科学思维方法课件

绪论开端、引子12345关于“灵感”灵感也叫灵感思维，指文艺、科技活动等瞬间产生的富有创造性的突发“思维状态”。阿基米德从洗澡中获得灵感最终发现了浮力定律；牛顿从掉下的苹果中得到启发发现了万有引力定律；凯库勒关于蛇首尾相连的梦而导致苯环结构的发现。这些都是科学史上“灵感”的不朽例证。67缘木求鱼战国时候，齐国国君齐宣王想用武力征服天下，孟子劝他放弃武力，采用仁慈的政治措施。孟子对齐宣王说：“大王如果想用武力征服天下，就好比‘缘木求鱼’，结果肯定是徒劳无功，不但达不到目的，还可能造成祸害。”齐宣王觉得孟子的话很有道理，便听从了他的劝告。“缘”在这里是沿着、顺着的意思，“木”指的是树木；“缘木求鱼”就是沿着树木爬上树去找鱼。树上怎么会有鱼呢？当然没有啦！所以这个成语就是用来比喻方向、方法错误，或违反客观规律，结果当然无法达到目的。8南辕北辙战国后期，一度称雄天下的魏国国力渐衰，可是国君魏安厘王仍想出兵攻伐赵国。谋臣季梁本已奉命出使邻邦，听到这个消息，立刻半途折回，风尘仆仆赶来求见安厘王，劝阻伐赵。季梁对安厘王说：“今天我在太行道上，遇见一个人坐车朝北而行，但他告诉我要到楚国去。楚国在南方，我问他为什么去南方反而朝北走？那人说：‘不要紧，我的马好，跑得快。’我提醒他，马好也不顶用，朝北不是到楚国该走的方向。那人指着车上的大口袋说：‘不要紧，我的路费多着呢。’我又给他指明，路费多也不济事，这样到不了楚国。那人还是说：‘不要紧，我的马夫最会赶车。’这人真是糊涂到家了，他的方向不对，即使马跑得特别快，路费带得特别多，马夫特别会赶车，这些条件越好，也只能使他离开目的地越远。”说到这儿，季梁把话头引上本题：“而今，大王要成就霸业，一举一动都要取信于天下，方能树立权威，众望所归；如果仗着自已国家大、兵力强，动不动进攻人家，这就不能建立威信，恰恰就像那个要去南方的人反而朝北走一样，只能离成就霸业的目标越来越远！”9魏安厘王听了这一席话，深感季梁给他点明了重要的道理，便决心停止伐赵。比喻行动和目的正好相反。（告诉我们，无论做什么事，只有先看准方向，才能充分发挥自己的有利条件；如果方向错了，那么有利条件只会起到相反的作用。）101112什么是科学?科学（Science）的定义分科之学“格物致知”，意思是接触事物而后了解事物的本质，形成知识。1893年，康有为引进并使用“科学”二字。“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。（达尔文1888年）科学：运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质的规律的知识体系。”（《辞海》1999年版）科学定义：科学是一定历史时代的科学实践活动和科学理论的统称。1314科学的一些基本特征1.理性客观：一切以客观事实的观察为基础，通常科学家会设计实验并控制各种变因来保证实验的准确性，以及解释理论的能力。2.可证伪：这是来自卡尔·波普尔的观点，人类其实无法知道一门学问里的理论是否一定正确，但若这门学问有部份有错误时，人们可以严谨明确的证明这部分的错误，的确是错的，那这门学问就算是合乎科学的学问。153.存在一个适用范围：也就是说可以不是放之四海皆准的绝对真理。例如：广义相对论在微观世界失效，量子理论在宏观世界失效。不过科学家们仍然努力寻找与探索是否有某种理论可以囊括所有自然现象（至少在物理界，将相对论与量子力学合并是一至少延续数十年的野心）。4.普遍必然性：科学理论来自于实践，也必须回到实践，它必须能够解释其适用范围内的已知的所有事实。