自然辩证法之科学方法论共33页文档
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自然辩证法-科学技术方法论(北大)
科学技术方法论的案例分析
牛顿力学的创立与发展
总结词
牛顿力学是物理学史上的里程碑，它通过数学语言描述了自然界的运动规律，为科学研 究和技术发展奠定了基础。
详细描述
牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了三大运动定律和万有引力定律，构建了完整的 经典力学体系。这一理论不仅解释了当时已知的所有力学现象，还为后来的物理学、工 程学和天文学等领域提供了重要的理论支持。随着科学技术的发展，牛顿力学在微观和
人工智能与机器学习
随着计算机技术的不断发展，人工智能和机器学习将在未来发挥越来越重要的作用，为人类的生产和生活带来更 多的便利和效益。
生物科技与医学
生物科技和医学的进步将有助于解决许多人类面临的健康问题，提高人类的生存质量。同时，生物科技的发展也 将对农业、环保等领域产生积极影响。
05
CHAPTER
自然辩证法-科学技术方法论( 北大)
目录
CONTENTS
• 科学技术方法论概述 • 科学技术方法论的核心概念 • 科学技术方法论的实践应用 • 科学技术方法论的哲学思考 • 科学技术方法论的案例分析 • 科学技术方法论的挑战与展望
01
CHAPTER
科学技术方法论概述
科学技术方法论的定义与特点
科学技术方法论的定义
科学技术的未来发展趋势
人工智能与大数据
01
人工智能和大数据技术将进一步发展，为科学研究提供更强大
的数据处理和分析能力。
生物技术的突破
02
随着基因编辑、合成生物学等技术的进步，生物领域将迎来更
多突破性成果。
可持续发展与环境保护
03
面对全球环境问题，科学技术将更加注重可持续发展和环境保
护，推动绿色科技的发展。
牛顿力学的创立与发展
总结词
牛顿力学是物理学史上的里程碑，它通过数学语言描述了自然界的运动规律，为科学研 究和技术发展奠定了基础。
详细描述
牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了三大运动定律和万有引力定律，构建了完整的 经典力学体系。这一理论不仅解释了当时已知的所有力学现象，还为后来的物理学、工 程学和天文学等领域提供了重要的理论支持。随着科学技术的发展，牛顿力学在微观和
人工智能与机器学习
随着计算机技术的不断发展，人工智能和机器学习将在未来发挥越来越重要的作用，为人类的生产和生活带来更 多的便利和效益。
生物科技与医学
生物科技和医学的进步将有助于解决许多人类面临的健康问题，提高人类的生存质量。同时，生物科技的发展也 将对农业、环保等领域产生积极影响。
05
CHAPTER
自然辩证法-科学技术方法论( 北大)
目录
CONTENTS
• 科学技术方法论概述 • 科学技术方法论的核心概念 • 科学技术方法论的实践应用 • 科学技术方法论的哲学思考 • 科学技术方法论的案例分析 • 科学技术方法论的挑战与展望
01
CHAPTER
科学技术方法论概述
科学技术方法论的定义与特点
科学技术方法论的定义
科学技术的未来发展趋势
人工智能与大数据
01
人工智能和大数据技术将进一步发展，为科学研究提供更强大
的数据处理和分析能力。
生物技术的突破
02
随着基因编辑、合成生物学等技术的进步，生物领域将迎来更
多突破性成果。
可持续发展与环境保护
03
面对全球环境问题，科学技术将更加注重可持续发展和环境保
护，推动绿色科技的发展。
自然辩证法科学技术方法论
第2节 科研选题
• 一、科研选题、步骤及其重要性 • 科研选题，就是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。课题 是为了实现某个特定目标所需要研究的一个或一组科学问题 。 • 科研选题是科学研究的起始步骤，是科学研究的重要组成部分。 它关系到科学研究的方向、目标和内容，直接影响科研的途径和 方法，决定着科研成果的水平、价值和发展前途。 • 科研选题的重要性：它关系到科研的方向、目标、内容，直接影 响到科研途径和方法，决定着科研的水平、价值、和发展途径。 如果选题不科学、不合理或不切合实际，将导致整个科学研究工 作无意义，要么长期工作得不到结果，甚至耗费精力，浪费大量 人力、物力和财力。
