現代科學思辨方法如何運用

1. 科學的思維方法和評論方法包括哪些內容,請談談你的理解

科學思想和方法同科學知識一樣，是不斷演進的，早期人們基於常識認識問題，這時候偏差非常大，但從常識基礎上進行的邏輯思辨和數學推理，已經試圖通過現象看到本質，這裡面比較典型的故事是無理數的發現。畢達哥拉斯信徒們對無理數的反對，反映出雖然他們使用數學工具，但態度並不符合科學思想，對於違反其既有認知的科學方法也不予承認。這是一次科學思想和迷信的交鋒，盡管那個時代，系統的科學體系還沒有誕生。隨後，人類不滿足於單純的抽象思辨，試驗方法和工具變得越來越規范化，控制變數、雙盲實驗也隨後出現，統計分析等方法得到發展，望遠鏡、顯微鏡、天平、各類化學儀器等隨著技術進步被創造出來，豐富了人們進行實驗的手段。這裡面，伽利略與前人的觀點對立我們都耳熟能詳。例如他通過斜坡試驗論證了亞里士多德觀點的不準確，通過望遠鏡觀察，提出了對地心說的一系列質疑證據。他的諸多觀點，正是基於試驗和觀測提出的，他不迷信前人、承認事實的做法體現了科學的態度。

2. 怎樣將基本的科學研究方法運用到教育研究中

摘要：著眼於學生學習方式改變的研究性學習，目前已作為一門獨立的課程來開設，但要從根本上改變學生的學習方式，研究性學習必然要滲透於學科教學之中。學科教學中研究性學習的開展，以教師教學觀念的轉變為前提，可以通過穿插專題研究單元和教學中滲透研究性學習的思想來實施，但由於受學科教學目標、時間、內容、方式的影響，研究性學習還存在著一定的局限性，只有與接受性學習有機結合起來，才能更好地發揮其優越性。關鍵詞：研究性學習；學科教學；課程研究性學習的開設以培養學生的創新精神和實踐能力為根本出發點，著眼於學生學習方式的改變。目前研究性學習已作為一門課程來開設，學科課程也在努力探索研究性學習的開展，以便從根本上改變學生的學習方式。在實踐中有的教師嘗試把學科教材分解成許多小專題供學生研究，有的教師力圖擯棄接受性學習，將探究性學習貫穿學科教學的始終；也有不少教師在學科教學中帶領學生嘗試搞課題研究等等，這些都是在學科教學中開展研究性學習的大膽探索。究竟學科教學中的研究性學習和研究性學習課程有什麼不同？在學科教學中如何開展研究性學習？筆者就這些問題，與廣大教育工作者共同探討。

一、學科教學中的研究性學習與研究性學習課程

學科教學中的研究性學習與研究性學習課程既有相同之處，又有一定的區別。

從研究性學習的含義來看，可以有廣義和狹義兩種理解。從廣義上理解，它泛指學生探究問題的學習，是一種學習方式、一種教育理念或策略。顯然，它可以滲透於學生學習的所有學科、所有活動之中。從狹義上理解，它是一種專題研究活動，是指學生在教師指導下，從自身生活和社會生活中選擇並確定研究專題，以類似科學研究的方式主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動。[1]在2000年初頒布的《全日制普通高級中學課程計劃（試驗修訂稿）》中增設的「研究性學習課程」主要指的是這種專題研究活動。而學科教學中的研究性學習主要指研究性學習方式，當然也包括學科內的專題研究活動。從研究性學習開設的目的來看，無論是學科教學中的研究性學習，還是研究性學習課程，都是為了改變學生以單純地接受教師傳授知識為主的學習方式，為學生構建一種開放的學習環境，提供多種渠道袢≈丁⒉⒔У降鬧蹲酆嫌τ酶墒導幕幔鈧漳康氖橋嘌拇蔥戮窈褪導芰Γ⒄寡母魴浴S捎謔艽逞Э平萄勘輟⒛ 諶蕁⑹奔浜徒萄Х絞降木窒蓿殼霸諮Э平萄е釁氈槭凳┭芯啃匝吧杏幸歡ǖ睦選N私庵盅芯啃匝胺絞降某浞終箍又貧壬細員U希閶誑判緣南質登榫持兄鞫剿餮芯俊⒒竦們咨硤逖欏⑴嘌餼鍪導飾侍餑芰Γ陀Φ卑閹魑幻瘧匭蘅緯湯純琛?SUP>[2]而目前學科課程的課堂教學仍是學生學習的主陣地，學生學習方式的改變最終還得落實到學科教學中，因此在學科教學中開展研究性學習的意義就顯得十分重要。而研究性學習課程的開設，將會在一定程度上使教師教學觀念和教學行為發生變化，學生的問題意識和探究能力將會得到提高，這些對推動研究性學習在學科教學中的開展和深化將具有十分重要的意義。從研究性學習的目標和特點來看，學科教學中的研究性學習和研究性學習課程兩者基本是一致的，都是在教學過程中以問題為載體，創設一種類似科學研究的情境和途徑，讓學生通過親身實踐獲取直接經驗，養成科學精神和科學態度，掌握基本的科學方法，提高綜合運用所學知識解決實際問題的能力。它們都具有開放性、自主性、實踐性和過程性等特點，只是學科教學中的研究性學習在學生的自主性、內容的綜合性和結果的開放性等方面與研究性學習課程相比存在一定的局限性。學科教學中的研究性學習雖然也可以跨學科進行研究，但主要還是局限於本學科內的有關問題；雖然它也可以在課外進行，但更主要的還是立足於課堂內；雖然它也可以讓學生自主選題、自主研究，但更主要的還是在教師的引導下進行；雖然它探究的結果也可以是開放的，但更多的還是發現存在書本或教材中預知的結論；雖然它也強調過程，但更多的時候還要強調結果。在目前學科教學任務和教學方式還沒有改變的情況下，在學科教學中開展研究性學習顯得更復雜、更困難，更需要我們去研究。 二、學科教學中研究性學習的開展

