科學實驗方法。

1、1,,第九章 科學事實及其獲取方法,主要內(nèi)容：一、科學事實二、科學觀察三、科學實驗四、觀察實驗中的認識論問題,2,2,目的與要求,1.熟悉科學事實的特點2.掌握科學觀察應(yīng)遵循的基本原則3.了解實驗方法的特點和作用4.正確理解觀察與理論之間的關(guān)系以及觀察實驗中的機遇問題,3,3,思考題,1. 科學觀察過程中應(yīng)遵循哪些基本原則？2. 簡述科學實驗方法的特點及其對科學認識活動的意義3. 怎樣理解科學觀察是主觀與客觀相統(tǒng)一的

2、過程？4. 什么是機遇？它在科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明中有什么作用？試舉出科學史上若干著名的機遇事件。,4,4,第一節(jié) 科學事實,一、區(qū)分客觀事實、經(jīng)驗事實與科學事實科學事實是科學實踐的結(jié)果，是科學認識的最初成果。不能將科學事實簡單的等同于客觀事實或經(jīng)驗事實?？茖W事實同客觀事實既有密切聯(lián)系，又有重大區(qū)別。從客觀事實到科學事實必須經(jīng)過一個轉(zhuǎn)化過程?？茖W事實是經(jīng)驗事實的一種特殊類型。,5,一、區(qū)分客觀事實、經(jīng)驗事實與科學事實,1

3、.客觀事實 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，不包含人的主觀認識因素，屬本體論意義上的范疇。即不管人們是否已經(jīng)認識到它的存在，它都是存在著的，既沒有正確與錯誤之分，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，在伽利略制造望遠鏡以前，沒有與天文學家的認識活動發(fā)生聯(lián)系，在沒有進入人的認識領(lǐng)域之前，它們是客觀存在著的，屬于客觀事實。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，沒有進入人的認識領(lǐng)域，它們是客觀存在著的，屬于客觀事實。,6,,一、區(qū)分客觀事實、經(jīng)驗事實與科學事實,2.經(jīng)驗事實 是指用某種語言或文字對觀察到的客觀事實所做出的陳述和判斷。分為兩個層次：一是人們通過感官或借助儀器對客觀事實所作的反映和記錄；二是人們必須對觀察到的客觀事實作出陳述和判斷，因為只有用語言表達的經(jīng)驗事實才能交流，才能成為公共知識的基礎(chǔ)。經(jīng)驗事實是被人所經(jīng)驗到、認知到的事實，是人

5、類經(jīng)驗的內(nèi)容，屬認識論范疇。它既有客觀性，又具主觀性。由于經(jīng)驗事實包含著人的主觀認識因素，再加上客觀事實的現(xiàn)象是復雜的，因而人們所得到的經(jīng)驗事實中常常摻雜著虛假或錯誤的事實描述。,7,7,一、區(qū)分客觀事實、經(jīng)驗事實與科學事實,3.科學事實 是指人們對科學實踐中所觀察到的客觀存在的事件、現(xiàn)象和過程的真實描述。它也分為兩個層次：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；這一層次的科學事實既與客體的性質(zhì)

6、有關(guān)，也與人所設(shè)定的認識手段有關(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，取決于認識手段。二是，對觀察實驗所作的陳述和判斷；這一層次的科學事實既與客體的性質(zhì)有關(guān)，也與人用以描述事實的概念系統(tǒng)有關(guān)。同一事實在不同概念系統(tǒng)中所做出的描述可以是不同的。科學事實是這兩個層次的統(tǒng)一，其內(nèi)容是客觀的，形式是主觀的。屬于認識論范疇。,8,,一、區(qū)分客觀事實、經(jīng)驗事實與科學事實,4、區(qū)別與聯(lián)系客觀事實是第一性的，是經(jīng)驗事實、科學事實的客

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

8、事實才是科學事實。,9,9,二、科學事實的特點,1.可靠性：只有通過觀察的直接檢驗，或是經(jīng)過實驗檢驗，或是在觀察、實驗的基礎(chǔ)上，通過判斷和推理等邏輯證明間接地進行檢驗，被證明為可靠的知識，才能構(gòu)成科學事實；2.理論滲透性：科學事實的發(fā)現(xiàn)和確定需要依賴于特定的科學理論。這是科學事實不同于其它經(jīng)驗事實的最重要特點。3.相對獨立性：科學事實一旦被發(fā)現(xiàn)和確定，就具有自己相對的獨立性和不變性。如，意大利物理學家伏打根據(jù)電的“接觸說”發(fā)明了化學

