第一章 科学研究及一般程序第一节 科学研究的概念一、科学研究的概念 1. 科学科学是人们对自身及周围客体的规律性的认识，随着各种认识活动的不断丰富和深化，逐渐形成了的对某些事物比较完整而系统的知识。有关科学的定义，不同时期有着不同的解释。韦氏字典对科学所下的定义是:从观察、研究、实验中所导出来的一门有系统的知识。该定义给出了科学的性质及从事科学活动的方法。 广义上讲，科学，是指人们对客观世界的规律性认识，并利用客观规律造福人类，完善自我。2. 科学研究的对象从广义上讲，科学研究的对象，是指客观世界(指自然界、社会和人类思维)。以后涉及的科学研究对象主要是指某一具体学科的科学问题。 3.科学研究 科学研究是科学认识的一种活动，是人们对自然界的认识和现象由不知到知之较少，再由知之不多到知之较多，进而逐步深化进入到事物内部发现其本质规律的认识过程。具体来说，科学研究是整理、修正、创造知识以及开拓知识新用途的探索性工作。4.科学分类 根据研究对象的不同，可以把科学大致分为哲学、自然科学和社会科学三个基本部类。(1)哲学传统包括了形而上学、知识论、伦理学的研究。这些学科试图回答对于世界起源，知识如何获得，以及善恶等观念的问题。基本上，哲学的基本方法是运用理性对于这些问题提出论证。但是，哲学的实际范畴与定义到现在还没有一个确定的答案，“哲学是什么?”在哲学传统之中是充满分歧与倍受争议的。 (2)自然科学 自然科学是研究自然界的物质结构、形态和运动规律的科学，包括物理学、化学、生物学、天文学、气象学、地质学、农学、医药学、数学以及各种技术科学等，是人类生产实践经验的总结，反过来又推动着生产不断地发展。(3)社会科学 社会科学是研究各种社会现象的科学，包括政治学、经济学、法学、教育学、文艺学、史学等。社会科学中的许多学科都属于上层建筑范畴。在阶级社会，社会科学有阶级性。一般而言，以研究对象为分类标准一直是科学分类的主流，由此可以把科学分为哲学、自然科学和社会科学三个基本部类。进而，可以再寻找这三大部类之间的二级、三级联系。就自然科学而论，因其研究领域不断扩展，故导致其内部产生了诸多新学科，现已形成了庞大而复杂的体系。有关科学的分类问题，现在仍然是一个众说纷纭、继续探讨的一个课题。就自然科学分类而言，一种有代表性的观点认为，现代自然科学由基础科学、技术科学和应用科学三部分组成。 基础科学主要包括物理、化学、生物、天文学、地学和数学六个学科，且随着科学的发展，正在不断分化、交叉，产生了许多新的分支(如分子物理学、天体物理学、非线性光学等)、边缘学科(如物理生物学、物理化学等)以及综合性学科(如仿生学、信息科学等)。 技术科学一般要按生产技术所需要解决的某些共同间题而划分，如能源科学、材料科学和自动控制理论等。 应用科学一般要按物质生产部门所需要解决的应用问题而划分，如水利工程学、土木建筑学和医学等。二、科学研究的特点1.科研的继承性 科研的继承性是指科研是传承、连续、终身学习的不断认识过程，是科研工作者一代一代进行探索、不断发现真理并累积科学知识的过程。任何人的任何科研活动，究其本源是站在前人的肩膀上向上不断攀登的过程。一个人的精力、智力和体力是有限的，但科学研究的队伍绵延无眼，前赴后继并不断壮大，摘取的科研果实丰富了人类智慧，壮大了人类技能，并继续为人类的进步铺设通天之梯。2.科研创新性科研的创新性是指科研工作者具有探索自然界奥秘的强烈兴趣，这种求是的理念是人们认识自然、理解自然、利用自然规律为人类服务的内在动力源泉。科学研究的生命在于创新，创新是科学发展的前提，创新是民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。一个民族或一个国家，只有通过不断地创新才能进步。三、科研方法及意义1.