科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

1、1,,第九章 科學(xué)事實(shí)及其獲取方法,主要內(nèi)容：一、科學(xué)事實(shí)二、科學(xué)觀察三、科學(xué)實(shí)驗(yàn)四、觀察實(shí)驗(yàn)中的認(rèn)識論問題,2,2,目的與要求,1.熟悉科學(xué)事實(shí)的特點(diǎn)2.掌握科學(xué)觀察應(yīng)遵循的基本原則3.了解實(shí)驗(yàn)方法的特點(diǎn)和作用4.正確理解觀察與理論之間的關(guān)系以及觀察實(shí)驗(yàn)中的機(jī)遇問題,3,3,思考題,1. 科學(xué)觀察過程中應(yīng)遵循哪些基本原則？2. 簡述科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的特點(diǎn)及其對科學(xué)認(rèn)識活動的意義3. 怎樣理解科學(xué)觀察是主觀與客觀相統(tǒng)一的

2、過程？4. 什么是機(jī)遇？它在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明中有什么作用？試舉出科學(xué)史上若干著名的機(jī)遇事件。,4,4,第一節(jié) 科學(xué)事實(shí),一、區(qū)分客觀事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與科學(xué)事實(shí)科學(xué)事實(shí)是科學(xué)實(shí)踐的結(jié)果，是科學(xué)認(rèn)識的最初成果。不能將科學(xué)事實(shí)簡單的等同于客觀事實(shí)或經(jīng)驗(yàn)事實(shí)?？茖W(xué)事實(shí)同客觀事實(shí)既有密切聯(lián)系，又有重大區(qū)別。從客觀事實(shí)到科學(xué)事實(shí)必須經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)化過程?？茖W(xué)事實(shí)是經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的一種特殊類型。,5,一、區(qū)分客觀事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與科學(xué)事實(shí),1

3、.客觀事實(shí) 是指客觀世界存在的現(xiàn)象、事件和過程，它是純客觀的，只是存在而已，不包含人的主觀認(rèn)識因素，屬本體論意義上的范疇。即不管人們是否已經(jīng)認(rèn)識到它的存在，它都是存在著的，既沒有正確與錯(cuò)誤之分，也沒有精確與粗糙之別。如月球上的山谷、木星的衛(wèi)星、太陽的黑子、金星的盈虧等，在伽利略制造望遠(yuǎn)鏡以前，沒有與天文學(xué)家的認(rèn)識活動發(fā)生聯(lián)系，在沒有進(jìn)入人的認(rèn)識領(lǐng)域之前，它們是客觀存在著的，屬于客觀事實(shí)。再如，電子、質(zhì)子、中子、介子和中微子等，在人

4、類發(fā)明放電管、探測器、高能加速器之前，沒有進(jìn)入人的認(rèn)識領(lǐng)域，它們是客觀存在著的，屬于客觀事實(shí)。,6,,一、區(qū)分客觀事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與科學(xué)事實(shí),2.經(jīng)驗(yàn)事實(shí) 是指用某種語言或文字對觀察到的客觀事實(shí)所做出的陳述和判斷。分為兩個(gè)層次：一是人們通過感官或借助儀器對客觀事實(shí)所作的反映和記錄；二是人們必須對觀察到的客觀事實(shí)作出陳述和判斷，因?yàn)橹挥杏谜Z言表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)才能交流，才能成為公共知識的基礎(chǔ)。經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是被人所經(jīng)驗(yàn)到、認(rèn)知到的事實(shí)，是人

5、類經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)容，屬認(rèn)識論范疇。它既有客觀性，又具主觀性。由于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)包含著人的主觀認(rèn)識因素，再加上客觀事實(shí)的現(xiàn)象是復(fù)雜的，因而人們所得到的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中常常摻雜著虛假或錯(cuò)誤的事實(shí)描述。,7,7,一、區(qū)分客觀事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與科學(xué)事實(shí),3.科學(xué)事實(shí) 是指人們對科學(xué)實(shí)踐中所觀察到的客觀存在的事件、現(xiàn)象和過程的真實(shí)描述。它也分為兩個(gè)層次：一是，客體與儀器相互作用結(jié)果的表征，如觀測儀器上記錄和顯示的數(shù)據(jù)、圖像等；這一層次的科學(xué)事實(shí)既與客體的性質(zhì)

6、有關(guān)，也與人所設(shè)定的認(rèn)識手段有關(guān)。如壓力的變化是表現(xiàn)為汞柱的升降還是壓力指針的擺動，取決于認(rèn)識手段。二是，對觀察實(shí)驗(yàn)所作的陳述和判斷；這一層次的科學(xué)事實(shí)既與客體的性質(zhì)有關(guān)，也與人用以描述事實(shí)的概念系統(tǒng)有關(guān)。同一事實(shí)在不同概念系統(tǒng)中所做出的描述可以是不同的。科學(xué)事實(shí)是這兩個(gè)層次的統(tǒng)一，其內(nèi)容是客觀的，形式是主觀的。屬于認(rèn)識論范疇。,8,,一、區(qū)分客觀事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與科學(xué)事實(shí),4、區(qū)別與聯(lián)系客觀事實(shí)是第一性的，是經(jīng)驗(yàn)事實(shí)、科學(xué)事實(shí)的客

