科学研究方法谈课件.ppt

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1、科学研究方法科学研究方法与治学谈与治学谈北京理工大学北京理工大学周立伟周立伟2008年1月4日 题记 科学研究没有一成不科学研究没有一成不变的方法，也没有万无一失变的方法，也没有万无一失的共同模式，但它是讲究方的共同模式，但它是讲究方法的。法的。科学研究方法与治学谈科学研究方法与治学谈前言前言治学三境界与科学创造四阶段治学三境界与科学创造四阶段科学研究的途径科学研究的途径中国古人之治学中国古人之治学科学研究方法之三例科学研究方法之三例治学之道治学之道结束语结束语前言 所谓科学研究，广义地说，就是创造所谓科学研究，广义地说，就是创造知识和综合整理知识的工作，在科学知识和综合整理知识的工作，在科学

2、技术的现有水平上前进一步。技术的现有水平上前进一步。科学研究必须以取得新的结果作为衡科学研究必须以取得新的结果作为衡量成功与否的标准。这是一种创造性量成功与否的标准。这是一种创造性劳动。新的结果可能是新的发现、新劳动。新的结果可能是新的发现、新的理论，或是新的方法、新的工艺；的理论，或是新的方法、新的工艺；也可能是一种新材料，或一个新的器也可能是一种新材料，或一个新的器件等等。件等等。科学研究必须在前人的基础上有所创科学研究必须在前人的基础上有所创新新。科学研究全过程中贯穿创造性。科学研究全过程中贯穿创造性。前言 科学史有无数创造性的例子：科学史有无数创造性的例子：有的人埋头于实验，通过细心观

3、察，有的人埋头于实验，通过细心观察，发现了新的现象，如伦琴发现发现了新的现象，如伦琴发现X X射线；射线；琴纳通过接种牛痘防治天花，从而奠琴纳通过接种牛痘防治天花，从而奠定了免疫学定了免疫学有的人按预定的概念与计划去实验，有的人按预定的概念与计划去实验，取得了预期的结果，如居里夫人从大取得了预期的结果，如居里夫人从大量的沥青铀矿中提炼出放射性元素钋量的沥青铀矿中提炼出放射性元素钋和镭；和镭；有的人通过广泛的观察、体会，有的人通过广泛的观察、体会，“悟悟”出新概念，从而提出新理论，如达出新概念，从而提出新理论，如达尔文的进化论；尔文的进化论；科学研究有各种不同的方法和途径科学研究有各种不同的方法

4、和途径 有的人由纯粹的数理演绎，提出新有的人由纯粹的数理演绎，提出新概念，预见新现象的存在，如麦克概念，预见新现象的存在，如麦克斯韦的电磁场理论；还有人修正旧斯韦的电磁场理论；还有人修正旧的理论，提出新的假说，这些假说的理论，提出新的假说，这些假说在当时似乎都违反常识，如爱因斯在当时似乎都违反常识，如爱因斯坦创立相对论；坦创立相对论；有的人将不同学科联系、组织起来，有的人将不同学科联系、组织起来，建立起新领域而取得了成功，如维建立起新领域而取得了成功，如维纳建立控制论。纳建立控制论。所有这一切都说明，获得创造性所有这一切都说明，获得创造性成果的途径是多种多样的，显然不成果的途径是多种多样的，显

5、然不存在什么一成不变的方法。存在什么一成不变的方法。人才的标准人才的标准品德、知识、能力、业绩作为衡量品德、知识、能力、业绩作为衡量人才的主要标准。不唯学历，不唯人才的主要标准。不唯学历，不唯职称，不唯资历，不唯成分。职称，不唯资历，不唯成分。在大学阶段，要进行在大学阶段，要进行“品德、知识、品德、知识、能力能力”的培养，而能力培养作为人的培养，而能力培养作为人才培养的重点。才培养的重点。（1 1）有提出问题、确定选题的能力）有提出问题、确定选题的能力 提提出出问问题题的的基基础础是是要要具具有有坚坚实实的的基基础础理理论论和和广广博博的的知知识识。学学问问和和经经验验是是提出问题、创立假说的

6、源泉；提出问题、创立假说的源泉；主主要要是是培培养养归归纳纳能能力力阅阅读读文文献献和和收集资料后的思考和判断的能力收集资料后的思考和判断的能力.好好奇奇心心、不不墨墨守守成成规规、敢敢于于直直面面科科学学现现实实、敢敢于于向向权权威威挑挑战战也也是是不不可可缺缺少的品质少的品质。科学研究培养年青学人三个能力(2)(2)有有提提出出、阐阐述述假假说说（假假设设、方方案案）的的能能力力,有有批批评评、判判断断种种种种假假说说（假假设设、方案）的能力；方案）的能力；这主要是培养思维能力这主要是培养思维能力逻辑思维逻辑思维（分析、对比、推理）和形象思维的（分析、对比、推理）和形象思维的 能力。能力。