科研方法 科研方法是指从事科学研究所遵循的、有效的、科学的研究方式、规则及程序，也是广大科研工作者及科学理论工作者长期积累的智慧结晶，是从事科学研究的有效工具。在科学发展历程中，不同的历史阶段有着不同的科研方法。即使是在同一时代、同一个学科中，不同科学家及科研工作者所创立或应用的科研方法也不尽相同。科学发展和技术进步会促使新的科研方法产生，而新的科研方法又使科研工作得以有效进行，从而促进科学和技术的新飞跃。如仿真技术。 仿真技术 是以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验研究的一门多学科的综合性技术。2.作用和意义 作为科研方法，其作用在于能够引导科研工作者沿着正确的方向从事科研活动而不至于误人歧途。作为科研者个人，一旦掌握了正确的科研方法，就会提高科研工作效率。从这个意义上讲，科研方法能够物化为科研生产力，促进多出成果，出好成果，出重大成果！另外，掌握了科研方法，对于研究者的治学大有益处，良好的治学方法能够有效地保证高质量治学！ 正确的科研方法对科研工作的成败起着至关重要的作用，它是构建知识体系和科学大厦必不可少的要素，而且能扩展和深化人们的认知能力与辨识水平。 例如，古希腊数学家欧几里得(约前330一前275)是以他的几何原本而著称于世的，他在这部巨著中不仅把前人积累的经验进行了总结，更重要的贡献在于他从公理和公设出发，用演绎法把几何学的知识贯穿起来，揭示了一个知识系统的整体结构。直到今天，他所创建的这种演绎系统和公理化方法，仍然为科研工作者所利用。后来的科学巨人牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦等，在创建自己的科学体系时，无一不是对这种方法的成功运用。 所谓公理或公式，指的是某门学科中不需要证明而必须加以承认的某些陈述或命题，即“不证自明”的命题。一门学科如果被表示成公理的形式，那么它的所有命题就可以由这些公理或公设逻辑地推证出来。再如，出生于19世纪的俄国化学家门捷列夫并未发现过一个新元素，但他却用分析和归纳的方法把当时已经发现的63种元素排列出一张周期表。人们利用这张表，不但改正了一些元素原子量的测量错误，而且还发现了一些新元素！门捷列夫创立的这种研究方法，同样给了后人极大的启迪，而且是一种有着普遍意义的科研方法。 欧氏儿何学的建立、门捷列夫周期表的创建，是与当时的那些科学家采用正确的科研方法密切相关的。其中，若没有公理化方法论体系，就不会有欧氏几何学系统；若没有门捷列夫周期系的研究方法，那些物质元素便只是一堆杂乱无章的符号。可以说，科研方法贯穿于科研工作的始终，对科研工作的重要性不言而喻。 错误的科研方法会导致荒谬的结论甚至伪科学，有时会严重阻碍科学研究发现的进程例如，牛顿是一位因创立了牛顿力学而名扬世界的科学家，但他研究自然科学的方法却带有浓厚的形而上学色彩。他孤立地、绝对地看待质量与力，试图把一切自然现象都归纳为机械运动。在机械唯物论的思想方法和宗教环境的影响下，牛顿陷入了唯心主义的泥潭，这导致他在后半生为神学所累，在科学上一事无成，成为科学史上的一大憾事！ 再如，在氧气发现过程中，最大的障碍就是燃素说，该理论严重阻碍了人们对氧燃烧过程的科学认识。燃素说认为，空气中有一种可燃的油状土，即为燃素。这种燃素存在于一切可燃物中，并在燃烧时快速逸出。燃素是金属性质、气味、颜色的根源，它是火微粒构成的火元素。按照燃素说的观点，一切燃烧现象都是物体吸收和逸出燃素的过程。在18世纪初期，这种理论和非科学的研究方法曾使一些科学家步入歧途，统治时间将近一个世纪，致使氧气的发现经历了漫长的曲折过程，其中的教训是深刻的，很值得深思。例如，古希腊最博学的人物亚里士多德(前384一前322)是一位著名的哲学家和科学家，其观点摇摆于唯物主义与唯心主义之间。