7、觀基礎(chǔ)；經(jīng)驗(yàn)事實(shí)、科學(xué)事實(shí)是第二性的，它們從客觀事實(shí)轉(zhuǎn)化而來——客觀事實(shí)被人們認(rèn)識和描述后轉(zhuǎn)化為經(jīng)驗(yàn)事實(shí)；客觀事實(shí)逐漸被人們真實(shí)描述和作出正確判斷后則轉(zhuǎn)化為科學(xué)事實(shí)?？茖W(xué)事實(shí)是經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的一種特殊類型，與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)有著密切聯(lián)系。首先，科學(xué)事實(shí)屬于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，這不僅是指其內(nèi)容與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，它的獲取方式也與經(jīng)驗(yàn)、實(shí)踐有關(guān)；其次，科學(xué)事實(shí)不同于其它日常經(jīng)驗(yàn)事實(shí)（即非科學(xué)研究領(lǐng)域的生產(chǎn)事實(shí)、生活事實(shí)等），只有進(jìn)入科學(xué)研究領(lǐng)域的經(jīng)過檢驗(yàn)的正確的經(jīng)驗(yàn)

8、事實(shí)才是科學(xué)事實(shí)。,9,9,二、科學(xué)事實(shí)的特點(diǎn),1.可靠性：只有通過觀察的直接檢驗(yàn)，或是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，或是在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過判斷和推理等邏輯證明間接地進(jìn)行檢驗(yàn)，被證明為可靠的知識，才能構(gòu)成科學(xué)事實(shí)；2.理論滲透性：科學(xué)事實(shí)的發(fā)現(xiàn)和確定需要依賴于特定的科學(xué)理論。這是科學(xué)事實(shí)不同于其它經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的最重要特點(diǎn)。3.相對獨(dú)立性：科學(xué)事實(shí)一旦被發(fā)現(xiàn)和確定，就具有自己相對的獨(dú)立性和不變性。如，意大利物理學(xué)家伏打根據(jù)電的“接觸說”發(fā)明了化學(xué)

9、電池，它能使驗(yàn)電器或電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而證明了“電流”這一科學(xué)事實(shí)。但后來的實(shí)驗(yàn)證明，“接觸說”這一觀念是錯(cuò)誤的，“化學(xué)說”才是正確的。但是，當(dāng)不同物體接觸會產(chǎn)生“電流”這一科學(xué)事實(shí)卻是沒有歧義的。,10,10,三、科學(xué)事實(shí)的作用,1.重大科學(xué)事實(shí)本身就是一種科學(xué)新發(fā)現(xiàn)。如倫琴偶然發(fā)現(xiàn)了X射線，但他并不能用理論加以說明；直到1912年，勞厄進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)才從理論上證明X射線是一種電磁波，是由原子內(nèi)的低層電子躍遷引起的。分子層次

10、上功能基因的發(fā)現(xiàn)、致病因子的發(fā)現(xiàn)等。2.科學(xué)事實(shí)為科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)提供啟示和支持，是形成新概念、新理論的基礎(chǔ)。如果沒有黑體輻射、固體比熱、光電效應(yīng)等科學(xué)事實(shí)的發(fā)現(xiàn)，量子力學(xué)理論的建立就是不可想象的。3.科學(xué)事實(shí)是對科學(xué)假說和科學(xué)理論進(jìn)行評價(jià)的基本手段和依據(jù)。當(dāng)新的科學(xué)事實(shí)與原有理論不符時(shí)，會促使在解決這一矛盾過程中，推動科學(xué)理論的發(fā)展。,11,湯姆遜：葡萄干蛋糕模型,盧瑟福：原子行星模型,1897年湯姆遜在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電子這一科學(xué)事實(shí)

11、結(jié)束了原子不可分的歷史；1903年湯姆遜根據(jù)當(dāng)時(shí)已知的有限數(shù)量的科學(xué)事實(shí)，提出了原子結(jié)構(gòu)模型（假說）:電子像葡萄干一樣粘在原子的帶正電的主體上；后來，盧瑟福用α粒子散射實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)這個(gè)原子結(jié)構(gòu)模型時(shí)發(fā)現(xiàn)有少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)很厲害，這一新的科學(xué)事實(shí)與湯姆遜的模型不符；于是，盧瑟福根據(jù)α粒子散射的事實(shí)提出了原子行星結(jié)構(gòu)模型；為驗(yàn)證這個(gè)新模型的正確性，盧瑟福還推算出了α粒子散射時(shí)應(yīng)遵從的一些規(guī)律；1913年蓋革和馬斯頓用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這些結(jié)論，

12、原子行星結(jié)構(gòu)模型才被人們所接受。,12,12,四、 科學(xué)事實(shí)的獲取途徑,獲取科學(xué)事實(shí)的途徑一般有兩種：查閱科技文獻(xiàn)，搜集前人積累的科學(xué)事實(shí)；通過科學(xué)實(shí)踐，直接獲得關(guān)于研究對象的感性認(rèn)識。由于科技文獻(xiàn)中所報(bào)道的科學(xué)事實(shí)歸根結(jié)底也是來自人們的科學(xué)實(shí)踐活動，因此，獲取科學(xué)事實(shí)的根本方法就是科學(xué)實(shí)踐活動中的科學(xué)觀察方法、科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。,13,13,第二節(jié) 科學(xué)觀察,一、科學(xué)觀察及其特點(diǎn)“科學(xué)觀察”是指人們在一定理論指導(dǎo)下，有計(jì)劃地

13、、有目的通過感官或借助于科學(xué)儀器，對自然發(fā)生條件下的研究對象進(jìn)行感知和描述的一種活動。每個(gè)健全的人都可以觀察事物，但不一定能進(jìn)行科學(xué)觀察活動?？茖W(xué)觀察是一種專門的才能，需經(jīng)系統(tǒng)訓(xùn)練才能獲得。沒有盲目的科學(xué)觀察和純粹的客觀觀察。,14,14,一、科學(xué)觀察及其特點(diǎn),科學(xué)觀察方法的特點(diǎn)：第一，科學(xué)觀察是有計(jì)劃有目的地感性認(rèn)識活動。第二，科學(xué)觀察是在自然發(fā)生的條件下進(jìn)行的，這一點(diǎn)使觀察方法區(qū)別于實(shí)驗(yàn)方法。局限性：缺乏可重復(fù)性、難以揭示

