科學(xué)事實(shí)的獲取課件幻燈片課件

第二節(jié)

科學(xué)事實(shí)的獲取主講人：張世鑫“不管鳥的翅膀怎樣完善，它任何時(shí)候也不可能不依賴空氣飛向高空。事實(shí)，就是科學(xué)家的空氣，沒有它你任何時(shí)候也不能飛騰起來，沒有它，你的‘理論’就是枉費(fèi)苦心?！?-----巴甫洛夫科學(xué)觀察的重要性一、科學(xué)觀察的特點(diǎn)與功能

科學(xué)觀察是人們有目的、有計(jì)劃地利用自己的感官認(rèn)識(shí)和描

述各種自然現(xiàn)象，獲取科學(xué)事實(shí)的方法。是依賴感官以及觀測器直接認(rèn)識(shí)外部世界，記錄和報(bào)道事實(shí)。主要通過觀察和實(shí)驗(yàn)兩種途徑：

科學(xué)觀察屬于實(shí)踐活動(dòng)，是主體和客體相互作用的過程。觀察并非消極的、被動(dòng)的注視，而是積極的、能動(dòng)的反映。科學(xué)的觀察通常都要以理論為指導(dǎo)；觀察目的的確定、手段的改進(jìn)、對象和環(huán)境的選擇，都有賴于理論；同時(shí)觀察者還需要有相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備和理論修養(yǎng)。二、科學(xué)觀察的基本原則

為了保證所獲得的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是可靠的，在進(jìn)行觀察時(shí)必須遵循認(rèn)識(shí)論的基本原則：第二，堅(jiān)持觀察對象的全面性。第一，堅(jiān)持觀察的客觀性。1、觀察結(jié)果的可重復(fù)性是客觀性的最重要、最根本的體現(xiàn)。2、盡可能消除影響觀察客觀性的主觀因素。3、盡量使用先進(jìn)的儀器設(shè)備和觀測技術(shù)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)觀察的比較

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是人們變革、控制對象獲取科學(xué)事實(shí)的方法。與觀察相比，實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)：能更好地發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性能更有效地認(rèn)識(shí)對象:a、簡化純化對象。b、強(qiáng)化對象。c、使對象屬性及變化重復(fù)出現(xiàn)。d、模擬對象。模擬實(shí)驗(yàn)中模型方法的應(yīng)用1、模擬方法的重要意義模擬方法的哲學(xué)基礎(chǔ)是辯證唯物主義關(guān)于物質(zhì)世界統(tǒng)一性的原理。由于科學(xué)研究的對象受到各種客觀條件的限制，所以往往不能直接運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段作用于對象自身(原型)，這是由于下列的情況：a、時(shí)過境遷，原型無法再現(xiàn)。b、涉及的范圍廣大，變化過程漫長或變幻莫測。c、耗費(fèi)巨大，代價(jià)太高。例如，水庫大壩的坍塌條件，飛機(jī)的速度界限等。d、涉及人的性命，須要慎之又慎。比如，藥物的療效，器官移植反應(yīng)等。e、當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展不斷向微觀領(lǐng)域和宇觀領(lǐng)域進(jìn)軍，在這些領(lǐng)域的研究對象

面前，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)觀測手段暫時(shí)還無能為力。

2、模擬實(shí)驗(yàn)中的實(shí)物模型

實(shí)物模型是以自然界原有的，或人工制造的材料，應(yīng)用模擬方法設(shè)計(jì)出與原型相似的模型。

ARJ21全尺寸實(shí)物模型3．模擬實(shí)驗(yàn)中的數(shù)學(xué)模型

思想模型是運(yùn)用科學(xué)思維揭示出對象(原型)的內(nèi)在本質(zhì)或必然聯(lián)系，發(fā)揮想象力在思想中構(gòu)思出與對象相似的模型。