• 培根强调实验方法,迪卡儿则强调理性方法,把 数学方法和逻辑方法提到首要地位.后来牛顿 (1687年)以三大运动定律和万有引力定律统一 起来在科学史上第一次描绘出一幅完整的机械 自然观。他声称全部用归纳法从实验中推导出 来并用数学的演绎方法加以论证。林耐从大量 感性材料出发，根据植物的生殖器官的不同进 行比较与分析，创立了分类学说。 • （3）现代科学认识和方法
• 三、科学问题的来源 • 最终来源于社会生产实践和科学实践。但 是，由于科学理论发展的相对独立性与自 主性，科学问题还有其他的来源： • 1、从科学实践与科学理论的矛盾中产生 问题； • 2、从科学理论内部的矛盾中产生问题； • 3、从不同学派理论之间的矛盾中产生问 题；
• 4、从社会需要同现有的生产技术手段不 能满足这种需要的矛盾中产生问题。
• 上述5项选题原则，是相互联系又相互区别的。必要性 原则制约了科学研究的根本方向——为社会和科学自 身的需要服务；创造性原则显示了科学研究的本身特 征—探索未知世界的新现象和新规律；科学性原则体 现了科学研究的内在根据——以科学实践反复检验的 客观规律为基础；可行性原则则表征了科学研究的现 实条件——保证实现预期结果的主观、客观因素；灵 活性原则体现科研工作者对课题的转换的时机、条件、 必要性和可能性的把握——决定科研成败的关键。它 们共同限定了可以选择的课题的范围。
自然辩证法-科学方法论
1．什么是系统？描述自然系统的基本范畴是什么？答：系统是以各要素的属性为基础经由特定关系而形成的属性不可分割的整体。
系统是以各要素的属性为基础，经由特定关系而形成的属性不可分割的整体。
基本范畴：系统的要素：构成系统的组分和组元，单一要素不是系统；系统的结构：各要素之间的内在的相互联系，排列顺序和组织方式的总和；系统的环境：同要素发生相互作用又不属于这个系统的所有事物的总和；系统的功能：系统在于环境相互关系中所表现出来的总体的行为，特性和能力的总称。
2．说明要素与结构、结构与功能、以及系统与环境的相互关系。
答：要素与结构紧密相关，自然系统的性质和功能首先依赖于它的要素，但是结构对于要素有相对独立性，在许多自然系统中，结构对于系统功能的形成起着更为重要的作用。
功能由结构决定，但是结构对于功能的决定不是单值决定，一种结构可以对应多种功能，一种功能也可以对应多种结构，另一方面，功能又会对结构发生反作用，功能的发挥有时会损耗结构，一定条件下，又会改进结构。
环境与系统相互作用，实质上就是环境与系统之间的物质、能量与信息的交换。
环境还为自然系统提供生存条件，对系统进行选择和控制。
内因：物质系统的组成要素及其相互作用。
外因：环境对系统的作用。
内因是变化的根据，外因通过内因起作用。
具体说来，就是环境所起的作用实际上是通过影响系统的要素状态和结构状态而最终改变系统功能的。
3．什么是系统的整体性特征？答：整体特征性主要反映了系统与要素之间的整体与部分的关系，也称系统的整体突现规律或系统的整体性原理，指的是系统出现新的性质、新的功能和新的规律，而它们是其构成要素所不具有的，他们是系统各个要素相互作用的共同结果，可简单概括喂：“整体不等于部分之和”或“系统质不等于要素质”。
整体性的存在说明任何物质系统在其组成要素和系统整体之间同时存在加和性和非加和性关系。
4．什么是系统的层次？它的主要特点是什么？答：层次表征了系统内部的不同等级和水平，揭示了系统之间纵向的或垂直的联系。
自然辩证法-科学技术方法论(北大)
性质； –怎么样——研究并回答对象的运动状态及运动转
化过程。 9 精选课件
6.科研选题
（1）科研选题：
为了实现某个特定目标所需要研究的一个或一组科 学问题。 作为科研启始步骤——万事开头难，关系到科研方 向、目标和内容，影响科研途径、方法，决定成果 水平、价值和发展前途。
（学研究的基础。
–事实Ⅰ:客体与仪器相互作用结果的表征,如观测仪器上记录 和显示的数据、图象等。与客体性质有关,也与人所设的 认识条件有关。同一客体事件在不同仪器上的显示可以不同 。
–事实Ⅱ,对观察实验所得结果的陈述和判断。与客体性质 有关,又与人用以描述事实的概念系统有关。同一事件在不 同概念系统中可能有不同描述。
3.正确提出问题对于科研有重要意义
爱因斯坦:提出一个问题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 度看待旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且 标志着科学的真正的进步。
