中国地质大学(武汉)科学方法论-第八讲-赵鹏大备课讲稿.ppt
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1、中国地质大学中国地质大学(武汉武汉)科学科学方法论方法论-第八讲第八讲-赵鹏大赵鹏大高士其:高士其:“科科学学的的发发展展史史就就是是一一部部思思维维的的发发展展史史”“思思维维科科学学是是培培养养人人才才的的科科学学。要要培培养养一一个个人人成成才才,很很重重要要的的一一个个因因素素在在于于思思维维,在在于于科科学学的的思思维维。因因为为单单纯纯的的进进行行知知识识与与技技术术的的灌灌输输而而没没有有一一种种正正确确思思维维方方法法来来予予以以归归纳纳整整理理和和指指导导应应用用,是是不不能能成成为为四四化化建建设设所所需需要要的的合合格格人人才才,它它只只能能造造成成头头脑脑僵僵化化,缺缺
2、乏乏应应变变能能力力和和创创造造能能力力的的一一代代人人。只只有有具具备备了了正正确确的的思思维维方方法法,培培养养”独独立立思思考考和和分分析析问问题题,解解决决问问题题的的实实际际能能力力,才才能能把把所所学学的的知知识识与与技技术术活活化地运用到生活实际和客观世界的改造之中去。化地运用到生活实际和客观世界的改造之中去。”知识经济迅猛发展知识经济迅猛发展科学研究突出创新科学研究突出创新教学质量急待提高教学质量急待提高路甬祥:路甬祥:“大大凡凡在在近近现现代代科科学学上上能能独独树树一一帜帜,在在理理论论上上有有重重大大发发现现,在在技技术术上上有有划划时时代代明明创创造造的的卓卓越越科科学
3、学家家和和发发明明家家,往往往往都都十十分分重重视视在在哲哲理理思思维维引引导导下下的的科科学学思思维维,并在科技方法论上显示了新颖独特的风格并在科技方法论上显示了新颖独特的风格”。“科学思维与方法科学思维与方法”的现实意义的现实意义知识是财富知识是财富,是资本是资本.但如何取得知识但如何取得知识?知识如何知识如何有效应用就需要科学思维有效应用就需要科学思维.但不少研究没有创新、没有理论高度,不善于抓但不少研究没有创新、没有理论高度,不善于抓住本质和要害,不会住本质和要害,不会“画龙点睛画龙点睛”。要授人以要授人以“渔渔”、此、此“渔渔”首先是科学思想方法。首先是科学思想方法。“启发式启发式”
4、就是要启发科学思维。就是要启发科学思维。逻逻辑辑其本身含义是指“思维”、“理性”、“规律性”。指客观事物发展、思维的规律性或指某种特殊的理论、观点或方法逻辑学是研究思维形式和规律的科学数数学学马克思:“一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到了真正完善的地步”现代科学技术借助数学可达到应有的精确度与可靠性数学是通向一切科学大门的钥匙数学研究现实世界中的数量关系与空间形式实实验验实验是按照研究的目的,根据事物的自身规律性,人为的引起的控制现象的过程优点:分解复杂现象,以研究每个组成部分重复、加速、减缓或生成某种自然现象按需要创造或模拟某一种特定条件或环境进行微观或宏观观测科科学学是是一一个个历历
5、史史进进程程现代科学现代科学前现代科学前现代科学后现代科学后现代科学科学的发展阶段科学的发展阶段古代的古代的中古的中古的现代的现代的现代科学没有民族的印记,是普遍的世界科学现代科学没有民族的印记,是普遍的世界科学 他认为他认为 西方科学的特点是西方科学的特点是“追求普遍法则追求普遍法则”(如牛顿万有引(如牛顿万有引力法则),东方的力法则),东方的“理理”与西方的普遍法则不同,是尊重个性与西方的普遍法则不同,是尊重个性的。的。李约瑟博士将科学发展划分:李约瑟博士将科学发展划分:李约瑟博士将科学发展划分:李约瑟博士将科学发展划分:他认为:他认为:他认为:他认为:李约瑟博士李约瑟博士李约瑟博士李约瑟
