非常欢迎同学们学习“自然科学思维方法学”从哲学角度来看从哲学角度来看整个世界是整个世界是由自然界、社会和思维三大由自然界、社会和思维三大领域构成。领域构成。我们用什么方法我们用什么方法认识自然界呢认识自然界呢开发对自然界认识能力的开发对自然界认识能力的重要途径重要途径要善于掌握要善于掌握自然科学思维方法自然科学思维方法●●自然科学的研究对象是自然界物自然科学的研究对象是自然界物质运动的规律。质运动的规律。自然科学的任务是揭自然科学的任务是揭示自然界物质运动、变化和发展的规示自然界物质运动、变化和发展的规律。律。自然科学家特别是近代科学技自然科学家特别是近代科学技术开创时期以来的自然科学家在科学术开创时期以来的自然科学家在科学探究中创立自然科学思维方法运探究中创立自然科学思维方法运用于搜集自然科学的经验材料、积累用于搜集自然科学的经验材料、积累经验方面发挥出重要作用。经验方面发挥出重要作用。在今天在今天这些自然科学思维方法在科学工作中这些自然科学思维方法在科学工作中仍然具有十分重要的意义。仍然具有十分重要的意义。所谓自然科学思维方法是探索自然领域未知事所谓自然科学思维方法是探索自然领域未知事物本质和规律的一般认识方法。物本质和规律的一般认识方法。●●在近代科学技术开创时期自然科学处在近代科学技术开创时期自然科学处于搜集材料阶段自然科学工作者发挥自然科于搜集材料阶段自然科学工作者发挥自然科学思维方法的功能搜集了大量的自然科学事学思维方法的功能搜集了大量的自然科学事实材料这为揭示物质运动、变化和发展的本实材料这为揭示物质运动、变化和发展的本质联系和规律提供了科学依据和宝贵经验。质联系和规律提供了科学依据和宝贵经验。自自实验思维方法实验思维方法→→实验思维能力实验思维能力然然观察思维方法观察思维方法→→观察思维能力观察 思维能力科科机遇思维方法机遇思维方法→→机遇思维能力机遇思维能力学学比较思维方法比较思维方法→→比较思维能力比较思维能力类类比思维方法比思维方法→→类比思维能力类比思维能力思思分类思维方法分类思维方法→→分类思维能力分类思维能力维维假说思维方法假说思维方法→→假说思维能力假说思维能力方方数学思维方法数学思维方法→→数学思维能力数学思维能力法法11、自然科学思维方法是探索自然领域未、自然科学思维方法是探索自然领域未知事物奥秘的认识工具知事物奥秘的认识工具22、自然科学思维方法是搜集自然未知领、自然科学思维方法是搜集自然未知领域事实材料的认识工具域事实材料的认识工具33、自然科学思维方法是揭示自然领域未、自然科学思维方法是揭示自然领域未知事物本质的认识工具知事物本质的认识工具44、、自然科学思维方法是培养自然科学人自然科学思维方法是培养自然科学人才的理论思维方法才的理论思维方法三、自然科学思维方法的重要意义三、自然科学思维方法的重要意义11、自然科学的思维方法、自然科学的思维方法理论意义理论意义在于丰在于丰富了人类思维方法理论宝库的内容富了人类思维方法理论宝库的内容近代科学技术开创时期近代科学技术开创时期自然科学思维方法自然科学思维方法↑↑↑↑古代科学技术萌芽时期古代科学技术萌芽时期演绎思维方法演绎思维方法22、自然科学的思维方法、自然科学的思维方法实践意义实践意义在在于提供了引领认识自然领域事物本于提供了引领认识自然领域事物本质和规律的认识工具质和规律的认识工具自然科学思维方法自然科学思维方法开发开发认识认识认识自然认识自然能力能力本质和规律本质和规律演绎思维方法演绎思维方法◎◎意义意义◎◎在科学研究中观察、实验既 长征胜利的意义
