科学发展模式市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,科学发展模式,1,第1页,题解：何谓科学发展模式？,定义：“从动态上描述科学发展主要特征和内在机理”,指数增加律,汤浅现象,凯德洛夫：带头学科理论,累积模式,波普尔模式,库恩模式,应包含两个方面：,宏观上描述科学整体运动规律：,2,第2页,微观上阐述科学理论生长 过程：,观察、试验,假说,检验,理论问题,尝试性答案,检验,理论,3,第3页,科学发展模式特点和意义,特点,模型和型式化,不可能详细表征科学发展一切方面,意义,加深科学及其规律认识,推进科学进步和发展,4,第4页,一、证实标准与科学积累发展模式,可证实性标准（verifiability principle),认识和理论既来自经验，又由经验验证。,一个陈说是科学还是非科学，应以其是否被证实为判别标准。,科学随经验不停积累而向前发展。,5,第5页,逻辑实证主义证实标准,有意义命题：,综合命题：（经验证实）,后天、经验、以事务为对象命题,“这朵花是香”,分析命题,（,逻辑句法规则证实）,数学、逻辑、以纯形式为对象命题,“假如a=b;b=c;那么 a=c”,无意义命题：,形而上学（,世界是由物质组成）,6,第6页,累积增加模式,科学是一个不停积累过程，知识从少到多，日渐积累，越积越多.,代表人物:,亚里士多德（Aristotle）,惠威尔（WWhewell）,7,第7页,亚里士多德,从观察上升到理论，再从理论返回,到观察，以指导观察。前者采取,“归纳”，后者采取“演绎”。,8,第8页,从过程1到过程2,普通理论1成了 认识背景，,指导并解释经验观察2,，这就要暗含一个前提：,前后不矛盾,。不矛盾意味着知识融汇可能。,经,验,观,察,1,经,验,观,察,3,一,般,理,论,2,经,验,观,察,2,一,般,理,论,1,归纳,演绎,归纳,演绎,过程1,过程2,认识背景指导、解释观察2,用图表示：,9,第9页,在认识每一个阶段，作为认识起点知识所包含内容越来越多,知识就像滚雪球一样越滚越大,假如相信累积模式，则:,对发觉抱乐观态度；科学发展就是这种必定真知识不停增多过程；整个科学史就是科学不停进步历史,10,第10页,19世纪以前科学界相信科学发展 是累积。分析原因：,科学研究,只有一个模式 （从观察开始）；,大多数历史事实使学者领悟到也是如此（牛顿；文件）,11,第11页,惠威尔：,把科学进化比作支流汇成江河形式，即科学是经过,归并,而进化,开普勒定律,伽利略自由落体定律,潮汐运动规律,其它事实,牛顿万有引力理论,12,第12页,怎样归并呢？,首先要有事实1、2 m,经验定律1、2、n,更高层次定律1、2、o,理论,归并,归并,归并,13,第13页,事实1，事实2事实,m,经验定律1，2，经验定律,n,更高层次定律1，2，o,理论,mn0,14,第14页,必定推论：,定律和理论并不在同一个层次上,15,第15页,对惠威尔观点批评,图尔明批评,给科学史强加了一个虚假连续性；科学发展是坎坷不平，理论并不相互流入对方；相反，竞争是法则，一个理论被另一个理论替换，经常是革命性推翻,燃素说和氧化说之间是取代、推翻关系，是竞争结果，是不连续,16,第16页,亚里士多德,：,速度,V取决于作用力与阻力之比；,运动存在表明作用力起了作用；,需要解释是运动本身，不是运动改变,牛顿第一定律,匀速直线运动,是惯性运动，,它不需要作用力，也不需要解释；,要解释只是运动改变,这两种理想之间是冲突，牛顿理想获胜是对亚氏理想否定，不是归并17,第17页,内格尔批评：,牛顿力学,相对论,解释范围大；,能够推出前者,单纯用惠威尔方法不能说明科学理论改变，如：,18,第18页,内格尔将归并分为两类,：,“同质归并”，这是惠威尔自己提出。,“异质归并”这是他自己补充：,从经典热力学,统计力学,从牛顿力学,相对论,19,第19页,累积模式图示,知识量,时间,直线发展,不存在突变,没有科学革命,地位,20,第20页,卡尔纳普：中国套箱,21,第21页,评价,：,优点：,能很好地说明新旧理论之间继承性,问题：,科学发展并不全是渐进，其间曾经存在革命，有间断，无法用继承性加以说明;,新理论产生常开始于旧理论与观察事实矛盾;,累积模式把科学发展问题太简单化了,22,第22页,二、证伪标准与不停革命模式,1905,年相对论提出,以前，牛顿理论已经受千百次检验，取得惊人成功，被证实是真理。