科学方法论优秀PPT.ppt

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1、科学方法论现在学习的是第1页，共100页第三讲科学方法论（1）科学问题与科研选题、（2）科学观察与实验及其认识论问题（3）科学抽象与逻辑思维方法、（4）科学假说与理论现在学习的是第2页，共100页第第1节节 科学问题的提出科学问题的提出一、科学问题一、科学问题二、科研选题二、科研选题现在学习的是第3页，共100页一、科学问题一、科学问题1 1科学研究从问题开始（地位）科学研究从问题开始（地位）2 2科学问题的含义科学问题的含义3 3科学问题的来源科学问题的来源现在学习的是第4页，共100页一、科学问题一、科学问题1科学研究从问题开始科学研究从问题开始 波普：波普：“科学研究始于问题科学研究始于

2、问题”理论依据：理论依据：总体看，旧理论的终点，总体看，旧理论的终点，新理论的起点。新理论的起点。具体过程看，问题的框具体过程看，问题的框 架，问题驱动和引导研究。架，问题驱动和引导研究。波波 普普现在学习的是第5页，共100页一、科学问题一、科学问题2科学问题的含义科学问题的含义 “一定时代的科学认识一定时代的科学认识主体，在当时的知识背景主体，在当时的知识背景下，提出的关于科学认识下，提出的关于科学认识和实践中需要解决而又未和实践中需要解决而又未解决的矛盾，它包含着一解决的矛盾，它包含着一定的求解目标和应答域，定的求解目标和应答域，而尚无确定的答案。而尚无确定的答案。”现在学习的是第6页，

3、共100页一、科学问题一、科学问题2科学问题的含义科学问题的含义 一定历史时代的产物。一定历史时代的产物。与科学认识主体的与科学认识主体的“欲求欲求”以及智能状况相联系。以及智能状况相联系。科学问题是有结构的科学问题是有结构的现在学习的是第7页，共100页2科学问题的含义科学问题的含义一定历史时代的产物。一定历史时代的产物。“以整个时代的科学以整个时代的科学 技术发展水平来衡量技术发展水平来衡量”时代背景还决定着时代背景还决定着 科学问题的内涵深度和科学问题的内涵深度和 解决途径。解决途径。希尔波特希尔波特现在学习的是第8页，共100页2科学问题的含义科学问题的含义与科学认识主体与科学认识主体

4、“欲求欲求”及智能状况相联系及智能状况相联系“自然界本身不存在问题自然界本身不存在问题”、“需要研究者去认识、提出需要研究者去认识、提出”现在学习的是第9页，共100页2科学问题的含义科学问题的含义科学问题是有结构的科学问题是有结构的 “问题的指向、问题的指向、研究的目标研究的目标和求解的应答域和求解的应答域”。丁肇中丁肇中现在学习的是第10页，共100页3科学问题的来源科学问题的来源“来源于科学实践和生产实践来源于科学实践和生产实践”由科学理论和科学实践的矛盾能产生由科学理论和科学实践的矛盾能产生 由科学理论体系自身的内在矛盾产生由科学理论体系自身的内在矛盾产生由科学理论之间的矛盾产生由科学

5、理论之间的矛盾产生经验事实累积到一定时候产生经验事实累积到一定时候产生 社会需求社会需求现在学习的是第11页，共100页二、科研选题二、科研选题“形成、选择和确定所要研究和解决的形成、选择和确定所要研究和解决的 课题课题”。选题的意义；选题的意义；选题的步骤；选题的步骤；选题的基本原则选题的基本原则现在学习的是第12页，共100页二、科研选题二、科研选题1选题的意义选题的意义 “提出一个问题往往比解决一个问提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅是题更重要。因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已，而一个数学上的或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性、

6、从新的角提出新的问题、新的可能性、从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正的进步。力，而且标志着科学的真正的进步。”爱因斯坦爱因斯坦现在学习的是第13页，共100页二、科研选题二、科研选题1选题的意义选题的意义 如果你从肯定开始，必如果你从肯定开始，必将以问题告终；如果从将以问题告终；如果从问题开始，则将以肯定问题开始，则将以肯定结束。结束。培培 根根现在学习的是第14页，共100页二、科研选题二、科研选题 2 2科研选题的步骤科研选题的步骤文献调研和实际考察；文献调研和实际考察；提出选题；提出选题；初步论证；初步论证；评议和确定课题

