第五章 学认识的形成

第五章科学认识的形成
自然科学方法论的整体结构：
【选题 获取科学事实 进行思维加工 验证 建立理论】
●选题（问题-科学问题-选题原则-课题构思-开题报告）
➢获取科学事实（观察-实验）
➢进行思维加工（方法（1）逻辑思维：A-形式逻辑B-数理逻辑（2）非逻辑思维：A-形象思维B-直觉思维（3）创造性思维）
➢验证（（1）观察、实验检验+（2）逻辑检验）
➢建立理论（假说-理论-理论体系-建立理论体系的方法（公理化方法，历史与逻辑相统一的方法，由抽象上升到具体的方法））
第一节科学问题的提出
一、科学问题是科学研究的起点
1、科学研究从科学问题的提出开始
所谓科学问题是指通过对科学背景知识的分析而产生的问题。

人们在科学研究中，通过对科学背景知识的认真思索和分析，从中发现各种矛盾，它是现有人类认识未解决的矛盾，这种矛盾或疑难，就是科学所要研究的问题。

科学研究开始于问题。

对于从事科学研究的个人或集体来说，是否善于发现和科学地提出问题，是衡量其科研能力的一个重要标志。

是否存在需要研究的问题以及问题的多少与深浅，是表征一个学科是否具有旺盛的生命力的一个重要标志。

2、科学问题的主要来源
（1）为寻求事实之间的联系提出问题——经验定律型问题。

（2）新的观察、实验结果与原有的理论的矛盾——难题或危机。

（3）理论内部的逻辑矛盾——逻辑悖论和佯谬。

（4）不同学派理论之间的矛盾——判决性实验的设计或进行
新的理论探索。

（5）社会需要与现有生产技术手段不能满足需要的矛盾。

二、科学问题的选择
1、选题的重要意义——正确地选题是科研成功的关键。

2、选题的基本原则
选题决策的原则
●第一、需要性原则：社会需要与科学需要。

●第二、创新性原则：指向前人没有解决或没有完全解决的疑难问题。

（概念创新、
理论创新、方法创新、运用创新）
●第三、科学性原则：具有一定的科学理论与事实依据，把课题置于当时的科学背
景之下，使之成为可以在科学逻辑和科学实践上加以论证和检验的课题。

●第四、可行性原则：所选课题必须与主客观条件相适应。

三、科学问题的条件与转换
1、科学问题的条件——背景知识及问题的划界
●自然科学问题与非自然科学问题
●科学问题与伪科学问题
●科学问题与表浅问题
●待解问题与已解问题
●关键问题与一般问题
●经验问题与概念问题
●常规问题与反常问题
2、科学问题的转换
（1）一个问题解决后由此引伸出其它问题
（2）及时抓住由机遇提供的线索，追踪新问题
（3）转换问题的提法——从一个新角度提出问题
●问题逆向转换
●问题互补转换
●问题发散转换
●问题立体转换
第二节科学事实的获取
一、观察与实验是获取科学事实的基本方法
1、科学观察的特点与功能
●观察分为自然观察与实验观察——自然观察一般是指在自然发生的
情况下对研究对象的感知过程。

它不仅是接收信息的过程，而且是对信息进行初加工的过程。

在人为控制对象变化的条件下进行的观察是实验观察。

●自然观察又分为日常的随机观察与科学观察
●质的观察与量的观察（测量）
●直接观察与间接观察。

2、科学观察的基本原则
●第一，客观性：体现出对象属性的多样性
统一。

随机取样，反复核实。

●第二，全面系统性原则。

●第三，具有典型性、代表性。

科学观察方法的局限性：
●非因果性——“P o s t h o c(在这之后），但不是P r o p t e r h o c(由于这）。

●被动性——在自然发生的条件下搜集感性材料的方法，认识主体处于被动地位。

【比较“参与式观察法”】
3、科学实验的特点和功能
科学实验是人们根据研究目的，利用科学仪器设
备，人为的地控制、干涉或模拟自然现象，排除外界干扰，突出主要因素，在有利的条件下去探索自然规律的方法。

科学实验的特点：
●主动性——拷问自然，突破观察的局限。

●重复性——这种重复性是实验能证实、证伪理论，寻找自然规律的可靠基础。

●精确性——从定性描述发展到定量分析计算。

科学实验的功能与类型
科学实验的功能
第一、使对象简化和纯化。

第二、强化实验对象，使之处于某种极限状态中，更有利于揭示新的自然规律。

第三、比较经济、可靠。

特别是模拟实验能避免危险，减小损失。

科学实验方法的类型
●定性实验：判定某因素是否存在，某些因素之间是否有关系。

●定量实验：用以测定某种对象的数值，或求出某些因素之间的经验公式。

●结构分析实验：用以确定某种对象的物质构象、空间排布。

●析因实验：由已知结果寻找原因。

●理想实验：是一种在思想中塑造的关于对象变化的理想过程，或逻辑推理的思维
过程，它可以在更大的程度上超越客观实验条件的限制，在更加纯粹和极端化的情况下揭示出客观现象和过程之间的内在逻辑联系，并由此说明理论，检验理论，发现问题。