,在相对论冲击下，根基发生了动摇,一个理论，不论多么成功，都难免被推翻命运。,由此出发看1919年爱丁顿试验（不是对爱氏理论证实，而是对牛顿理论“证伪”、“否证”）,科学不可能是“向着最终目标稳步前进系统，它永远得不到真理，甚至象几率那样真理替换物。”,背景,23,第23页,证伪标准,证伪主义（falsificationism),波普尔,反对归纳法,经验观察-个别，特称；科学理论-普遍命题,区分科学与非科学-可证伪性,科学理论不能被经验证实，却能够被经验证伪,可证伪性：逻辑上可能性,24,第24页,模式描述,P,1,TT,EE,P,2,P,1,问题,TTTentative Theory,试探性理论,EEElemination of error,用证伪消除错误,P,2,下一个新问题,猜测和反驳是科学知识发展过程本质,25,第25页,波普尔模式包含四个步骤,科学从问题开始,针对问题，科学家进行各种大胆尝试性猜测，即提出假设和理论,各种理论之间激烈竞争，相互批判，并经受观察和试验严格检验，从而去除错误，筛选出逼真度较高新理论,新理论被证伪，又出现新问题，开始下一个过程,26,第26页,把科学看成是从问题到问题而进步，伴随这种进步，问题深度不停增加,贯通该模式红线是,猜测与反驳,过程,他自己将这个模式称为“以猜测和反驳为伎俩来处理问题普通模式,”,27,第27页,应提倡科学精神,要有勇于犯错误精神,“怕犯错误是一个可怜愿望”,“从错误中学习”,“科学史仅是一部不可靠猜测史或错误史”,要有批判精神,向权威批判,向自己批判,要有否定精神,否定旧理论是发展新理论前提，否定得越早，进步越快。,28,第28页,对波普尔模式评价：,突破了逻辑实证主义者对科学知识仅作静态语言逻辑分析框框，把人们眼光引导到对科学知识增加作动态考查和对这一过程内在机制作逻辑说明方向上去。,他科学始于问题提法也给人以启迪。,他认为一个反例就能够证伪一个问题（理论）,不对。理论免疫问题,。,问题有各种类型：,29,第29页,a、,产生于理论内部问题,地心说统治时期逆行问题,悬天说提出后“天会不会掉下来”问题,爱氏引力理论提出后光线会不会弯曲问题,b,、,产生于两种不一样理论之间,天体演化和地质进化提出后会问“地球 表面生物怎么来？”上帝创造吗,？,C、,产生于理论和观察矛盾,日心说理论和恒星周年视差,30,第30页,恒星视差,a,O,日,2,1,恒星,1和2相差六个月，两次观察同一恒星，,应该有不一样视角，（a,）但未有看到。,原因：恒星太远 日心说不对,1938年才观察到恒星视差,问题产生以后，怎样从一个问题转换到另一个问题，波普尔也没有作出令人信服说明,31,第31页,历史主义者批评波普：,不一样意不停否定论，这么不会有知识增加了,不一样意经验证伪主义,波普尔理论与科学发展史不相符合,只强调理论只能被证伪，不能被证实，必定造成他对真理错误看法。,32,第32页,波普理论并没有改变科学直线发展总趋势：,时间,知识量,33,第33页,历史主义学派,库恩 范式主义,拉卡托斯 研究纲领,费耶阿本德 无政府主义,34,第34页,三.库恩（T.S.Kuhn)范式改变模式,又叫科学革命模式。因为他强调科学发展是“新理论抛弃并取代与之不相容旧理论革命过程，革命主要标志是,范式（P,aradigm）,变换.”,35,第35页,关键词,：范式（Paradigm）,科学革命结构（1962）100多页，20余种范式解释,必要张力（1977）,36,第36页,范式要素,一定时期内科学共同体,“看问题方式”,，包含共同世界观、方法论、信仰和价值观。,科学共同体一致接收专业学科,基本理论和取得重大成就,，包含能够进行逻辑和数学演算符号概括系统。