7、。评议和确定课题。现在学习的是第15页，共100页2 2科研选题的步骤科研选题的步骤文献调研和实际考察文献调研和实际考察 文献调研文献调研 准、新、全准、新、全 实际考察实际考察现在学习的是第16页，共100页2 2科研选题的步骤科研选题的步骤提出选题提出选题 文献综述；文献综述；研究意义；研究意义；研究的核心问研究的核心问题；题；研究路线；研究路线；研究步骤研究步骤现在学习的是第17页，共100页2 2科研选题的步骤科研选题的步骤初步论证初步论证立题依据立题依据 -合理性分析合理性分析实施条件实施条件 -可行性分析可行性分析 预期效果预期效果 -可用性分析可用性分析现在学习的是第18页，共1

8、00页2 2科研选题的步骤科研选题的步骤评议和确定课题评议和确定课题 综合评价综合评价现在学习的是第19页，共100页二、科研选题二、科研选题 3 3科研选题的基本原则科研选题的基本原则需要性原则需要性原则 创造性原则创造性原则 科学性原则科学性原则 可行性原则可行性原则现在学习的是第20页，共100页3科研选题的基本原则科研选题的基本原则需要性原则需要性原则 科研选题必须满足科研选题必须满足社会需要和科学自身社会需要和科学自身发展的需要。发展的需要。王王 选选现在学习的是第21页，共100页3科研选题的基本原则科研选题的基本原则创造性原则创造性原则 选出的课题应是前人选出的课题应是前人未曾提

9、出或没有解决的未曾提出或没有解决的问题。问题。现在学习的是第22页，共100页3科研选题的基本原则科研选题的基本原则科学性原则科学性原则 科研选题应以一定科研选题应以一定的科学理论或科学事的科学理论或科学事实为依据，把课题置实为依据，把课题置于当时的科学背景之于当时的科学背景之下。下。现在学习的是第23页，共100页3科研选题的基本原则科研选题的基本原则可行性原则可行性原则 所选择的课题所选择的课题要与自己的主客观要与自己的主客观条件相适应，即根条件相适应，即根据自己已经具备的据自己已经具备的或经过努力可以具或经过努力可以具备的条件进行选择。备的条件进行选择。现在学习的是第24页，共100页第

10、第2节节 科学事实的获取科学事实的获取科学观察科学观察科学实验科学实验观察和实验中的若干认识论问题观察和实验中的若干认识论问题现在学习的是第25页，共100页一、科学观察一、科学观察 “在自然发生的状态下，对所要研究的对象在自然发生的状态下，对所要研究的对象进行有目的的、有计划、有选择的感知活动进行有目的的、有计划、有选择的感知活动”。感知性；目的性感知性；目的性 作用：作用：-有助于研究课题的形成；有助于研究课题的形成；-有助于科学假说的建立；有助于科学假说的建立；-可以为检验科学假说和科可以为检验科学假说和科 学理论提供事实依据。学理论提供事实依据。现在学习的是第26页，共100页二、科学

11、实验二、科学实验“人们根据一定的科学研究目的，运用科学仪器或人们根据一定的科学研究目的，运用科学仪器或设备等物质手段，在人为控制或模拟研究对象的条件下，设备等物质手段，在人为控制或模拟研究对象的条件下，获得科学事实的过程获得科学事实的过程”。特点：特点：-简化和纯化研究对象；简化和纯化研究对象；-强化研究对象；强化研究对象；-再现、加速、延缓或模拟研究对象；再现、加速、延缓或模拟研究对象；-经济可靠。经济可靠。现在学习的是第27页，共100页二、科学实验二、科学实验作用作用-检验原理真理性的检验原理真理性的标准；标准；-获得新假说、新理获得新假说、新理论的直接来源，发展科学论的直接来源，发展科

12、学知识的手段，知识的手段，居里夫人居里夫人现在学习的是第28页，共100页二、科学实验二、科学实验科学实验的规划科学实验的规划 “除了假说的创造者，除了假说的创造者，谁也不相信假说；除了谁也不相信假说；除了实验的设计者，谁都相实验的设计者，谁都相信实验。信实验。”密立根密立根现在学习的是第29页，共100页三、观察和实验中的若干认识论问题三、观察和实验中的若干认识论问题观察和实验与科学理论的关观察和实验与科学理论的关系系实验对象与测量仪器的相互实验对象与测量仪器的相互作用作用观察的客观性观察的客观性观察与实验过程中的机遇观察与实验过程中的机遇拉瓦锡拉瓦锡现在学习的是第30页，共100页三、观察

