,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,#,科学问题与科学方法,科学问题,科研选题,科学思维,现代科学研究的基本环节,1,、确定科研选题；,2,、获取科学事实；,3,、进行思维加工；,4,、实践检验论证；,5,、建立理论体系。,科学问题及其来源,科学问题：,科学问题是指在特定时代，研究者分析当时科学背景知识基础上提出的有待解决的问题。,问题的设置，不仅与,学者个体的,“,当前状态,”有关，还与,学术共同体的,“,当前状态,”有关。,提出问题蕴涵着问题的指向、研究的目标和求解的应答域，即每一个科学问题都有一定的,意义蕴涵,和,解答域,（至少有一定的预期）。,科学问题及其来源,科学研究的逻辑起点：,归纳主义：从培根以来的经验归纳法：科学研究是从观察实验和数据资料的搜集开始的，在掌握一定经验事实基础上逐步归纳上升为理论，,观察记录,是最可靠的经验基础，只要有足够多的经验事实，就可以逐步归纳上升为理论。,但是，大量的观察归纳就能上升为科学理论吗？事实与假说、理论之间有没有逻辑的通道？有没有一种自动的,归纳机器,？,科学问题及其来源,卡尔,波普尔,：,“科学知识的增长永远始于问题，终于问题,愈来愈深化的问题。”,观察要首先回答观察什么，为什么,观察和如何观察的问题。漫无目标的观察实际上是不存在的。,观察渗透理论,，科学家是带着问题去观察的，因此，,问题是科学研究的起点,。,卡尔,波普尔,1902-1994,科学问题及其来源,爱因斯坦：“,提出一个问题往往比解决一个问题更重要,。因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看待旧问题，却需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。”,霍金：“如果我知道今后所要解决的问题是什么，那我也许早就把它做出来了。”,科学问题及其来源,问题的重要性：,问题是科学研究的起点，也是研究生涯的开端和方向,。若能抓住某个关键的或重要的问题作为开始，往往自己的学术生涯会有个好的开端，随着问题研究的深入，会不断有新的成果、发现新的问题和做出新的贡献。,选题就像选矿山,！贫矿没有开采的价值，富矿竞争会很大，被别人反复开采过的矿山则可能投入收益比不划算，因此要充分估计自己的力量和投入成本。,科学问题及其来源,问题的来源：科研题目如何得来？,自己发现问题：研究前人的成果基础上发现问题：在大量阅读前人的研究论文基础上发现问题。比如前人在解决某个问题过程中有某种缺陷或不足、问题仍未解决、解决得不够另人满意；理论解释有矛盾、逻辑不自洽，或数据、资料有待完善补充，还有待新的数据资料的支持等；对现存理论或实验有新的看法、新的理解，可尝试新的替代解释模型，等等。,科学问题及其来源,与已有的研究课题合作：比如导师提供或研究机构正在从事某个课题，争取加入其中做某个子课题或做协作研究，在此基础上会发现新的有价值的题目、研究方向。,通常在起步阶段自己要发现有价值的问题是很困难的，多数先由导师提供，在一定经验积累基础上自己才可以独立选题。,当前的困难：有些导师同时带很多学生，顾不上帮学生寻找合适的题目。因此，要自己及早准备，多看资料和与人讨论。,科学问题及其来源,选题的基本步骤：,对问题的来源进行评估：,若是导师提供的题目，应先对导师的资质及研究方向进行调查；,若是研究机构的课题，也应对该机构的科研能力、设备、以往的成果等作调查了解；主要了解前期成果的信誉，题目可能的价值？自己是否有能力做，等；,若是自己选题，一定要不厌其烦跟导师、同行交流讨论，听取不同的意见和建议，有新的想法或发现有问题要及时调整和补充。,科学问题及其来源,实例分析：,1,郑和下西洋季风条件研究；,2,“,张江科技园区企业孵化模式研究”,开始选题应该尽量比较小、比较具体，自己有条件有把握做好的题目，当有了一定的积累，有条件之后可以尝试做大一些的题目。,文章发表：有想法就有写作的冲动，只要顺着问题追踪，多查找资料，就会有文章,发表就是硬道理,！但投稿前一定要谨慎、资料要充分、论证要严密、文字要优雅准确。,随意重复选题案例,科学思维,科学抽象,：科学思维一般形式，即在一定科学事实基础上，提炼出科学概念或构筑科学假说、解释模型。,概念,：从同类事实或现象抽象出普遍性概括的语言，能总体反映其本质和内在联系的认识。,概念的重要性：,概念是思维的出发点，也是理性认识的基本单位,，有了概念才可能进行判断和推理，逻辑思维才能展开。此外，形成概念也是科学认识的一个重要成果，标志认识的清晰化、明确化（灵光闪现、模糊意识往往不可靠，需要概念化。历史上许多著名概念：原子、以太、场、电力线、熵、量子、摩尔、细胞、基因,）。,逻辑思维方法,分类和类比,：,分类,：根据对象的相似或相异，对研究对象进行区别和归类。