论述科学研究方法的过程

论述科学研究的过程土木0806班何卫08231158摘要：本文主要结合土木工程来论述科学研究的过程，包括科学假说、科学问题的提出、科学问题的抽象化、最终到新科学理论的形成。科学技术方法论的本质就是研究一般方法的性质、内在联系和变化发展的理论体系。关键词：科学技术方法论；科学问题；科学假说；科学抽象；科学理论。科学方法论是关于科学的一般研究方法的理论，探索方法的一般结构，阐述它们的发展趋势和方向，以及科学研究中各种方法的相互关系问题。有广义狭义之分。狭义的仅指自然科学方法论即研究自然科学中的一般方法，如观察法、实验法、数学方法等。广义的则指所有正确的方法论，即科学的方法论。科学研究过程大致可理解为科学事实的基础和科学问题的提出，再提出科学假说及科学的抽象思维，运用试验及观察等手段来研究提出的科学问题，论证假说的正确性到形成新的科学理论体系。在工程中提出设计原理，并通过试验来检验设计的正确性。设计本身就是一种创造。科学研究包括以下五个方面的内容：一、科学问题和科学事实科学问题的规定。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未解决的矛盾，它包含着一定的求解目标和应答域，但尚无确定的答案。土木工程是一门古老的学科，它已经取得了巨大的成就，未来的土木工程也将在人们的生活中占据更重要的地位。随着科学技术的日新月异，人们为了争取更舒适的生存环境，必将更加重视土木工程。近年来，工程材料主要是钢筋，混凝土，木材和砖材，在未来，传统材料将得到改观，一些全新的更加适合建筑的材料将问世，尤其是化学合成材料将推动建筑走向更高点。同样新时期土木工程领域中提出了一系列新的科学挑战，材料的高强度、轻质化，尤其是土木工程中运用最为广泛的材料---混凝土，如何减轻其自重并提高它的强度；施工过程现代化和信息技术的引入，像智能化和自动化转变，是我们现阶段研究的课题。二、观察与实验1观察是人们有目的、有计划地感知和描述客观事物、获取感性材料的基本手段。观察法是指研究者按照一定的计划，为实现一定的研究目标，对研究对象进行系统、全面的观察，从中收集各种现象资料，并进行分析研究的方法。它是一个既包括信息的输入，又包括对原始信息进行初步处理、识别的一个主动认知过程。它包括直接观察和间接观察。2实验方法是人们根据一定的科学研究目的、运用一定的物质手段（科学仪器和设备）、在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实的方法。土木工程中许多理论都是前人经过大量的试验总结得到，像这样一门与实际最紧密的学科，试验是论证理论正确性的根本方法。如混凝土梁中钢筋锚固长度看似很简单的问题，却要花费工程师们大量的时间和精力做上成千上万次试验才能得到结果。三、科学抽象与科学思维1科学抽象科学认识过程的一个环节，指在思维中抛开客体的非本质方面而抽取其本质方面的过程。“抽象”本身不限于指思维抽取客体的本质方面，它还包括人依据一定的需要，在思维中把客体的某一或某些非本质的方面抽取出来的过程；但科学抽象则主要是指前者。科学抽象是达到思维具体，即在思维中从整体上再现客体的必经阶段。任何科学认识过程，都是以获得对客体的这种具体认识为目标的。然而这里所说的具体与感性具体不同,它表现为关于客体的多种规定的综合,而这些规定都是在科学抽象中获得，并以概念、范畴、规律等逻辑形式确定下来的。正是在这个意义上，科学抽象是科学认识过程中的必然环节，是获得关于对象的具体知识的一种必要手段。所以列宁说：“当思维从具体的东西上升到抽象的东西时，它不是离开──如果它是正确的……──真理，而是接近真理。物质的抽象,自然规律的抽象,价值的抽象以及其他等等,一句话,那一切科学的（正确的、郑重的、不是荒唐的）抽象，都更深刻、更正确、更完全地反映着自然”2科学思维的逻辑方法逻辑思维逻辑思维是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、概括的反映过程，是科学思维的一种最普遍、最基本的类型。它包括形式逻辑思维和辩证逻辑思维两种形态。主要有三种方法：（1）分析和综合；（2）归纳与综合；（3）类比方法；3科学思维的非逻辑方法它包括形象思维、直觉思维、创造性思维。在土木工程中非逻辑思维同样也很重要，比如土力学中许多都是经验公式，是根据我们从事大量的工作中总结出来的规律，但这却难以用科学逻辑思维来解释。