13、和实验中的若干认识论问题三、观察和实验中的若干认识论问题观察和实验与科学理论的关系观察和实验与科学理论的关系 “观察渗透理论观察渗透理论”a.a.有目的的感知活动，事先规划设计，有目的的感知活动，事先规划设计，b.b.不仅是接收信息，同时也是加工信息。不仅是接收信息，同时也是加工信息。c.c.陈述语言与特定的科学理论相联系陈述语言与特定的科学理论相联系结论：结论：把客观事物描述为科学事实时，理论框架一直在背后起把客观事物描述为科学事实时，理论框架一直在背后起作用。作用。“定向定向”，有选择的接收外界信息。，有选择的接收外界信息。“加工改造加工改造”，理解到观察到的到底是什么。，理解到观察到的到

14、底是什么。现在学习的是第31页，共100页爱因斯坦认为爱因斯坦认为:“是理论决定我们能够观察到的东西是理论决定我们能够观察到的东西”，“只有理论，即只有关于自然规律的知识，只有理论，即只有关于自然规律的知识，才能使我们从感觉印象推出基本现象才能使我们从感觉印象推出基本现象”。现在学习的是第32页，共100页三、观察和实验中的若干认识论问题三、观察和实验中的若干认识论问题实验对象与测量仪器的相互作用实验对象与测量仪器的相互作用 实验者、实验对象、测量系统实验者、实验对象、测量系统 -坚持微观客体的客观实在性。坚持微观客体的客观实在性。-主体不可能离开测量仪器去研究主体不可能离开测量仪器去研究 客

15、体的性质。客体的性质。-判定判定“信息信息”时，必须充分考虑测时，必须充分考虑测 量仪器与客体相互作量仪器与客体相互作 用的因素。用的因素。海森堡海森堡现在学习的是第33页，共100页三、观察和实验中的若干认识论问题三、观察和实验中的若干认识论问题观察的客观性观察的客观性 客体性：客体性：不依赖于我们的意识而存不依赖于我们的意识而存在的客观世界，它独立于主在的客观世界，它独立于主体，科学观察无法达到。体，科学观察无法达到。客观性：客观性：客观世界在认识主体中客观世界在认识主体中的正确反映，在一定的科学的正确反映，在一定的科学认识条件下的客观结果，科认识条件下的客观结果，科学观察能够达到。学观察

16、能够达到。孟德尔豌豆实验孟德尔豌豆实验现在学习的是第34页，共100页3、观察的客观性、观察的客观性（1 1）以正确的理论为指导（指导思想）以正确的理论为指导（指导思想）消除自然界中的假象，消除自然界中的假象，“眼见不一定为实眼见不一定为实”现在学习的是第35页，共100页3、观察的客观性、观察的客观性（2 2）尽可能使用先）尽可能使用先进的科学仪器（物进的科学仪器（物质基础质基础）纠正人感官在生理纠正人感官在生理上的局限性造成的错上的局限性造成的错觉觉斯坦福直线加速器斯坦福直线加速器现在学习的是第36页，共100页3、观察的客观性、观察的客观性（3 3）使实验结果用标准）使实验结果用标准的方

17、法重演的方法重演 防止偶然的失误或故防止偶然的失误或故意的弄虚作假意的弄虚作假黄禹锡和干细胞风波黄禹锡和干细胞风波现在学习的是第37页，共100页3、观察的客观性、观察的客观性（4 4）保持严谨的实事求是的学风）保持严谨的实事求是的学风 谨防先入为主与偏见谨防先入为主与偏见巴斯德主张传染病是由微生物引起的巴斯德主张传染病是由微生物引起的现在学习的是第38页，共100页3、观察的客观性、观察的客观性 我要做的是使我的愿望我要做的是使我的愿望符合事实，而不是试图让事符合事实，而不是试图让事实与我的愿望调和。我们要实与我的愿望调和。我们要像一个小学生那样坐在事实像一个小学生那样坐在事实面前，准备放弃

18、一切先入之面前，准备放弃一切先入之见，恭恭敬敬的照着大自然见，恭恭敬敬的照着大自然指的路走，否则，就将一事指的路走，否则，就将一事无成。无成。赫胥黎赫胥黎现在学习的是第39页，共100页三、观察和实验中的若干认识论问题三、观察和实验中的若干认识论问题观察与实验过程中的机遇观察与实验过程中的机遇 -机遇的含义机遇的含义 -机遇产生的客观机制机遇产生的客观机制 -如何正确对待机遇如何正确对待机遇现在学习的是第40页，共100页4、观察与实验过程中的机遇观察与实验过程中的机遇机遇的含义机遇的含义“在科学实践过程中由于意外的出现导致科学上的在科学实践过程中由于意外的出现导致科学上的新发现的现象新发现的