7、(3)(3)有证明假说（假设、方案）的有证明假说（假设、方案）的 是非真假的能力；是非真假的能力；这主要是指实践能力这主要是指实践能力设计能力、设计能力、实验能力、深入考察、观察事物的能实验能力、深入考察、观察事物的能力。力。有了这三种能力，研究生将来到有了这三种能力，研究生将来到社会上，便能具备：社会上，便能具备：1.1.敏锐的感应能力敏锐的感应能力;即对各种变迁局即对各种变迁局 势作出快速而恰当的反应；势作出快速而恰当的反应；2.2.弹性的适应能力弹性的适应能力;即行为模式具有即行为模式具有 可塑性、不墨守成规，能快速适应可塑性、不墨守成规，能快速适应 环境的变迁；环境的变迁；3.3.丰富

8、的创意能力丰富的创意能力;即能不断产生新即能不断产生新 颖颖(Idea)Idea)思路和方案。思路和方案。关于学习能力、创造能力关于学习能力、创造能力 学习能力主要体现在如何快速达到前人学习能力主要体现在如何快速达到前人的水平，创造能力主要体现在如何超的水平，创造能力主要体现在如何超过前人的水平。研究生主要培养创造过前人的水平。研究生主要培养创造能力（提出问题和解决问题的能力）能力（提出问题和解决问题的能力）培养正确的思维方法更为重要。培养正确的思维方法更为重要。若单纯进行知识和技术的灌输，而没有若单纯进行知识和技术的灌输，而没有一种正确的思维方法指导，难于成为一种正确的思维方法指导，难于成为

9、四化建设的高级科技人才；它只能培四化建设的高级科技人才；它只能培养头脑僵化、缺乏应变能力的人。养头脑僵化、缺乏应变能力的人。学习能力、创造能力学习能力、创造能力和正确思维和正确思维科学方法不要单纯地理解为吸收具体知科学方法不要单纯地理解为吸收具体知识的技巧。科学方法实际是科学哲学的识的技巧。科学方法实际是科学哲学的一部分，它讲的是一般原则、一种战略一部分，它讲的是一般原则、一种战略和一些例子，它需要意会，需要自己灵和一些例子，它需要意会，需要自己灵活应用。活应用。科学方法中还包括科学方法中还包括:在众多未吸收的知在众多未吸收的知识类型中如何判断和选择自己应学的知识类型中如何判断和选择自己应学的

10、知识，应攻读的知识，在自己已经学习的识，应攻读的知识，在自己已经学习的知识中如何进行是否继续学习的取舍，知识中如何进行是否继续学习的取舍，如何评价各类知识与自己所应具备的知如何评价各类知识与自己所应具备的知识结构之间的关系等等。识结构之间的关系等等。结论是：正确的思维是最重要的。结论是：正确的思维是最重要的。治学三境界治学三境界与创造四阶段与创造四阶段治学三境界与创造四阶段治学三境界与创造四阶段 三种境界三种境界 王国维王国维 古今之成大事业、大学问者，必经古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：过三种之境界：“昨夜西风凋碧树。独上高楼，望昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。尽天涯路。”

11、此第一境也。此第一境也。“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。悴。”此第二境也。此第二境也。“众里寻他千百度，蓦然回首，那众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。人却在，灯火阑珊处。”此第三境也。此第三境也。也。治学的三种境界治学的三种境界迎着困难，勇于攀登，高瞻远望，苦迎着困难，勇于攀登，高瞻远望，苦苦思索苦思索,“独上高楼，望尽天涯路独上高楼，望尽天涯路”；这是处于创造沉思中的情景。这是；这是处于创造沉思中的情景。这是第一种境界。第一种境界。追求真理，百折不挠，无论多大挫折，追求真理，百折不挠，无论多大挫折，终不后退终不后退,“衣带渐宽终不悔，为伊衣带渐宽终

12、不悔，为伊消得人憔悴消得人憔悴”；这是研究探索中的情这是研究探索中的情景。这是第二种境界。景。这是第二种境界。几经艰苦奋斗，突然受到启发，顿时几经艰苦奋斗，突然受到启发，顿时恍然大悟，原来事物的奥秘，正隐藏恍然大悟，原来事物的奥秘，正隐藏在在“灯火阑珊处灯火阑珊处”；这是直觉的顿悟、；这是直觉的顿悟、成功的欢悦的情景。这是第三种境界成功的欢悦的情景。这是第三种境界治学三境界对应创造三阶段治学三境界对应创造三阶段 “三种境界三种境界”之说正说明了在科学之说正说明了在科学探索和艺术创作中存在着三个阶段：探索和艺术创作中存在着三个阶段：高瞻远瞩、构想沉思的准备阶段高瞻远瞩、构想沉思的准备阶段-准备期

13、准备期覃思苦虑、孜孜以求的探索阶段覃思苦虑、孜孜以求的探索阶段-探索期探索期不断追求、终有顿悟的收获阶段不断追求、终有顿悟的收获阶段-豁朗期豁朗期 王国维先生的这一论述蕴含着深邃的哲王国维先生的这一论述蕴含着深邃的哲理，其真知灼见发人深思理，其真知灼见发人深思。科学创造四阶段科学创造四阶段 从事科学研究的人似乎还需要一种从事科学研究的人似乎还需要一种境界，即：境界，即：“行到水穷处，坐看云起行到水穷处，坐看云起时。时。”(王维诗王维诗)。“行到水穷处行到水穷处”可可状实践检验，状实践检验，“坐看云起时坐看云起时”则是理则是理论升华。论升华。科学研究中第四种境界科学研究中第四种境界验证期验证期