是认识在科学研究中观察、实验既是认识的起点又是最后的裁判者。的起点又是最后的裁判者。为了认识某个为了认识某个或某类问题所进行的观察需要尽量脱离个或某类问题所进行的观察需要尽量脱离个人情感而寻求事物自身和事物之间的必然联人情感而寻求事物自身和事物之间的必然联系。系。从观察开始再进行实验产生一种清晰从观察开始再进行实验产生一种清晰的实验结果给人以确实的知识给人以力的实验结果给人以确实的知识给人以力量。量。因此实验是确实性之母是认识真理因此实验是确实性之母是认识真理性的裁判者。性的裁判者。认识和掌握实验思维方法这认识和掌握实验思维方法这对于开发实验思维能力培养创新性人才对于开发实验思维能力培养创新性人才具有重要意义。具有重要意义。一实验的含义、分类、特点和步骤一实验的含义、分类、特点和步骤11、实验的含义、实验的含义所谓所谓实验实验是人们有目的地对确定的物质客体是人们有目的地对确定的物质客体或设定的思想客体排除干扰而在有利条件或设定的思想客体排除干扰而在有利条件下自觉能动地从控制实验中提取所愿望的东下自觉能动地从控制实验中提取所愿望的东西并认识未知事物的本质和规律的认识活西并认识未知事物的本质和规律的认识活动。例如水电解生成氢与氧。动。例如水电解生成氢与氧。燃烧燃烧H2OH2O 纯净水纯净水————→H 2 ↑ →H 2 ↑ O2↑O2↑2211以不同依据可对实验进行不同
的分类。以不同依据可对实验进行不同的分类。以实验领域为依据实验可分为自然科学以实验领域为依据实验可分为自然科学实验、社会科学实验、思想实验。实验、社会科学实验、思想实验。自然科
pgr学实验自然科学实验→→物理化学、解剖等实验物理化学、解剖等实验社会科学实验社会科学实验→→深圳改革实验深圳改革实验思想实验思想实验→→“追光”思想实验“追光”思想实验实实验验领领域域22以具体目的为依据实验分为定性实以具体目的为依据实验分为定性实验、定量实验、析因实验、模拟实验等验、定量实验、析因实验、模拟实验等定性实验定性实验→→发现发现XX射线的实验射线的实验定量实验定量实验→→发现氧的实验发现氧的实验析因实验析因实验→→探测臭氧洞成因实验探测臭氧洞成因实验模拟实验模拟实验→→模拟在原始大气条件模拟在原始大气条件下氨基酸产生过程的实验下氨基酸产生过程的实验33客观性、理想性、普遍性和探索性是实验客观性、理想性、普遍性和探索性是实验的四个主要特征。的四个主要特征。客观性客观性理想性理想性普遍性普遍性探索性探索性11实验的客观性实验的客观性————达达··芬奇芬奇22实验的理想性是指实验过程排除干扰因素而在实验的理想性是指实验过程排除干扰因素而在理想化的状态下进行的。理想化的状态下进行的。●●比如说米勒实验比如说米勒实验————设制了一个特殊的设制了一个特殊的玻璃仪器先将其抽成真空再用摄氏玻璃仪器先将其抽成真空再用摄氏130130度度的高温消毒的高温消毒1818小时然后通入小时然后通入CHCH甲烷、甲烷、NHNH氨、氨、HOHO水气、水气、HH氢又模氢又模仿原始地球放电的自然条件连续进行火花仿原始地球放电的自然条件连续进行火花放电放电88天天88夜最后在完全无生命的体系中夜最后在完全无生命的体系中得到了多种氨基酸和其他有机物。得到了多种氨基酸和其他有机物。米勒模拟米勒模拟实验为人们提供了原始地球合成有机物的生实验为人们提供了原始地球合成有机物的生动图景并雄辩地证明了有机物原始合成的动图景并雄辩地证明了有机物原
始合成的可能性。可能性。米勒模拟实验充分说明了实验的理米勒模拟实验充分说明了实验的理想性。想性。33实验的普遍性是指实验被各个领域云颠簸