19、现象”完全意外机遇完全意外机遇 部分意外机遇部分意外机遇现在学习的是第41页，共100页4、观察与实验过程中的机遇观察与实验过程中的机遇机遇产生的客观根据机遇产生的客观根据 自然界本身是偶然性自然界本身是偶然性 和必然性的统一和必然性的统一现在学习的是第42页，共100页4、观察与实验过程中的机遇观察与实验过程中的机遇如何正确对待机遇如何正确对待机遇 -辩证的理解必然性和偶然性辩证的理解必然性和偶然性的关系的关系 -认识主体识别机遇、把握认识主体识别机遇、把握机遇的能力机遇的能力李比希李比希现在学习的是第43页，共100页第第3节节 科学抽象与科学思维科学抽象与科学思维科学抽象及其成果科学抽象

20、及其成果逻辑思维方法逻辑思维方法非逻辑思维方法非逻辑思维方法数学方法数学方法现在学习的是第44页，共100页一、一、科学抽象及其成果科学抽象及其成果 “在思维中对同类事物去除现象的、次要的方面，抽在思维中对同类事物去除现象的、次要的方面，抽取共同的、主要的方面，从而做到从个别中把握一般，取共同的、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过程。从现象中把握本质的过程。”感性的具体感性的具体 抽象的规定抽象的规定 思维的具体思维的具体 科学概念科学概念 科学符号科学符号 思想模型思想模型现在学习的是第45页，共100页1、科学概念科学概念“科学思维的细胞；科学思维结构的基本单科学思

21、维的细胞；科学思维结构的基本单位；反映对象本质的思维形式。位；反映对象本质的思维形式。”-逻辑的可确定性逻辑的可确定性 -实践上的可检验性实践上的可检验性 -流动性流动性现在学习的是第46页，共100页2、科学符号科学符号“一定可感知的物质对象，它在贮存、传递另一一定可感知的物质对象，它在贮存、传递另一对象的信息方面、充当另一对象的代替物。对象的信息方面、充当另一对象的代替物。”具体含义、物质性、可感知性具体含义、物质性、可感知性“人类符号系统中的人类符号系统中的 一个子系统。一个子系统。”自然语言符号系统自然语言符号系统 人工语言符号系统人工语言符号系统 -科学行话科学行话 -形式化语言形式

22、化语言现在学习的是第47页，共100页3、思想模型思想模型思想模型思想模型 “人们为了从事科学研究而建人们为了从事科学研究而建立的对原型高度抽象化了的思立的对原型高度抽象化了的思想客体或思想事物。想客体或思想事物。”理想模型理想模型 “既高度抽象又具有某种极限既高度抽象又具有某种极限特征的理想客体或理想事物。特征的理想客体或理想事物。”理想实验理想实验现在学习的是第48页，共100页理想实验方法理想实验方法 “运用理想模型在思想中塑造理想过运用理想模型在思想中塑造理想过程，并进行严密逻辑推理的一种思维程，并进行严密逻辑推理的一种思维方法方法”特点：特点：思维活动；具有真实实验思维活动；具有真实

23、实验 特征、结构模式；理想化特征、结构模式；理想化 理想实验的设计理想实验的设计 -以真实科学实验为根据；以真实科学实验为根据；-充分发挥思维的能动作用充分发挥思维的能动作用 注意：注意：结果或然；结论还需实验判定正误结果或然；结论还需实验判定正误现在学习的是第49页，共100页科学思维方法科学思维方法抽象思维：抽象思维：逻辑思维逻辑思维 （概念、推理、判断；归纳、演绎、类比）（概念、推理、判断；归纳、演绎、类比）形象思维形象思维 直觉思维直觉思维：非逻辑思维非逻辑思维 （直觉、灵感）（直觉、灵感）一、科学思维的逻辑方法一、科学思维的逻辑方法 二、科学思维的非逻辑方法二、科学思维的非逻辑方法

24、钱学森钱学森现在学习的是第50页，共100页二、逻辑思维方法二、逻辑思维方法“在感性认识的基础上，运用概念、判断、在感性认识的基础上，运用概念、判断、推理等形式对客观世界的间接的、概括的反推理等形式对客观世界的间接的、概括的反映过程。映过程。”形式逻辑、辩证逻辑形式逻辑、辩证逻辑归纳、演绎、类比归纳、演绎、类比现在学习的是第51页，共100页二、逻辑思维方法二、逻辑思维方法归纳方法归纳方法 从大量个别或特殊的事物概括从大量个别或特殊的事物概括出共同本质或一般原理的逻辑出共同本质或一般原理的逻辑思维方法。思维方法。通过现象达到本质；通过特殊通过现象达到本质；通过特殊揭示一般揭示一般 “被观察的大