14、深層次信息。觀察方法適用于：受目前條件所限，無法控制研究對象，而不得不在自然發(fā)生條件下進(jìn)行觀察研究：如天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、氣象學(xué)、地理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科中大量科學(xué)事實(shí)的獲取。有些對象一旦被人為控制將失去信息的可靠性和真實(shí)性。,15,,二、科學(xué)觀察的類型,1.按觀察手段或觀察方式的不同，可以把觀察方法分為直接觀察和間接觀察。直接觀察：觀察主體憑借自己的感官，直接感知和描述研究對象，即觀察者和觀察對象之間不存在任何工具性中介。 間接觀察

15、：借助于一定的儀器設(shè)備，間接地感知被觀察對象的信息。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，直接觀察也發(fā)展到了一個(gè)新的水平。例如，古代人們只能用肉眼觀察月球，自伽利略（Galileo）發(fā)明望遠(yuǎn)鏡以來，進(jìn)入了運(yùn)用儀器的間接觀察，而今人們?yōu)榭朔g接觀察的局限性，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的成就，乘上宇宙飛船到月球，又回到了直接觀察。這是觀察方法上的否定之否定的回歸。現(xiàn)代的科學(xué)觀察是在發(fā)展了的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的直接觀察和間接觀察的統(tǒng)一。,16,16,二、科學(xué)觀察的類

16、型,2.按觀察性質(zhì)或目的的不同還可以把觀察方法分為定性觀察和定量觀察。定性觀察 也稱質(zhì)的觀察，是為了確定研究對象具有何種性質(zhì)和特征以及與其它事物有何種性質(zhì)的聯(lián)系而進(jìn)行的觀察。定量觀察也稱觀測或測量，即為了確定研究對象具有何種量的規(guī)定性而進(jìn)行的觀察。,17,17,三、科學(xué)觀察的作用,科學(xué)觀察是科學(xué)研究的一個(gè)基本環(huán)節(jié)，它在科學(xué)認(rèn)識發(fā)展中具有極其重要的地位。俄國著名化學(xué)家門捷列夫說過：科學(xué)原理起源于實(shí)驗(yàn)的世界和觀察的領(lǐng)域，觀察是第一步，

17、沒有觀察就沒有接踵而來的前進(jìn)。,18,18,三、科學(xué)觀察的作用,1.科學(xué)觀察是科學(xué)認(rèn)識發(fā)展的基礎(chǔ)和源泉2.科學(xué)觀察不斷為科學(xué)研究開辟新的研究道路3.科學(xué)觀察是檢驗(yàn)科學(xué)認(rèn)識的重要手段,19,19,四、 科學(xué)觀察的基本原則,觀察是獲取科學(xué)事實(shí)的重要手段，為了確保通過觀察方法收集到的信息，更好地為科學(xué)研究服務(wù)，達(dá)到認(rèn)識事物的目的，就要求在進(jìn)行觀察時(shí)遵循以下原則：1.客觀性原則科學(xué)觀察的目的是為了獲取反映客觀事物本來面目的事實(shí)材料，所以

18、，觀察必須遵循客觀性原則。這一原則要求我們要如實(shí)反映研究對象，既不能夸大，也不能縮小，更不能臆造一些不存在的資料。,20,不可無條件輕信實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)！,有一句名言是這樣說的：“除了觀察實(shí)驗(yàn)者本人，人人都會傾向于無條件地相信觀察實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)；除了假說的提出者以外，人人都會傾向于否定甚至反對新出現(xiàn)的假說?！比欢?，科學(xué)史卻提醒我們：萬萬不可無條件輕信實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)！只有對這個(gè)實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果和解釋進(jìn)行周密的分析并使之重復(fù)顯現(xiàn)后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才能夠被采納。

19、,21,密立根的彌天大謊,1910年，美國物理學(xué)家羅伯特·密立根進(jìn)行了一項(xiàng)世界知名的“油滴實(shí)驗(yàn)”，第一次測出了氫原子比一個(gè)電子重1836倍。與此同時(shí)，比他更有名望的物理學(xué)家埃倫菲爾德也在進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)，但沒有得到相應(yīng)的結(jié)果。密立根實(shí)驗(yàn)所得出的數(shù)據(jù)實(shí)在太漂亮了，任何一個(gè)從事過物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的人都有體會，理論上計(jì)算出的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)中測量出的數(shù)據(jù)，一般不會那么接近。為此，埃倫菲爾德曾提出疑議，并由此而引發(fā)了物理學(xué)的一場論戰(zhàn)。,油滴實(shí)驗(yàn),

20、22,密立根在論戰(zhàn)中獲勝了，還獲得了科學(xué)界的最高獎(jiǎng)賞---1923年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 事隔60年后，一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)揭穿了密立根所謂的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這個(gè)結(jié)果來自密立根的實(shí)驗(yàn)筆記，是一位史學(xué)家發(fā)現(xiàn)后公之于眾的。密立根發(fā)表的58次觀測結(jié)果，并非如他信誓旦旦所說的那樣是“沒有經(jīng)過選擇的”，而是從140次觀測中選出來的！他將實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)大動干戈，只采集那些對他有利的漂亮數(shù)據(jù)為“我”所用，對于不利的數(shù)據(jù)則一概刪去。,23,23,四、 科學(xué)觀察的基本