,科学共同体拥有,仪器设备和使用方法,科学共同体从事科学活动所遵照,范例,37,第37页,1、模式描述,前科课时期,常规科课时期,危机,时期,科学革命时期,新常规科课时期,38,第38页,“前科课时期”,“范式”没有形成之前时期。,亚里士多德以前动力学,阿基米德以前静力学,布莱克以前热力学,燃素说以前化学,赫顿以前地质学,前科课时期,39,第39页,范式是一门学科成为科学必要条件,“常规科课时期”,是范式已经形成时期,科学发展快,对待反常态度：,不理会 消化反常 怀疑自己能力,40,第40页,普劳特（W.Prout,1785-1850）假说,（1815-1816年提出）,普劳特时代仍相信，上帝只会用少数几个砌块来创造世界，氢就是其中之一。因为当初发觉氢原子量为整数，其它元素原子量是氢整数倍，所以元素原子量应该是整数。（相信元素是氢化合物或聚合物）,以后发觉氯原子量不是整数。有了反常出现。,相信传说说法科学家干脆不予理会这一反常。,41,第41页,洛伦兹,（H.A.Lorentz,1853-1928）,收缩假说,消化反常,42,第42页,收缩假说消化了反常,43,第43页,怀疑自己利用范式能力,科学家思想保守,极少有创造性,很有必要,44,第44页,“危机时期”,：对旧范式发生了怀疑 有四种情况会造成怀疑,反常数目越来越多。,有些反常非常顽固。,如“以太”,有些反常打击了范式基本标准,社会需要,45,第45页,1895年，x射线，伦琴,1896年，铀放射性，贝克勒尔,1987年，电子，J.J.Thomson,1898年，、射线，卢瑟福,1901年，,m,e,随速度增大，考夫曼,原子不可分,原子最小,元素不变,质量不变,传统认识,新发觉冲击着传统（反常出现）,46,第46页,地,均轮,能够解释行星亮度改变和逆行,欧多克斯引进了26个球面，每个球面都有,一个方向不一样旋转轴。亚氏引入56个球,面，太复杂了。,阿波罗尼乌斯,（fl.BC 230）,提出本、均轮概念,本轮,47,第47页,地心说早期“同心球”概念,恒星系,不能解释:,行星不规则运动；,行星与地球改变；,行星亮度改变和逆行。,天体,地,48,第48页,派别斗争激烈,科学家心理改变复杂,科学家热衷于哲学和基本问题争论,49,第49页,科学革命时期,抛弃旧范式确立新范式时期,但不是全体科学家一致行动,科学革命时期，科学家能够不抛弃旧范式：,范式选择不完全由观察、试验决定；两个范式之间不可比，无中性元标准，如莫雷试验,50,第50页一个新科学理论并不是靠使它对手信服并使他们接收而获胜。不如说是因为它对手死绝了，而不熟悉这个真理新一代又成长起来了。”（普朗克语）,“范式转换是一代人转换”（库恩）,51,第51页,对范式选择也不是毫无标准：,简单性,有效性,准确性,广泛性,一贯性,52,第52页,新常规科课时期：,以新范式为指导科学发展时期,53,第53页,2.库恩模式评价,克服了直线发展模式存在问题，,既看到了科学发展继承性，又,看到了科学发展间断性,科学革命,知,识,量,常规科学,时间,54,第54页,新范式是怎样产生？,突然出现，有点象格式塔转换,科学革命后产生理论是否更靠近真理？,新范式产生是否是旧范式决定性破坏55,第55页,拉卡托斯科学研究纲领,拉卡托斯Lakatos（1922-1974），,匈牙利人，曾为卢卡奇指导硕士。自称早年深受黑格尔哲学影响；后期被Popper否证论之科学哲学影响，成为批判理性主义者，批判逻辑实证主义，但也不一样意Popper朴素否证论及其科学化界标准，而提出一个主张科学理论含有内在整体性结构精巧否证主义或科学研究纲领方法论。,56,第56页,拉卡托斯,57,第57页,对朴素实证论批判,Lakatos认为Popper否证论只是一个朴素否证论或教条否证论，其最大错误在于，,科学理论并不是一旦为经验所否证，就立刻遭到抛弃，经验反驳并不能淘汰一个理论。,理由有以下：,（一）成功科学理论有许多是属于概率式理论（probabilistic theories），以此来批判科学理论关键是全称命题看法。,（二）因为经验含有主观性，不一样人对于同一事实会有不一样观察结果。所谓经验否证，其实是因人而异，并无绝正确客观标准。