6、博士科科学学思思想想科学思想是从探讨宇宙的本原和秩序开始的。“本原”是指一切存在物最初都由它生成,或一切存在物都由它构成,前者被称为“生成论”,认为变化就是发生、消灭或转化,后者被称为“构成论”。认为变化就是不变要素的结合与分离。生成论和构成论的差别是造成东、西方传统科学差异的总根源。在东方生成论发展为主流观点。而西方构成论发展为主流观点生成论 便于建立功能模型,适合于代数描述,便于发展类比推理、导致模型论的科学理论构成论 便于概念体系的构造模型、适合于几何描述,便于发展演绎推理、导致公理论的科学理论追求万物的共同本原是一个哲学,科学命题。人类孜孜不倦地探究世界的基始,万物的本源的步伐始终没有
7、停止过:从物质到分子,从分子到原子,从原子到原子核,从原子核到基本粒子,夸克 (引自“方法”杂志,1998,8)科科学学传传统统人们在认识世界过程中淀积而成的一种习惯,观念与方法,是自然观,科学观,科学价值观,科学方法论以及科学精神的综合反映。东东西西方方科科学学传传统统差差异异西方:重西方:重“学学”,讲,讲“学者传统学者传统”唯唯“实实”,强调经过实证,强调经过实证 在怀疑批判中进步在怀疑批判中进步 崇尚思维工具锻炼崇尚思维工具锻炼 “数数”和和“逻辑思维逻辑思维”东方:重东方:重“术术”讲讲“工匠传统工匠传统”论论“虚虚”,乐于思辨玄想,乐于思辨玄想 在继承中发展在继承中发展 倡导用心悟
8、道倡导用心悟道 “格物致知格物致知”“心外无物心外无物”我们应发现科学传统中之缺陷,思维方法上之不足。我们应发现科学传统中之缺陷,思维方法上之不足。有有关关科科学学的的几几点点认认识识科科学学是是发发展展的的,科科学学思思维维和和科科学学方方法法论论也也是是发发展展和和变化的。变化的。科科学学是是有有其其民民族族文文化化特特色色的的,因因而而科科学学思思维维和和方方法法论也带有某些民族文化特色。论也带有某些民族文化特色。现现代代科科学学是是普普遍遍的的“世世界界科科学学”,因因而而现现代代科科学学思思维和方法应该有普遍意义和共性特点。维和方法应该有普遍意义和共性特点。“共共性性”的的科科学学(
9、ScienceScience)和和“个个性性”的的科科学学(SciencesSciences)其其科科学学思思维维和和方方法法论论应应该该既既有有不不同同学学科科的的个个性性或或特特点点,也也应应该该是是有有一一般般普普遍遍意意义义共共性性的的科学思维和方法论。科学思维和方法论。现代科学可能以现代科学可能以生成论生成论和和构成论构成论互补的方法论为特征互补的方法论为特征科学思维与思维科学科学思维与思维科学 研究思维规律的科学称之为思维科学,它包括:哲学逻辑学心理学精神生理学人工智能控制论信息论系统论遗传工程学电脑物理学等新三论:耗散结构理论新三论:耗散结构理论 突变论突变论 协同论协同论思维科
10、学的目的是揭示人类思维的秘密,思维科学的目的是揭示人类思维的秘密,从而研究为何最充分发挥人脑功能。从而研究为何最充分发挥人脑功能。灵灵感感思思维维灵感是人在创造性活动出现的一种复杂心理现象,是人脑对各种现实的反映,是人脑的机能。灵感是创造性思维能力,创造性想象力和记忆力的巧妙融合。其特点是:长期创造思维的必然结果;具有突发性;发生于最佳精神状态之中。形形象象思思维维区别于理论思维的一种思维类型。通过感性形象反映和把握事物的思维活动。在这类思维活动中,主体把外界的色彩、线条、形状新形象信息摄入大脑,通过联想、想象、象征和典型化手法,创造出某种独特完整的形象,并用它去揭示生活及周围事物的本质和存在