研究性學習無論是作為一門獨立的課程，還是作為一種學習方式滲透於學科教學之中，目前仍屬於初創、實驗階段，還存在許多方面的問題，同時也給我們廣大的教師提出了新的挑戰。實踐證明，只要教學處理得當，原有的課程內容也能在一定程度上支持學生研究性學習的展開。我們的許多優秀教師，正是在原先的學科課程教學中，既有效地指導學生掌握基礎知識和基本技能，又培養學生主動學習、積極探究的意識和能力。因此，在各科教學中開展研究性學習是可能的，也是必要的。

（一）教師教學觀念的轉變是開展研究性學習的前提

長期議來，由於傳統教學觀念的影響，學科教學過程中存在著過於注重知識傳授的傾向，過於強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現象，學生的學習興趣被忽視，學習主動性被壓抑，因而不利於培養學生的創新能力和實踐能力。現代教學的目的是幫助每一個學生進行有效的學習，使每一個學生得到充分的發展。轉變學習方式就是要改變這種學習狀態，把學生置於學習的主體地位上，創設能引導學生主動參與的教育環境，激發學生的學習積極性，重新調整自己的角色，尊重學生的想法，與學生平等合作，為學生創設寬松、自由的活動空間，這是取得良好學習效果的保證。因此，教師教學的方式應當服務於學生的學習方式，教師要改變傳統的灌輸式的教學方法，在教學過程中要通過討論、研究、實驗等多種教學組織形式，引導學生積極主動地學習，使學生學習成為在教師引導下主動的富有個性的過程。要改變學生學習的方式，首先要求教師的教育觀念和教學行為必須加以轉變，這是開展研究性學習的前提。 （二）學科教學中研究性學習實施的主要途徑

1．學科教學中穿插專題研究單元。

目前學科教學中嘗試開展研究性學習較多的一種形式，是在不破壞學科知識邏輯性和系統性的同時，在學科教學中適當穿插一些與學科教學內容有關的專題研究活動。這是目前學科教學中開展研究性學習較多的一種形式。這種專題研究與研究性學習課程中的專題研究在實施操作上相似，都是要經歷三個主要階段：即進入問題情境階段、實踐體驗階段和表達交流階段，但是在選題的范圍大小上存在差異。研究性課題的確定至關重要，它直接影響課題研究的成功與否。其實，在普通高中新大綱中，每一門學科都為學生提供了一些參考課題，為課題的選擇指明了方向，但在實際使用時，還要根據實際情況靈活選擇或調整。值得注意的是，學生在自行選題時肯定會出現這樣的困惑，如何確定適合自己的、能通過自己的觀察和從自己力所能及的渠道獲得知識並予以解決的課題，此時學生的這種選題、立題、捕捉問題的過程就需要教師創造性的指導。如有的學生設計出了這樣的課題：「呵護地球」「藍天在呼喚」等。這些課題是相當復雜的，而且所涉及的環境問題方面是相當廣的，解決這類問題要考慮到各種不同的污染狀況以及每一種污染所造成的環境問題等。而目前高中學生所能做的只是思考其中個別污染的因素，他們對如此大的課題會感到無從著手，於是所做的研究、所得出的研究成果大多是泛泛而談，甚至無法通過研究而獲取對此類課題的正確解答。此時，教師就可以把學生的課題轉變為研究大氣、水、噪音、白色污染等小課題。還可以把這些小課題再分解為更小的問題，如汽車尾氣排放、塑料飯盒、施工噪音、廢電池的危害、廢紙的回收與利用、植物對大氣污染的抗性等問題，這種課題的轉變更能適合學生的研究。因此，學生自主選題需要在教師的指導下進行。具體選題可以從以下兩個方面去考慮。

（1）從教材中確定研究課題。

教材中的某些基本原理、概念和規律等知識，雖然對人類是已知的，但是這些結論對學生來說是未知的，可以把這類課題設計成讓學生再創造和再發現的過程。如初中地理課中「南北方地區差異」的內容，有些教師就把此內容改為「是生活在南方好還是生活在北方好？」的研究課題，讓學生自選一方，然後通過學生查閱書籍、訪問、調查等活動來收集資料證明自己的觀點，然後通過雙方激烈的辯論，從而得出南北方地區在哪些方面存在差異。這種課題選擇時必須考慮哪些內容適合學生自主搞研究，而且還要考慮每個學生都能參加。 （2）從現實生活中選擇與學科內容有關的問題。

研究性學習強調培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，讓學生解決身邊與學科內容有關的實際問題。學生可通過查找資料、動手實驗、社會調查等親身實踐獲得對社會的直接感受，同時還可以了解科研的一般流程和方法，嘗試著與他人交往和合作，懂得還有很多獲取信息的渠道，並試圖綜合已有的知識來解決正在研究的課題。學生會看到自己所學的知識和所掌握的技能在現實生活中是那樣的重要，從而理解到學習的目的是為了今後更好地生活。如「家鄉河流的污染與治理」這一地理學科課題的解決，常常需要運用其他學科知識，通常需要打破學科界限，綜合運用所學知識解決實際問題。

在學科教學中穿插專題研究單元的這種形式，能夠在開放的環境中培養學生的創新精神和實踐能力。但是，由於這種形式需要耗費大量的時間，因此在現有的條件下，只能在教學中少而精地設計一些研究課題，通常一個學期安排一到兩個課題為宜。