21、原則,首先，我們在觀察時(shí)要避免先入為主的成見。成見就是人們腦子里先前就已經(jīng)存在的對人、對事物、或是對于某人思想表示贊同或反對的看法，用既往已經(jīng)形成的態(tài)度去判斷事物，而不管自己的見解和認(rèn)識是否正確。假病人真醫(yī)生 鄰人失斧.doc,24,令人哭笑不得的實(shí)驗(yàn),貝弗里奇在其《科學(xué)研究的藝術(shù)》中，還描述過這樣一個(gè)哭笑不得的實(shí)驗(yàn)：曼徹斯特市有個(gè)醫(yī)生，在教學(xué)生的時(shí)候，用手指沾糖尿病人尿的樣品來嘗味。然后他要求全體學(xué)生重復(fù)這個(gè)動作。學(xué)生們勉勉

22、強(qiáng)強(qiáng)愁眉苦臉地照著做了，還一致同意尿是甜的。這時(shí)醫(yī)生笑著說： “我這樣做是為了教育你們觀察細(xì)節(jié)的重要性。如果你們看得仔細(xì)就會注意到我伸進(jìn)尿里的是拇指，舔的卻是食指?！?25,,觀察中的思維是不可缺少的。但是導(dǎo)致非客觀觀察結(jié)果的主觀因素也是存在的。曼徹斯特市醫(yī)生所做的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們的感覺器官并沒有充分發(fā)揮作用。首先是視覺，沒有看到由拇指到食指的變化；其次是味覺，并不一定真實(shí)地品嘗出了糖尿病人尿的味道。這時(shí)感官為什么會失去作用?主要在于

23、學(xué)生的腦子里存在著先入之見的主觀因素。或者完全從主觀的想象出發(fā)或者過分地相信自己已有的經(jīng)驗(yàn)或者從某種條條框框出發(fā)，都會給觀察結(jié)果打上鮮明的主觀印記，而使結(jié)果不可靠。所以馬克思指出，不帶偏見的考察是不會受迷惑的，結(jié)果才有可能是客觀的。,26,26,四、 科學(xué)觀察的基本原則,其次，在觀察時(shí)還要注意排除假象和錯(cuò)覺造成的干擾。 要排除由生理方面原因造成的錯(cuò)誤。人們的感覺器官，不論是“眼、耳、鼻、舌、身”中哪一個(gè)，都在一定的情況下有很大的局限

24、性，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤。為了避免各種生理原因造成的觀察錯(cuò)誤，一方面是加強(qiáng)訓(xùn)練，可以避免一定的錯(cuò)覺。另一方面是靠科學(xué)儀器來延伸和完善自己的感官功能，彌補(bǔ)感官的缺陷，并且，要借助于理性思維，反復(fù)觀察，這樣才可能在較大的程度上排除假象和錯(cuò)覺的影響。,27,28,29,30,31,排除心理方面造成的錯(cuò)覺,在心理學(xué)史上有這樣一個(gè)例子：在德國哥廷根的一次心理學(xué)會議上，突然從門外沖進(jìn)一個(gè)人，后面還有另一個(gè)人緊跟著，手里拿著槍。兩個(gè)人在會場中混戰(zhàn)一場，最后

25、響了一槍，又一起沖了出去。從進(jìn)門到出去共20秒鐘。大會主席立即發(fā)下調(diào)查表，請所有到會者填寫他們目擊的經(jīng)過。這件事是預(yù)先安排、經(jīng)過排演并全都錄了像。當(dāng)然，與會者并不知道這是一次測驗(yàn)。在交上來的40篇觀察報(bào)告中，只有一篇在主要事實(shí)上錯(cuò)誤少于20%，有14篇觀察報(bào)告中的錯(cuò)誤在20％ ——40％之間，在25篇中錯(cuò)誤超過了40％。特別值得一提的是，在半數(shù)以上的報(bào)告中，10％或更多的細(xì)節(jié)純屬臆造。所以科學(xué)觀察要借助于儀器，堅(jiān)持觀察的客觀性不是一件

26、容易的事。,32,32,四、 科學(xué)觀察的基本原則,第三，對觀察結(jié)果要有詳細(xì)而確實(shí)的記錄。 為了對事物進(jìn)行周密地、全面地系統(tǒng)地觀察，保證所獲得的信息資料真實(shí)可靠，在觀察時(shí)還應(yīng)做好翔實(shí)的記錄，用規(guī)范的術(shù)語、約定的符號、標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量單位，并借助繪圖等手段，把觀察結(jié)果及時(shí)、詳細(xì)地記錄下來。這不僅可以為下一步研究工作打好基礎(chǔ)，而且還能夠使我們從中揭示出事物的本質(zhì)和規(guī)律性。,33,33,四、 科學(xué)觀察的基本原則,2. 全面性原則 由于研究對象的本

27、質(zhì)的外部表現(xiàn)多種多樣，所以我們必須在時(shí)空兩個(gè)角度全面地把握觀察對象的各種屬性、規(guī)定以及它們之間的聯(lián)系，以獲得廣泛而聯(lián)系的、完整而有系統(tǒng)的可靠材料，如實(shí)地反映客觀事物的全貌。 以太觀察.doc因此，在觀察中要全方位、多角度、多層次地認(rèn)識被研究對象及其與其他事實(shí)的聯(lián)系與區(qū)別。,34,34,四、 科學(xué)觀察的基本原則,要做到全面的觀察，必須注意以下幾點(diǎn)：第一，要避免和克服片面性。第二，要做到觀察的系統(tǒng)性。第三，要注意觀察的條件性。,35

