03自然辩证法-科学问题(选题)与科学思维-201010

科学问题科研选题《自然辩证法》--中国矿业大学5.1科学问题•1.问题：认识的求解目标与已有知识背景的差距。•2.知识性问题：产生于对背景知识的无知，而不是产生于对知识背景的分析。•3.探索性问题:在对已有知识背景充分分析的基础上提出的问题,它无法通过已有知识来解决.《自然辩证法》--中国矿业大学•3.科学问题：是指一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又尚未解决的探索性问题,包含一定的求解目标和应答域。《自然辩证法》--中国矿业大学•4.科学问题的结构：蕴涵着问题的指向、研究目标和求解的应答域。•应答域：是指在问题的论述中所确定的域限，并假定所提出问题的解必定在这个域限之中。但是一般来说科学问题都有其应答域。《自然辩证法》--中国矿业大学•5.科学问题的类型：•(1)根据设问方式:（What）；Why；(How)。(Where)；(Who)……•(2)按科学与实践的联系程度:理论问题,技术问题与工程问题•(3)劳丹的分类:劳丹在进步及其问题一书中为了说明科学的合理性,而给出了科学问题的分类,如后所示.《自然辩证法》--中国矿业大学•7.科学研究始于问题–1）从理论发展过程看，只有发现了原有理论不能解决的问题，才会补充、修正或着手建立新理论；–2）人们总是以问题为框架有选择地搜集事实材料；–3）科学研究活动就是要解决尚未解决或尚未完全解决的活动。《自然辩证法》--中国矿业大学发现力训练：你想到了什么，请畅所欲言？最高和平均温度对指征笔记本散热性都有意义不同品牌的笔记本主要发热元件位置是不同的笔记本的不同区域的表面温度是不同的笔记本表面的温度源自笔记本的发热元件不同区域温差越小一定程度表达了更好散热性至少可以观察到：为了散热为了更好的散热超越散热案例分析：发现问题--解决问题《自然辩证法》--中国矿业大学8科学问题的来源：–1）观察、实验结果与原有理论的矛盾（包括无理论解决的科学空白状态）；–2）理论内部的逻辑矛盾、悖论或佯谬；–3）不同学派、不同理论之间的争论；–4）科学知识与哲学、宗教等其它文化的冲突。–5）问题有时还来自于超越。如：安全问题《自然辩证法》--中国矿业大学案例分析：发现问题--解决问题《自然辩证法》--中国矿业大学•科学进步的核心假定：1、解决经验问题和概念问题是科学进步的基本单位。2、科学的目的就是把解决经验问题的范围扩大到最大限度，而使反常和概念问题的范围限制到最小程度。•科学进步就是：在任何领域，当且仅当科学理论系列表明问题解决效力程度增加，则就是进步的。即，前后相继的两个理论，当且仅当后一个理论比前一个理论能更有效地解决问题，那么后一个理论取代前一个理论这种变化是进步的。《自然辩证法》--中国矿业大学劳丹的科学进步观科研选题•1、科研选题的概念：科研选题就是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。•2、选题的意义：选题本身是一项科研工作，选题是培养和提高科研人员研究能力的一个十分重要的环节。•3、选题的过程：调查研究——确定选题——开题报告会——制订研究工作方案《自然辩证法》--中国矿业大学–科研选题与其他科学方法一样，也有评价的尺度。科研选题的原则就是用于评价科研选题好坏的指标。好的选题总是符合选题的原则，符合的程度越高，选题越好。–选题的每个原则，对于选题而言，是必要性条件。《自然辩证法》--中国矿业大学4、选题的基本原则：•需要性原则是指科研选题应当尽可能是科学内部需要的或社会需要的。这种需求越大，选题的价值就越高。•对于理论研究离现实较远，其现实价值难以直接认识到，但是它们通过科学系统内部的需要性强弱来判定其价值。例如爱因斯坦选择统一场论的课题，指出了物理学的一个发展方向，希尔伯特20世纪出提出的数学问题，成为20世纪数学研究的主要课题。