2．課堂教學中滲透研究性學習的思想。

目前，班級授課制依然是學生學習的主要組織形式，課堂依然是常規學習的主要空間。因此，如何在課堂教學中開展研究性學習，以從根本上改變學生的學習方式，更好地培養學生的創新精神和實踐能力，這是一個現實而又具體的問題。課堂教學中研究性學習的開展，關鍵是教師要把研究性學習的思想滲透到學科教學之中，在教學中充分發揮學生的主體作用，結合學科教學內容，讓學生在教師指導下自主地發現問題、探究問題、獲得結論，而不是把現成結論告訴學生。具體可採取如下措施。 （1）創設問題情境，引導學生進行探究性學習。

研究性學習是以學生的探究性學習為基礎的。探究性學習是一種使學生獨立工作、自行發現問題並掌握知識的一種方法。它是學生在一定的問題情境中，藉助課本和教師等提供的材料信息，圍繞問題收集、加工、處理信息，以類似科學研究的方法，或獨立探索、或協作討論，通過探究學習、合作學習、自主學習等方式最終找到解決問題的方式和方法，進而形成正確的結論與概念。「探究是一種有多側面的活動，需要觀察；需要提出問題；需要查閱書刊及其他信息源，以便弄清楚什麼情況已經是為人所知的東西；要設計調研方案；需要根據實驗證據來檢驗已經為人所知的東西；需要運用各種手段來搜集、分析和解讀數據；需要提出答案、解釋和預測；需要把研究結果告之於人。」[3]對傳統的學科教學，需要也能夠滲透探究因素，以便最大限度地發展學生的智能。

教師在課堂教學中如何引導學生去「探究」呢？首先，教師要為學生的探究、發現做好充分的准備，如教具、學生分組學習的材料等。然後向學生說明發現的過程的目的和要求，提出探討的問題，指出探討的價值和步驟，激發學生的主動性和趣味性，引發學生的探究心理。其二，學生根據教師提出的目標和途徑，通過閱讀、演示、觀察、思考等學習活動，主動去概括原理、法則，去尋求解決問題的方法、途徑，以期找到問題的答案。這是探究學習過程中的主要環節，也是學生發現知識的基礎，這時教師要巡迴視導，積極做好引導工作。其三，學生交流初探所得到的成果或結論，並對一些似是而非的問題或不甚理解的問題展開深入的討論並作進一步的探究。其四，在以上幾個環節的基礎上，讓學生根據探索的問題，把初探和交流中獲得的知識、結論加以歸納整理，使知識系統化、條理化，在這個過程中教師要發揮好主導作用。最後，教師可讓學生把探究出的結論等運用到解決問題的實際中去，從而進一步驗證和鞏固所獲知識。如上海大同中學在探討學科課堂教學中如何開展研究性學習的教學時，將物理《單擺》一課的內容進行了處理，突出了物理科學最重要的研究方法：現象觀察→ 提出問題→提出假設→建立模型→實驗分析→理論推導→形成規律→應用實踐，力求使學生通過《單擺》這個教學內容的學習，對自然科學的這種最重要的研究方法有深層次的體驗，在培養學生基礎知識和基本技能的同時，潛移默化、有效地培養學生的探究能力和創新精神。（2）創設多種實踐活動，融入一些經驗性學習。

現行課堂教學知識獲得和運用的方式都不直接接觸客觀實際，只直接接觸經過抽象加工整理而成的文字、圖形、表格等「書面材料」，缺少直接經驗的過程和真正的體驗。而研究性學習是實踐性很強的學習，學生在親自操作中體會到該「如何做」，自己走進實驗室核實一下，並用自己的眼睛看一看，這要比在牛頓的著作中或在一本教科書中搜尋答案更有意義。這種「真正的體驗活動」是進行研究性學習的一個很重要的宗旨。通過這種學習，學生將得到「如何去獲得知識」的體驗，學生的各項技能和能力將得到最大程度的發展，學生的智力也會在其中得到提高。因此，課堂教學中，要創設多種實踐活動，盡可能做到讓學生在活動中探究。

（3）在教學內容中增加一些科學探索史，啟發學生思辨的內容。

以往的學習，偏重於對概念或理論的死背硬記，缺乏深一層次的疑問，如用以解釋各種自然現象和社會現象的眾多知識是如何形成的？定律、法則或理論存在的依據和前提是什麼？這些知識存在的價值是什麼？而人們又是如何將這些知識應用到日常生活中去的？其實這些都是學生應該考慮的問題，而學生並不知道它們，這正是研究性學習的主要內容。比如，地理學科中的「板塊構造學說」是如何產生的？它的價值何在？還有沒有其他學說能解釋海陸分布的現狀？學生是不是能創造一個新的學說來替代它呢？真正的科學態度是批判的態度，誇大科學的權威性是不對的。人們盡可以把科學的歷史觀為發現新理論，摒棄並不真實的理論並以更好的理論取而代之的歷史。在21世紀這個信息化的社會中，學會這種思維方法是必不可少的。否則在浩瀚的知識信息海洋中，學生就會迷失方向，以假當真，是非難辨。適當增加一些科學探索史，不僅有利於學生了解科學研究的方法，而且有利於學生發現問題、提出問題、啟發學生的思路，尋找問題創新的切人口。