海森伯:提出一个问题比解决问题更为重要。
但是，科学问题的提出是非常复杂的过程。 7 精选课件
2 精选课件
2.科学认识系统
科学认识活动中各种要素的结合：主体、客体， 中介。
–主体:具知识经验、方法技能、价值标准和科 学实践的特殊性的人。认识中处于主动地位, 具有能动性。
–客体:进入主体认识和实践范围的客观事物。 客观存在,认识受客体制约。现实认识系统关 系中,作为主体的认识对象而存在,
–中介：物质性中介——科研中所用仪器和工 具等；精神性中介——包括科研的一般程序, 推理规则、语言和符号的运用等。
–哲学层次上的方法,具有4普遍适用性:如 精选课件
二、科学问题和科研选题
1.科学问题
化过程。 9 精选课件
6.科研选题
（1）科研选题：
为了实现某个特定目标所需要研究的一个或一组科 学问题。 作为科研启始步骤——万事开头难，关系到科研方 向、目标和内容，影响科研途径、方法，决定成果 水平、价值和发展前途。
（学研究的基础。
–事实Ⅰ:客体与仪器相互作用结果的表征,如观测仪器上记录 和显示的数据、图象等。与客体性质有关,也与人所设的 认识条件有关。同一客体事件在不同仪器上的显示可以不同 。
–事实Ⅱ,对观察实验所得结果的陈述和判断。与客体性质 有关,又与人用以描述事实的概念系统有关。同一事件在不 同概念系统中可能有不同描述。
3.正确提出问题对于科研有重要意义
爱因斯坦:提出一个问题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 度看待旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且 标志着科学的真正的进步。
海森伯:提出一个问题比解决问题更为重要。
但是，科学问题的提出是非常复杂的过程。 7 精选课件
2 精选课件
2.科学认识系统
科学认识活动中各种要素的结合：主体、客体， 中介。
–主体:具知识经验、方法技能、价值标准和科 学实践的特殊性的人。认识中处于主动地位, 具有能动性。
–客体:进入主体认识和实践范围的客观事物。 客观存在,认识受客体制约。现实认识系统关 系中,作为主体的认识对象而存在,
–中介：物质性中介——科研中所用仪器和工 具等；精神性中介——包括科研的一般程序, 推理规则、语言和符号的运用等。
–哲学层次上的方法,具有4普遍适用性:如 精选课件
二、科学问题和科研选题
1.科学问题
《自然辩证法》—第2讲—科学认识论和方法论
• 最理想的科学方法“是这样的: • 第一，所有事实会被观察和记录下来，关于
它们的相对重要性，不加选择或先验的猜测。
• 第二，这些被观察和记录的事实，将会得到 分析、比较和分类，无需假说或公设，与必 然涉及思维逻辑的那些东西不同。
• 第三，关于事实之间的分类关系或因果关系 的概括将从事实的分析中归纳出来。
• 这类陈述是由一个观察者在特定的地点和时间 运用其感官得出的结果，被称为单称陈述。
观察提供科学知识 赖以确立的可靠基础B
• 另一些陈述涉及所有地点和所有时间的特定种类 的所有事件：
•
行星以椭圆轨道围绕太阳运行；
•
当一光线从平面镜上反射时，它的入射角与反射角相等；
•
酸使石蕊变红……
• 构成科学知识的定律和理论都作出这种一般性的 断言，这种陈述被称为全称陈述。
1.相当纯的水在0°C结冰(如果有充分的时间的话)。 2.我的汽车散热器中有相当纯的水。
3.如果温度降到0°C 以下,我的汽车散热器中的水将会 结冰(如果有充分的时间的话)。
归纳主义科学观中的预见和解释
• 科学中解释和预见的一个实例-对彩虹的解释：
1.光的反射和折射定律及折射程度与颜色的关系之断言。 2.对彩虹这一受考察现象的细节的陈述，这些陈述包含太阳相对于 观察者的位置、落下雨点的云层相对于观察者的位置等断言。
特设性假定
• 为避免某一理论被证伪而新增加的假定或对现有 假定作新的修改,如果不能产生新的可检验推断, 这种新增加的或修改的假定被称为特设性假定
• 科学理论应随着科学进步越来越可证伪,并因而 具有越来越多的内容和提供越来越多的信息.这 种要求排除了仅仅是为了使某一理论得以避免被 证伪的威胁而不提供新的信息所进行的理论修改
它们的相对重要性，不加选择或先验的猜测。
• 第二，这些被观察和记录的事实，将会得到 分析、比较和分类，无需假说或公设，与必 然涉及思维逻辑的那些东西不同。
• 第三，关于事实之间的分类关系或因果关系 的概括将从事实的分析中归纳出来。