16课程思路介绍科学思维与科学方法论科学思维与方法思维方法17授课内容第一章绪论第二章科学思维概述第三章科学问题与科研选题第一节科学问题第二节科研选题第四章观察和实验第一节科学事实及其作用第二节科学观察方法第三节实验方法第四节模拟实验第五节观察实验中的机遇18第五章科学思维的逻辑方法和非逻辑方法第一节科学思维的逻辑方法第二节非逻辑思维方法第六章科学抽象和数学方法第一节科学抽象第二节科学抽象的成果第三节数学方法第七章科学假说第一节科学假说第二节科学理论19课程设置与要求教学时间：16个课时成绩构成：30％的平时成绩（作业＋考勤）＋70％的卷面成绩课程性质：素质教育核心课程（必修）考核方式：考试要求：20第一章绪论本章要点：一、自然科学方法论研究的对象二、科学技术研究方法的发展历程三、学习科学技术方法论的意义21方法（Methodos）:人们为达到某种目的而采取的途径、手段或策略。Methodos，大约相当于接近某物或达到目标的途径。在解决理论的和实际的问题时，根据手段和目的有计划地运用技术技能－科学活动－不同学科的规定性以其特殊的方法为标志。例如：——天文学：观测方法等——物理学：实验－数学方法等——生物学：分类法等科学方法:人们为达到认识客观世界这一基本目的而采取的各种手段和途径。一、自然科学方法论研究的对象22科学方法的三个层次1.哲学方法：认识世界最一般的方法（实事求是、解放思想、辩证法等）。2.自然科学的一般研究方法（观察法、试验法、抽象法、假说法、数学法等）。3.自然科学的个别学科或个别研究领域的特殊方法和具体操作方法。这里方法共有两类：a.是同某种科学理论相联系的特有的方法；b.是科学家应用第二层次方法的具体操作。23科学思维方法是科学研究者为实现和尽好地实现科学研究的目的所遵循的理论、规则、途径、程序和所采取的手段、技巧、思维方式的总和。科学方法（认识方法）是指人们认识研究自然界本质及其规律的规则和手段系统。技术方法是指技术研究中的途径、手段和程序，即人们技术活动中的行为方式。24二、科学技术研究方法的发展历程1.中国科学思维方法的发展历程2.西方科学思维方法的发展历程25二、科学技术研究方法的发展历程1.中国科学思维方法的发展历程(1).中国古代科学思维方法的发展（有零星闪光的方法但缺少系统的方法论）制造和使用工具；语言；名辩之争，明故，察类；创造性思维；比较。26三个科学思想发展的高潮（1）春秋战国时期。春秋战国时期可以说是我国古代科学技术的全面奠基时期，也是第一次大发展时代，由于新兴封建制度优胜于奴隶制度，其成就不仅赶上而且超过了早期科学技术最发达的古希腊。中国古代主要科学技术思想和方法，基本奠定形成于春秋战国时期，此时诸子百家争鸣，学术空前繁荣，涌现出众多思想家和学派，如儒家、墨家、名家、法家、阴阳家及兵家、农家、杂家等。27先秦的众多学派都为后世科学思想的奠定做出了重要的贡献，其中尤为重要的是儒、墨、道三家。儒家的哲学基础是《周易》，它以“观象制器”为核心，充分肯定了包括科学技术知识在内的知识的客观性和经验性，直觉地获得科学技术知识的思维途径。道家的思想为“好道进技”，具体来说就是以直觉思维作为科学技术的方法，强调理论的纯粹抽象性和技术的经验熟练性的特点。墨家则以“巧传求其故”的科学理论为说明原则。现代学者证明，《墨经》中存在大量的数学与物理学总结性命题，涉及数学、几何学、光学、力学、机械学、时空理论等等多个领域。以上三个重要流派的共同之处就在于都崇尚理性，承认对科学技术的把握存在于抽象之中。28观象制器观象制器，这应该说就是中国古代对科技发明所用的辞语，但学者在探讨时有不同意见，这里引顾颉刚和胡适的一场辩论:顾颉刚认为:《系辞传》把制器都归于圣人看了卦象而制作的，这不合逻辑。这等于把一切文明都归于易卦，而易卦又归于圣人所画，圣人由卦形而悟出新器具，这是莫须有的事。造船一定是看了木头浮在水面而想起的，不是看了涣卦的结果。胡适认为:观象制器是一种文化起源的学说。所谓观象，只是象而已，并不专指卦象。卦象只是物象的符号，见物而起意象，触类而长之。若不依据历史上器物发明的程序，乃责数千年前的人见了火上水下的卦象何以不发明汽船，这是违背历史发展程序的。瓦特见水壶盖冲动，乃想到蒸气之力，这就是观象制器，牛顿见苹果落地，乃想到万有引力，这也是观象制器，同样是有象而后制器。