3．學科教學中的研究性學習與接受性學習。

在人類的教育實踐中，歷來包含著兩種不同類型的教育形式：一是通過系統的傳授，讓學習者「接受」人類已經有的知識；二是通過學生親身的實踐，讓學習者 「體驗」到知識使用的樂趣，自主建構自己的知識體系。如果我們把與前者相應的教育稱之為「傳授性教育」、與之相適應的學習方式稱之為「接受性學習」的話，那麼，我們把與後者相適應的教育稱之為「體驗性教育」、與之相適應的學習方式稱之為「研究性學習」。從一個人的全面發展來看，這兩種教育、兩種學習方式不可或缺，就像一個人的兩條腿，只有兩條腿都健壯，才能走得穩、跑得快。但是我們過去過多地強調了「接受性學習」，把「接受性學習」置於中心，而忽視了「研究性學習」。而今強調「研究性學習」的重要性是想找回「研究性學習」在課程中的應有位置，而非貶低「接受性學習」的價值。[4]

應當看到，這兩種學習方式各有所長：「研究性學習」在積累直接經驗、培養學生的創新精神和實踐能力方面有其獨到之處；而接受性學習在積累間接經驗、傳遞系統的學科知識方面，其效率之高是其他方法無法比擬的。因此，這兩種學習方式在學科教學中都是必要的，而且是相輔相成的。正確處理兩者之間的關系，就是如何處理好「打基礎」（進行基礎知識教學和基本技能訓練）與探究能力和創新精神培養的關系。研究性學習只是人類經驗建構的一種途徑，我們強調它對教學的意義，但並不是以此而反對或摒棄其他學習活動方式。人的不同學習途徑需要相互配合，優勢互補。美國國家科學教育標准中雖然強調了用探究的方式學習科學，但也建議「教師們應該用不同的策略設法使學生們掌握內容標准所描述的知識，弄懂所描述的道理，學會所描述的技能」。[5]因此，在通過問題解決進行學習的同時，學習者可以結合閱讀、聽課和討論等其他學習形式，將以不同途徑建構起來的知識整合起來，把研究性學習和其他形式的學習有機結合起來。那種企圖用研究性學習來取代接受性學習的做法顯然是不可取的。

三、研究性學習在學科教學中的局限性

任何一種教學方式、方法都有其局限性，研究性學習也不例外。倡導研究性學習方式，是希望教師在教學活動中要從學科教學實際出發，積極地、適量地選用這種學習方式，以便充分發揮它所固有的優越性，但不能誤認為學科教學應以研究性學習方式為主。事實上，研究性學習方式雖有許多優點，但由於受學科教學目標、教學時間、教學內容、教學方式的局限，其優點難以在學科教學中得以充分發揮。

第一，這種方式更適合於小班授課和開展小組討論，目前的班級教學規模難以使每個學生都參與到同一個教學內容的全部探究過程。

第二，在傳統的教學任務還沒有相應改革的情況下，課時不足是開展研究性學習的一個突出矛盾。有些內容如果用傳統的教學方式，只需要十幾分鍾就能解決問題，而用研究性學習的模式，就需要花費較多的時間。

第三，研究性學習更注重知識的形成過程，難以使學生獲得比較系統的學科基礎知識。

第四，並不是所有的學科知識都適合研究性學習這種方式，那種體現事物名稱、概念、事實等方面的陳述性知識就不需要學生花時間去探究，僅靠聽講、閱讀等方式就能掌握。那種把整本教材都分解成研究性課題的做法值得商榷。

第五，研究性學習還要求比較充足的教學設備和課外教育資源，在目前情況下，這些資源還有待進一步開發。

第六，在教學內容和教學條件變化不大的情況下，要實現教師教學行為方式的重大轉變，從而指導學生改變學習方式，還需要有一個較長過程。

我們相信，隨著學科教學中的研究性學習與研究性學習課程的深入開展，教育工作者在教學實踐中不斷地探索和創新，研究性學習必將結出豐碩的成果。研究性學習的開展也將有力地推動素質教育的健康發展。

註：

[1]霍益萍，張人紅．研究性學習的特點和課程定位[J] ．課程·教材·教法，2000，20（11）．

[2]教育部．普通高中「研究性學習」實施指南（試行）．

[3] [5] [美] 國家研究理事會．美國國家科學教育標准．金慶和等譯，北京：科學技術文獻出版社，1999，30．

[4]張華．論「研究性學習」課程的本質 [J]．教育發展研究，2001，（5）．

參考資料：

1．謝樹平．研究性課程的構建[J]．教育研究，2001，（6）．

2．張建偉．基於問題式學習[J]．教育研究與實驗，2000，（3）．

3．田慧生等．活動教育引論［M］．北京：教育科學出版社，2000

（來源：《課程·教材·教法》 2002年第5期，P11～P15。）以上轉摘中央教育科學研究所 馮新瑞。希望對你有所幫助

3. 亞里士多德的三段論都是思辨研究方法的具體運用

好奇心的兩大關鍵特徵：

在科學家眼裡，只有同時具備以下兩點，才能算真正有好奇心！看清楚了！缺一不可！(Berlyne, 1954; Loewenstein, 1994; McCrae, 1994)

求知慾（love for knowledge，或intellectual curiosity），對知識有持之以恆的追求，不會因為離開學校或者工作就停止學習，相反，這樣的人總能發現新知識，總能被這些知識所吸引。這種情況下，對新知識的渴望別人攔都攔不住，知識就是你的true love！

經驗開放性（openness to experience）。指對多樣事物的好奇心、接受程度和創造能力強。更喜歡探求事物，更獨立，較少受他人約束。擁有這種特質的人，可不會說「你懂這有什麼用?」，「我在學法語」——「你學了能幹嘛？」，他們不會把「有用」作為做任何事唯一的動機。

而且這種態度對長期的發展、未來成就有很大的促進作用，甚至比求知慾都更有幫助（Von Stumm，2017）！

這就是為什麼現任倫敦政經學院教授，兼研究好奇心對成人影響的科學家Sophie von Stumm認為，好奇心可能是影響個人成就最重要的因素。因為它將智力、堅持和對新事物的渴望這三者合而為一（厲害了！666）。