所以爱因斯坦：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”4数学方法数学方法是指以数学为工具进行科学研究的方法，即用数学语言表达事物的状态、关系和过程，经推导、演算和分析，以形成解释、判断和预言的方法。科学的发展很大的程度上数学起了很重要的作用，尤其是近代数学的发展，为科技的发展提供了数量分析和计算方法。数学语言的运用把数学的抽象能力和精确性带给了科学和技术。四．科学假说与科学理论（一）科学假说假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明，是自然科学理论思维的一种重要形式。假说的特点体现了人类认识世界的特有的能动性，也决定了假说在科学思维中发挥着积极作用。不同的假说是从不同的侧面对客观事物本质和规律的探索，它们之间的争论，有助于揭露矛盾、启发思考、相互补充，有利于更全面、更深刻地揭示事物的本质。（二）科学理论１.科学理论的基本特征科学理论是经过实践检验的系统化了的科学知识体系，它是由科学概念、科学原理以及对这些概念、原理的理论论证所组成的体系。２.科学理论的结构科学理论由基本概念、基本原理和逻辑结论组成。①基本概念是思维的基本单位，是反映自然事物本质属性的思维形式。任何学科都有自己专有的一些概念。②基本原理或定律是科学对所研究对象的基本关系的反映，是科学理论赖以建立的基础。③科学推论是科学理论中由基本原理演绎推导出来的结论。它执行着理论解释和预见的功能。五．技术方法（一）技术方法及其特点人们要从事技术研究与技术开发活动，总要采用一定的手段、途径和行为方式。技术方法即包含在这些手段、途径和行为方式中的可操作的规则或模式。预测是根据事物过去和现在的发展和状态，寻求事物发展所遵循的规律性，并借此预先推测事物未来发展和状态的一种科学认识活动。技术评估作为一门政策科学，是包含对技术的社会后果进行评价的思想、观点和方法的知识体系。（二）技术原理的构思方法１.技术原理所谓技术原理，就是一切技术系统（包括技术设备、工艺等）都必须具备的工作原理。技术的工作原理无疑是由人构思出来的。这种构思是一个创造性的过程，是技术建构的第一步。它是利用已有的自然科学知识和技术经验，运用技术发明创造方法，通过创造性的思考来完成的。其过程和方法更是丰富多彩、灵活多样、因时因地而异，很难找到一个统一的程式。２.几种技术原理构思方法①科学原理推演法。它是以科学突破为先导，利用新的科学原理形成技术原理的方法。②实践提升法。科学实验是科学前沿最活跃的一个领域。在实验中发现的新的自然现象，往往隐含着新的科学技术原理。所以，科学实验常常是新兴技术的生长点。③自然模拟法。如果把自然界中可以利用其结构或功能的客观事物作为原型，利用模拟法建构相似的人工系统，就可以使该系统具有人们所需要的类似于原型的结构或功能。④回采法。是在新条件下“回采”已被否定的技术原理，使之在新条件下得以实现的方法。⑤逆向发明法。采取反向思维进行创造发明的方法叫逆向发明法。（三）工程设计方法工程设计，就是为工业生产或工程建设进行的设计。其任务，是在产品投产或工程实施之前，提供关于这种产品或这项工程及其制造、施工过程的全部图纸和技术文件。它是技术创造活动的观念建构过程的最后一步，又是其物化过程的起点。构思新的技术原理是一种创造，应用技术原理去设计一种新产品或一项新工程则是再创造。构思新的技术原理是一种创造，应用技术原理去设计一种新产品或一项新工程则是再创造。维纳：“工程设计与其说是一门科学，不如说是一种艺术。”设计方法是随着人类生产技术的进步而发展的。①在古代，设计和生产融为一体，设计者就是生产者，设计通常是由经验丰富、技术熟练的工匠完成的。②近代产业革命以来，广泛采用三段设计方法，即初步设计或方案设计、技术设计和施工设计。③二战后，科学技术的进步和国际经济的发展，推动了设计方法的变革，传统的设计方法已被现代设计方法所取代。现代设计法的特征可以说是动态化、优化与计算机化。现在，尽管两位科学家在探讨同一科研的问题时。难得恰好使用用一种方法，但是他们在从事科学研究时。总的都遵循着共同的方法。觋将科学研究的过程方法概括如下图所示：进行观察，寻求模型、正式提出假设和对观察资料进行解释+进一步实验对假设进行检验。经检验证实这些假设在解释时有用且可以预测时，假设就变成了理论。科学方法是一个动态过程，用于回答有关自然界问题时应遵循的程序和方法。观察和实验导出科学规律或一般规则来概括自然界的现象。观察导致提出假设试图解释，当精确检验假设后．一种理论即将产生。观察和试验发现原理的趋势性和规律性提出和检验假设理论