14、创造性思维豁然贯通仅仅是创造的创造性思维豁然贯通仅仅是创造的端倪初露，茅塞顿开、灵感突现并不端倪初露，茅塞顿开、灵感突现并不是完整的创造，如果不加以完善验证、是完整的创造，如果不加以完善验证、发展或加工扬弃，那么尽管这些思想发展或加工扬弃，那么尽管这些思想火花十分可贵，可是浅尝辄止，仍可火花十分可贵，可是浅尝辄止，仍可能功亏一篑，丧失了创造中本应得到能功亏一篑，丧失了创造中本应得到的最有力的成果。的最有力的成果。曹冲称象曹冲称象 曹冲把一个大象的重量称出来了。曹冲把一个大象的重量称出来了。曹冲聪明之处在于：曹冲聪明之处在于：一有联想才能见过曹操海上练兵一有联想才能见过曹操海上练兵时舰船装上兵员

15、与武器后下沉。曹冲时舰船装上兵员与武器后下沉。曹冲有举一反三的能力。有举一反三的能力。二有抽象能力玩过弹弓打鸟，以二有抽象能力玩过弹弓打鸟，以石计数的游戏。曹冲有以石代象，以石计数的游戏。曹冲有以石代象，以石称重的抽象能力。反映了中国孩子石称重的抽象能力。反映了中国孩子的直觉能力。的直觉能力。但曹冲和先人没有把问题从理论上但曹冲和先人没有把问题从理论上升华提高。升华提高。曹冲一个聪明的孩子曹冲一个聪明的孩子。阿基米德称王冠阿基米德称王冠 “阿基米德称王冠阿基米德称王冠”阿基米德阿基米德不但找到了辨别金王冠中是否掺入了不但找到了辨别金王冠中是否掺入了其他金属的方法，而且在他的著作其他金属的方法，

16、而且在他的著作论浮体中进一步总结了液体静力论浮体中进一步总结了液体静力学的基本原理后人称为阿基米德定学的基本原理后人称为阿基米德定理。理。阿基米德不但有联想能力、逻辑阿基米德不但有联想能力、逻辑判断能力、抽象能力，还有理论升华判断能力、抽象能力，还有理论升华能力提高到理论高度来认识的能力。能力提高到理论高度来认识的能力。这是作为一个科学家必须具备的能力。这是作为一个科学家必须具备的能力。阿基米德科学家，浮力定律的创始阿基米德科学家，浮力定律的创始人。人。科学研究要重视验证期科学研究要重视验证期和理论升华和理论升华 “阿阿基基米米德德称称王王冠冠”由由“现现象象”（物物体体浸浸入入水水中中水水溢

17、溢出出的的现现象象）到到提提出出“假假说说”（重重量量相相同同、密密度度不不同同的的金金属属溢溢出出的的水水是是不不同同的的），解解决决了了实实际际问问题题，再再进进入入验验证证期期，将将现现象象升升华华,归归纳纳为为“原原理理”（后后人人认认为为是是“定理定理”、“定律定律”）对对“曹曹冲冲称称象象”，仅仅停停留留在在某某一一实实际际问问题题的的解解决决上上。我我们们没没有有将将问问题题从从理理论论上上升升华华，也也没没有有发发现现先先人人对对“曹曹冲称象冲称象”的现象有进一步阐述的记录。的现象有进一步阐述的记录。直直接接称称出出大大象象是是人人们们办办不不到到的的事事，但但一块块石头的重量

18、是可以称出来的一块块石头的重量是可以称出来的 1.1.曹曹冲冲用用大大船船的的沉沉浮浮先先把把象象的的重重量量变换成石头的重量，这一步用变换成石头的重量，这一步用L L表示表示 2.2.再称石头的重量，这一步用再称石头的重量，这一步用A A表示表示 3.3.又又将将石石头头的的重重量量变变换换成成大大象象的的重重量量。这这一一步步跟跟L L交交换换恰恰好好相相反反，我我们们用用L L1 1表示表示。三步连起来可以写成。三步连起来可以写成L L1 1AL.AL.它它表表示示先先实实行行L L，再再实实行行A A，最最后后实实行行L L1 1。这样就把大象重量称出来了。这样就把大象重量称出来了。“

19、曹冲称象曹冲称象”今人总结的今人总结的共轭控制方法的先祖共轭控制方法的先祖 数数学学上上一一般般把把L L1 1ALAL称称作作A A过过程程的的共共轭轭过过程程。我我们们将将L L1 1ALAL称称为为与与A A共共轭轭的的控控制制方方法法，它它通通过过L L变变换换和和L L1 1变变换换，把把我我们们原原来来不不能能控控制制的的事事变变为为我我们们可可以以控控制制的的A A过过程程去去完完成成。A A的的控控制制范范围围在在施施行行了了L L和和L L1 1变变换换后后扩扩大大了了。例如：一种混匀固体的方法。例如：一种混匀固体的方法。L L将固体溶于某种液体，将固体溶于某种液体，A A控