29“好道进技”直接从理性直观出发，主张科学技术在于把握现实事物现象背后的本质，主张具体的科学技术具有有限性，非自然性。老、庄思想以直觉思维为其基础，在显现出其高深的抽象思维水平时，也在超越感性经验的地方表现出了排斥、轻看现实感性经验的倾向。30“巧传求其故”墨家的科学技术思想开辟了一个新的实证主义的思想传统。这种传统的实质集中体现在三表法的知识标准，以辩学为特征的逻辑理论。“巧传求其故”的科学技术理论为说明原则，并包括数学物理等科学原理在内的工匠原理。巧：是墨家用技术的巧妙特性来代指科学技术。故：指与结果相对的原因，是事物之所以生，所以成的原因。求故：就是要探明事物间因果联系。31（2）两汉时期。两汉时期是我国古代科学技术发展的又一高峰期，科学成就层出不穷：数学如《九章算术》、《周髀算经》，药学如《神农本草经》，此外还有天文历法、农业、造纸等成就。（3）宋元时期。在前代基础上，科学技术因宋元时期经济发展、文化昌盛、理学形成以及战争和其他需要而得到强化。格物致知、怀疑、探索、创新的学风和国内外各民族之间的密切文化交流共同加速了科技的发展。这一切使宋元时期成为中国古代科技发展的黄金时代，指南针、火药、印刷术均出现在这一时期。32中国古代科学思想的特点（1）不信鬼神,或者说没有信仰。由于早期中国产生了多种学派，中国的宗教并非与政治相密切联系，而中国人的思想中对于宗教与鬼神一直抱有“敬而远之”的态度，即尊敬鬼神，但不去跟它有太多的联系。（2）对待人与自然关系的态度，诸子思想不乏对天人关系的科学认识。（3）强调人的后天学习作用，尊师重教，注重科学技术知识的教授与传播。（4）具有多种科学的思维方法：A.演绎推理的思维方法。B.归纳综合的思维方法。C.辩证思维的方法。D.公理化方法。33张衡的发明为何没流传下来？张衡（78-139）我国东汉时期伟大的科学家、文学家、发明家和政治家，在20世纪50年代就被列为世界文化名人，1970年、1977年国际天文学联合会分别命名月球上的一座环形山为“张衡山”，太阳系中一颗编号为1802的小行星为“张衡星。34张衡的发明为何没流传下来？张衡创制了世界上第一架测试地震的仪器——候风地动仪，成功地观测到当时的三次大地震，是世界地震史上最早的观测记录。但是，这架仪器却屡造屡毁，一直未能流传下来。35中国科学思维方法的发展历程(2).中国近现代科学思维方法的发展这个时期的中国，在天文、地理、数学、医学等各方面却都有了明显的进步，产生了被国人津津乐道的“世界四大发明”——造纸术、指南针、火药和活版印刷。12世纪金朝的医学家张洁古还明确提出了人的视觉、听觉、嗅觉和感觉等都是脑的功能的观点。然而这个时期的中国，由于传统文化实质上是伦理文化，加之历代封建统治阶级轻视科学技术，视科学技术为“奇技淫巧”。统治阶级科举取仕的内容多为儒家经典，知识分子也远离科学技术。学者们更注重的是对伦理问题的研究，而在科学中有创见的人又偏重经验而忽视理论，这种理论探讨和实践经验相分离的状况，使中国在这一时期没能形成有代表性的系统的科学思维方法论，在思维方法上，也没有能做出显著的贡献。362.西方科学思维方法的发展历程西方古代的科学思维方法西方近代的科学思维方法西方现代的科学思维方法37西方古代的科学思维方法特点：科学水平发展较低，各种科学思维方法总体来说水平也较低，具有朴素和零散的性质特点。逻辑方法论（亚里士多德：《工具论》）；演绎法；托勒密（地球中心说）；欧几里德（公理化方法）；德谟克利特（论逻辑）。38古希腊的理智主义传统——泰勒斯的致思、毕达格拉斯的精算、亚里斯多德的物理学之后哲学始于泰勒斯美国当代哲学家理查·罗蒂曾说：“自希腊时代以来，西方思想家们一直在寻求一套统一的观念，这种想法似乎是合情合理的；这套观念可被用于证明或批评个人行为和生活以及社会习俗和制度，还可为人们提供一个进行个人道德思考和社会政治思考的框架。‘哲学’(‘爱智’)就是希腊人赋予这样一套映现现实结构的观念的名称。