25、量被观察的大量A A都有性质都有性质B,B,则所有则所有A A均有均有B B。”现在学习的是第52页，共100页二、逻辑思维方法二、逻辑思维方法演绎方法演绎方法 从一般性的原理出发，对个从一般性的原理出发，对个别的或特殊的事物进行分析、别的或特殊的事物进行分析、推理，从而达到相应的结论。推理，从而达到相应的结论。是从一般到个别的认识方法是从一般到个别的认识方法 所有的：所有的：SP,SP,有：有：MSMS 所以：所以：MPMP 大前提、小前提、结论大前提、小前提、结论 现在学习的是第53页，共100页二、逻辑思维方法二、逻辑思维方法类比方法类比方法 根据两类对象之间某方面根据两类对象之间某方面

26、的类似或同一，推断他们的类似或同一，推断他们在其他方面也可能类似或在其他方面也可能类似或同一的逻辑思维方法。同一的逻辑思维方法。A:a b c d B:a b c?则：则：B:d 现在学习的是第54页，共100页二、逻辑思维方法二、逻辑思维方法三类方法的比较三类方法的比较类型类型思维机制思维机制可靠性可靠性创造性创造性归纳归纳个别或特殊到个别或特殊到一般一般较差较差强强演绎演绎一般回到个别一般回到个别或特殊或特殊强强一般一般类比类比个别到个别个别到个别一般到一般一般到一般更差更差很强很强现在学习的是第55页，共100页三、非逻辑思维方法三、非逻辑思维方法不受固定的逻辑规则约束不受固定的逻辑规则

27、约束直觉直觉 灵感灵感阿基米德发现浮力定律阿基米德发现浮力定律现在学习的是第56页，共100页三、非逻辑思维方法三、非逻辑思维方法直觉直觉 对事物的本质的直接领悟。对事物的本质的直接领悟。“经验的共鸣经验的共鸣”现在学习的是第57页，共100页三、非逻辑思维方法三、非逻辑思维方法灵感灵感 新意象、新感觉、新思想在思维过程中突然涌新意象、新感觉、新思想在思维过程中突然涌现出来的现象。现出来的现象。“我相信直觉和灵感我相信直觉和灵感”爱因斯坦爱因斯坦现在学习的是第58页，共100页三、非逻辑思维方法三、非逻辑思维方法特征特征 认识发生的突发性认识发生的突发性 认识过程的突变性认识过程的突变性 认识

28、成果的突破性认识成果的突破性苯的环状结构苯的环状结构现在学习的是第59页，共100页三、非逻辑思维方法三、非逻辑思维方法关于创造性思维能力的培养关于创造性思维能力的培养不仅着眼精英创造，部不仅着眼精英创造，部分领域创造，更要着眼分领域创造，更要着眼大众创造，各个领域创大众创造，各个领域创造，努力实践陶行之所造，努力实践陶行之所说的：说的：“处处是创造之地，时处处是创造之地，时时是创造之时，人人是时是创造之时，人人是创造之人。创造之人。”现在学习的是第61页，共100页四四、数学方法、数学方法特点特点作用作用应用（建模及应注应用（建模及应注 意的问题）意的问题）吴文俊吴文俊现在学习的是第62页，

29、共100页四、数学方法四、数学方法“对对研研究究对对象象加加以以量量化化然然后后进进行行定定量量处处理理的的方方法法。即即用用数数学学的的语语言言表表达达事事物物的的状状态态、关关系系和和过过程程，经经推推导导、演演算算和和分分析析，以以形形成成解解释释、判判断断和和预预言言的的方方法法。”华罗庚华罗庚现在学习的是第63页，共100页四、数学方法四、数学方法1 1、数学方法的特点、数学方法的特点 高度的抽象性高度的抽象性精确性（逻辑的严密性精确性（逻辑的严密性及结论的确定性）及结论的确定性）应用的普遍性应用的普遍性陈景润的夫人由昆女士陈景润的夫人由昆女士看着陈景润的铜像看着陈景润的铜像现在学习

30、的是第64页，共100页四、数学方法四、数学方法2 2、数学方法的作用、数学方法的作用为科学技术研究提供简洁精为科学技术研究提供简洁精确的形式化语言（抽象性决确的形式化语言（抽象性决定）定）为科学技术研究提供了逻辑为科学技术研究提供了逻辑工具（逻辑性决定）工具（逻辑性决定）为科学技术研究提供数量分析、为科学技术研究提供数量分析、计算的方法（精确性决定）计算的方法（精确性决定）祖冲之祖冲之现在学习的是第65页，共100页四、数学方法四、数学方法3 3、数学方法的应用、数学方法的应用 -数学模型方法数学模型方法 “把所研究的和考察的实把所研究的和考察的实际问题或理论问题抽象为数际问题或理论问题抽象