20、制液体混匀的方法，控制液体混匀的方法，L L1 1 L L的反变换，将溶液蒸干。的反变换，将溶液蒸干。这这样样L L1 1ALAL过过程程就就使使混混合合液液体体的的方方法法扩大了控制范围，用于混匀固体。扩大了控制范围，用于混匀固体。科学研究要重视理性思维，科学研究要重视理性思维，重视理论升华，重视验证期重视理论升华，重视验证期关关于于验验证证期期，举举爱爱因因斯斯坦坦建建立立和和验验证证广广义义相相对对论论的的例例子子。1913191319151915年年爱爱因因斯斯坦坦在在导导出出协协变变形形式式的的引引力力场场方方程程经经历历短短暂暂的的欢欢乐乐后后，等等待待着着实实验验验验证的曲折历程

21、。证的曲折历程。由由广广义义相相对对论论，爱爱因因斯斯坦坦预预言言，光光线线必必被被引引力力场场所所折折弯弯。他他在在19141914年年算算出出，从从远远处处的的恒恒星星发发出出的的光光线线，如如果果过过太太阳阳表表面面，光光线线偏偏转转的的角角度度是是0.870.87秒秒弧弧度度,而而在在19151915年年1111月月8 8日日他他修修正正为为1.751.75秒秒弧弧度。度。爱爱因因斯斯坦坦认认为为证证实实这这个个理理论论的的最最后后证证据据只只能能来来自自“在在日日蚀蚀过过程程中中拍拍摄摄的的靠靠近近太太阳阳的的星星星星的的照照片片，我希望在我希望在19141914年的日蚀年做出最后的

22、抉择。年的日蚀年做出最后的抉择。”爱爱因因斯斯坦坦在在给给德德国国天天文文学学家家弗弗罗罗因因特特里里希希的的信信中中说说：“为为了了进进一一步步证证实实这这个个理理论论的的正正确确性性，我我们们需需要要得得到到一一个个可可靠靠的的证证据据，否否则则，我我们们的的理理论论就就会夭折。会夭折。”表达了他对验证理论的焦急心情。表达了他对验证理论的焦急心情。弗弗罗罗因因特特里里希希19141914年年7 7月月率率队队远远征征到到克克里里米米亚亚做做日日蚀蚀实实验验，当当时时德德俄俄战战争争正正在在进进行行中中，8 8月月初初，弗弗伦伦特特里里希希被被俄俄国国人人当当做做间间谍谍抓抓起起来来。实实验

23、验没没有有做成，爱因斯坦非常沮丧。做成，爱因斯坦非常沮丧。直直到到19191919年年5 5月月，消消息息传传来来，英英国国的的爱爱丁丁顿顿爵爵士士领领导导的的两两个个观观测测队队分分别别在在巴巴西西和和西西非非拍拍摄摄的的日日全全蚀蚀照照片片，其其观观测测结结果果分分别别为为1.61(0.30)1.61(0.30)和和1.98(0.12)1.98(0.12)秒秒弧弧度度。实实验验与与爱爱因因斯斯坦坦的的预预言言吻合，爱因斯坦这才松了一口气。吻合，爱因斯坦这才松了一口气。与与牛牛顿顿一一样样，爱爱因因斯斯坦坦成成为为人人类类历历史史上上最最伟伟大大的的科学家。科学家。文学艺术的创造与科学探索求

24、知的过文学艺术的创造与科学探索求知的过程，是很复杂的。客观的观察和分析，程，是很复杂的。客观的观察和分析，深入的思考和创造的想象力，对于文学深入的思考和创造的想象力，对于文学艺术与科学研究的创造，过程大致是相艺术与科学研究的创造，过程大致是相同的。同的。凡凡是是革革命命性性的的科科学学研研究究，原原创创性性的的艺艺术术创创新新，都都会会探探究究或或描描写写自自然然界界实实在在的本性，这也是共同的。但的本性，这也是共同的。但 科科学学实实验验自自然然，科科学学家家必必离离我我与与自自然；然；文文学学描描写写自自然然，文文学学家家必必融融我我于于自自然。然。科学与文学艺术的异同科学与文学艺术的异同

25、 文学艺术重灵感、重形象思维；文学艺术重灵感、重形象思维；而而科学重实证、重抽象思维，从逻辑方科学重实证、重抽象思维，从逻辑方法以及从已有之经验，寻求问题的解答法以及从已有之经验，寻求问题的解答。只有经过验证的事物，证明了它的正。只有经过验证的事物，证明了它的正确性，才能算是完成了一个科学研究的确性，才能算是完成了一个科学研究的全过程。全过程。李李白白诗诗：“白白发发三三千千丈丈。”众众人人感感觉觉诗诗人人的的浪浪漫漫，夸夸张张。明明知知不不符符合合现现实，并不指责诗人。实，并不指责诗人。科科学学家家连连白白发发三三丈丈都都不不能能讲讲，因因为为没没有有根根据据，拿拿不不出出证证明明来来。科科