9、電池，它能使驗電器或電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而證明了“電流”這一科學事實。但后來的實驗證明，“接觸說”這一觀念是錯誤的，“化學說”才是正確的。但是，當不同物體接觸會產(chǎn)生“電流”這一科學事實卻是沒有歧義的。,10,10,三、科學事實的作用,1.重大科學事實本身就是一種科學新發(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，勞厄進行X射線衍射實驗時才從理論上證明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.科學事實為科學理論的發(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)等科學事實的發(fā)現(xiàn)，量子力學理論的建立就是不可想象的。3.科學事實是對科學假說和科學理論進行評價的基本手段和依據(jù)。當新的科學事實與原有理論不符時，會促使在解決這一矛盾過程中，推動科學理論的發(fā)展。,11,湯姆遜：葡萄干蛋糕模型,盧瑟福：原子行星模型,1897年湯姆遜在實驗中發(fā)現(xiàn)電子這一科學事實

11、結(jié)束了原子不可分的歷史；1903年湯姆遜根據(jù)當時已知的有限數(shù)量的科學事實，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粒子散射實驗來檢驗這個原子結(jié)構(gòu)模型時發(fā)現(xiàn)有少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)很厲害，這一新的科學事實與湯姆遜的模型不符；于是，盧瑟福根據(jù)α粒子散射的事實提出了原子行星結(jié)構(gòu)模型；為驗證這個新模型的正確性，盧瑟福還推算出了α粒子散射時應(yīng)遵從的一些規(guī)律；1913年蓋革和馬斯頓用實驗證實了這些結(jié)論，

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

13、、有目的通過感官或借助于科學儀器，對自然發(fā)生條件下的研究對象進行感知和描述的一種活動。每個健全的人都可以觀察事物，但不一定能進行科學觀察活動。科學觀察是一種專門的才能，需經(jīng)系統(tǒng)訓練才能獲得。沒有盲目的科學觀察和純粹的客觀觀察。,14,14,一、科學觀察及其特點,科學觀察方法的特點：第一，科學觀察是有計劃有目的地感性認識活動。第二，科學觀察是在自然發(fā)生的條件下進行的，這一點使觀察方法區(qū)別于實驗方法。局限性：缺乏可重復性、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)生條件下進行觀察研究：如天文學、地質(zhì)學、氣象學、地理學、心理學等學科中大量科學事實的獲取。有些對象一旦被人為控制將失去信息的可靠性和真實性。,15,,二、科學觀察的類型,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)代科學技術(shù)的發(fā)展，直接觀察也發(fā)展到了一個新的水平。例如，古代人們只能用肉眼觀察月球，自伽利略（Galileo）發(fā)明望遠鏡以來，進入了運用儀器的間接觀察，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?，F(xiàn)代的科學觀察是在發(fā)展了的科學技術(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)定性而進行的觀察。,17,17,三、科學觀察的作用,科學觀察是科學研究的一個基本環(huán)節(jié)，它在科學認識發(fā)展中具有極其重要的地位。俄國著名化學家門捷列夫說過：科學原理起源于實驗的世界和觀察的領(lǐng)域，觀察是第一步，

17、沒有觀察就沒有接踵而來的前進。,18,18,三、科學觀察的作用,1.科學觀察是科學認識發(fā)展的基礎(chǔ)和源泉2.科學觀察不斷為科學研究開辟新的研究道路3.科學觀察是檢驗科學認識的重要手段,19,19,四、 科學觀察的基本原則,觀察是獲取科學事實的重要手段，為了確保通過觀察方法收集到的信息，更好地為科學研究服務(wù)，達到認識事物的目的，就要求在進行觀察時遵循以下原則：1.客觀性原則科學觀察的目的是為了獲取反映客觀事物本來面目的事實材料，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,不可無條件輕信實驗數(shù)據(jù)！,有一句名言是這樣說的：“除了觀察實驗者本人，人人都會傾向于無條件地相信觀察實驗所得到的數(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茖W史卻提醒我們：萬萬不可無條件輕信實驗數(shù)據(jù)！只有對這個實驗及其結(jié)果和解釋進行周密的分析并使之重復顯現(xiàn)后，實驗數(shù)據(jù)才能夠被采納。

19、,21,密立根的彌天大謊,1910年，美國物理學家羅伯特·密立根進行了一項世界知名的“油滴實驗”，第一次測出了氫原子比一個電子重1836倍。與此同時，比他更有名望的物理學家埃倫菲爾德也在進行相同的實驗，但沒有得到相應(yīng)的結(jié)果。密立根實驗所得出的數(shù)據(jù)實在太漂亮了，任何一個從事過物理學實驗的人都有體會，理論上計算出的數(shù)據(jù)和實驗中測量出的數(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)了物理學的一場論戰(zhàn)。,油滴實驗,