而只有同時具有求知慾和對事事都開放的態度才是真・有好奇心的人。而真正有才華和有趣的人，是不可能沒有好奇心的！

正如著名的哲學家和教育學家John Dewey在《我們是如何思考的（How We Think）》中說的，好奇心的最終極階段是變成一股能強化個人與世界聯系的力量 ，這種力量能持續為我們的個人經歷增加趣味性、挑戰性和興奮感。

危險動作請勿模仿
現年82歲的日本老奶奶若宮雅子，就完美地闡釋了：好奇心如何能給我們的人生帶來趣味性、挑戰性和興奮感！60歲從三菱退休，雅子奶奶出於好奇心為自己買了一台電腦，折騰了三個月終於獨自完成組裝電腦的工作（請自行腦補20多年前的電腦有多渣）。

若宮雅子
是它，就是它，我們雅子奶奶的這台電腦，從此為她打開了新世界的大門！

一開始，萌新都要從最基礎的電腦技術學起，但雅子奶奶不同的是，她在這個過程中，發現所有Excel的教材都無聊到爆炸了，然後呢，然後她就自己寫了一套，可以說是相當隨風了。並且，她好自創「Excel畫畫法」為教材增添了很多娛樂性，大受歡迎。

而這些經歷帶給她的才不僅是知識，還讓她能和不同的人交流。也正是在這個過程中，她意識到，原來自己的人生過了60歲還有這么多可能性，世界比她想像中的還要廣闊。

她81歲時，發現市面上沒有一款針對老年人的娛樂App，於是決定自學蘋果開發語言Swift，僅僅半年，她就寫出了人生中的第一款App。去年6月，雅子奶奶還被邀請到蘋果開發者大會現場現場和其他年輕人一起交流（我還能說什麼，只能給奶奶狠狠點贊）。

若宮雅子在和年輕人交流
是不是感覺自己弱爆了！送你們一句奶奶的金句：「人總是隨著年齡的增長變得更加悲觀和消極，但是通過學習和教授他人新的事物，你可以重新找到生活的熱情和動力。」

她的意思是說，缺乏好奇心，你離無趣就又近了一步。對抗無（油）聊（膩），好奇心一生推

4. 怎樣將基本的科學研究方法運用到教育研究中來（教育原理）

就是兩方面吧。
首先，把握教育研究也是社會科學研究的一種，有社會科學研究的共性，因此要將基本的研究方法運用到教育中來。
其次，把握教育研究的特殊性。教育研究的對象是人，有其主動性；教育結果往往時效較長；影響教育的變數眾多，避免陷入科學主義的圈子。

5. 科學是如何運作的 自然辯證法

科學不能運作。科學的概念簡單說就是用假設、實證進行研究的方法。看是不是科學的，國際上有共識，就是四套標准，即邏輯的標准、經驗的標准、社會學的標准、歷史的標准。其中最主要的是邏輯的標准和經驗的標准。這里說的經驗，不是生活經驗、歷史經驗的經驗，而是哲學說的經驗，其實就是指觀察、實驗，因此也可以簡單地把科學說成是邏輯加實證。
科學還包括：用科學方法做研究的學科，就是科學知識體系；科學精神，就是懷疑精神，探索精神、理性精神和實證精神。
自然辯證法與科學無關。科學的誕生得益於兩個條件，一個是古希臘哲學中的思辨哲學（形式邏輯），另一個是歐洲文藝復興後產生的大量實驗工具的出現和大量的實驗。

6. 現代科學具有哪些認識論特徵

試論近代科學研究方法的特徵

張禮建，鄭榮娟（重慶大學貿易與行政學院哲學系，重慶 400044）

摘要:近代科學研究方法通過以近代科學的形成、發展過程為線索，在理清各階段發展的特徵基礎上，著重從近代科學發展中具有較大影響的科學家和哲學家的學說和思想，特別是形成的研究方法，概括出近代科學研究方法的特徵，闡明近代科學的發展與近代科學研究方法之間緊密關系。

關鍵字：近代科學、研究方法、研究特徵

從近代科學的興起到牛頓的經典力學的建立這段科學發展史來考察，經過從哥白尼、開普勒、伽利略開始覺醒，通過笛卡爾、弗蘭西斯 ? 培根、萊布尼茨和牛頓等這樣一些大科學家和哲學家的共同努力， 對近代科學的研究形成了幾種具有代表性的科學研究方法。這些方法在我們今天從科學史角度來看，形成了與古代、現代不同的獨特的科學研究方法特徵。

一、近代科學方法的孕育及其形成的基礎

現代意義上的科學，之所以沒在古希臘羅馬出現，其主要原因是學者傳統和工匠傳統的長期分離，缺乏理性精神和實驗精神的相結合。我們認為古希臘科學的基本特徵是：一方面把經驗常識作為科學起源和檢驗科學理論的標准；另一方面處於上層地位的學者們崇尚理性思維，強調邏輯的嚴謹性，同時蔑視手工藝人和感性經驗；他們極力崇尚理性精神。這集中表現在亞里斯多德三段論的演繹系統和歐幾里德的幾何公理化方法。這種演繹為主的學術氛圍是不利於實驗理性的產生。古羅馬只是從實用角度出發，輕視理論科學的總結。古希臘的這種「科學」以自然哲學的面目呈現出來，以一種思辨形式考察自然。