26、学学是是讲讲究实证的。究实证的。科学与文学艺术的异同科学与文学艺术的异同 文学艺术主要关注内在精神世界文学艺术主要关注内在精神世界,如情感如情感、虚构和精神、虚构和精神,是相对主观的是相对主观的;读李清照的诗读李清照的诗:生当为人杰生当为人杰,死亦为鬼雄死亦为鬼雄,至今思项羽至今思项羽,不不肯过江东。肯过江东。她抒发的是对一名悲剧英雄的情她抒发的是对一名悲剧英雄的情感和追思。她期盼有项羽这样宁死不逃避责感和追思。她期盼有项羽这样宁死不逃避责任的英雄，重振大宋王朝雄风的愿望任的英雄，重振大宋王朝雄风的愿望 科学科学,例如物理学关注的是运动、物体和例如物理学关注的是运动、物体和力的客观世界。力的客

27、观世界。无论科学或是文学艺术无论科学或是文学艺术,都有都有灵感勃发的问题灵感勃发的问题,但物理学家在灵感以后但物理学家在灵感以后,就就需需不不可可缺缺的的数数学学证证明明,展展现现出出来来的的物物理理学学框框架架是序列的、抽象的数学方程搭建起来的。是序列的、抽象的数学方程搭建起来的。科学关注客观世界的实在科学关注客观世界的实在文学艺术关注内在精神世界文学艺术关注内在精神世界 总结：总结：科学创造四阶段科学创造四阶段“昨昨夜夜西西风风凋凋碧碧树树。独独上上高高楼楼，望望尽尽天天涯涯路。路。”玉韫珠藏，秋水欲穿，不知伊人何处寻？玉韫珠藏，秋水欲穿，不知伊人何处寻？“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。

28、衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。”抱朴唯恒，欣戚两忘，触物皆有会心处。抱朴唯恒，欣戚两忘，触物皆有会心处。“众众里里寻寻他他千千百百度度，蓦蓦然然回回首首，那那人人却却在在，灯火阑珊处。灯火阑珊处。”心有灵犀，意所偶会，皇天不负苦心人。心有灵犀，意所偶会，皇天不负苦心人。“行到水穷处，坐看云起时。行到水穷处，坐看云起时。”格物致知，究极穷理，悟乾坤真机真境。格物致知，究极穷理，悟乾坤真机真境。科学创造四阶段的提法，其立意是想说明科学创造中经历的过程和境界。一个科学家，只要自己身临其境，亲身经历过完整的科学研究的过程，都会体会到创造过程中的四种境界，感受到问题的彷徨（酝酿期），求索的炼狱（探索期

29、），顿悟的欢欣（顿悟期）和证实的煎熬（验证期）。孔子曰：“朝闻道，夕死可矣。”以前我很难理解而后来慢慢能体会。我的体会是：“一个人只要一生中体验过哪怕一次科学创造中的彷徨、炼狱、欢乐和煎熬，死而无憾矣。”科学研究的途径科学研究的途径楔子楔子一个侦破故事一个侦破故事:1996:1996年年“京城劫钞案京城劫钞案”京城京城 2.8”“6.3”8.27”2.8”“6.3”8.27”三起劫三起劫钞案钞案作案手法类似：盗车抢劫弃车作案手法类似：盗车抢劫弃车换车逃逸。换车逃逸。破案突破口：米黄色尼桑桥车被盗案破案突破口：米黄色尼桑桥车被盗案乃是前兆。找车是突破口。乃是前兆。找车是突破口。结论是：突破口找对

30、了，正确的思维结论是：突破口找对了，正确的思维导致正确的结果导致正确的结果。搞科学研究颇像搞侦破，都是运用搞科学研究颇像搞侦破，都是运用自己的思维去分析、去推论。科学工自己的思维去分析、去推论。科学工作者最重要的一点是要有作者最重要的一点是要有“创造性创造性智慧智慧”（Creative intelligenceCreative intelligence），），要有要有“思想（创意、点子）思想（创意、点子）”即即IdeaIdea。科学研究中必须要有自己的科学研究中必须要有自己的 IdeaIdea，否则就是复制，就是模仿；不是创新，否则就是复制，就是模仿；不是创新，更不是创造。更不是创造。什么是什

31、么是 Idea Idea 呢？呢？IdeaIdea是用已知的是用已知的事物作根据，由此推测到别种事物的事物作根据，由此推测到别种事物的作用。也就是说，具有推论的作用。作用。也就是说，具有推论的作用。推论的作用是从已知的事物推及未知推论的作用是从已知的事物推及未知的事物。有前者作根据，作基础，而的事物。有前者作根据，作基础，而对后者发生作用，这是有条理的思想对后者发生作用，这是有条理的思想作用。作用。Idea Idea 的特点是：的特点是：(1)(1)须先有一种疑惑困难的情境做起点；须先有一种疑惑困难的情境做起点；如：接连三次运钞车抢劫案的发生；如：接连三次运钞车抢劫案的发生；(2)(2)须有寻