尽管他的思想方法与研究方式长期在欧洲处于统治地位，但由于唯心主义的影响，加上当时的环境和条件的限制，他对许多科学问题的认识并不正确。到了中世纪，他的一些错误观点被教会所利用，严重阻碍了思想和学术发展的进程。生活在文艺复兴时期的意大利科学家加利略(1564-1642) 依据实验科学方法，对亚里士多德的一些错误观点发起了冲击。他所做的摆动实验，否定了亚里士多德所做出的单摆经过一个短弧要比经过一个长弧所用的时间短一些的结论;他所做的落体运动实验，否定了亚里士多德落体的运动速度与重量成正比”的结论;他还通过实验观察，支持和发展了哥白尼(1473一1543)的太阳中心说，否定了亚里士多德的地球中心说。加利略所创立的实验科学方法，已经成为后来的研究者所遵循的最基本的科研方法之一。3.科研方法的开放性各个不同的学科均有着各自不同的科研方法，科研方法也是一个开放、发展的体系，它是通过科研人员的灵活使用而贯穿于研究工作的全过程。时代在进步，科学在发展，科研方法也需要相应的改革与发展。在科研工作中，借鉴、传承前人的科研方法是很必要的，而改革和创新科研方法同样是不可缺少的。因此，除了要对科研方法进行专门的研究之外，更重要的是科研工作者应结合学科特点学习、研究并自觉地使用科研方法，有效地指导自己的科研工作，在实践中不断丰富和发展科研方法论的知识体系。 当前，科学技术正以前所未有的速度进入一个新的发屡时期，各学科既高度分化，又高度融合，一大批边缘学科和交叉学科随着经济发展和社会进步应运而生，科技创新与高技术突破正在提升我们的现代生活品质！科学的发展与技术的进步，必然孕育着科研方法的创新。我们应该抓住机遇，在努力使科研工作取得成功的同时，力争在科研方法上取得新的突破，凝练、总结出实用、有效并具有一定特色的科研方法。四、本科生学习科研方法论的意义1第二节 科学研究一般程序 科学研究是一种探索性的艰苦劳动，也是一项复杂的实践过程和认识过程。其最大的特点在于创新，绝不拘泥于固定不变的程序。然而，在一般情况下，科学研究往往在大的方面包括几个相互衔接的环节，由此构成科学研究的一般程序。所谓科学研究程序，是指在科学研究中所采用的最基本、最有成效的步骤。研究领域不同，科研程序亦有所不同。在科研工作中，采用恰当的研究方法并遵循有效的研究程序，是事半功倍、获得正确研究结果的必要条件。一、自然科学研究一般程序自然科学研究程序一般包括以下五个主要环节。 1.确立科研课题此阶段是整个科学研究中具有战略意义的阶段，科研课题的选择与可行性论证，直接关系到科研的成败。科研工作者必须以实事求是的认真态度去发现各种问题，并从中归纳、提炼出具有科学研究价值的课题。有关科研选题的的一般原则见后述 2.获取科学事实 获取科学事实是课题研究的基础，该阶段的主要工作是按照课题的需求收集和整理科学事实。对所收集的资料，要分门别类登记、存档。对于那些待验证的资料，一方面要运用理性思维进行分析和研究，去粗取精;另一方面，有条件的话，应通过设计相关的实验进行检验，以确定所获资料的可信程度。3.提出科学假说 在获得关于研究对象大量、重要的感性材料和实验事实之后，首先要运用逻辑思维、形象思维、直觉思维的方法进行科学抽象，形成科学假说;然后，对在研究对象中所发现的现象及其变化规律做出假定性的解释和说明。这是从经验上升到理论、由感性上升到理性的飞跃阶段，课题研究是否具有创新性，该阶段的工作至关重要。4.理论实验检验 该阶段的主要任务是对已提出的假说进行理论证明及实验检验，从中发现问题，修正不足，补充证据，逐步使科学假说提升为科学理论。5.建立科学体系 该阶段是把已确证的假说同原有的理论协调起来，统一纳人到一个自洽（自相一致）的理论体系之中，使之形成比较严谨、有内在逻辑关系的新理论体系，该阶段最能反映出科研工作创造性的程度。 在完成一项科研课题后