在這樣的情況下形成了古代的一種研究方法特徵：思辨、猜測，注重邏輯的推導。在一定程度上來講，在古希臘並沒有真正使經驗概括的知識轉化為批判和反思的對象，結果理性推理和感性經驗一直處於分裂和對立狀態。所以 , 古希臘羅馬時代是不會產生自然科學。當然在後期出現的阿基米德，他通過實驗注重技術並運用數學分析中的窮竭法求面積和體積，總結了杠桿原理和浮力定理，從而奠定了靜力學的基礎。這有點接近近代科學研究的方法。正如科學史家丹皮爾所認為的：「他的工作比任何別的希臘人的工作都更具有把數學和實驗研究結合起來的真正現代精神。在結合的時候，只解決一定的有限的問題，提出假說只是為了求得它們邏輯推論，這種推論最初是用演繹方法求得的，然後又用觀察或實驗方法加以檢驗。」 [1] 所以我們認為他的這種實驗理性蘊含了近代科學實驗的萌芽，非常具有近代科學研究方法的特點。但後來的古代學者們並沒把這種注重實驗的方法進行下去。 中世紀，天啟信仰扼殺了人們的科學理性，更加不可能產生獨立的自然科學。但到了中世紀後期， 奧卡姆提出了一個方法論原則，即 「 不要增加超過需要的實體」。 [2] 他力圖用「奧卡姆剃刀」攻擊經院哲學，為結束經院哲學在中世紀獨占局面做出了一定貢獻。具有近代 科學思想的先驅者羅吉爾·培根， 對經院哲學的形式主義方法提出了猛烈批評。他提倡用實驗方法去研究自然科學，並同時也很重視數學方法。他認為數學推理的結論應由實驗經驗加以確證。他倡導的這種經驗主義和理性主義 相結合的研究方法在阿基米德那裡只是開端，到了他這里卻提到了原則的高度，以令人耳目一新的面貌「預演了近代科學研究方法及其基本思想。」 [2] 所以，就有這樣的說法，「如果說古希臘科學離近代科學已是一步之差，那麼中世紀後期就已到了科學的邊緣。古希臘科學的理論優勢加上中世紀科學思想的先入為主，造就了近代科學誕生的溫床，同時為近代科學研究方法的最終形成提供了豐富的養分。」 [4] 文藝復興時期達·芬奇把對實驗的剖析和光學原理應用於藝術中的抽象思維，實現了感性經驗與理性經驗在近代的第一次綜合，到弗蘭西斯·培根提倡，「經驗和理性職能的真正的合法的婚配」，並認為這種「婚配」將使工匠的手藝因運用科學方法而變得更有成效。所以說，正是在這種前提條件中孕育之後的結合和成熟，才具有近代科學研究方法的獨特性。

二、 近代科學研究方法的在科學研究的過程中逐漸展現出的特徵

我們說，在伽利略時代之前的近代科學研究方法是萌芽狀態，那麼真正到了伽利略這里，運用於科學研究的 實驗方法才破土而出，真正實現了兩種傳統的結合，感性經驗真正地轉化為理性分析和概念批判的對象，近代科學才作為一種更高級的姿態出現。

1 、理想實驗方法的凸現。近代首先大力倡導實驗方法的是羅吉爾 · 培根和達·芬奇。到了伽利略更創造了一種具有時代特色的理想化實驗，其理想實驗方法是在實驗者限定的條件下對自然界的積極懷疑，而不是以往培根所主張的觀察實驗即只對自然界自發出現的現象純粹觀察。伽利略堅持認為，「我們能夠從一些實驗中引出某些超越了經驗的有效結論。」 [5] 他用因果關系對此作了充分的解釋，認為通過發現一個單一事實的原因所獲的知識，為心靈理解和確定其他事實提供了准備，不需要求助於實驗。伽利略針對亞里斯多德的力學論斷：「重的物體比輕的物體下落速度更快」、「力是產生運動的原因」等傳統觀念，從邏輯上和實驗上進行了分析反駁和檢驗，使實驗方法系統化並上升到理想高度，奠定了近代研究方法的基礎。例如，他設計了一個小球在光滑的斜面上下滑，並設想這斜面上的光滑度即摩擦力等於零，推論是，獲得一定末速度的小球，在進入一個設想為無限長的光滑平面後，如果沒有外力作用情況下，它將會在這個理想化的平面永遠地做勻速直線運動，從而得出慣性定律；如果再把這個實驗中的斜面的斜角增至 90 °的時候，小球這時的運動就是一個自由落體運動，從而得出自由落體定律；這兩個理想化實驗證明了亞里斯多德論斷的錯誤性。在單擺實驗中他也設想空氣阻力為零作為前提。力學相對性原理的提出，也是在他設想為勻加速運動狀態下取得。在實際中，實驗並不能得到無限長的斜面，也不存在沒有摩擦力的斜面，但實驗又必須做的情況下，他就利用思維延長對實驗的操作，從而進行理想化的處理。

實驗方法在近代之所以成為核心方法，是這種方法促進了近代實驗科學或經驗科學發展，並產生了系統的能較好地解釋自然及其現象的理論知識體系，使實證科學得到廣泛的認同。由此，近代自然科學走上了分門別類的研究過程中。在十六、十七世紀形成了以力學為帶頭學科，數學、天文學、化學、生物學、地質學等各門自然學科的配套發展，這些學科形成的科學知識只有在實驗方法進行驗證後才能得以最終確立，使人們對自然的認識和研究更加深入和精確。正如恩格斯所說：「在希臘人那裡是天才直覺的東西，在我們這里是嚴格科學的以實驗為依據的研究結果，因而，也就具有確定得多和明白得多的形式。」 [6]