二、模拟实验中的模型方法的应用
1、模拟方法的意义
●在科学研究中，对于某些关系复杂或情况特殊的对象，由于受到主客观条件的限制，往往难于甚至无法进行直接观察和实验，这时人们可以采用间接方法——先设计与该对象（原型）相似的模型，然后通过模型来间接地研究原型规律性，这种实验方法，叫模拟方法。

●模拟方法具有两个特点：其一是，模拟方法作为一种间接实验方法，与研究对象直接参与实验过程的一般实验不同，参与模拟实验过程的，不是研究对象本身，而是与研究对象相似的模型；其二是，这种模型是原型简化了的映象，但又同原型具有某种相似关系，因此可以将模型的实验结果类推到原型上去。

2、模拟实验的模型
模型既然是原型的简化，又保持着同原型相似的关系，因此可以根据对模型的实验了解去认识原型。

根据模型同原型之间的相似关系的特点，模拟实验可分为物理模拟和数学模拟。

●实物模型（物理模型）——以模型和原型之间的物理过程相似为基础的一种模拟方法。

●数学模型——以模型和原型之间在数学形式相似的基础上进行的一种模拟方法。

●计算机仿真模型——采用电模型的数学模拟。

模型方法的作用：
●优点是通过简化模型来间接了解原型。

●不足之所在：由简化的模型间接外推，其可靠程度和接近程度是随着研究深入而提高的。

三、观察实验中主要的认识论问题
1、观察与理论的关系：观察渗透理论——观察是加工信息的过程；观察工具是理论的物化；观察陈述是用科学语言表述出来。

2、微观领域中仪器的影响问题——实事求是的科学态度；使用先进的观测技术和观测仪器保证观察客观性；正确反映客观事物本质的理论为指导；实验结果可以用某种标准的方法进行重演。

3、观察实验中的偶然性——机遇以客观事物的必然性为基础；在发现的时间上，机遇也是偶然性和必然性的统一；取决于科学家本身的水平和能力。

第三节科学假说的形成
一、假说的形成与科学问题的解答
1、分析科学问题的方法——笛卡尔“还原论”（化约法）：复杂问题分解-复杂问题重构——并列式复杂问题与链条式复杂问题以及问题网络
2、假说形成的基本条件
（1）一致对应性——常规科学时期与理论相互支持；科学革命时期将理论兼容为特例
（2）可解释性——最大限度解释已有科学事实
（3）可预测性——对未知或未来事实作出推论并且得以检验
二、经验定律型假说的形成方法
1、经验定律型假说的特点及类型
经验定律型假说是对某类现象共同性质和特征的
普遍化描述或是对若干类现象之间因果关系的普遍化描述。

特征：描述性（性质描述与关系描述）、经验性（观察概念）、普遍性（普适性）、稳定性（规律性）等。

类型：性质型经验定律与关系型经验定律以及统计型经验定律
2、经验定律型假说是概括的成果
概括是由个别到一般的对普遍性的认识方法。

概括分为经验概括与定律概括。

经验概括是不完全归纳方式的偶适概括。

定律概括是在经验概括基础上，通过与理论的演绎结果相结合，从而判定现象间联系的必然性，是演绎概括。

3、数理统计方法在概括中的应用
统计概括（整体概括），是在经验概括阶段运用数理统计方法得出概率命题式的结论。

三、原理定律型假说的形成——溯因方法（猜想、试错）
1、原理定律型假说的特点
原理定律型假说是对经验定律的解释，通过猜测或者想象揭示现象的本质和规律。

特点：解释性、本质性、符号性、逻辑检验性、变动性。

类型：构造性原理定律与分析性原理定律——构造性理论与原理性理论；
内部原理（基本原理）与桥接原理（中介原理）。

2、溯因方法与科学猜想
原理定律型假说的溯因法模式：
（1）相关的经验定律L
（2）如果H（设定的原理定律型假说）为真，则L可被解释
（3）所以，有理由认为H为真。

原理型假说为经验定律提供了因果机制的解释，这种猜测出于科学共同体的背景知识。

3、理论模型的应用
想象力提供了关于未知因果机制的理论模型。

以模型逻辑拟合因果机制；描述因果机制；通过对模型的修改、更替，扩展和完善对因果机制的认识。

讨论题：
●1科学问题在科学研究中的地位和作用如何？
●2.如何理解观察与实验是主观与客观相统一的过程？
●3.科学假说形成的主要途径是怎样的？。