雙軌制的數(shù)學(xué)模型特點(diǎn)高度的抽象性；嚴(yán)密的邏輯性；廣泛的應(yīng)用。4、計(jì)算機(jī)仿真模型

數(shù)學(xué)模型多數(shù)依賴計(jì)算機(jī)來求解，因此，它常常被計(jì)算機(jī)仿真模型替代。將原型的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢栽谟?jì)算機(jī)上運(yùn)行的仿真模型，編出仿真程序，運(yùn)行仿真模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對原型作出評價(jià)。

三維碰撞沖擊仿真模擬系統(tǒng)PAM-CRASH是基于顯式有限元算法的計(jì)算機(jī)三維碰撞沖擊仿真模擬系統(tǒng)，能夠?qū)Υ笪灰?、大旋轉(zhuǎn)、大應(yīng)變、接觸碰撞等問題進(jìn)行十分精確的模擬。波普爾、漢森、庫恩等人則持不同觀點(diǎn)，明確提出了

“觀察滲透理論”的觀點(diǎn)。1、觀察與理論的關(guān)系觀察實(shí)驗(yàn)中重要的認(rèn)識(shí)論問題傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為：理論依賴于觀察，而觀察卻獨(dú)立于理論，不

受理論的制約。現(xiàn)代邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者認(rèn)為：“觀察層次處于科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的底層，理論層次處于科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的上層，理論層次寄生在觀察層次上，觀察層次則不受任何理論的影響。觀察滲透理論：

觀察是屬于認(rèn)識(shí)領(lǐng)域的范疇，不單純是生理活動(dòng)的過程。這就決定了觀察要受到觀察者已有的經(jīng)驗(yàn)和所掌握的理論的影響。觀察滲透理論是客觀性與主觀能動(dòng)性的統(tǒng)一第一，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，觀察者所得到的感覺圖像（或觀察數(shù)據(jù)）

是能夠重演的，當(dāng)然要排除觀察者主觀意愿的歪曲；第二，觀察中滲透的理論要經(jīng)受過實(shí)踐的檢驗(yàn)；第三，觀察中使用的儀器設(shè)備和方法手段，是符合科學(xué)理論原理

的。2、微觀領(lǐng)域中儀器的干擾問題觀察者觀察儀器觀察對象相互作用宏觀領(lǐng)域：忽略不計(jì)微觀領(lǐng)域：不可忽略由此引起的是：觀測結(jié)果是對象本身，還是作用后的信息。3、觀察實(shí)驗(yàn)中的偶然性

觀察和實(shí)驗(yàn)是一種有目的、有計(jì)劃的探索自然界奧秘的實(shí)踐活動(dòng)，由于受研究者理論的指導(dǎo)，因此在通常情況下，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可以預(yù)料的，然而，有時(shí)在觀察和實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的新現(xiàn)象，從而導(dǎo)致科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)和突破。這種由于偶然事件而導(dǎo)致科學(xué)上重大發(fā)現(xiàn)和突破的現(xiàn)象稱之為機(jī)遇。

在科學(xué)活動(dòng)中機(jī)遇是經(jīng)常出現(xiàn)的。它有極其深刻的客觀原因和認(rèn)識(shí)論原因。

客觀原因在于自然界中任何現(xiàn)象的出現(xiàn)既不是純粹地由必然性主宰、也不是純粹地由偶然性支配，而是必然性和偶然性相互作用的結(jié)果。

認(rèn)識(shí)論原因在于科學(xué)研究的目的性、探索性與自然現(xiàn)象的錯(cuò)綜復(fù)雜性之間的矛盾。

科學(xué)史上，由于機(jī)遇導(dǎo)致重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)有很多事例。但值得深思的是，機(jī)遇的出現(xiàn)對任何人都“一視同仁”，但有些人在機(jī)遇一出現(xiàn)就能緊緊抓住，而有些人卻熟視無睹?？茖W(xué)家對機(jī)遇采取什么態(tài)度，在很大程度上取決于他對偶