28、,,一切事物都處于變化之中。堅(jiān)持觀察的全面性原則，就是要使認(rèn)識符合客觀事物本身的辯證法，不僅要看到事物的存在，同時(shí)也要看到事物的變化，力戒孤立、靜止、凝固不變的形而上學(xué)觀點(diǎn)。所以觀察的全面性還要求注意觀察的時(shí)間、地點(diǎn)、條件和范圍，不能把在特定條件下觀察的結(jié)果隨意延伸，應(yīng)妥善處理典型性與隨機(jī)性、特殊性與普遍性的辯證關(guān)系。,36,36,四、 科學(xué)觀察的基本原則,3.典型性原則是指在觀察過程中，應(yīng)選擇典型事物作為研究對象，并選擇典型的觀察

29、條件。典型研究對象：就是具有代表性的、能代表同類事物共同特征的事物。典型的觀察條件：就是有利于研究對象盡快暴露出其本質(zhì)和規(guī)律的時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境等條件。,37,37,第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)方法,一、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的概念及其特點(diǎn)1.概念：科學(xué)實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)一定的科學(xué)研究目的，運(yùn)用一定的物質(zhì)手段，在人為控制、變革或模擬客觀事物的條件下，獲得科學(xué)事實(shí)的方法。,38,38,一、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的概念及其特點(diǎn),2.特點(diǎn)：（l）實(shí)驗(yàn)方法能更好地發(fā)揮人的主觀能動性

30、觀察方法是在自然發(fā)生的條件下感知研究對象，無法改變觀察對象的狀態(tài)和過程，因此，觀察方法有一定的被動性。而實(shí)驗(yàn)方法則是在人為的干預(yù)、變革控制或模擬研究對象的條件下，通過排除干擾，突出主要因素，強(qiáng)化重點(diǎn)因素等方式，使觀察客體以純粹的典型的形式暴露出來供人們研究?？梢?，實(shí)驗(yàn)方法比觀察方法有更大的主動性，能夠更好地發(fā)揮人的主觀能動性。,39,39,一、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的概念及其特點(diǎn),（2） 實(shí)驗(yàn)方法能證明客觀必然性 靠自然觀察往往只能觀察到事物

31、的一些外部現(xiàn)象和聯(lián)系，而通過實(shí)驗(yàn)，則可以在內(nèi)在機(jī)制上說明某些事物產(chǎn)生某些現(xiàn)象的原因和事物之間的因果關(guān)系，從而能夠預(yù)測某些事物發(fā)展的客觀趨勢，為進(jìn)一步認(rèn)識自然和改造自然提供理論基礎(chǔ)。,40,40,二、實(shí)驗(yàn)方法的作用,實(shí)驗(yàn)方法的上述特點(diǎn)決定了它能使人們按照研究目的，主動有效的收集科學(xué)事實(shí)，檢驗(yàn)假說，證實(shí)和發(fā)展科學(xué)理論。具體地說實(shí)驗(yàn)方法有以下幾個(gè)方面的作用：,41,41,二、實(shí)驗(yàn)方法的作用,1.純化和簡化研究對象：實(shí)驗(yàn)將對象置于嚴(yán)格控制條件

32、下，使其擺脫各種偶然、次要因素和外界干擾，從而使對象的特定屬性以純粹的形式呈現(xiàn)出來，觀察到在自然狀態(tài)下難以觀察到的特性。2.強(qiáng)化或弱化研究對象：利用各種實(shí)驗(yàn)手段，創(chuàng)造出地球上無法或幾乎無法出現(xiàn)的條件，如超高溫、超高壓、超低溫、超真空等，從而發(fā)現(xiàn)對象在通常條件下沒有的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)許多新事實(shí)。如1911年荷蘭物理學(xué)家昂奈斯發(fā)現(xiàn)汞在超低溫4.173K以下時(shí)失去電阻，將這種新發(fā)現(xiàn)的性質(zhì)命名為“超導(dǎo)”。,42,,3.模擬自然過程：對那些時(shí)過境遷以

33、及無法進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，運(yùn)用模擬方法可以間接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。如我國在實(shí)驗(yàn)室模擬大氣層運(yùn)動，其大氣環(huán)流轉(zhuǎn)臺，3小時(shí)即可模擬一年的氣候變化。4.經(jīng)濟(jì)可靠性：實(shí)驗(yàn)方法相對于生產(chǎn)實(shí)踐來說，規(guī)模小、周期短、費(fèi)用低，即使發(fā)生多次失敗，損失也較小。,43,43,三、 科學(xué)實(shí)驗(yàn)的分類,實(shí)驗(yàn)方法是科學(xué)思維與生產(chǎn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，自16世紀(jì)起逐漸發(fā)展成為科學(xué)研究的基本手段，在人類認(rèn)識自然和改造自然的過程中發(fā)揮著巨大的作用。 隨著科技的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)的種

34、類也越來越多，人們根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可將實(shí)驗(yàn)劃分為不同的種類：,44,44,三、 科學(xué)實(shí)驗(yàn)的分類,1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，可以把?shí)驗(yàn)分為定性實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)。 2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)認(rèn)識中的作用或功能不同，可以分為探索性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。探索性實(shí)驗(yàn)包括析因?qū)嶒?yàn)和對照實(shí)驗(yàn) 。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)如判決性實(shí)驗(yàn) 。3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)手段是否直接作用于被研究對象，可以分為直接實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)。一個(gè)著名實(shí)驗(yàn).doc,45,,第四節(jié) 觀察實(shí)驗(yàn)中的認(rèn)