31、为数学问题，构造出相应的数学学问题，构造出相应的数学模型，然后通过对数学模型模型，然后通过对数学模型的研究得出原问题的解的方的研究得出原问题的解的方法。法。”现在学习的是第66页，共100页四、数学方法四、数学方法3 3、数学方法的应用、数学方法的应用数学模型的基本含义及类型数学模型的基本含义及类型 “针对或参照某种事物系统的主要特征或数量相互关针对或参照某种事物系统的主要特征或数量相互关系，采用形式化语言，概括或近似的表达出来的一种数学系，采用形式化语言，概括或近似的表达出来的一种数学结构。结构。”广义广义：一切数学概念，原理和数学理论体系。：一切数学概念，原理和数学理论体系。狭义狭义：特定

32、问题或特定的具体事物系统的数学关系结构。：特定问题或特定的具体事物系统的数学关系结构。类型类型由问题抽象出来的数学模型能纳入已知数学模型。由问题抽象出来的数学模型能纳入已知数学模型。由问题抽象出来的数学模型不能纳入到已知的数学模型。由问题抽象出来的数学模型不能纳入到已知的数学模型。“需要创造新模型需要创造新模型”丘成桐丘成桐现在学习的是第67页，共100页四、数学方法四、数学方法3 3、数学方法的应用、数学方法的应用 建立数学模型的步骤建立数学模型的步骤 建模建模求解求解解释评价原型解释评价原型 最重要的是最重要的是“建模建模”。掌握实际问题的背景。与有关的资料数据。掌握实际问题的背景。与有关

33、的资料数据。抓住问题的本质特征，进行化简并提出假说。抓住问题的本质特征，进行化简并提出假说。进行数学抽象，建立相应的数学模型。进行数学抽象，建立相应的数学模型。刘刘 徽徽现在学习的是第68页，共100页四、数学方法四、数学方法3 3、数学方法的应用、数学方法的应用建立数学模型应注意的问题（补充）建立数学模型应注意的问题（补充）（1）模型类型的选择要建立在认识对象性质的基）模型类型的选择要建立在认识对象性质的基 础上础上 一般分为四种情况：一般分为四种情况：确定性数学模型确定性数学模型随机性数学模型随机性数学模型 突变性数学模型突变性数学模型模糊性数学模型模糊性数学模型苏步青先生在书房苏步青先生

34、在书房现在学习的是第69页，共100页数学方法的应用数学方法的应用确定性数学模型确定性数学模型现在学习的是第70页，共100页数学方法的应用数学方法的应用随机性数学模型随机性数学模型现在学习的是第71页，共100页数学方法的应用数学方法的应用突变性数学模型突变性数学模型现在学习的是第72页，共100页数学方法的应用数学方法的应用模糊性数学模型模糊性数学模型查查 德德现在学习的是第73页，共100页四、数学方法四、数学方法3 3、数学方法的应用、数学方法的应用建模时要注意基本量的选择建模时要注意基本量的选择 既不能过简，也不能过繁。既不能过简，也不能过繁。朱熹平朱熹平 曹怀东曹怀东现在学习的是第

35、74页，共100页第四节第四节 科学假说的形成与科学理论的建立科学假说的形成与科学理论的建立科学假说的形成科学假说的形成科学理论的创立科学理论的创立偶像化之后的爱因斯坦也成了很多后辈学者偶像化之后的爱因斯坦也成了很多后辈学者眼中赶超的目标。此漫画中，爱因斯坦被吸眼中赶超的目标。此漫画中，爱因斯坦被吸入了自己理论的黑洞之中入了自己理论的黑洞之中。光速可变，现行宇宙模型将失效光速可变，现行宇宙模型将失效现在学习的是第75页，共100页一、科学假说的形成一、科学假说的形成 两种情况：两种情况：在研究工作开始就通过直觉在研究工作开始就通过直觉提出假说，作为研究工作的提出假说，作为研究工作的基本框架基本

36、框架在经验事实尚不充分的情况在经验事实尚不充分的情况下，通过科学抽象并运用类下，通过科学抽象并运用类比、想象等非逻辑思维形式比、想象等非逻辑思维形式建立的假定性的说明建立的假定性的说明现在学习的是第76页，共100页一、科学假说的形成一、科学假说的形成科学假说形成的方式科学假说形成的方式形成科学假说的形成科学假说的 方法论原则方法论原则现在学习的是第77页，共100页1、科学假说形成的方式科学假说形成的方式通过类比和模型形成科学假说通过类比和模型形成科学假说通过溯因推理形成科学假说通过溯因推理形成科学假说齐奥尔科夫斯基齐奥尔科夫斯基现在学习的是第78页，共100页1、科学假说形成的方式科学假说