32、思搜索的作用，要寻出新事物须有寻思搜索的作用，要寻出新事物 、新方法、新手段来解决这种疑惑困、新方法、新手段来解决这种疑惑困 难，即寻找突破口。难，即寻找突破口。如：盗车抢劫弃车换车逃如：盗车抢劫弃车换车逃逸的规律，找被盗车是一个突破口。逸的规律，找被盗车是一个突破口。Idea Idea 的基本条件是：的基本条件是：严格合乎逻辑，概念清楚，切合实际严格合乎逻辑，概念清楚，切合实际科学研究的过程，实际是不断产生科学研究的过程，实际是不断产生IdeaIdea的过程，的过程，IdeaIdea贯穿科学研究的全贯穿科学研究的全过程。过程。研究课题从一般地提出到具体化，直研究课题从一般地提出到具体化，直到

33、课题任务的完成，必须建立一个合到课题任务的完成，必须建立一个合乎逻辑的程序（步骤）、思考和方法乎逻辑的程序（步骤）、思考和方法科学研究人员必须对研究的途径、程科学研究人员必须对研究的途径、程序以及方法，即科学研究的全过程有序以及方法，即科学研究的全过程有明确的明确的认识认识。科学研究途径框图 线索线索突破口突破口假说（假设）假说（假设）前验评价（假说前验评价（假说含义的展开）含义的展开）后验评价（排除后验评价（排除错误、确证、实错误、确证、实 践检验）践检验）问题的解问题的解决（新问决（新问题的出现）题的出现）疑难问题的疑难问题的提出提出疑问（疑疑问（疑难问题的难问题的由来）由来）假说的假说的

34、修正修正框图反映了科学创造四阶段的过程框图反映了科学创造四阶段的过程 科科学学研研究究的的途途径径与与科科学学创创造造四四个个阶段的联系：阶段的联系：（1 1）酝酝酿酿期期（独独上上高高楼楼，望望尽尽天天涯涯路路）疑问和疑难问题的提出。疑问和疑难问题的提出。（2 2）探探索索期期（衣衣带带渐渐宽宽终终不不悔悔，为为伊伊消消得得人人憔憔悴悴）突突破破口口，假假说说（假假设设、试试验验性性理理论论），实实验验和和观观测测；前验评价的前一部分前验评价的前一部分。（3 3）顿顿悟悟期期（众众里里寻寻他他千千百百度度，蓦蓦然然回回首首，那那人人却却在在，灯灯火火阑阑珊珊处处）前前验验评评价价的的后后一一

35、部部分分，即即在在观观测测、实实验验、研研究究中中应应用用这这些些假假说说与与实实践践，检检验验以以前前的的评评价价，得得到到的的结结论论或或新新的的结结果。果。（4 4）验验证证期期（行行到到水水穷穷处处，坐坐看看云云起起时时）后后验验评评价价（排排除除错错误误、确确证证、实践检验）。实践检验）。疑难问题的提出疑难问题的提出疑难问题的提出疑难问题的提出两个问题：疑问和提出疑难问题。两个问题：疑问和提出疑难问题。疑问是思想的起点。一切有用的思疑问是思想的起点。一切有用的思想，都起于一个疑问；一切科学发明，想，都起于一个疑问；一切科学发明，实际上起于思想上的疑惑。实际上起于思想上的疑惑。“学原于

36、思，思起于疑学原于思，思起于疑”。但是，有疑问并不等于能提出问题。但是，有疑问并不等于能提出问题。特别是有些看法似乎已经是常识，是传特别是有些看法似乎已经是常识，是传统的见解，是书本上写的，是权威的结统的见解，是书本上写的，是权威的结论，虽有疑问，却不敢提出问题。论，虽有疑问，却不敢提出问题。科学始于问题科学始于问题1.1.问题促使理论的产生问题促使理论的产生 理理论论的的任任务务在在于于试试图图解解决决问问题题。理理论论是是一一种种尝尝试试，猜猜测测，假假设设，科科学学家家根根据据他他的的怀怀疑疑、猜猜想想、理理论论、想想法法、灵灵感感去去盘盘问问自自然然界界。如如果果没没有有问问题题，也就

37、不会有对问题的解释即理论。也就不会有对问题的解释即理论。2.2.问题推动科学的发展问题推动科学的发展 问问题题是是促促进进科科学学发发展展的的动动力力。问问题题促促使使人人们们思思索索，发发展展理理论论，进进行行观观察察和和实实验验活活动动，发发展展科科学学。问问题题导导致致科科学学知知识识的的发发展展，问问题题不不断断增增进进科科学学的的深度和精确性。深度和精确性。3.3.问题是认识活动的起点问题是认识活动的起点 对对于于科科学学家家的的研研究究，作作为为起起点点的的总总是是问问题题。在在科科学学研研究究中中，我我们们心心目目中中必必须须有有一一个个确确定定的的问问题题，对对这这个个问问题题