35、識論問題,一、觀察與理論的關(guān)系辯證唯物主義認(rèn)為，科學(xué)認(rèn)識是感性認(rèn)識和理性認(rèn)識的高度統(tǒng)一。沒有對客觀事物的觀察，科學(xué)認(rèn)識就失去了源泉和基礎(chǔ)。但是科學(xué)觀察又不是一個(gè)完全被動接受的過程，如果沒有理論指導(dǎo)，就會陷入被動盲目的境地，感性認(rèn)識就不能上升到理性認(rèn)識，因而就達(dá)不到對事物的本質(zhì)和規(guī)律性的認(rèn)識。,46,46,一、觀察與理論的關(guān)系,由此可見，觀察滲透著理論，理論在觀察過程有重要作用，具體包括以下幾個(gè)方面： 1.科學(xué)理論對觀察具有定向作

36、用 。科學(xué)觀察是一種有計(jì)劃有目的的認(rèn)識活動，要進(jìn)行觀察，首先要進(jìn)行選題，而正確的選題總是在正確理論的指導(dǎo)下進(jìn)行的。人們在進(jìn)行觀察時(shí)，要觀察什么，怎樣觀察以及觀察手段的選擇，都需要觀察者有相應(yīng)的理論思維來決定，沒有關(guān)于觀察對象的相應(yīng)理論知識，就達(dá)不到觀察的目的，就只能是一種盲目的被動地觀看。,47,47,一、觀察與理論的關(guān)系,2.理論對整理觀察實(shí)驗(yàn)資料具有指導(dǎo)作用視覺觀察不同于視網(wǎng)膜上的映像，還取決于觀察者所具有知識、經(jīng)驗(yàn)、期望及內(nèi)

37、心的一般狀態(tài)等。訓(xùn)練有素的觀察者VS外行觀察和實(shí)驗(yàn)，不僅是接受信息的過程，而且也是對信息的加工整理過程。但只有以正確的理論思維為指導(dǎo)，對這些信息資料進(jìn)行分析綜合，才能揭示出它的深刻含義，從而導(dǎo)致新的科學(xué)定律的發(fā)現(xiàn)；相反，沒有正確理論的指導(dǎo)，是不可能獲得成功的。這也就是說，觀察實(shí)驗(yàn)事實(shí)的價(jià)值和意義是隨著觀察者的理論思維水平的變化而變化的，不存在“純粹”的觀察事實(shí)。,48,你看到什么？,49,,50,50,一、觀察與理論的關(guān)系,3.理論

38、對觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有陳述作用。 觀察陳述不同于視覺觀察，它需要用公共語言（概念、術(shù)語）加以描述，而概念是不能靠觀察得來的，只能靠在理論中起到一定作用才能獲得明確含義。所以，理論是觀察陳述的前提。沒有相應(yīng)的理論知識，就無法準(zhǔn)確表達(dá)觀察實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，因而就無法完成科學(xué)研究的任務(wù)。病理檢查報(bào)告:送檢材料:宮頸組織。肉眼所見:灰紅色組織5塊，總體積直徑0.9厘米，全取。光鏡所見:腺上皮鱗化，局灶腺體增生，大量急慢性炎癥細(xì)胞浸潤。病理診斷:宮頸

39、慢性活動炎癥，局灶腺體增生。,51,51,思考：在應(yīng)用理論指導(dǎo)觀察的過程中怎樣保持觀察的客觀性,“觀察的客觀性”：即人們通過觀察所獲得的認(rèn)識要符合事物的本來面貌。觀察中的客觀因素和主觀因素是相互聯(lián)系的，其內(nèi)容是客觀的，形式是主觀的?！坝^察的客觀性”并不意味著排斥任何主觀的東西，而是指主觀的東西要符合客觀的東西。,52,52,觀察滲透理論與觀察的客觀性,1.科學(xué)觀察要求其結(jié)果可以用某種標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行重演。這是科學(xué)研究中必須共同遵循的基

40、本原則。實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的情況或事件，能夠被多個(gè)觀察者重復(fù)檢驗(yàn)，一般來說，這就保證了科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性。因?yàn)橛^察者的主觀的、偶然的失誤都很容易在重復(fù)的實(shí)驗(yàn)中暴露出來，并加以消除。一個(gè)事實(shí)被復(fù)核重演的次數(shù)越多，也就越顯示其客觀性。相反，不可重復(fù)的觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其客觀性就會受到懷疑。,53,觀察滲透理論與觀察的客觀性,2.科學(xué)觀察要求以正確反映客觀事物本質(zhì)的理論為指導(dǎo)。這類理論能夠提供正確的概念系統(tǒng)、推理規(guī)則和消除假象與誤差的方法，從而使日

41、常觀察中模糊不清的現(xiàn)象變得清晰起來。3.科學(xué)觀察要求使用先進(jìn)的觀察技術(shù)和儀器，這是保證科學(xué)觀察客觀性的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于儀器精度的提高和可觀察范圍的擴(kuò)大，就能更準(zhǔn)確地記錄客體運(yùn)動的狀態(tài)，提高觀察的客觀性。由于現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用和自動化測量系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相配合，實(shí)驗(yàn)觀察者所觀測到的已不是最原始的圖像和數(shù)據(jù)，而是經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理過的數(shù)據(jù)。這樣，即擴(kuò)大了科學(xué)觀察的視野，又可以避免某些主觀的差錯(cuò)。,54,觀察滲透理論與觀察的客觀性,4.科學(xué)觀察要求科學(xué)家