11、状态。它是人们经常使用的思维活动,是人脑思维不可缺少的组成部分。逻逻辑辑思思维维以揭示把握事物的内在本质和一般规律为根本任务。依据一定的系统知识,按照逻辑程序而进行的思维活动。它运用概念,判断推理所构成的科学理论来反映现实过程。撇开历史发展的复杂性、多样性、曲折性和偶然性,从而揭示事物的本质、必然性和规律性。辐辐射射性性思思维维是从一个思索对象出发,充分展开的思维(自由想象、强制联想、对比联想、接近联想、相似联想等)。有的科学家认为人的大脑有四个功能部位,即感受区、储存区、判断区和想象区。一般情况下,想象区运用较少,但潜力很大。提倡辐射性思维有利于开发想象区的潜力。辐辐集集性性思思维维是使多路
12、思维“集”向某个中心点。它的基本功能是抽象、概括、判断和推理能力。辐集性思维是把辐射性思维收拢,向某一思维点集中,这种思维是多侧面、多角度的,它在时间上是连续不断的,在空间上是纵横交织的。“辐集性”思维去“辐射性”思维之粗而留其精,去其伪而存其真,最后抓住本质。5 5W W1 1H H为有助于人们对事物进行思考、研究、分析而提示问题一种方法,5W1H是以下英文单词第一个字母的合称。Why(为何)What(何事)Where(何地)When(何时)Who(何人)How(如何)上述各思维途径,都是为了有效发挥人脑思维功能,使在分析研究各事物中尽快揭示本质,发现规律,查明问题,把握关键。能有效和充分发
13、挥大脑在认识客面事物中的作用和功能的思维活动都可称之为科学思维活动或科学思维,而研究科学思维的科学称之为思维科学。这不是单单方法技术问题,必须遵循思维规律。概念、含义、范围,全面分析。“思想实验”整体信息的逻辑方法整体信息的逻辑方法辨认对象的异同、相似、差异程度和性质辨认对象的异同、相似、差异程度和性质相同或相似对象的比较:相同或相似对象的比较:“相似类比相似类比”寻寻找找事事物物的的差差异异:“求求异异法法”,求求异异是是科科学学发现之母发现之母比比较较将将被被研研究究对对象象的的整整体体分分为为各各个个部部分分(方方面面、因因素素、层层次次、类类型型、级级别别、顺顺序序等等),然然后后对对
14、每每一一个个组组成成部部分分进进行行深深入入观观测测及及研研究究,以以更更好好地地认认识识和和把握总体。把握总体。分分析析将将已已有有的的关关于于研研究究对对象象的的各各个个部部分分的的认认识识联联接接起起来来,形形成成对对研研究究对对象象的的统统一一整整体认识体认识综综合合是是以以分分析析为为基基础础,分分析析又又以以综综合合为为归宿归宿综综合合抽抽象象对对象象的的本本质质属属性性,舍舍弃弃非非本本质质属属性性的方法的方法抽抽象象将将个个别别对对象象的的思思想想推推广广到到同同类类的的所所有有其其它对象上去的方法它对象上去的方法概概括括科学研究与普遍逻辑推理科学研究与普遍逻辑推理巴巴尔尔扎扎
15、克克:打打开开一一切切科科学学之之门门的的钥钥匙匙都都毫毫无无疑义的是问号疑义的是问号爱爱因因斯斯坦坦:提提出出一一个个问问题题往往往往比比解解决决一一个个问问题更重要题更重要从从一一般般的的原原理理出出发发,推推出出关关于于特特殊殊事事物物的结论的结论演演绎绎推推理理由由个个别别的的、特特殊殊的的事事物物推推出出一一般般性性知知识识推理推理归归纳纳推推理理由由两两种种事事物物相相似似点点的的比比较较,而而推推出出新新结结论的推理论的推理类类比比推推理理假假 说说假说是科研中提出问题的基本形式假说是科研中提出问题的基本形式假说具有推测性假说具有推测性假假说说要要有有事事实实材材料料和和科科学学
