就叫做创新结果。第56页 问问题题从从何何而而来来？从从前前人人试试验验、文文件件资资料料中中观观点点和和认认识识和和自自己己实实践践和和经经验验中来。要分析：中来。要分析：1 1、前人为何做这一工作：意义、推进力；、前人为何做这一工作：意义、推进力；2 2、前前人人工工作作做做了了什什么么，处处理理了了什什么么，推推进进了了什什么么；认认识识和和经经验验；理理论论、方方法法和试验有没有漏洞和缺点？和试验有没有漏洞和缺点？3 3、对对这这一一问问题题自自己己与与前前人人不不一一样样观观点点差异、矛盾、认识和经验；差异、矛盾、认识和经验；4 4、分析和比较事物各个发展阶段异同，、分析和比较事物各个发展阶段异同，总结出事物规律。总结出事物规律。第57页2.科