在近代 , 人們對實驗方法進行了自覺和廣泛的運用，並取得了一系列成就。例如：吉爾伯特的磁學實驗；赫爾蒙特運用實驗來論證水是形成萬物的質料；帕斯卡利用氣壓計做實驗得出帕斯卡定律；波義耳將嚴格的實驗方法引入化學得出波義耳定理；梅奧通過實驗發現氧的存在；牛頓的三棱鏡實驗得出光的微粒論，同時，惠更斯提出的光的波動說，於十九世紀中期，也得到了實驗證實；十七世紀胡克對空氣進入動物血以及由此產生的結果進行了實驗研究等。

哲學家們積極倡導實驗方法。弗蘭西斯·培根在他的著作中，第一次系統地提出了實驗方法和歸納方法，構建了唯物主義經驗論。他認為，「科學是實驗的科學」。 [7] 「自然的奧秘也是在技術的干擾之下比在其自然活動時容易表露出來」。 [8] 洛克認為，一切知識最終都來自於經驗，它們或者是感覺直接給予我們的，或者是過去的感覺給予我們的觀念的復合 [9] 。吉爾伯特特別強調實踐經驗，認為只有通過實驗才能直接研究自然，知識來源於經驗而不是直覺或推測。他的實驗號召力不僅使他在磁、電學領域取得很大成就，而且對後人也有極大的影響。

2、數學方法在近代自然科學中的廣泛運用。 在古代，柏拉圖繼承了畢達哥拉斯派的數學方法，同時又從本體論和認識論方面糾正了畢達哥拉斯提出的「數學和諧性假說」。柏拉圖並不把數學模型強加給自然現象，而是從自然現象中抽取出現象之中的和諧數學關系，也就是說柏拉圖運用數學作為工具或方法把他所主張的「理念」與自然現象相聯系。這種「數學和諧性」就是柏拉圖的數學理性，也是數學主義的由來。

柏拉圖強調數學方法在認識自然中的地位，為後來近代科學家們自覺尋求自然現象的內在數學定量關系做出了重大貢獻。

近代哥白尼突破了托勒密體系天文幾何學方法的復雜性， 「他（哥白尼）的觀念把天文學事實拋入一個比較簡單和比較和諧的數學秩序之中」。 [10] 哥白尼點燃了柏拉圖數學主義在近代的復興之火。開普勒把第谷觀察到的天體現象也歸結為數學的和諧性，從而支持了新的天文學體系，得出行星三定律。「所有確定的知識必定是它們的定量特徵的知識，完美的知識總是數學的」。 [11] 伽利略、笛卡爾和牛頓在數學主義從自然觀轉變到強調方法論過程中起了重要作用，並且使得「幾何學主義在自然中取得了勝利」。 [12] 伽利略在近代第一個系統採用數學方法，堅持認為大自然這本書是用數學語言寫出的。在他看來，只有用數學證明了的東西，才是科學的。笛卡爾創立的解析幾何學，實現了幾何學與代數的統一 。 後來，牛頓繼承了伽利略的方法論思想，創造了微積分這一數學形式來表述力學規律，並認為「自然在很大程度上呈現出一種簡單、均勻的數學秩序。」 [13] 他用「自然哲學的數學原理 」 作為其偉大著作的書名，也充分說明數學方法在牛頓研究方法中的根本地位。雖然弗蘭西斯·培根強調科學方法中的經驗性質，但他也曾意識到數學的科學作用，他說：「當物理學由數學來限定時，對自然界的研究就能很好地進行。」 [14] 萊布尼茨也認為科學知識應該數學化。 他把代數符號運用於演繹邏輯中創立了數理邏輯，這種新的嚴密邏輯規則取代了傳統演繹規則，使科學方法向形式化和精確化方向推進。

一系列數學上的成就使得數學方法在近代自然科學中基本被確定。復興的數學主義或 數學方法在近代成了科學家進行理論思維的輔助工具和表現方式，用以揭示自然客體對象的內在結構和規律。

3、數學方法和實驗方法的結合是近代科學研究方法的最顯著特徵。我們知道 在古代前期，數學方法和實驗方法只是分別從屬於長期對立的學者傳統和工匠傳統。古代後期，阿基米德有了實驗方法和數學方法結合的開端，但在那時只是作為自然知識或自然哲學的一部分。中世紀後期的羅·培根同時重視實驗方法和數學方法，但在實際中並沒有真正把它們相結合起來。直至近代，伽利略對理想實驗過程進行解釋時，運用了數學方法把實驗中的斜面處理為量的組合，並在定量分析推理過程中去除了阻力、摩擦力以及能量損耗從而建立了精密的科學的理想方法。正如亞 . 沃爾夫說的：「伽利略對於落體定律、擺和拋射體運動的研究，提供了科學地把定量實驗與數學論證相結合的典範，它至今仍是精密科學的理想方法。」 [15] 也就是說，實驗——數學方法在伽利略手中得到了發展與完善。同時與以往不同，伽利略在研究中的這一方法特徵是在近代自然科學完全擺脫了舊自然哲學環境下形成的。一方面在實驗中運用數學方法進行反復的精確測量，使自然定律的數學具有經驗的強力支持，從而徹底擺脫了神秘主義的目的論。「他所尋找的不是神秘的原因，而是要了解支配自然變化的永恆定律」。 [16] 另一方面他在實驗中並不滿足於經驗直觀，而是把這種直觀轉化為數學形式或對日常經驗採用科學抽象和理想化方法。「伽利略對於經驗的這種超越並非一種哲學上的自覺，而是由科學區別於常識的本質特徵決定的一種科學家的自發意識。」 [17]