进行实验的普遍性是指实验被各个领域进行科学研究所普遍采用。科学研究所普遍采用。44●●实验的探索性是指科学实验伴随成实验的探索性是指科学实验伴随成功与风险并存的探险性。实验可以引导探功与风险并存的探险性。实验可以引导探索的成功 也可以出现探索的风险或失败。索的成功 也可以出现探索的风险或失败。爱迪生发明电灯 就是一个不断实验 不爱迪生发明电灯 就是一个不断实验 不断探索的过程。在这个过程中 他经历了断探索的过程。在这个过程中 他经历了一千多次的风险和失败 终于到了一千多次的风险和失败 终于到了““碳碳化化””灯丝 发明了电灯。这说明 实验具灯丝 发明了电灯。这说明 实验具有探索性有探索性。。44第一确定实验目的第一确定实验目的第二制定实验方案第二制定实验方案第三完成实验过程第三完成实验过程第四撰写实验报告第四撰写实验报告第五验收实验结果。第五验收实验结果。首先以实验思维方法指导实验具有首先以实验思维方法指导实验具有简化和纯化认识对象的作用从而作简化和纯化认识对象的作用从而作出科学发现。出科学发现。●●马克思在论述这一特殊作用时指出马克思在论述这一特殊作用时指出“物理学家是在自然过程表现得最确实、“物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方考察自然过程的或者最少受干扰的地方考察自然过程的或者如有可能是在保证过程以其纯粹形态进如有可能是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的。”行的条件下从事实验的。”●●攀枝花以攀枝花以““钒钛之都钒钛之都””
著称于世。然著称于世。然而攀枝花的钒钛磁铁矿是罕见的高钛型而攀枝花的钒钛磁铁矿是罕见的高钛型多元素共生矿二氧化钛的含量高达多元素共生矿二氧化钛的含量高达3030左右比一般钛铁矿含量高左右比一般钛铁矿含量高33倍被称为倍被称为““死矿死矿””、、““呆矿呆矿””、、““不能冶炼不能冶炼””。因。因此此““攀枝花钒钛磁铁矿冶炼是一个全世攀枝花钒钛磁铁矿冶炼是一个全世界都没有解决的特殊难题。界都没有解决的特殊难题。””从从19651965年年22月月至至19661966年年77月冶铁专家周传典带领月冶铁专家周传典带领108108人经人经过艰苦地开拓性的科学实验终于攻克了过艰苦地开拓性的科学实验终于攻克了““钛铁分离技术钛铁分离技术””这个世界冶炼史上的难这个世界冶炼史上的难关成功地探索出用普通高炉冶炼高钛型关成功地探索出用普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的特殊规律为攀钢建设奠定钒钛磁铁矿的特殊规律为攀钢建设奠定了第一个坚实的技术基础。了第一个坚实的技术基础。““钛铁分离技钛铁分离技术术””获得国家发明特等奖。获得国家发明特等奖。●●物体下落的速率与该物体的重量成正物体下落的速率与该物体的重量成正比这被认为是神圣不可动摇的比这被认为是神圣不可动摇的““圣人定圣人定律律””。。15901590年伽利略在比萨斜塔做了一个天年伽利略在比萨斜塔做了一个天才的实验他手里拿着两个球一个重才的实验他手里拿着两个球一个重1010磅磅一个重一个重11磅只见他手一松两个球从塔顶几磅只见他手一松两个球从塔顶几乎乎同时落到地面同时落到地面上。伽利略的比萨斜塔实验上。伽利略的比萨斜塔实验否定了亚里士多德这位圣人的否定了亚里士多德这位圣人的““圣人定圣人定律律””————物体下落的速率与该物体的重量成物体下落的速率与该物体的重量成正比。由此可见正比。由此可见实验思维方法是是破除传实验思维方法是是破
除传统旧观念创立新思想的认识工具统旧观念创立新思想的认识工具。。●●剑桥大学有名剑桥大学有名的卡文迪许实验室的卡文迪许实验室是培养世是培养世界第一流物理学家的摇篮。卡文迪许、汤姆界第一流物理学家的摇