42、具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、?shí)事求是的學(xué)風(fēng)，即要尊重客觀實(shí)際，不急于求成，全面地、堅(jiān)持不懈地進(jìn)行長期觀察，努力防止片面性，避免以主觀愿望影響觀察和數(shù)據(jù)整理。在科學(xué)觀察中，要尊重事實(shí)，避免主觀偏見。馬克思說：“不帶偏見的考察是不會受迷惑的”。在觀察中，絕不能帶任何主觀偏見，先入為主。觀察中固然要“思”，離開頭腦思考的純客觀觀察是不存在的，但必須把看到的和想到的嚴(yán)格地區(qū)別開來，不能把想到的當(dāng)成看到的。為了防止不可避免的主觀偏見，采取一定的辦法，如生物學(xué)

43、觀察的“隨機(jī)分組”，醫(yī)學(xué)中的“雙盲法”是非常必要和必不可少的。這既是保證觀察客觀性的前提，也是獲得科學(xué)成果的重要條件。,55,,應(yīng)當(dāng)指出的是，滲透在觀察實(shí)驗(yàn)中的理論，主要是指經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的理論。 如果否認(rèn)或貶低觀察實(shí)驗(yàn)的客觀性，科學(xué)認(rèn)識就會失去它的客觀基礎(chǔ)；如果忽視理論思維的作用，觀察實(shí)驗(yàn)就會成為盲目的行動。因此，主張觀察滲透著理論與強(qiáng)調(diào)觀察實(shí)驗(yàn)對科學(xué)認(rèn)識的形成和發(fā)展起基礎(chǔ)性作用并不矛盾， 觀察是一個(gè)主觀與客觀相統(tǒng)一的過程。 觀察的統(tǒng)

44、一性.doc,56,56,二、觀察實(shí)驗(yàn)中的機(jī)遇,1.機(jī)遇的概念、特點(diǎn)和作用機(jī)遇就是在觀察實(shí)驗(yàn)過程中，偶然或意外觀察到的現(xiàn)象，并由此導(dǎo)致科學(xué)問題的解決或做出科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)或新發(fā)明。 機(jī)遇是相對于原來預(yù)定的研究計(jì)劃和目的而言的，其最大特點(diǎn)是意外性。第一類是部分意外。即尋找的目標(biāo)是明確的，但發(fā)現(xiàn)的場合和方式卻是非常意外的。 第二類是完全意外。即本來要尋找A，但研究中卻發(fā)現(xiàn)了完全不同甚至更重要的B。,57,機(jī)遇在科學(xué)研究中的作用,（1）

45、機(jī)遇能夠?yàn)樾轮R的增長提供重要線索，由此開辟新的研究領(lǐng)域，從而成為新理論的先導(dǎo)。 例如，弗萊明偶然發(fā)現(xiàn)青霉素，導(dǎo)致藥物化學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展；巴斯德偶然發(fā)明了免疫法，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)免疫學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展；倫琴和伯克勒爾偶然發(fā)現(xiàn)放射現(xiàn)象，導(dǎo)致原子核物理學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展。,58,青霉素的發(fā)現(xiàn),英國圣瑪利學(xué)院的細(xì)菌學(xué)家亞歷山大·弗萊明一九二八年開始研究葡萄球菌，觀察在不同條件下各種葡萄球菌的生長狀況。有一次，他發(fā)現(xiàn)在一只培養(yǎng)球菌

46、的碟子色原來生長得很好的葡萄球菌忽然消失了。這一偶然現(xiàn)象引起了弗萊明的深思。這是什么原因呢？他經(jīng)過仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，原來是一些偶然落到培養(yǎng)基上的青霉菌在葡萄球菌的培養(yǎng)碟內(nèi)生長起來了。碟內(nèi)葡萄球菌的消失，說明青霉菌具有殺死葡萄球菌的能力。這正是弗萊明所期待已久的。,59,青霉素的發(fā)現(xiàn),他從青霉菌中提煉出了一小瓶透明的液體，并將這種液體滴到長滿葡萄球菌的培養(yǎng)碟內(nèi)。幾小時(shí)后，培養(yǎng)碟內(nèi)的葡萄球菌全部溶化了。他又將這種液體注射到兔子身上，兔子照樣

47、生活得很好，證明這種液體對動物和人沒有毒性。這種能夠殺菌的物質(zhì)被命名為“青霉素”。弗萊明和他的助手把這些極有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)寫成科學(xué)論文，發(fā)表在一九二九年英國的一本醫(yī)學(xué)雜志上。弗萊明指出，青霉素在治療一些由細(xì)菌引起的疾病方面是很有作用的。,60,弗萊明的偶然發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了青霉素的誕生，但是要把它實(shí)際應(yīng)用于醫(yī)療上卻還有一段艱難的路程。因?yàn)檫@種綠色霉菌所分泌的青霉素畢竟太少，而且提純的過程又非常麻煩，大量生產(chǎn)有許多困難都難以克服。所以在當(dāng)時(shí)弗萊明

48、還沒有辦法來解決這些實(shí)際問題。盡管這是一項(xiàng)十分有意義的工作，他也不得不停頓下來。青霉素在弗萊明實(shí)驗(yàn)室的試管里沉睡了十年之久。,61,11年后的重新發(fā)現(xiàn),11年過去了，英國牛津大學(xué)的病理學(xué)家霍華施·弗洛里教授從書堆里找到了弗萊明11年前寫成的論文，對這種能夠殺死多種病菌的青霉素產(chǎn)生了濃厚興趣。他認(rèn)為當(dāng)時(shí)青霉素未能投入生產(chǎn)的原因是沒有依靠集體的力量。于是，在一次科學(xué)家的集會上，他將自己的想法告訴了大家，會上除了生物學(xué)家外，還有化學(xué)