20、22,密立根在論戰(zhàn)中獲勝了，還獲得了科學界的最高獎賞---1923年的諾貝爾物理學獎。 事隔60年后，一個偶然的發(fā)現(xiàn)揭穿了密立根所謂的實驗結(jié)果，這個結(jié)果來自密立根的實驗筆記，是一位史學家發(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！他將實驗的數(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、 科學觀察的基本

21、原則,首先，我們在觀察時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,令人哭笑不得的實驗,貝弗里奇在其《科學研究的藝術(shù)》中，還描述過這樣一個哭笑不得的實驗：曼徹斯特市有個醫(yī)生，在教學生的時候，用手指沾糖尿病人尿的樣品來嘗味。然后他要求全體學生重復這個動作。學生們勉勉

22、強強愁眉苦臉地照著做了，還一致同意尿是甜的。這時醫(yī)生笑著說： “我這樣做是為了教育你們觀察細節(jié)的重要性。如果你們看得仔細就會注意到我伸進尿里的是拇指，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)生所做的實驗中，學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，并不一定真實地品嘗出了糖尿病人尿的味道。這時感官為什么會失去作用?主要在于

23、學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、 科學觀察的基本原則,其次，在觀察時還要注意排除假象和錯覺造成的干擾。 要排除由生理方面原因造成的錯誤。人們的感覺器官，不論是“眼、耳、鼻、舌、身”中哪一個，都在一定的情況下有很大的局限

24、性，因而產(chǎn)生錯誤。為了避免各種生理原因造成的觀察錯誤，一方面是加強訓練，可以避免一定的錯覺。另一方面是靠科學儀器來延伸和完善自己的感官功能，彌補感官的缺陷，并且，要借助于理性思維，反復觀察，這樣才可能在較大的程度上排除假象和錯覺的影響。,27,28,29,30,31,排除心理方面造成的錯覺,在心理學史上有這樣一個例子：在德國哥廷根的一次心理學會議上，突然從門外沖進一個人，后面還有另一個人緊跟著，手里拿著槍。兩個人在會場中混戰(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。這件事是預先安排、經(jīng)過排演并全都錄了像。當然，與會者并不知道這是一次測驗。在交上來的40篇觀察報告中，只有一篇在主要事實上錯誤少于20%，有14篇觀察報告中的錯誤在20％ ——40％之間，在25篇中錯誤超過了40％。特別值得一提的是，在半數(shù)以上的報告中，10％或更多的細節(jié)純屬臆造。所以科學觀察要借助于儀器，堅持觀察的客觀性不是一件

26、容易的事。,32,32,四、 科學觀察的基本原則,第三，對觀察結(jié)果要有詳細而確實的記錄。 為了對事物進行周密地、全面地系統(tǒng)地觀察，保證所獲得的信息資料真實可靠，在觀察時還應(yīng)做好翔實的記錄，用規(guī)范的術(shù)語、約定的符號、標準的計量單位，并借助繪圖等手段，把觀察結(jié)果及時、詳細地記錄下來。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，所以我們必須在時空兩個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、多層次地認識被研究對象及其與其他事實的聯(lián)系與區(qū)別。,34,34,四、 科學觀察的基本原則,要做到全面的觀察，必須注意以下幾點：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。堅持觀察的全面性原則，就是要使認識符合客觀事物本身的辯證法，不僅要看到事物的存在，同時也要看到事物的變化，力戒孤立、靜止、凝固不變的形而上學觀點。所以觀察的全面性還要求注意觀察的時間、地點、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性、特殊性與普遍性的辯證關(guān)系。,36,36,四、 科學觀察的基本原則,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)律的時間、地點和環(huán)境等條件。,37,37,第三節(jié) 實驗方法,一、科學實驗的概念及其特點1.概念：科學實驗是人們根據(jù)一定的科學研究目的，運用一定的物質(zhì)手段，在人為控制、變革或模擬客觀事物的條件下，獲得科學事實的方法。,38,38,一、科學實驗的概念及其特點,2.特點：（l）實驗方法能更好地發(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。而實驗方法則是在人為的干預、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，強化重點因素等方式，使觀察客體以純粹的典型的形式暴露出來供人們研究?？梢?，實驗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、科學實驗的概念及其特點,（2） 實驗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，而通過實驗，則可以在內(nèi)在機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，從而能夠預測某些事物發(fā)展的客觀趨勢，為進一步認識自然和改造自然提供理論基礎(chǔ)。,40,40,二、實驗方法的作用,實驗方法的上述特點決定了它能使人們按照研究目的，主動有效的收集科學事實，檢驗假說，證實和發(fā)展科學理論。具體地說實驗方法有以下幾個方面的作用：,41,41,二、實驗方法的作用,1.純化和簡化研究對象：實驗將對象置于嚴格控制條件

