象符合统计规律； • 结构解释：事物的性质表现为其构成的基本成分的性
质的综合； • 功能解释：事物的系统功能表现为各种因素下的功能
的综合； • 渐进解释：事物的各种历史阶段存在逻辑关系； • 突变解释：事物的内部性质因外部条件突然变化而发
生突变。
形成理论
• 例如： • 相对论、量子力学、进化论、基因工程学、
• （5）假说的可检验性：它是可以被经验证据证实或者被经验证 据证伪的；
• （6）假说的简单性：简单性原则是一个美学原则，它要求尽可 能少地包含彼此独立的假说或者公理；
• （7）假说的试探性：它只是尝试性的解答问题，是可修正的、 改变的、并非唯一的。
提出假说
•
对科学方法的选择是科学家的个人行为，不同
系； • （2）思想的广度：把浩瀚零乱的观察资料纳入一个
严密的体系； • （3）思想的深刻性和基本性：例如，爱因斯坦相对
论来自于“同时性是相对的”这样一个深刻的思想
预见的能力
• 是通过想象来推测未来的能力。 • 例如：牛顿预研了“如果用8km/s的速度水
平发射一颗炮弹，它将可以环绕地球飞 行”。这一预见为航天技术的兴起奠定了 基础。 • 例如：元素周期律预见新元素 • 例如：各种科幻小说的预见性
侧向思维
• 利用“局外”信息来发现解决问题的途径 的能力
• 例如：阿基米德定律的得出
形象思维的能力
• 形象思维与抽象思维是相关联的 • 对世界或人类社会的形象事物掌握的越多，
越有助于抽象思维
联想的能力
• 这是一种使概念相接近的能力，其心理机理是神 经元模型之间的暂时联系，它依赖于经验和知识 的积累。
• 预报员看天气图是在天气学原理的指导下进行的
统摄思维活动的能力
• 我们需要了解事物的全貌： • 提出事物的概念——用一个概念概括多个概念—
—高度抽象的概念——符号——用符号标识概念 间的关系——进入知识的深度和广度 • 例如：力的概念包括了“运动”、“相互作用”、 “转移”、“概括力”、“主动”；再如“氧化” 概念的发展 • 读书：从薄读到厚，从厚读到薄
科学研究的过程和方法
马力 2009年12月
• 人的创造才能 • 科学研究的过程和方法 • 科学工作者必须具备的素质
人的创造才能
• 根据创造性、统摄思维活动的能力、 转移经验的能力、侧向思维、形象思维的 能力、联想的能力、记忆力、思维的灵活 性、评价的能力、联接和反联接的能力、 产生思想的能力、预见的能力、运用语言 的能力、完成的能力
• 提出问题——收集证据——提出假说—— 检验假说——形成理论
• 以上每一个步骤都有不同的特征，完成 这些步骤都需要科学方法和科学思维，这 些科学方法和科学思维的综合就构成了科 学精神的全部内涵。
提出问题
• 积累为认清和提出问题所需要的知识和经 验。明确地提出问题，等于任务已经解决了一 半。这里要发挥探索问题的敏锐性。
• 选择有现成资料的问题 • 选择容易出成果的问题或有发展前途的问题 • 选择业务工作中急于解决的问题 • 总之，首先要把问题提清楚，要提出科学问题
收集证据
• 科学问题的经验证据的两个来源：
•
一是科学家自己进行的科学观测和科学实验。
科学观测是借助感官和仪器而进行的一种有目的、有
计划、有选择性的感知活动；科学实验就是运用实验
对提出的科学问题做出可检验和待检验的猜想性和
尝试性的解答，这就形成了科学假说。
形成假说的科学方法： • （1）包括科学归纳：从大量的经验证据寻找普遍特
征 • （2）类比方法：以一个事物的经验证据为基础向另
一个事物的经验证据过渡 • （3）统计方法：处理具有多种可能性的随机现象的
经验数据 • （4）数学方法：用抽象的符号和数学语言把经验证
• 思考：“知识爆炸”是怎么回事？
转移经验的能力
善于发现不同问题之间的类似之处（例如锯 子的发明）
“泛函分析”创始人之一——波兰数学家斯. 巴拿赫说：一个人是数学家，那是因为他 善于发现判断之间的类似；如果他能判明 论证之间的类似，他就是优秀的数学家； 如果他竟识破理论之间的类似，他就成了 杰出的数学家。
运用语言的能力
• 语言是思维的工具，是思想的直接现实， 是思想的记载。（例如，在思考和逻辑推 理时，需要做大量笔记）
• 科学研究时，关键是用好专门术语和符号。 术语的最大特点是单义和精确。（例如， “信息”这个古老的术语的永恒性）
完成的能力
• 完成的能力是指持之以恒地完成已经开创 的工作，以及不畏艰险、一丝不苟地刻画 细节和使独创的思想臻于完美的能力。
• 木质—树林，树林—田野，田野—足球场，足球 场—皮球
•
呆板
• 最佳稳固度区域
•
零乱
记忆力
• 记住知识是进行创造活动的重要条件 • 爱因斯坦认为： • 成功=艰苦劳动+正确方法+少说空话