實驗方法作為檢驗認識事物標准，保證了經驗科學的確定性；數學方法又保證了科學的精確性。伽利略的實驗——數學方法同時實現了經驗科學的確定性與精確性。因此說，伽利略對近代精密科學的形成和發展具有不可磨滅的功績。實驗——數學方法是近代科學研究中的一般程序和經典方法，伽利略就是這種科學研究方法和傳統的奠基人。

誠然，把這種方法加以鞏固並典型化的是牛頓。他認為力學體系的正確性和精確性應由實驗來檢驗。在實驗——數學方法上，他吸收了亞里斯多德 「歸納——演繹」方法的合理性，實現了歸納——演繹法與實驗——數學方法的綜合。他還把實驗——數學方法分為三個主要步驟：首先通過實驗對觀察現象進行化簡；其次是藉助微積分對實驗化簡後的現象進行闡述；再次進行嚴格的實驗來證實最終的結論。他在伽利略基礎上使實驗——數學方法更進一步地完善。近代物理學就是在伽利略和牛頓把數學分析方法引入物理實驗之後，力學、物理學以至整個近代科學，才真正開始發展為精密科學。

4、假說方法與一套嚴密的邏輯推導規則相結合也是近代科學研究的方法特徵。 由於實驗觀察方法和數學方法，近代科學才具有確定性和精確性，但科學理論的形成，這些經驗方法遠遠不夠，還必須有邏輯推理的理論思維——科學假說。科學假說是針對某一舊理論無法說明或解釋新的事實和新現象，在資料收集比較豐富的基礎上，提出的一種假定性理論說明。這個假說是否正確或能否上升為科學理論，要求對材料和現象進行一系列的邏輯推理和觀察實驗論證。如果論證結果正確，就要逐步系統化和合理化使之成為普遍接受的科學理論。哥白尼的「日心說」和開普勒的行星運動定律在很大程度上是一種數學假說，這個數學假說是基於畢達哥拉斯學派的「數學的和諧性」思辨，但不是先驗的，為了論證假說，他們運用了大量的數學方法來分析歸納行星運動。開普勒對此就有很明確的表示「有效的數學假說必須是在觀察到的世界中能夠嚴格地加以證實的假說」。 [18]

在假說論證過程中必須要以嚴密的邏輯推理來保證。最早對假說引入一套完整的邏輯推理的是笛卡爾，為了辯護他的渦旋假說，他提出了「以直觀——演繹的邏輯方法為核心，以事實驗證為補充的邏輯模式。」 [19] 伽利略在反駁亞里斯多德的論斷時，也曾在假設的基礎上，運用分析邏輯推理的方法進行論證。牛頓雖然主觀上竭力排斥假說，但是他的引力論、絕對時空觀、光的微粒說以及以太說等都採用了假說的思辨方法。他認為自己的理論根本不是一個猜測性假說，原因在於：他認為在簡化的實驗中，對數學表徵的定律，是通過再次嚴格實驗進行一系列的合理推理、歸納，作出的最一般結論形式。他還認為，「可以把他的方法稱為從現象中演繹出運動原理的方法。」 [20] 他聲稱，他的力學三大定律和萬有引力定律是用分析——綜合方法發現的。所以，牛頓把他的力學稱為推理力學。其實，歸納——演繹或分析——綜合等邏輯方法可以說在牛頓的假說成就中已得到充分的展現。我們知道， 近代前期只有力學達到理論綜合局面，其他領域只是處於資料收集階段。 19世紀自然科學進入了全面發展和理論大綜合時期，需要系統地整理大量的積累經驗材料，使之上升為理論，從而提出了一系列的科學假說。如：門捷列夫的化學元素周期律利用假設作前提在歸納、分析元素性質的基礎上創立了元素周期律理論；康德——拉普拉斯的星雲假說中也運用了分析和綜合方法；賴爾的地質漸變論運用了「將今論古」的歷史比較方法；細胞學說和生物進化論的創立中也大量運用了比較、分類、歸納等邏輯方法。科學假說在近代後期成為了一種重要的研究方法，同時帶動了分析、比較、分類、歸納、演繹等邏輯規則的運用與發展，為辯證法的發展奠定了基礎。

三、結束語

從歷史角度看，近代科學研究方法的形成及其特點是與近代科學變革、發展及其思想倡導密切相關的。尤其是實驗科學的崛起，唯物主義經驗論的確立，使自然科學在與經院哲學傳統斗爭中不斷取得勝利。數學主義在近代的復興，數學——實驗方法及其與歸納——演繹等邏輯方法的綜合，促使近代精密科學的形成發展與完善。近代精密科學把對自然的研究提升到第一位，簡化了人類對自然的認識和研究，突破了古代自然哲學的目的中心論。如果說近代自然科學是因為它的自身特點，才有整個科學發展史上的輝煌，那麼近代科學研究方法的獨特性一方面是由於從近代科學革命所帶來的突破性；另一方面原因是具有一定思想影響的科學家和哲學家所倡導的主張，以及他們的實證方法和思辨方法相結合造成。

7. 思辨的概念

①哲學上指邏輯運用推導而進行純理論，純概念的思考，毫無客觀坐標；
②思考辨析：～能力。思辨，首先是說它是一種思考方式，不是與外界相關的，甚至可以不符合邏輯。這是因為思辨方法在其它方法之前，以歐氏幾何為例，首先是命題其次是公設公理，那麼這些命題就是先於經驗也先於邏輯。從定義、公設、公理再推出定理、也就是這個命題的邏輯性解釋（如果推衍定理失敗，那麼命題為假。）。思辨方法在一段時間很受推崇，哲學家認為通過思辨，人可以為自然立法，也就是為自然界建立規則。 近代科學的發展將思辨方法逐漸從主流的地位趕下來，而把科學實驗方法推上王座，實踐才可使主觀見之於客觀。