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.強化或弱化研究對象：利用各種實驗手段，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。如1911年荷蘭物理學家昂奈斯發(fā)現(xiàn)汞在超低溫4.173K以下時失去電阻，將這種新發(fā)現(xiàn)的性質(zhì)命名為“超導”。,42,,3.模擬自然過程：對那些時過境遷以

33、及無法進行直接實驗的現(xiàn)象，運用模擬方法可以間接進行實驗研究。如我國在實驗室模擬大氣層運動，其大氣環(huán)流轉(zhuǎn)臺，3小時即可模擬一年的氣候變化。4.經(jīng)濟可靠性：實驗方法相對于生產(chǎn)實踐來說，規(guī)模小、周期短、費用低，即使發(fā)生多次失敗，損失也較小。,43,43,三、 科學實驗的分類,實驗方法是科學思維與生產(chǎn)技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物，自16世紀起逐漸發(fā)展成為科學研究的基本手段，在人類認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，實驗的種

34、類也越來越多，人們根據(jù)不同的分類標準，可將實驗劃分為不同的種類：,44,44,三、 科學實驗的分類,1.根據(jù)實驗?zāi)康牡牟煌?，可以把實驗分為定性實驗、定量實驗和結(jié)構(gòu)分析實驗。 2.根據(jù)實驗在科學認識中的作用或功能不同，可以分為探索性實驗和驗證性實驗。探索性實驗包括析因?qū)嶒灪蛯φ諏嶒?。驗證性實驗如判決性實驗 。3.根據(jù)實驗手段是否直接作用于被研究對象，可以分為直接實驗和模擬實驗。一個著名實驗.doc,45,,第四節(jié) 觀察實驗中的認

35、識論問題,一、觀察與理論的關(guān)系辯證唯物主義認為，科學認識是感性認識和理性認識的高度統(tǒng)一。沒有對客觀事物的觀察，科學認識就失去了源泉和基礎(chǔ)。但是科學觀察又不是一個完全被動接受的過程，如果沒有理論指導，就會陷入被動盲目的境地，感性認識就不能上升到理性認識，因而就達不到對事物的本質(zhì)和規(guī)律性的認識。,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，具體包括以下幾個方面： 1.科學理論對觀察具有定向作

36、用 ?？茖W觀察是一種有計劃有目的的認識活動，要進行觀察，首先要進行選題，而正確的選題總是在正確理論的指導下進行的。人們在進行觀察時，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.理論對整理觀察實驗資料具有指導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、期望及內(nèi)

37、心的一般狀態(tài)等。訓練有素的觀察者VS外行觀察和實驗，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，對這些信息資料進行分析綜合，才能揭示出它的深刻含義，從而導致新的科學定律的發(fā)現(xiàn)；相反，沒有正確理論的指導，是不可能獲得成功的。這也就是說，觀察實驗事實的價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。,48,你看到什么？,49,,50,50,一、觀察與理論的關(guān)系,3.理論

38、對觀察實驗結(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，就無法準確表達觀察實驗的結(jié)果，因而就無法完成科學研究的任務(wù)。病理檢查報告: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.科學觀察要求其結(jié)果可以用某種標準的方法進行重演。這是科學研究中必須共同遵循的基

40、本原則。實驗中發(fā)生的情況或事件，能夠被多個觀察者重復檢驗，一般來說，這就保證了科學實驗結(jié)果的客觀性。因為觀察者的主觀的、偶然的失誤都很容易在重復的實驗中暴露出來，并加以消除。一個事實被復核重演的次數(shù)越多，也就越顯示其客觀性。相反，不可重復的觀察和實驗結(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.科學觀察要求以正確反映客觀事物本質(zhì)的理論為指導。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.科學觀察要求使用先進的觀察技術(shù)和儀器，這是保證科學觀察客觀性的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于儀器精度的提高和可觀察范圍的擴大，就能更準確地記錄客體運動的狀態(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)與計算機相配合，實驗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)過計算機處理過的數(shù)據(jù)。這樣，即擴大了科學觀察的視野，又可以避免某些主觀的差錯。,54,觀察滲透理論與觀察的客觀性,4.科學觀察要求科學家

42、具有嚴謹?shù)摹嵤虑笫堑膶W風，即要尊重客觀實際，不急于求成，全面地、堅持不懈地進行長期觀察，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。在科學觀察中，要尊重事實，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格地區(qū)別開來，不能把想到的當成看到的。為了防止不可避免的主觀偏見，采取一定的辦法，如生物學