篮。卡文迪许、汤姆逊、卢瑟福等都是这个实验室造就出来的第逊、卢瑟福等都是这个实验室造就出来的第一流的科学家。一流的科学家。这个实验室在汤姆逊时期这个实验室在汤姆逊时期就培养出几十个世界上著名的科学家除了就培养出几十个世界上著名的科学家除了汤姆逊和他的儿子外卢瑟福等汤姆逊和他的儿子外卢瑟福等1111位科学家荣位科学家荣获科学界的最高荣誉奖获科学界的最高荣誉奖————诺贝尔奖世界诺贝尔奖世界上第一批放射性方面和高能物理方面的优秀上第一批放射性方面和高能物理方面的优秀人才都是这个实验室里培养出来的。人才都是这个实验室里培养出来的。可见可见实验思维方法是培养创新人才和造就实验思维方法是培养创新人才和造就““人才人才链链””的思想方法。的思想方法。三、掌握实验思维方法培养三、掌握实验思维方法培养实验能力实验能力所谓实验能力是通过实验探索未知事所谓实验能力是通过实验探索未知事物本质的基础性操作能力。物本质的基础性操作能力。认识实验认识实验→→开发认识性实验能力开发认识性实验能力操作实验操作实验→→操作性实验能力操作性实验能力设计性实验设计性实验→→设计设计性实验能力性实验能力创新性实验创新性实验→→创新性实验能力创新性实验能力◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎你有发现机遇你有发现机遇的能力吗的能力吗你有捕获机遇你有捕获机遇的能力吗的能力吗◎◎意义意义◎◎在科学研究中既要充
三星x468分发挥主观能在科学研究中既要充分发挥主观能动性利用客观条件又要善于注意机遇作动性利用客观条件又要善于注意机遇作用。许多科学发现是探究者善于捕获机遇用。许多科学发现是探究者善于捕获机遇的结果。的结果。机遇只垂青那些怎样懂得追求她机遇只垂青那些怎样懂得追求她的人垂青那些有科学素养的人偏爱那的人垂青那些有科学素养的人偏爱那些有科学准备头脑的人。些有科学准备头脑的人。认识和掌握机遇认识和掌握机遇对于开发捕获机遇能力进行科学自主创对于开发捕获机遇能力进行科学自主创新具有重要意义。新具有重要意义。一机遇的含义、特征、类型一机遇的含义、特征、类型和思维机制和思维机制11所谓所谓机遇是在观察、实验中出现一些意想机遇是在观察、实验中出现一些意想不到新现象的有利时机不到新现象的有利时机。许多科学工作者。许多科学工作者是在观察和实验中善于捕获机遇认识事物是在观察和实验中善于捕获机遇认识事物的本质和规律通向科学发现。的本质和规律通向科学发现。●●伦琴善于捕获机遇发现伦琴善于捕获机遇发现XX射线。射线。科学的灵感决不是坐待可以等来的。科学的灵感决不是坐待可以等来的。如果说科学上的发现有什么偶然的机遇如果说科学上的发现有什么偶然的机遇的话那么这种的话那么这种…偶然的机遇‟只能给那…偶然的机遇‟只能给那些学有素养的人给那些善于独立思考的些学有素养的人给那些善于独立思考的人给那些具有锲而不舍的精神的人人给那些具有锲而不舍的精神的人而而不会给懒汉。不会给懒汉。————华罗庚华罗庚22在实验过程中机遇表现出偶然性、意外性、在实验过程中机遇表现出偶然性、意外性、例外性和捉摸不定性四个特征。例外性和捉摸不定性四个特征。偶然性偶然性意外性意外性例外性例外性捉摸不定性捉摸不定性11所谓机遇的偶然性是指隐藏在事物深处的本质所谓机遇湖南城市学院图书馆
的偶然性是指隐藏在事物深处的本质偶然地以机遇现象表现出来。偶然地以机遇现象表现出来。●●现象和本质是互相区别的二者又是互相现象和本质是互相区别的二者又是互相联系的。联系的。由于本质是相对稳定的现象是易逝多由于本质是相对稳定的现象是易逝多变的它可以出现也可以不出现可以以这种变的它可以出现也可以