49、家恩斯特·錢恩?？茖W(xué)家們懷著對病人深切的同情開始了對青霉素的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)研究工作。,62,為了青霉素的工廠和生產(chǎn)，弗洛里、錢恩等人四處奔波，希望英國的藥廠能大量投產(chǎn)這一大有前途的新藥，遺憾的是多數(shù)藥廠都借口戰(zhàn)時(shí)困難而置之不理。最后，他們帶著滿身的疲憊和殘存的希望，遠(yuǎn)涉重洋，來到了美國。在美國，弗洛里等人終于得到了自己需要的幫助。1941年12月美國軍方宣布青霉素為優(yōu)先制造的軍需品。農(nóng)業(yè)部和私人工業(yè)也在全力以赴地尋找成批生產(chǎn)這種新

50、藥的方法。到1942年末，美國制藥企業(yè)已開始對青霉素進(jìn)行大批量生產(chǎn)。到了1943年，制藥公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了批量生產(chǎn)青霉素的方法。青霉素的偶然發(fā)現(xiàn)是人類取得的一個(gè)了不起的成就。為表彰弗萊明等人對人類做出的杰出貢獻(xiàn)，1945年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了弗萊明、弗洛里和錢恩三人。,63,（2）機(jī)遇能夠?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)發(fā)明提供線索,例如，從奧斯特在偶然中發(fā)現(xiàn)電和磁之間的聯(lián)系之后，法拉第進(jìn)行了磁轉(zhuǎn)化為電的研究，終于導(dǎo)致1831年以后電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電動機(jī)代

51、替了蒸汽機(jī)。19世紀(jì)末，人們研究成功有實(shí)用價(jià)值的發(fā)電機(jī)和電動機(jī)，相繼建立了龐大的輸電網(wǎng)和照明網(wǎng)，開創(chuàng)了人類生產(chǎn)生活的電氣化時(shí)代。隨著無線電技術(shù)的迅速發(fā)展，人類進(jìn)入了自動化時(shí)代。從電磁的發(fā)現(xiàn)到電力的發(fā)現(xiàn)，生動地表明：科學(xué)上的機(jī)遇能夠?qū)е滦碌目茖W(xué)發(fā)現(xiàn)，形成新的科學(xué)理論，導(dǎo)致新技術(shù)發(fā)明，引起生產(chǎn)的巨大發(fā)展。,64,(3)機(jī)遇能夠加快研究進(jìn)程達(dá)到預(yù)期目的,“知識＋汗水＋靈感＋機(jī)遇=成功” 這是袁隆平告訴別人他成功的秘訣，并且還講了一個(gè)故事

52、： “從1953年到1966年，我在農(nóng)校一邊教課，一邊做育種研究，每年都去農(nóng)田選種。從野外選出表現(xiàn)優(yōu)異的植株，找回種子播種，看它第二年的表現(xiàn)，這樣來篩選具有穩(wěn)定遺傳優(yōu)異性狀的品種，這稱為系統(tǒng)選育法，是常用的一種方法。1962年，我在一塊田里發(fā)現(xiàn)一株稻鶴立雞群，穗特別大，而且結(jié)實(shí)飽滿、整齊一致，我是有心人，沒有放過它。,65,“第二年我把它種下去，辛苦培育，滿懷希望有好的收獲，不料大失所望，再長出來的稻子高的高，矮的矮，穗子

53、大小不一。這時(shí)候一般人感到失敗就放棄了，我坐在田埂上想為什么失敗了呢，我想到第一年選出的是一棵天然雜交種，不是純種，因此第二年遺傳性狀出現(xiàn)分離，而如果按照那棵原始株雜交種的產(chǎn)量來計(jì)算，畝產(chǎn)能達(dá)到１２００斤，這在６０年代是非常了不起的——我突發(fā)靈感，既然水稻有雜交優(yōu)勢，我為什么非要選育純種呢？從此我致力于雜交水稻育種?！?在上面這個(gè)故事中，可以看出袁隆平很擅長于觀察：首先觀察到鶴立雞群的特殊植株，然后又觀察到它的后代出現(xiàn)了性狀分離，再經(jīng)

54、過思考，才恍然大悟，明確了選題的方向。,,66,66,二、觀察實(shí)驗(yàn)中的機(jī)遇,2.機(jī)遇產(chǎn)生的根源首先，機(jī)遇的產(chǎn)生有著極其深刻的客觀原因。機(jī)遇的產(chǎn)生從形式上來說是偶然性的表現(xiàn)，從根源上來說又是以必然性為基礎(chǔ)的，具體來說就是事物客觀存在的內(nèi)在本質(zhì)。其次，機(jī)遇的產(chǎn)生還有其認(rèn)識論根源。在我們本來計(jì)劃認(rèn)識研究對象的某些方面的未知時(shí)，而它暴露出來的卻是其它方面的未知，甚至是研究對象和其它事物的關(guān)系，從而在認(rèn)識主體的主觀目的與認(rèn)識客體的表現(xiàn)形態(tài)

55、之間產(chǎn)生了矛盾，結(jié)果使主體意外的認(rèn)識到了沒有想得到的、而又同樣重要甚至更重要的方面。,67,二、觀察實(shí)驗(yàn)中的機(jī)遇,3.捕捉機(jī)遇的條件第一，敏銳的洞察力，弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素第二，知識和經(jīng)驗(yàn)的準(zhǔn)備，伽利略發(fā)明和使用望遠(yuǎn)鏡第三，要有創(chuàng)新精神，巴拉爾發(fā)現(xiàn)溴元素第四，積極投身于觀察實(shí)驗(yàn)活動中去,68,,總之，對機(jī)遇的認(rèn)識、利用和捕捉，既不能完全否認(rèn)，也不能盲目崇拜。完全否認(rèn)機(jī)遇，容易錯(cuò)失良機(jī)，盲目崇拜機(jī)遇，會助長僥幸心理，放松艱辛道路上的探