,58,第58页,对朴素实证论批判,（三）任何相关理论正确性检证都是有条件，只要诉诸辅助假设，（auxiliary hypoththeses），即可把问题归诸于其它原因，把反例消化，从而保护理论。,（四）任何理论都有与其相互联络其它理论，组成此一理论背景知识，经由适当地调整理论背景知识，能够将任何理论从经验反驳中拯救出来。,59,第59页,精巧否证论,Lakatos认为任何理论都不是孤立存在，而是一系列相互联络，含有严密内在结构理论系统，所以提出精巧否证论（sophisticated falsificationism）,主张以理论系列或科学研究纲领取代理论。,60,第60页,科学研究纲领组成,（一）硬核（hard core）：研究纲领基础理论，是不受经验检验陈说和命题所形成集合，是一组含有启发力形而上理论或是预设，假如遭到反驳和否定，整个研究纲领就会遭到动摇或彻底否定。,61,第61页,科学研究纲领组成,（二）保护带（protective belt）：由许多辅助假设所组成，其功效为保护硬核，将经验反驳矛头引向本身。,（三）反面启示法（negative heuristic）：又称消极性诱导。是一个方法论上禁止性要求，禁止把批判矛头指向硬核，并要求科学家用自己智慧去型塑硬核或创造一些辅助假设以形成保护带。,（四）正面启示法（positive heuristic）：又称为主动性诱导。是科学家预先想好研究方向、方针和步骤，能够开展出一系列越来越复杂模型以仿真实在，而不用理会实际存在反例。,62,第62页,科学研究纲领进化与退化,假如有一系列理论，一个后续理论在前一个理论上添加一些辅助假设，便能消化与原来理论不一致异例（anomaly）；同时后续理论又能够预测一些先前理论未能预见“新奇事实”，则这种理论上调整过程是,“理论上进步”,（theoretically progressive）。,假如一个理论在新奇预测中，有一些能够被经验左证（corroborated），则此一调整过程是,经验上进步,（empirically progressive）。,假如一个理论调整在理论上与经验上都是进步，则此一调整过程为,进化,，科学；反之则为,退化,。,63,第63页,科学研究纲领竞争,Lakatos认为一个研究纲领，即使在进化时期，也常有一个或更多个对手与之竞争。对于科学进步而言，理论多元论比理论一元论要好，即使是在Kuhn常规科课时期，科学家也应该有批判精神。不过批判对象是保护带，而非硬核。,64,第64页,科学研究纲领淘汰,在Lakatos精巧否证主义观点下，科学理论惟有含有下述特点时，才真正受到否证：,（一）新理论必须比旧理论含有更多经验内容。,（二）新理论能解释比旧理论先前成功，或者新理论内容包含了旧理论中不可反驳部分。,（三）新理论经验内容比旧理论多，而且能得到观察或试验验证。,65,第65页,淘汰一个退化研究纲领注意以下标准,一，不要急于淘汰刚处于萌芽状态研究纲领；,二，一个已经退化研究纲领也可能取得新生，而转化为进步研究纲领。,在研究过程当中，并没有所谓,判决性试验,，这种认为试验能够马上判定研究纲领是否退化观点，Lakatos称之为,实时理性,（instant rationality），并给予彻底批判。,66,第66页,科学研究纲领科学发展模式：,科学研究纲领进化阶段,退化阶段,新进化科学研究纲领取代退化研究纲领,新科学研究纲领进化阶段,（以下重新循环）。,67,第67页,科学与非科学分界,Lakatos对于科学/非科学划界标准，和逻辑实证及Popper否证论一样，都是以经验作为基础，,但不一样之处于于Lakatos从历史角度来对待此一问题，不认为有某种永恒不变划界标准，也不像Kuhn那样，完全以科学社群信念作为科学划界标准，而能够防止陷入心理主义泥沼。,68,第68页,科学史,Lakatos将科学史区分为内部史与外部史，依据方法论启发，我们能够建立关于科学理性理论。能够用方法论来对知识史进行理性重建（rational reconstruction）；所编写出来科学史，就是,内部史,（internal history）。,那些无法由任何一个方法论能够加以合理化，而必须用社会心理原因（组织、宗教信仰、性别、阶级意识等）来解释事件，就组成科学史,外部史,。