• 这类陈述是由一个观察者在特定的地点和时间 运用其感官得出的结果，被称为单称陈述。
观察提供科学知识 赖以确立的可靠基础B
• 另一些陈述涉及所有地点和所有时间的特定种类 的所有事件：
•
行星以椭圆轨道围绕太阳运行；
•
当一光线从平面镜上反射时，它的入射角与反射角相等；
•
酸使石蕊变红……
• 构成科学知识的定律和理论都作出这种一般性的 断言，这种陈述被称为全称陈述。
1.相当纯的水在0°C结冰(如果有充分的时间的话)。 2.我的汽车散热器中有相当纯的水。
3.如果温度降到0°C 以下,我的汽车散热器中的水将会 结冰(如果有充分的时间的话)。
归纳主义科学观中的预见和解释
• 科学中解释和预见的一个实例-对彩虹的解释：
1.光的反射和折射定律及折射程度与颜色的关系之断言。 2.对彩虹这一受考察现象的细节的陈述，这些陈述包含太阳相对于 观察者的位置、落下雨点的云层相对于观察者的位置等断言。
特设性假定
• 为避免某一理论被证伪而新增加的假定或对现有 假定作新的修改,如果不能产生新的可检验推断, 这种新增加的或修改的假定被称为特设性假定
• 科学理论应随着科学进步越来越可证伪,并因而 具有越来越多的内容和提供越来越多的信息.这 种要求排除了仅仅是为了使某一理论得以避免被 证伪的威胁而不提供新的信息所进行的理论修改
《自然辩证法》第二篇 科学技术方法论
• 主体的认识要受认识客体的制约。
7
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
中介系统
工具系统：
• 物质化的工具、仪器（身体的延伸）
精神性中介
• 已有的理论规则 • 科技方法
– 包括科研的一般程序，推理规则、语言符号的运用等。
8
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
与境（context）。
抽象地看，有了科学认识主体、客体和对象，就可以 展开科学认识活动。实际上，科学认识过程仍然受到 许多非逻辑的、文化的、社会的环境的影响，以及科 学认识主体本身的背景制约。我们把所有这种背景性 和环境性的影响称为与境影响。与境是科学认识活动 作为系统的环境。更大场景的社会经济、政治和组织 影响通过比较直接的科学认知与境作用于科学认识系 统。科学认识活动就是在这种与境中通过科学认识主 体、客体和中介之间展开的一种认识上的矛盾运动。
第二篇 科学技术方法论
导言 & 第一章
需要把握的总体线索：
1、科学认识是一个综合运用各种研究方法的过程， 不存在唯一的、万能的研究方法。
2、科学认识是客观求实的过程。
3、科学研究是一个批判创新的创造过程，这一创造 性过程具有不同的阶段，不同阶段需要运用不同的 研究方法。
4、运用科学方法目的在于高效、可靠地获得科学知 识并增进人类知识总量，科学知识的增长机制问题 是科学方法论研究的重要问题。
数% 14.0 18.1 17.8 20.2 8.2 15.5
资料来源：梁立明．科学出版社．1995
34
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
我们选择<中国社会科学>,其合作比例:
年份 1981 1991
合作比例 22% 14%
7
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
中介系统
工具系统：
• 物质化的工具、仪器（身体的延伸）
精神性中介
• 已有的理论规则 • 科技方法
– 包括科研的一般程序，推理规则、语言符号的运用等。
8
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
与境（context）。
抽象地看，有了科学认识主体、客体和对象，就可以 展开科学认识活动。实际上，科学认识过程仍然受到 许多非逻辑的、文化的、社会的环境的影响，以及科 学认识主体本身的背景制约。我们把所有这种背景性 和环境性的影响称为与境影响。与境是科学认识活动 作为系统的环境。更大场景的社会经济、政治和组织 影响通过比较直接的科学认知与境作用于科学认识系 统。科学认识活动就是在这种与境中通过科学认识主 体、客体和中介之间展开的一种认识上的矛盾运动。
第二篇 科学技术方法论
导言 & 第一章
需要把握的总体线索：
1、科学认识是一个综合运用各种研究方法的过程， 不存在唯一的、万能的研究方法。
2、科学认识是客观求实的过程。