43、觀察的“隨機分組”，醫(yī)學中的“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，也是獲得科學成果的重要條件。,55,,應(yīng)當指出的是，滲透在觀察實驗中的理論，主要是指經(jīng)過實踐檢驗的理論。 如果否認或貶低觀察實驗的客觀性，科學認識就會失去它的客觀基礎(chǔ)；如果忽視理論思維的作用，觀察實驗就會成為盲目的行動。因此，主張觀察滲透著理論與強調(diào)觀察實驗對科學認識的形成和發(fā)展起基礎(chǔ)性作用并不矛盾， 觀察是一個主觀與客觀相統(tǒng)一的過程。 觀察的統(tǒng)

44、一性.doc,56,56,二、觀察實驗中的機遇,1.機遇的概念、特點和作用機遇就是在觀察實驗過程中，偶然或意外觀察到的現(xiàn)象，并由此導致科學問題的解決或做出科學上的新發(fā)現(xiàn)或新發(fā)明。 機遇是相對于原來預定的研究計劃和目的而言的，其最大特點是意外性。第一類是部分意外。即尋找的目標是明確的，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,機遇在科學研究中的作用,（1）

45、機遇能夠為新知識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。 例如，弗萊明偶然發(fā)現(xiàn)青霉素，導致藥物化學理論的產(chǎn)生和發(fā)展；巴斯德偶然發(fā)明了免疫法，導致醫(yī)學免疫學理論的產(chǎn)生和發(fā)展；倫琴和伯克勒爾偶然發(fā)現(xiàn)放射現(xiàn)象，導致原子核物理學理論的產(chǎn)生和發(fā)展。,58,青霉素的發(fā)現(xiàn),英國圣瑪利學院的細菌學家亞歷山大·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值的發(fā)現(xiàn)寫成科學論文，發(fā)表在一九二九年英國的一本醫(yī)學雜志上。弗萊明指出，青霉素在治療一些由細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)導致了青霉素的誕生，但是要把它實際應(yīng)用于醫(yī)療上卻還有一段艱難的路程。因為這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。所以在當時弗萊明

48、還沒有辦法來解決這些實際問題。盡管這是一項十分有意義的工作，他也不得不停頓下來。青霉素在弗萊明實驗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，英國牛津大學的病理學家霍華施·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。他認為當時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，在一次科學家的集會上，他將自己的想法告訴了大家，會上除了生物學家外，還有化學

49、家恩斯特·錢恩?？茖W家們懷著對病人深切的同情開始了對青霉素的聯(lián)合實驗研究工作。,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)是人類取得的一個了不起的成就。為表彰弗萊明等人對人類做出的杰出貢獻，1945年的諾貝爾醫(yī)學獎授予了弗萊明、弗洛里和錢恩三人。,63,（2）機遇能夠為科學技術(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，法拉第進行了磁轉(zhuǎn)化為電的研究，終于導致1831年以后電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電動機代

51、替了蒸汽機。19世紀末，人們研究成功有實用價值的發(fā)電機和電動機，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)生活的電氣化時代。隨著無線電技術(shù)的迅速發(fā)展，人類進入了自動化時代。從電磁的發(fā)現(xiàn)到電力的發(fā)現(xiàn)，生動地表明：科學上的機遇能夠?qū)е滦碌目茖W發(fā)現(xiàn)，形成新的科學理論，導致新技術(shù)發(fā)明，引起生產(chǎn)的巨大發(fā)展。,64,(3)機遇能夠加快研究進程達到預期目的,“知識＋汗水＋靈感＋機遇=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)量來計算，畝產(chǎn)能達到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、觀察實驗中的機遇,2.機遇產(chǎn)生的根源首先，機遇的產(chǎn)生有著極其深刻的客觀原因。機遇的產(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，機遇的產(chǎn)生還有其認識論根源。在我們本來計劃認識研究對象的某些方面的未知時，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，從而在認識主體的主觀目的與認識客體的表現(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、觀察實驗中的機遇,3.捕捉機遇的條件第一，敏銳的洞察力，弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素第二，知識和經(jīng)驗的準備，伽利略發(fā)明和使用望遠鏡第三，要有創(chuàng)新精神，巴拉爾發(fā)現(xiàn)溴元素第四，積極投身于觀察實驗活動中去,68,,總之，對機遇的認識、利用和捕捉，既不能完全否認，也不能盲目崇拜。完全否認機遇，容易錯失良機，盲目崇拜機遇，會助長僥幸心理，放松艱辛道路上的探