37、形成的方式通过类比和模型形成科学假说通过类比和模型形成科学假说 根据所研究对象与已知的事物根据所研究对象与已知的事物之间的相似性，将未知的对象与已之间的相似性，将未知的对象与已知事物进行比较，在对已知事物的知事物进行比较，在对已知事物的深刻认识基础上通过联想推断未知深刻认识基础上通过联想推断未知的对象的性质或规律，已知事物成的对象的性质或规律，已知事物成为研究所依据的模型。为研究所依据的模型。现在学习的是第79页，共100页1、科学假说形成的方式科学假说形成的方式通过溯因推理形成科学假说通过溯因推理形成科学假说 “一种从有待解释的观察事实一种从有待解释的观察事实出发，利用背景知识和试探性构思，

38、出发，利用背景知识和试探性构思，追本溯源寻求和选择最有可能成立追本溯源寻求和选择最有可能成立的假说的一种方法。的假说的一种方法。”相关的经验定律相关的经验定律 L L 如果设定的假说如果设定的假说H H为真为真,则则L L可被解释可被解释为合理的为合理的 所以有理由认为所以有理由认为H H为真。为真。魏格纳魏格纳现在学习的是第80页，共100页2、形成科学假说的方法论原则、形成科学假说的方法论原则 解释性原则解释性原则 对应性原则对应性原则 可检验性原则可检验性原则现在学习的是第81页，共100页2、形成科学假说的方法论原则、形成科学假说的方法论原则 解释性原则（假说解释性原则（假说已知事实）

39、已知事实）“假说应与已知的经过实践复核的事实相符合，假说应与已知的经过实践复核的事实相符合，不仅能解释个别事实，而且能够解释已知的不仅能解释个别事实，而且能够解释已知的全部事实全部事实”“应当以经验事实为依据，但不受原有事实材应当以经验事实为依据，但不受原有事实材料的限制。料的限制。”现在学习的是第82页，共100页2、形成科学假说的方法论原则、形成科学假说的方法论原则 对应性原则（假说对应性原则（假说已知理论）已知理论）“假说不应与经过检验的科学理论相矛盾假说不应与经过检验的科学理论相矛盾”“要以科学原理为基础，但又不能受传统观念要以科学原理为基础，但又不能受传统观念的束缚的束缚”普朗克普朗

40、克第一届索尔威会议第一届索尔威会议现在学习的是第83页，共100页二、科学理论的创立二、科学理论的创立科学理论的动态结构科学理论的动态结构建立科学理论的常用方法建立科学理论的常用方法现在学习的是第85页，共100页1 1、科学理论的动态结构科学理论的动态结构基本理论假设基本理论假设推理的诠释或模型推理的诠释或模型对应规则对应规则杨振宁杨振宁现在学习的是第86页，共100页1、科学理论的动态结构科学理论的动态结构基本理论假设基本理论假设 “是在一个科学理论体系中作是在一个科学理论体系中作为基本出发点的假定。它不由其它为基本出发点的假定。它不由其它命题推出，但可以推出其它命题。命题推出，但可以推出

41、其它命题。”构成一个抽象的或未加诠释构成一个抽象的或未加诠释的公设集。的公设集。爱因斯坦提出：爱因斯坦提出：光速不变光速不变=300000千米千米/秒秒现在学习的是第87页，共100页1 1、科学理论的动态结构科学理论的动态结构推理的诠释或模型推理的诠释或模型 “为了给基本假设以具体的为了给基本假设以具体的理解，常常需要运用相对熟悉的理解，常常需要运用相对熟悉的概念和形象以及可见的材料来诠概念和形象以及可见的材料来诠释或说明它，使它不仅具有理论释或说明它，使它不仅具有理论假定的陈述形式，而且还有形象假定的陈述形式，而且还有形象和容易进行的理论陈述回答。这和容易进行的理论陈述回答。这种形象的解说

42、与诠释叫做科学理种形象的解说与诠释叫做科学理论的一个模型。论的一个模型。”现在学习的是第88页，共100页1 1、科学理论的动态结构科学理论的动态结构对应规则对应规则 “建立起理论术语与建立起理论术语与经验术语之间的联系，经验术语之间的联系，即加上一些将理论词与即加上一些将理论词与观察词联系起来的、将观察词联系起来的、将宏观的东西与微观的东宏观的东西与微观的东西连接起来的规则集合西连接起来的规则集合对应规则。对应规则。”温度、压力温度、压力 分子分子 分子动能分子动能现在学习的是第89页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法公理化方法公理化方法逻辑与历史相统一的方法逻辑