38、，我我们们要要用用观观察察、实实验验或或理理论论来来加加以以解解决。决。提出问题要有科学精神。提倡多疑、提出问题要有科学精神。提倡多疑、多问、多想，多思考，不是随心所欲、多问、多想，多思考，不是随心所欲、脱离实际乱疑或离奇荒谬的乱想，而脱离实际乱疑或离奇荒谬的乱想，而是要以科学原则为指导提出有意义的是要以科学原则为指导提出有意义的问题。问题。科学研究，是从已知探究未知，获得科学研究，是从已知探究未知，获得新知。提出问题，思考问题，要从现新知。提出问题，思考问题，要从现有基础出发，用现有科学知识规律去有基础出发，用现有科学知识规律去解析、探究、论证，寻找新的结论。解析、探究、论证，寻找新的结论。

39、科学研究中，有些问题也可能是完全科学研究中，有些问题也可能是完全合理、有意义的，但一时确实难以求合理、有意义的，但一时确实难以求得结论。这是因现有的知识水平、环得结论。这是因现有的知识水平、环境条件、认识能力有限，难以解决。境条件、认识能力有限，难以解决。问问题题从从何何而而来来？从从前前人人的的实实验验、文文献献资资料料中中的的观观点点和和认认识识和和自自己己的的实实验验和经验来。要分析：和经验来。要分析：1 1、前前人人的的工工作作做做了了什什么么，解解决决了了什什么么，推推进进了了什什么么；他他们们不不同同认认识识和和经经验验；理论和方法的比较；漏洞是什么？理论和方法的比较；漏洞是什么？

40、2 2、自自己己和和前前人人（他他人人）对对这这一一问问题题在在认识和经验有什么不同；认识和经验有什么不同；3 3、自自己己在在不不同同或或相相同同的的条条件件下下得得出出的的认识和经验。认识和经验。4 4、分析和比较事物各个发展阶段的异、分析和比较事物各个发展阶段的异同，总结出事物的规律。同，总结出事物的规律。提出疑问和问题的途径(1)(1)某个理论内部的逻辑矛盾；某个理论内部的逻辑矛盾；(2)(2)理论结构上不符合简单性与普遍理论结构上不符合简单性与普遍 性的要求；性的要求；(3)(3)现有理论与经验事实之间的矛盾现有理论与经验事实之间的矛盾(4)(4)对经验事实未能作出统一的理论对经验事

41、实未能作出统一的理论 说明；说明；(5)(5)理论的实际应用与现有技术条件理论的实际应用与现有技术条件 的矛盾；的矛盾；(6)(6)不同的理论体系之间的矛盾不同的理论体系之间的矛盾。科研方法的一般途径科研方法的一般途径1 1、演绎的方法演绎的方法 演绎演绎是从个别到一般，设置一个理论前是从个别到一般，设置一个理论前提（公认的或严密论证的），把理论一步提（公认的或严密论证的），把理论一步步演绎下去，得到这个命题的正确结论。步演绎下去，得到这个命题的正确结论。有严密的逻辑、推理，不由不使人信服。有严密的逻辑、推理，不由不使人信服。2 2、归纳、统计的方法、归纳、统计的方法 归纳归纳是从个别到一般，

42、即从一定数量的是从个别到一般，即从一定数量的个别性事实，抽象、概括出一般性原理。个别性事实，抽象、概括出一般性原理。即收集资料，以事例的积累的能量说服人即收集资料，以事例的积累的能量说服人3 3、集成的方法技术研究的途径、集成的方法技术研究的途径 集成是集成是把他人成熟的方法用自己的思想把他人成熟的方法用自己的思想改进，或是尝试把先进技术应用到自己的改进，或是尝试把先进技术应用到自己的课题，以取得的进展来说服人。课题，以取得的进展来说服人。寻找突破口（切入点）寻找突破口（切入点）一一是是以以过过去去的的研研究究作作为为自自己己的的起起点点。注注意意前前人人文文献献中中不不同同作作者者报报告告的

43、的特特点点和和差差别别，前前人人研研究究中中的的“空空白白”和和 “不不一一致致”的的地地方方，寻寻找找知知识识上上的的“空空挡挡”，在在原原范范畴畴内内寻寻找找未未开开发发的的处处女女地。地。二二是是广广泛泛浏浏览览各各种种资资料料，了了解解其其它它学学科科的的进进展展，注注意意有有无无可可利利用用的的新新原原理理、新新技技术术，将将它它 “移移植植”到到我我的的科科学学问问题题上上，在在原原范范畴畴中中寻寻找找一一个个出出口口，与与别别的的范范畴畴结结合合交交融融，从从而而开开拓拓新新领领域域突破口（切入点）（切入点）选定的二条途径寻找突破口（切入点）框图寻找突破口（切入点）框图所研究的所

44、研究的课题课题分析课题分析课题按课题收集资料按课题收集资料选择与综合选择与综合选择突破口（主攻方向）选择突破口（主攻方向）分离要解决分离要解决的任务的任务系统化系统化研究研究目的目的一般的设想一般的设想具体化具体化假说假说（假设、试验性理论）（假设、试验性理论）假说的提出假说的提出研究工作本身就是研究工作本身就是“提出假说，找寻证据提出假说，找寻证据”或或“大胆假设，小心求证大胆假设，小心求证”假说往往产生于新发现的事实与已有的理假说往往产生于新发现的事实与已有的理论发生矛盾的时候。这种矛盾在纠正谬误、论发生矛盾的时候。这种矛盾在纠正谬误、探索真理的认识过程中经常出现的，它是探索真理的认识过程