16、知知识识为为依依据据,不不能能与与已已知知的的事事实实相相矛矛盾盾,如如发发现现矛矛盾盾,必必须须修修正假说正假说假说应是在现有事实条件最有说服力的表述假说应是在现有事实条件最有说服力的表述事实积累与理论思维事实积累与理论思维应应特特别别重重视视反反复复调调查查,尽尽可可能能多多地地掌掌握握事事实实,避避免免提提出出一一些些没没有充分事实依据的有充分事实依据的“理论理论”。麦麦凯凯维维在在“勘勘查查研研究究前前沿沿“基基本本原原理理综综观观”一一文文中中指指出出:“研研究究人人员员通通过过所所采采集集的的新新数数据据资资料料的的数数量量和和由由这这些些数数据据资资料解释获得的新知识来量度其研究
17、的价值。料解释获得的新知识来量度其研究的价值。”瑞士人甘塞尔在瑞士人甘塞尔在“喜马拉雅山脉事实与理论喜马拉雅山脉事实与理论”一文中称:一文中称:19-20世纪经典研究过程中,解释喜山的事实世纪经典研究过程中,解释喜山的事实 理论理论=1 0.5;板;板块构造理论应用使其变为块构造理论应用使其变为 ;随物、化、构造分析应用变;随物、化、构造分析应用变为为、1“怀疑论怀疑论”与科学创新与科学创新马马赫赫的的科科学学史史著著作作“力力学学史史评评”(1883)启启迪迪爱爱因因斯斯坦坦创创立立了了相相对对论论。爱爱因因斯斯坦坦在在其其“自自述述”(1946)中中说说“马马赫赫的的真真正正伟伟大大,就就
18、在在于于他他坚坚不不可可摧摧的的怀怀疑疑态态度度和独立性和独立性”。马马赫赫在在其其“力力学学史史评评”中中写写道道:“最最强强地地直直觉觉与与最最大大的抽象陈述力的结合独自构成伟大的自然探索者的抽象陈述力的结合独自构成伟大的自然探索者”。怀疑态度与直觉经验结合而形成一种强大的创造力。怀疑态度与直觉经验结合而形成一种强大的创造力。理理性性由由低低级级到到高高级级依依次次为为逻逻辑辑、数数学学、实实验验和和直直觉觉、直直觉觉比比之之逻逻辑辑理理性性、数数学学理理性性和和实实验验理理性性高高,就就在在于于它具有最高的创造力。它具有最高的创造力。重重大大的的科科学学发发现现是是从从推推翻翻和和废废除
19、除一一些些被被视视为为不可怀疑的理论或原理开始的。不可怀疑的理论或原理开始的。如哥白尼(如哥白尼(1473-1543)推翻托勒密()推翻托勒密(90-168)世界体系成为现代第一个启蒙思想家。)世界体系成为现代第一个启蒙思想家。大大胆胆怀怀疑疑是是科科学学创创新新的的前前提提,但但怀怀疑疑不不是是否否定定一一切切。我我们们必必须须有有一一个个怀怀疑疑的的态态度度,但但又又不不得得不不随随时时地地克克服服自自身身的的怀怀疑疑倾倾向向。怀怀疑疑态态度加直觉经验就能形成强大创造力。度加直觉经验就能形成强大创造力。由上述可见由上述可见开放的复杂巨系统与科学方法开放的复杂巨系统与科学方法1、系统与系统周
20、围有物质、能量和信号的交换、系统与系统周围有物质、能量和信号的交换2、系统包括很多子系统、系统包括很多子系统3、子系统的种类繁多、子系统的种类繁多解决开放的复杂巨系统问题,不能用近代科学都解决开放的复杂巨系统问题,不能用近代科学都习惯于用的还原论的方法。习惯于用的还原论的方法。要建立要建立“从定性到定量的综合集成方法或称为可从定性到定量的综合集成方法或称为可综合集成技术综合集成技术”。从定性到定量的从定性到定量的综合集成技术综合集成技术 是是思思维维科科学学的的一一项项应应用用技技术术,即即从从定定性性知知识识出出发发,这这是是对对所所研研究究事事物物的的感感性性认认识识,还还应应上上升升到到