,假如有一个科学方法论能够把科学史里愈多事实包含进内部史里，相对地缩小外部史范围，由此产生科学史著作就是很好科学史，伴随旧方法论向新方法论移转进步，内部史疆界会逐步地入侵外部史地盘。,69,第69页,费耶本德科学无政府主义,“怎么都行“anything goes”,70,第70页,费耶阿本德,将历史主义学派推行极端是美国哲学家费耶阿本德（Paul Karl Feyerabend,1924-1994）。他生于奥地利维也纳，1951年获哲学博士学位。曾任美国伯克利大学、瑞士苏黎世工业大学教授。主要著作有反对方法（1975）、自由社会中科学（1078）、与理性告别（1987）等。,71,第71页,质疑：事实与理论一致性,证实“一致性”比证实“不一致性”更轻易,一样事实能够支持或反对不一样理论,理论比事实可靠,证实一致性并不能确保理论科学性,废除“一致性准则”，,允许不一样理论竞争,72,第72页,科学与非科学关系,科学与非科学不能完全分离，非理性与非科学成份在科学中应占主要地位。,科学历史发展中，非理性不可少。,保护新理论,科学与非科学分界,科学并无特殊普遍科学方法,科学不是神圣不可侵犯,73,第73页,理论多元主义与方法论多元主义,理论能够与经验事实不一致,经验证据“污染”“韧性理论”,理论之间能够不一致,“增生理论”,方法论：怎么都行,没有绝正确一定之规,不受束缚 发散思维,74,第74页,“韧性”和“增生”理论,（1）科学在发展过程中含有“韧性”，在一,定时期人们总会信守一个理论，置大,量反例而不顾，所以，他反对波普关,于理论总是不停遭到证伪观点。,（2）科学理论含有“增生”，允许对现有理,论进行调整，甚至改变形式，所以，,他反对库恩“规范”绝对统治论和存在 “常规科学”论断。,75,第75页,“韧性”和“增生”理论,（3）科学“韧性”和“增生”是相互作用,，要勇于在困难面前坚持自己观点,，又要善于修正自己观点，容忍不,同理 论。,（4）“常规科学”和“科学革命”不是科学发,展两个不一样时期，而只是两个始起,作用原因，科学发展图景是这两,种原因综合。,76,第76页,无政府主义科学发展模式,反对科学沙文主义，理论、方法多元化,波普尔和库恩综合,增生与韧性相互作用,增生理论不是向真理迫近,不停增加不可比可供选择海洋，,没有什么东西被忽略，,没有什么东西永远正确,77,第77页,劳丹与科学研究传统,美国哲学家劳丹（Larry Laudan,1941-）是新历史主义学派后起之秀。他在普林斯顿大学获哲学博士学位。主要著作有进步及其问题（1977）等。,一、对库恩和拉卡托斯批判 劳丹对科学哲学突出贡献，就是在扬弃库恩范式概念和拉卡托斯科学研究纲领方法论基础上，提出研究 传统概念和科学进步当代理性重组思想。,二、研究传统 一个研究传统就是指导详细理论发展一套准则。其主要特征是：都是由若干个专门理论组成；都表达了某种形而上学和方法论特征；都经历了一段很长有意义历史时期以及公式化与形式化过程。,78,第78页,劳丹与科学研究传统,为了克服范式和研究纲领内部结构僵死性，劳丹把研究传统和所属理论之间关系调整得十分灵活。若干个不一致理论能够共同效忠于一个研究传统。若干个不一样研究传统也能够在标准上为任何特定理论提供推测基础。但决定一方依然是研究传统。研究传统本身是在连续发展中进化。,科学革命发生是以某种方式把旧传统成份重新加以组合而提出一个新传统。,三、科学进步模式 劳丹科学进步模式，把科学描绘成为人类处理问题活动，而问题又被认为是形成科学思想关键。他把科学问题分为经验问题和理论问题两大类。处理问题工具是理论。理论有两类，一类是详细专门性理论，另一类是层次更高普遍性理论。,79,第79页,劳丹与科学研究传统,他认为科学进步普通经过三种路径：,一是增加处理经验问题数目，,二是消除所谓“反常”，,三是恢复冲突理论间概念一致性。,在科学进步方式上，他赞同库恩看法：新理论替换旧理论。,他研究传统和科学进步模式都不过是在前人研究基础上做一点修补工作。表面上，历史主义学派在这里得到完善和发展，实质上他理论标志着历史主义终止,80,第80页,