45、中经常出现的，它是推动人们认识发展的内部动力。推动人们认识发展的内部动力。为了解决这种矛盾，需要通过创造性的思为了解决这种矛盾，需要通过创造性的思维活动，对新事物的原因、本质、规律性维活动，对新事物的原因、本质、规律性作出初步的假定，这就是假说。作出初步的假定，这就是假说。假说是一个作者对现实世界（科学领域）假说是一个作者对现实世界（科学领域）的观点或说法（科学理论）提出自己的想的观点或说法（科学理论）提出自己的想法：法：“现实现实”应该是这样。应该是这样。假说的意义假说的意义科科学学的的发发展展是是通通过过不不断断提提出出试试探探性性的的猜猜想想（假假说说、假假设设），并并不不断断反反驳驳，

46、即即排排除除猜猜想（假说、假设）中的错误而实现的。想（假说、假设）中的错误而实现的。1.研研究究人人员员在在文文献献资资料料、观观察察、实实验验、经经验验和和理理论论的的基基础础上上，从从现现实实出出发发，对对所所获获得得的的材材料料进进行行加加工工制制作作，针针对对问问题题提提出出猜猜测性的假说（或解决方案）。测性的假说（或解决方案）。2.翔翔实实记记述述数数据据，观观察察归归纳纳各各派派学学说说，提提出某种作为理论基本前提的猜测性出某种作为理论基本前提的猜测性假说假说，3.由由逻逻辑辑推推演演出出理理论论系系统统，抽抽象象出出概概念念，导出逻辑推论，提炼自己的假说。导出逻辑推论，提炼自己的

47、假说。前验评价前验评价（假说的推论）（假说的推论）前验评价（假说的推论）前验评价（假说的推论）提提出出假假说说后后，就就要要找找证证据据，以以证证据据来来判判断断、来来说说明明自自己己假假说说的的“正正确确”和和“真真实实”。故故假假说说作作为为工工具具来来揭揭示示新新的的事事实实，而不应将其视为自身的终结。而不应将其视为自身的终结。假假说说提提出出之之后后，前前验验评评价价必必须须应应用用演演绎绎逻逻辑辑，推推导导出出若若干干结结论论或或推推论论；前前验验评评价价是是在在一一系系列列的的实实验验、抽抽象象的的或或数数学学的的方程上搭建起来的。方程上搭建起来的。比比较较这这些些结结论论和和陈陈

48、述述，分分析析其其逻逻辑辑关关系系。判定理论是否严谨，是否自相矛盾。判定理论是否严谨，是否自相矛盾。尝试性解决尝试性解决（假说与前验评价）（假说与前验评价）突破口突破口后验评价后验评价假说假说实验与观察实验与观察理论或理论体系理论或理论体系（定律）（定律）前验评价前验评价尝试性解决尝试性解决后验评价（排除错误）后验评价（排除错误）后验评价（排除错误）l一一个个发发现现或或一一项项研研究究是是否否具具有有创创造造性性及及其其创创造造价价值值的的大大小小，需需要要实实践践的的检检验验和和社社会会的的承承认认以以作作出出评评价价，这这是是科科学研究活动的最后一个环节。学研究活动的最后一个环节。l经经

49、过过前前验验评评价价后后，用用演演绎绎推推理理从从最最可可检检验验的的理理论论或或假假说说（假假设设）推推导导出出预预见见，同同观观测测、实实验验、生生产产中中的的应应用用结结果果一一一一加加以以比比较较。这这一一步步叫叫后后验验评评价价，即实践检验、也叫排除错误。即实践检验、也叫排除错误。l排排除除错错误误是是科科学学研研究究的的一一个个重重要要步步骤骤；研研究究人人员员要要批批判判和和检检验验所所提提出出的的大大胆胆猜猜想想作作试试探探性性解解决决（理理论论、假说、设想和方案等）。假说、设想和方案等）。l批批判判是是“找找毛毛病病”，检检验验则则是是“确确定定错错误误”。如如果果检检验验的

50、的结结果果表表明明，这这理理论论是是错错误误的的，那那就就加加以以排排除除。通通过过批批判判和和排排除除错错误误，可可以以确确保保理理论的虚假内容减小或不增加。论的虚假内容减小或不增加。l排排除除错错误误可可归归纳纳为为“大大胆胆尝尝试试，严严格检验。格检验。”科学研究方法的特点科学研究方法的特点（1 1）Idea Idea 始始于于问问题题，终终于于问问题题；科科学学研研究究的过程，实际是不断产生的过程，实际是不断产生 Idea Idea 的过程的过程 （2 2）科学研究五步骤：）科学研究五步骤：前前面面1 13 3步步：疑疑难难问问题题11突突破破口口22假假说说3 3，主主要要偏偏向向于