不出现可以以这种形式出现也可以以那种形式出现这就是说形式出现也可以以那种形式出现这就是说表现本质的现象往往是以偶然形式出现。表现本质的现象往往是以偶然形式出现。机遇的机遇的偶然性特征是客观存在的偶然性特征是客观存在的关键在于是否善于发关键在于是否善于发现机遇的偶然性特征。现机遇的偶然性特征。22所谓机遇的意外性是指认识者当研究某一现象所谓机遇的意外性是指认识者当研究某一现象AA时却意外地发现了另一新现象时却意外地发现了另一新现象BB 等。等。事物本事物本身具有的属性是多方面的有本质属性和非本身具有的属性是多方面的有本质属性和非本质属性。我们要善于通过事物表现出来的本质质属性。我们要善于通过事物表现出来的本质属性和非本质属性去把握事物内在的质。属性和非本质属性去把握事物内在的质。如若研究人员不是留神注意任何可能发生的如若研究人员不是留神注意任何可能发生的事情许多机会就很可能被忽略过去。事情许多机会就很可能被忽略过去。一个成一个成功的科学家对机遇所提供的每一个意外事情或功的科学家对机遇所提供的每一个意外事情或观察现象予以注意并对那些在他看来大有希观察现象予以注意并对那些在他看来大有希望者进行研究。望者进行研究。————贝弗里奇贝弗里奇33达尔文有一种能
力决不使例外逃出注达尔文有一种能力决不使例外逃出注意。意。当一件事实显得特别引人注意或时常当一件事实显得特别引人注意或时常出现的时候人们才注意到它是一个例外出现的时候人们才注意到它是一个例外但是他在发现例外方面有一种特殊的本能。但是他在发现例外方面有一种特殊的本能。如果一件事实在表面上看来并不重要或者如果一件事实在表面上看来并不重要或者同目前工作没有关系那么很多人几乎要同目前工作没有关系那么很多人几乎要不自觉地忽视它并且会提出种种未加充不自觉地忽视它并且会提出种种未加充分考虑的?荒艹晌 馐偷慕馐汀７挚悸堑牟荒艹晌 馐偷慕馐汀Ｕ 钦庑┱ 钦庑┦率当凰 プ』Р⑶乙源俗魑 龇⒌恪Ｊ率当凰 プ』Р⑶乙源俗魑 龇⒌恪４哟诱庵忠庖迳峡凑庵止 滩⒚挥惺裁刺乇鹫庵忠庖迳峡凑庵止 滩⒚挥惺裁刺乇鸬牡胤降 芏喾⑾质怯纱死赐瓿傻摹！钡牡胤降 芏喾⑾质怯纱死赐瓿傻摹！薄 狥·F·达尔文达尔文44所谓机遇的捉摸不定性是指表现本质的机遇现所谓机遇的捉摸不定性是指表现本质的机遇现象的复杂多变性。象的复杂多变性。虽然我们无法有意制造这种捉摸不定的机虽然我们无法有意制造这种捉摸不定的机遇但我们可以对之加以警觉作好准备一遇但我们可以对之加以警觉作好准备一俟机遇出现就认出它从中得益。仅仅意识俟机遇出现就认出它从中得益。仅仅意识到机遇的重要作用对初做研究工作的人就可到机遇的重要作用对初做研究工作的人就可能有所帮助。能有所帮助。我们需要训练自己的观察能力我们需要训练自己的观察能力培养那种经常注意预料之外事情的心情并养培养那种经常注意预料之外事情的心情并养成检查机遇提供的每一条线索的习惯。成检查机遇提供的每一条线索的习惯。新发现新发现是通过对最细小线索的注意作出的。是通过对最细小线索的注意作出的。留意意外之事‟是科学研究工作者的座右铭。留意意
北京财经学院张彤外之事‟是科学研究工作者的座右铭。————贝弗里奇贝弗里奇33从科学史上考察二百多例机遇中发现以从科学史上考察二百多例机遇中发现以方向性为依据机遇可划分为四类类向机方向性为依据机遇可划分为四类类向机遇、背向机遇、同向机遇和异向机遇。遇、背向机遇、同向机遇和异向机遇。类向机遇类向机遇与预测方向偏离与预测方向偏离背向机遇背向机遇结果与预测相反结果与预测相反同向机遇同向机遇与预测方向一