43、与历史相统一的方法现在学习的是第90页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法公理化方法公理化方法 “从尽可能少的不加定义的从尽可能少的不加定义的原理、概念和不加证明的公理、原理、概念和不加证明的公理、公设出发，运用演绎推理规则，公设出发，运用演绎推理规则，推导出一系列的命题和定理，从推导出一系列的命题和定理，从而建立整个理论体系的方法。而建立整个理论体系的方法。”周髀算经周髀算经中国古中国古代唯一的公理化尝试代唯一的公理化尝试现在学习的是第91页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法公理化方法公理化方法 使用程序使用程序1、选择只做公设的概念为基

44、本概念，选择一、选择只做公设的概念为基本概念，选择一类不证自明的陈述作为公理，无需证明即类不证自明的陈述作为公理，无需证明即置入系统。置入系统。2、制定推理规则，用以指导本系统的所有演、制定推理规则，用以指导本系统的所有演算。算。3、依据规则，从原始概念推导出新的概念，、依据规则，从原始概念推导出新的概念，从公理演绎出新的陈述。从公理演绎出新的陈述。4、从导出的陈述和公理中进一步导出其他陈、从导出的陈述和公理中进一步导出其他陈述。此步骤一直进行下去。述。此步骤一直进行下去。欧几里得欧几里得现在学习的是第92页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法公理化方法公理化方法 一

45、般原则一般原则 无矛盾性无矛盾性 -科学性要求科学性要求 完备性完备性 -完整性要求完整性要求 独立性独立性 -简单性要求简单性要求罗素罗素康托尔康托尔希尔伯特希尔伯特现在学习的是第93页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法公理化方法公理化方法 局限性局限性 -理论上难以实现理论上难以实现 -“-“回顾回顾”证明了形式数论（即算术逻辑）系统的不证明了形式数论（即算术逻辑）系统的不完全性定理：完全性定理：即使把初等数论形式化之后，在这个形式的演绎即使把初等数论形式化之后，在这个形式的演绎系统中也总可以找出一个合理的命题来，在该系系统中也总可以找出一个合理的命题来，在该系

46、统中既无法证明它为真，也无法证明它为假。统中既无法证明它为真，也无法证明它为假。现在学习的是第94页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法逻辑与历史相统一的方法逻辑与历史相统一的方法“以逻辑性与历史性相一致为原则的方法以逻辑性与历史性相一致为原则的方法”逻辑逻辑 历史历史 自然型、认识型自然型、认识型现在学习的是第95页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法逻辑与历史相统一的方法逻辑与历史相统一的方法 自然型理论体系自然型理论体系“逻辑发展程序和自然事物的历史逻辑发展程序和自然事物的历史发展进程相一致发展进程相一致”现在学习的是第96页，共100

47、页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法逻辑与历史相统一的逻辑与历史相统一的方法方法 认识型理论体系认识型理论体系 “逻辑发展程序和逻辑发展程序和人类认识自然历史的人类认识自然历史的过程相一致过程相一致”静力学静力学运动学运动学动力学动力学现在学习的是第97页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法逻辑与历史相统一的方法逻辑与历史相统一的方法 一般方法论的功能。一般方法论的功能。-在科学研究中要求研究者必须对研究对在科学研究中要求研究者必须对研究对象进行系统的历史的考察，掌握历史发展的象进行系统的历史的考察，掌握历史发展的丰富内容，使科学理论具有可靠的历史依据

48、。丰富内容，使科学理论具有可靠的历史依据。-人们在科学研究中必须运用逻辑思维方法，人们在科学研究中必须运用逻辑思维方法，即从纯粹的抽象的形态上揭示对象的本质，通即从纯粹的抽象的形态上揭示对象的本质，通过概念、判断、推理等思维形式研究事物的矛过概念、判断、推理等思维形式研究事物的矛盾运动，从而建立起科学理论体系。盾运动，从而建立起科学理论体系。现在学习的是第98页，共100页2、建立科学理论的常用方法、建立科学理论的常用方法“从抽象到具体的原则从抽象到具体的原则”构成逻辑体系的概念开始是比较简构成逻辑体系的概念开始是比较简单、抽象的，内容是比较贫乏的。单、抽象的，内容是比较贫乏的。随着逻辑的展开，它的内容才会逐随着逻辑的展开，它的内容才会逐渐丰富、充实、具体化起来，直到渐丰富、充实、具体化起来，直到对象在思维中完整的复制出来，形对象在思维中完整的复制出来，形成一幅有机的自然成一幅有机的自然 图景。图景。现在学习的是第99页，共100页谢谢各位请提宝贵意见现在学习的是第100页，共100页