21、理理性性认认识识,要要努努力力达达到到定定量量。而而这这个个“量量”,是是实实实实在在在在观观测测所所获获得得的的数数据据,也也包包括括统统计计的的量量,但但它它不不是是人人为为的的,必必须须是是实实际际上上可可以以获获得得的的、客客观存在的量。观存在的量。复杂巨系统与系统动力学复杂巨系统与系统动力学地地球球科科学学研研究究人人类类赖赖以以生生存存的的资资源源与与环环境境系系统统,逐逐项项研研究究物物质质与与能能量量循循环环的的子子系系统统是是必必不不可可少少的的。必必须须全全面面运运用用系系统统论论、信信息息论论和和控控制制论论的的现现代代科科学学方方法法,综综合合利利用用空空间间技技术术、
22、计计算算机机技技术术的的最最新新成果成果系系统统动动力力学学模模型型,在在地地球球科科学学研研究究中中,具具有有比比较较广广泛泛的的适适用用性性。因因为为它它着着眼眼于于系系统统的的整整体体最最佳佳目目标标,不不是是单单纯纯追追求求个个别别子子系系统统的的最最佳佳目目标标,有有助助于于实实现现人人口口、资资源源、环环境境与与社社会会、经经济济各各子子系系统统之间的协调,采用无量纲的综合研究之间的协调,采用无量纲的综合研究系系统统动动力力学学模模型型的的建建立立,必必须须按按照照自自然然与与社社会会历历史演化的过程和规律,不能凭空臆造史演化的过程和规律,不能凭空臆造“立足小分子,纵横大宇宙立足小
23、分子,纵横大宇宙”李远哲教授:李远哲教授:李远哲教授:李远哲教授:“在在在在科科科科学学学学的的的的研研研研究究究究上上上上也也也也像像像像其其其其他他他他事事事事情情情情一一一一样样样样,一一一一个个个个人人人人的的的的成成成成败败败败在在在在于于于于最最最最艰艰艰艰难难难难的的的的处处处处境境境境中中中中,有有有有些些些些人人人人能能能能继继继继续续续续努努努努力力力力,有有有有些些些些人人人人承承承承受受受受不不不不了了了了。你你你你如如如如果问我为什么做得比别人好,大概我比较会坚持吧果问我为什么做得比别人好,大概我比较会坚持吧果问我为什么做得比别人好,大概我比较会坚持吧果问我为什么做得
24、比别人好,大概我比较会坚持吧”。“全全全全世世世世界界界界与与与与我我我我们们们们从从从从事事事事同同同同样样样样工工工工作作作作的的的的就就就就有有有有几几几几十十十十个个个个人人人人,我我我我们们们们为为为为什什什什么么么么做做做做得得得得比比比比较较较较成成成成功功功功呢呢呢呢?这这这这是是是是因因因因为为为为我我我我们们们们花花花花了了了了很很很很多多多多心心心心血血血血反反反反复复复复地地地地在在在在每每每每一一一一步步步步每每每每一一一一步步步步的的的的小小小小地地地地方方方方上上上上下下下下功功功功夫夫夫夫。如如如如果果果果有有有有100100步步步步的的的的话话话话,我我我我一
25、一一一步步步步比比比比别别别别人人人人做好做好做好做好5%5%的话,这是的话,这是的话,这是的话,这是1.051.05的的的的100100次方,这样就有很大的差别了次方,这样就有很大的差别了次方,这样就有很大的差别了次方,这样就有很大的差别了”。“要要要要做做做做好好好好一一一一个个个个科科科科学学学学家家家家,一一一一定定定定要要要要有有有有追追追追根根根根究究究究底底底底的的的的精精精精神神神神。另另另另外外外外一一一一个个个个人人人人在在在在成成成成长长长长过过过过程程程程中中中中必必必必须须须须养养养养成成成成尊尊尊尊重重重重别别别别人人人人的的的的习习习习惯惯惯惯。这这这这一一一一点
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