•应用科学与技术科学的课题的价值主要表现为社会需求的强弱，好的选题或者是能解决重大社会问题的，或者是引领社会需求的。例如能解决粮食、环境、人口、就业等重大问题的技术，就属于前类；数字通讯等技术属于后者。《自然辩证法》--中国矿业大学a.需要性原则：理论与实践需要青霉素的发现英国细菌学家弗莱明青霉菌《自然辩证法》--中国矿业大学《自然辩证法》--中国矿业大学帆船式风力车《自然辩证法》--中国矿业大学《自然辩证法》--中国矿业大学创造性是科学的基本性质，好的科研选题应当满足这一基本条件。创造性原则需求选题时，要保证课题的研究成果具有已有科学成果中所没有的超量内容。创造性的“新”与已有知识背景、工艺方法、应用领域、科技传播范围等因素有关系。这些因素的不同，可能得出不同的“新”的评价。b、创造性原则：研究结论要有新内容《自然辨证法》中国矿业大学•科学性原则要求科研选题要符合科学的理性原则。例如“生命力（隐德来希）研究”、“手相学研究”等就属于违反这一要求的课题。•科学性原则要求科研选题要与同领域中已有的正确的科学知识相符合，不能与正确的科学知识相矛盾。例如“永动机研究”、“常温核聚变”等就属于违反这一要求的课题。《自然辩证法》--中国矿业大学c、科学性原则：理性、科学知识的相容–好的选题要认真考虑完成课题的条件，如研究队伍的质量与数量、研究经费、实验技术装备、情报资料、研究环境等条件。•选题应当尽可能选则可行性强的课题，扬长避短、发挥优势。《自然辩证法》--中国矿业大学d、可行性原则：条件的满足程度选择一个合适的科学选题从研究微型飞机开始……微型飞机：如何飞起来？空中如何飞？怎么降下来？如何飞起来？：直升？助跑？发动机？燃料？……空中如何飞？外形……..《自然辨证法》中国矿业大学制作完成的传感器照片和传感器粘在昆虫身上的照片《自然辨证法》中国矿业大学图9-5磁场、图像混合跟踪系统结构图《自然辨证法》中国矿业大学1、缺乏自信，难以打开第一步（不敢选择有难度的题目）思考一：难题都是谁突破的？创新=天才?科学选题的几个影响因素《自然辨证法》中国矿业大学思考二：庞大的系统最初常常从简单开始孕育《自然辨证法》中国矿业大学《自然辨证法》中国矿业大学牛顿、爱因斯坦、武谷三男的“三阶段论”—现象、实体、机理思考：“发现”的科学含义（火药-鞭炮-表演-战争武器-和平战士）思考创造者背后的故事：成功众视，甘苦自知。创造与勤奋的关系：爱迪生的成功公式：1%的天才+99%的汗水。爱因斯坦不拘成见，勇于创新。“怀疑一切”的信条终贯穿他的整个科学生涯。A＝X＋Y＋Z。Ａ代表成功，Ｘ代表你付出的努力和劳动，Ｙ代表你对所研究问题的兴趣，而Ｚ表示少说空话，要谦虚谨慎。2、在羡慕和抱怨中措施科学机遇，没有学到“神”你羡慕牛顿吗？自己的苹果在那里？《自然辨证法》中国矿业大学常在餐厅见到，很多服务员围绕一张大圆桌忙于餐前餐后搬下一块重几十斤的玻璃圆盘，去铺取一张不足0.5公斤的台布，多么费劲，多么辛苦，又是多么不安全呀！技巧和规律迁移举例：由台布说起《自然辨证法》中国矿业大学非闭合轮胎《自然辨证法》中国矿业大学非闭合针孔型手工针《自然辨证法》中国矿业大学《自然辨证法》中国矿业大学•科学发现和发明的来源大致有两个。一个是经验论和实验法相结合的产物，例如，法拉第通过实验发现电磁感应的现象。二是认真分析和逻辑演绎相结合的产物，例如麦克斯韦建立的电磁场理论。•发现与发明一是研究的必然结果，例如科学家们通过DNA(脱氧核糖核酸)的多年研究，终于揭开了它的部分奥秘。•二是因偶然的机遇而发现某种物质或现象，进而进行研究，创造出成果。正确的看待科学机遇《自然辩证法》--中国矿业大学灵感思维的主要性质1、引发的随机性2、出现的瞬时性3、目标的专一性4、结果的新颖性5、内容的模糊性苯分子结构巴尔姆排队理论的证明达尔文的生物进化论和马尔萨斯的人口论联想式和省悟式洛伊的梦与神经博动的化学媒介作用/魔鬼之歌/同时性的相对论《自然辩证法》--中国矿业大学科学巨匠——梦境中的灵感灵感是对艰苦劳动的奖赏灵感是这样一位客人，他从不拜访懒汉灵感是在劳动的时候产生的我国数学家侯振挺回忆他证明巴尔姆断言的过程是这样的：当时他对《排队论》中一个断言想了一年多，但进展不大，后来到北京，仍潜心研究．