3、科学研究是一个批判创新的创造过程，这一创造 性过程具有不同的阶段，不同阶段需要运用不同的 研究方法。
4、运用科学方法目的在于高效、可靠地获得科学知 识并增进人类知识总量，科学知识的增长机制问题 是科学方法论研究的重要问题。
数% 14.0 18.1 17.8 20.2 8.2 15.5
资料来源：梁立明．科学出版社．1995
34
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
我们选择<中国社会科学>,其合作比例:
年份 1981 1991
合作比例 22% 14%
自然辩证法第二篇 科学技术方法论
3．从要解决的问题和结构组成来看
• 科学致力于回答对象“是什么”、“为什么”的 科学致力于回答对象“是什么” 为什么” 问题，技术注重于处置“做什么” 怎么做” 问题，技术注重于处置“做什么”、“怎么做” 的问题。 的问题。 • 就此也可以作这样的定义：科学是关于对象是什 就此也可以作这样的定义： 么和为什么的知识， 么和为什么的知识，技术是关于人们做什么和怎 么做的方法和手段。 么做的方法和手段。 • 形象点说，科学解决的问题多与5个W有关，即何 形象点说，科学解决的问题多与5 有关， when）、何地（where）、何物（what）、 ）、何地 ）、何物 ）、如 时（when）、何地（where）、何物（what）、如 何（how）、为何（why）；技术在解决问题时多 how）、为何（why）；技术在解决问题时多 ）、为何 ）； 即人力（man—power）、机器设备 power）、 与5个M有关 ，即人力（man power）、机器设备 machine）、材料（material）、 ）、材料 ）、管理 （machine）、材料（material）、管理 manament）及资金（money）。 （manament）及资金（money）。
科学与常识的概念与特征
与科学相比较，常识具有如下特征： 与科学相比较，常识具有如下特征： • 共享性：任何健康的人都会具有知识。 共享性：任何健康的人都会具有知识。 • 经验性：不能脱离经验而存在。对于一个事先不 经验性：不能脱离经验而存在。 知道“黄色”的人，无论你怎样阐述， 知道“黄色”的人，无论你怎样阐述，他是无法 明白“黄色”是怎么样的。 明白“黄色”是怎么样的。 • 封闭性：常识的接收和继承都依赖于经验的共享 封闭性： 而不是学习——经验的延续依靠的是积累性的遗 而不是学习 经验的延续依靠的是积累性的遗 传和共享， 传和共享，缺乏批判性和超越性
自然辩证法第二讲科学方法论
1.什么是科学问题?
概念：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。 规定性： （1）科学问题是一定历史时代的产物。同一问题， 在不同的事实和经验背景下，其内涵深度是不同的。 如针对遗传的奥妙这一个古老的科学问题，19世纪 末魏斯曼思考出的是“种质”问题，20世纪初摩尔 根讨论出的是“基因”问题，20世纪50年代沃森和 克里克则提出了生物大分子DNA的结构问题。 （2）科学问题是有结构的。蕴涵着问题的指向、 研究的目标和求解的应答域。
1宇宙是突然从无到有地创生2虽然自然选择起了一定作用但不足以解释所有生物物种的起源3大多数动植物是创生的动植物只在很有限的范围内改变4人和猿有着不同的祖先人不是由猿进化而来的5灾异是地理变化的原因
科学的本质与科 学认识
本讲内容
科学的本质 科学的划界问题；科学的划界标准；科学的 形象和特征 科学认识的形成 科学问题及其主要来源；科学事实及其获取 的途径；科学事实中的认识论问题
观察渗透理论的例子
氧的发现史 最先制得较纯氧气的是瑞典药剂师席勒， 1773年，他通过分解硝酸盐，氧化物，碳酸盐等制 得了氧气。当他将燃烧的蜡烛放入这种气体中时， 发现蜡烛更明亮，于是车称之为火气。他从燃素说 出发，认为燃烧是空气中的火气与物体中的燃素相 结合的过程。席勒实际上并没有发现氧气，一年以 后，英国化学家普利斯特列又独立制得了氧气。他 用凸透镜聚光加热氧化汞时，发现该物质分解出了 一种气体，老鼠在其中生活的时间比在等体积的空 气中的时间长4倍，人吸入它觉得呼吸轻快多了。 但普利斯特列只是将这种气体看作氧化氮，因为他
（ 三）科学的形象和特征
1.科学的各种形象 科学是系统化、理论化的知识体系； 科学是生产知识的实践活动； 科学是一种社会建制： 科学是一种方法； 科学是一种生产力； 科学是一种文化。