思维的灵活性
• 思维迅速地，轻易地从一类对象转变到另 一类内容相隔甚远的对象的能力，它必须 以广博的学识为基础。
一部分
科学工作者必须具备的素质
• 5、善于适应环境，利用环境，而不是怨天 尤人——把困难看成人生必经的——多问 自己有没有做到
• 有奉献精神——不斤斤计较——不要只 看到眼前
• 6、研究方向的选择要考虑长远，要有宏观 把握，要抓住有限的几个方向，长期坚持 下去
年轻人要规划好自己的一生
• 大学毕业23岁——工作年头37年
宇宙大爆炸等科学理论等就是目前人类拥 有的最可靠的、最严格的知识体系，能够 对宇宙、自然、生命的起源、发展、构成 和未来给出最有力的解释或者预见。
形成理论
• 严格意义上的科学理论都是科学假说， 科学理论也只是相对真理。由于科学是不 断发展和进步的，更新的经验证据有的还 没有纳入到现存的理论之中，有的与现存 的理论相矛盾，因此产生了新的科学问题， 科学研究活动进入到下一个循环过程。
• 感觉——知觉——思维——知识或经验
•
联结
• “反联结”：使观察“纯净化”，它与 “联结”一起通过抗衡达到平衡
产生思想的能力
• 学习——探索研究——产生新的思想 • 思想：暂时的思想火花——探索研究——变成可以
回忆的语言或符号 • 思想的评判标准： • （1）思想的真实性：概念所代表的现象与客观的联
探索问题的敏锐性
• 爱因斯坦说：“你能不能观察眼前的现象，取决 于你运用什么样的理论，理论决定着你到底能观 察到什么。”，因此，新的理论能够使人们发现 以往看不见的东西（如“日心说”导致50年里发 现了许多新的天体）
• 用心观察事物，运用已有的知识观察事物，做到 独具慧眼（例如张学文的粒子富集理论）
• 精确性：从理论导出的结论与观察实验的结果相符； • 一致性：不仅内部自我一致而且与现有的一些公认理
论的一致； • 广泛性：理论的结论远远超出了要最初要解释的特殊
观察、定律； • 简单性：理论应当简单，给现象以秩序； • 有效性：理论应当产生大量新的研究成果。
形成理论
• 科学理论的基本功能是解释功能和预见功能。 • 解释功能是指人们能够利用科学理论推断出
•
我们获得这些经验证据能否成为这个科
学问题的有效和可靠的经验证据，需要用理性
思维和怀疑态度进行判断。理性思维是严格遵
守逻辑规则、采用归纳与演绎、分析与综合等
方法进行的推理活动。
•
我们必须对掌握的和从别处收集来的经
验数据是否完备可靠、观测与实验获得的数据
有多大的误差有数。
提出假说
•
经过以上一系列的科学思维处理后的经验证据，
的科学家有不同的思维风格，但是不同形式的假说
本质上应该是等价的，可以相互转换的（如物理学
中量子理论中的薛定谔的波动力学与海森堡的矩阵
力学）。
一个假说可能为真、可能为假，必须接受后续
的验证。科学家通过发表论文或者撰写著作的形式 公开自己的假说，去接受科学共同体的验证。
•
非科学思维者也可以得出某一假说，但他们往
科学工作者必须具备的素质
科学工作者必须具备的素质
• 1、积极、热情、向上的人生态度，对事物 的好奇心和兴趣，对国家、社会、家庭、 集体的责任心，对所处时代的使命感—— 处处留心、做有心人——对遇到的问题有 敏感性、善于思考、常提出问题；
• 2、爱学习、善于学习、会学习——不断积 累知识和经验——不断提高
• 它的反面是思想呆滞、僵化。（例如，制 造飞机的阻力）
评价的能力
• 从许多可能的方案中选定一个的能力。 • 评价的标准：符合客观事实、逻辑上不矛
盾、优美和简单性（即自然界的统一性） 如地球系统五大圈，如太极阴阳
“联结”和“反联结”的能力
“联结”：感知到的对象之间以及其与知识和 经验的迅速结合，它是产生新思想的前提
检验假说
• 只有在经过科学共同体多次检验的科学 假说才能成为可靠知识的一部分——科学 事实。
• 科学事实是高度证实的科学假说，是可 以重复检验的，形成了人类知识中的真理 部分。
• 例如：生物组织的进化、生命中核酸的 存在、大陆的漂移等。
形成理论
• 科学理论是多个科学事实的整合建构。科学理论具 有5个基本特征：
• 学习可以是多种方式的
科学工作者必须具备的素质
• 3、善于分析——将事物条理化、系统化 • 善于总结——归纳、提炼——提高——
使问题和做出的结果明晰，提高 • 在实际工作和生活中得到锻炼、磨练—
—提高自身的水平和能力 • 4、不畏艰险、知难而上、锲而不舍、持之
以恒的精神——惜阴如金、勤奋上进 • 脑中常有几个问题在转，把它变成生命的
据统一起来
提出假说
•
科学假说的基本特征是：
• （1）假说的自洽性：假说的各个组成部分是符合逻辑的，不存 在矛盾命题；