分类和筛选是科学研究的初步，为进一步概括和分析作资料上的准备。,比如早期的动植物分类、地质资源调研，直到现代物理学的粒子分类等；当代经济学、人类学、社会学、考苦学调查也需要分类。,比如，,1964,年物理学家盖尔曼（,Gell-Mann,）、尼曼（,Yuval Neeman,）等提出的夸克模型，就是通过强子的特征分类对称性而产生。,逻辑思维方法,类比,：由,A,事物与,B,事物有一些相同或相似的特征，推测其余的特征也相同或相似,.,类比方法通常适用于有相似性的对象，而且其中之一是已知的，从已知推测未知,:A-B,比如，从引力相互作用电磁相互作用（从万有引力定律到库仑定律）；从量子电动力学（,QED,）量子色动力学,(QCD),；文化的多元化政治力量的多极化；非零和博弈商业上的联合定价制。,逻辑思维方法,归纳与演绎,：,归纳,：由若干特殊认识上升到一般认识,:a-A,完全归纳法：穷尽所有可能的事例，但不会提供新知识；,不完全归纳法：由少数事例推测其普遍性，包含新知识，但不完全可靠。,归纳法在研究中是十分常用，但在逻辑上无保障。,维特根斯坦,：“归纳过程在于此：即我们采取能与我们的经验相协调的最简单的规律。可是这个过程没有逻辑基础，只有心理学基础。”,罗素,：“一只每天被主人照常喂养的鸡，怎么也归纳不出终有一天会被主人拧断脖子。”,逻辑思维方法,演绎,：,从一般到个别的推理过程。通常是从基本假定（假设、公理等）出发，逻辑地推出一些可检验的推论，等待实验的检验判决,:A-a,几种常见的演绎推理形式：,1,）,否定后件推理,：,如果,H,则,I,（即,I,是由,H,推导出来的或被,H,所蕴涵的）：,若,H,为真，则,I,也真；但（证据表明）,I,不真,H,不真（推理有效）,逻辑思维方法,2,）,肯定后件推理,：,若,H,为真，则,I,也真；现（证据表明）,I,为真,H,为真（推理无效）,3,）,扩展的肯定后件推理：,若,H,为真，则,I1,，,I2,，,，,In,也真；现（证据表明）,I1,，,I2,，,，,In,都真,H,为真（无效）,第,1,）种情况作为判断一个假说是十分有用的；第,2,）和,3,）虽然在逻辑上是无效推理，科研中却经常使用，因此，我们应该注意，,假说得到一定的检验并不保证其完全真实性,。,逻辑思维方法,分析与综合,：,分析,：对事物作解剖细化，探讨各个部分的详细特征；,综合,：将事物各个部分的认识统一起来考察，达到对其总体的认识和整体把握。综合必须与分析为基础，是在对事物各个部分有充分的信息把握之上才能进行宏观的把握。（比如：近代科学以分析为基础，因此逾越深入具体；而中医等从一开始是综合的，整体的，难以深入。也许中医的出路之一是学习西医的分析方法再综合？再比如：爱因斯坦的统一场论为何难以成功。）,逻辑思维方法,数学方法,：,即对研究对象的某些特征进行抽象和量化，以研究各个量的变化及其相互关系。,通常又称数学建模法，在现代科学及工程技术研究中经常被使用，甚至拓展到心理学、经济学、社会学等其它领域。其优点是可实现,符号化,、,公理化,、,结构简洁,，,便于运算,而且有具体结果。,需注意：,它只是从大量复杂的事物中抽象出部分典型的特征，而不是事物的全部,。对复杂多样的研究对象，抽象量化不可能全面反映事物的整体，结论也不可能普遍适用。,非逻辑思维,非逻辑思维方法：,想象,：在感性认识的基础上，通过意象、联想和想象来把握客观对象的本质和规律。,其与逻辑思维的区别在于它的思维基本单元是,意象,，而逻辑思维的基本单元是,概念,。,意象,是对某一类事物的某些特征的反映，带有,片面,、,朦胧不确定,的因素；而,概念,是长期使用、,有明确的规范界定,。由于其朦胧不确定性，形象思维是个人的感性认识升华的结果，跟个人的体验有关，他人难以效仿。但它可以跨越某些逻辑的障碍直接达到对事物,非逻辑思维,的本质规律的认识；逻辑思维则有共通性，有明确的概念规范和逻辑规则，可以共同遵循。,直觉,：指不受某个固定的逻辑规则约束而直接对事物本质规律的洞悟。,直觉可跨越逻辑的层层障碍，直接领悟事物的内在本质；直觉与灵感通常联系在一起，是对某个现象进行长期思索，头脑中已经准备相当丰富的信息基础上，达到一定的临界状态的自组织过程。,非逻辑思维,灵感,：由于某些预外因素的刺激使原来一片混沌的信息突然明朗化。,灵感的特点是,突发性,、,随机性,，,不可预测,，但灵感的产生也是长期对问题思索积累的结果，并不是毫无准备的突然,“,幸运降临,”,。此外，所谓,“,灵光闪现,”,，最后也必须经过逻辑严密的证明。,科学史上的,“,灵感神话,”,及其批评：,阿基米德的浴缸,、,伽利略的比萨斜塔,、,牛顿的苹果树,、,瓦特的茶壶,、,凯库勒的蛇尾巴,、,薛定谔的女朋友,，,大多是社会性建构的，经不起历史的考证。,