一天，他准备乘火车走，到车站内还在想巴尔姆断言．突然，他感到排队等上车的人们变成了等号与算式，人们的流动正好变成了演算，眼睛一亮，断言的证明大致呈现在脑海之中．他马上返回住地，经加工整理以后，写下《排队论中巴尔姆断言的证明》．《自然辩证法》--中国矿业大学《自然辨证法》中国矿业大学3.知识储备知识多时要注意优势思维的负面性知识少时要注意创新产品科技含量《自然辩证法》--中国矿业大学莱特兄弟指的是奥维尔（1871年8月19日—1948年1月30日）和维尔伯（1867年4月16日—1912年5月30日）这两位美国人。世人一般认为他们于1903年12月17日首次完成完全受控制、附机载外部动力、机体比空气重、持续滞空不落地的飞行，并因此将发明了世界上第一架实用飞机的成就归功给他们。法国科学家勒让德发明家西门子美国天文学家纽康德国物理学家赫尔姆霍兹莱特兄弟VS《自然辩证法》--中国矿业大学科学源自发现和积累创新什么？《自然辩证法》--中国矿业大学4.思维惯性影响科学选题牛顿的猫洞寻找点金石可悲的大象昨天影响今天，今天影响明天！科学在习焉不察与习惯成自然中溜走！《自然辩证法》--中国矿业大学《自然辨证法》中国矿业大学这款水龙头设计新颖，只需轻轻转动旋钮就可以调节水温。并且转换水龙头出水方向时，它会自动减缓水流强度，防止水花四溅《自然辨证法》中国矿业大学车门打开的时候，内置的马达就会自动将安全带释放开，方便驾驶员和乘客佩戴安全带。而遇到猛打方向盘和汽车打滑的情况，安全带还可以自动收缩，以提供更好的安全保护。新款智能安全带《自然辨证法》中国矿业大学无线充电器就可以给你的生活增添更多的情趣：它的外形就像是一个圆形的池塘，池塘边上还有两只嬉戏的你鸟儿。可是，既然是池塘，水又在哪里呢？当你的便携设备的电池的电量被逐渐充满时，你就会发现“池塘”里泛起了一圈一圈的发光的涟漪。其实这些涟漪正是表示电池的剩余电量。电量越多，涟漪的面积就越大。《自然辨证法》中国矿业大学同样条件下选择：结构简单的、工作层少的、成本低廉的《自然辨证法》中国矿业大学《自然辨证法》中国矿业大学钱鸣高院士提出了绿色开采的理念，对应这个理念他的科研团队以采矿学、力学学科为支撑，对顶板岩石关键层、岩石断裂裂隙发育率、流体渗流规律等进行研究，提出了通过采空区回填、离层注浆、控制上履岩层水平移动等技术一系列应对煤炭开采出现的环境问题的方法，有效实现了减沉开采和保护水体开采，同时还丰富和发展相关学科知识体系。除此之外，从这个案例我们还可以看到一个问题，就使哲学素养的培养反过来还可以滋养其科学素养。美国电气工程师布什曾经对工程对与科学的作用进行过描述：“在工程师与科学家的所有关系中，工程技术与其说是科学的产儿，不如说是科学的伴侣。虽然每个人都知道工程学是用于将科学转化为技术的，但不是每个人都知道工程学也在做着正好相反的事情，即将技术转化为新的科学和数学。”布什的这个观点在这里被很好的诠释。《自然辩证法》--中国矿业大学5.从众心理的阻碍科学选题望天测视候诊室测试创新的路：今天科学研究的机会经常是在大众习惯的远端不要因为别人没有做就认为你也不能做！《自然辩证法》--中国矿业大学《自然辨证法》中国矿业大学《自然辨证法》中国矿业大学从朋友或图书馆那里借来的书通常都需要特别的爱护，更不要说在上面做笔记了。可是不能在书上做笔记会很容易遗漏重点。有没有两全其美的办法呢？《自然辨证法》中国矿业大学手套内置有光纤，通过手腕部位的电池来供给电力，而且它还提供有漫射光源和点光源两种模式，既可以照亮整个工作区域又能够对特定的部位加强照明。由于这款手套只包裹姆指和食指，而且会露出指尖部位，因此并不会对工作产生太大影响。《自然辨证法》中国矿业大学A.每个人身上都有太阳，主要是如何让它发光。尝试对下列语句进行解读B.问题是接生婆，它能帮助新思想的诞生。C.饿的年代里，理想是温饱；温饱的