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现代自然科学研究方法
自然科学方法论实质上是哲学上的方法论原理在各门具体的自然科学中的应用。作为科学，它本身又构成了一门软科学，它是为各门具体自然科学提供方法、原则、手段、途径的最一般的科学。自然科学作为一种高级复杂的知识形态和认识形式，是在人类已有知识的基础上，利用正确的思维方法、研究手段和一定的实践活动而获得的，它是人类智慧和创造性劳动的结晶。因此，在科学研究、科学发明和发现的过程中，是否拥有正确的科学研究方法，是能否对科学事业作出贡献的关键。正确的科学方法可以使研究者根据科学发展的客观规律，确定正确的研究方向；可以为研究者提供研究的具体方法；可以为科学的新发现、新发明提供启示和借鉴。因此现代科学研究中尤其需要注重科学方法论的研究和利用，这也就是我们要强调指出的一个问题。
一、科学实验法
科学实验、生产实践和社会实践并称为人类的三大实践活动。实践不仅是理论的源泉，而且也是检验理论正确与否的惟一标准，科学实验就是自然科学理论的源泉和检验标准。特别是现代自然科学研究中，任何新的发现、新的发明、新的理论的提出都必须以能够重现的实验结果为依据，否则就不能被他人所接受，甚至连发表学术论文的可能性都会被取缔。即便是一个纯粹的理论研究者，他也必须对他所关注的实验结果，甚至实验过程有相当深入的了解才行。因此，可以说，科学实验是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。
(一)科学实验的种类
科学实验有两种含义：一是指探索性实验，即探索自然规律与创造发明或发现新东西的实验，这类实验往往是前人或他人从未做过或还未完成的研究工作所进行的实验；二是指人们为了学习、掌握或教授他人已有科学技术知识所进行的实验，如学校中安排的实验课中的实验等。实际上两类实验是没有严格界限的，因为有时重复他人的实验，也可能会发现新问题，从而通过解决新问题而实现科技创新。但是探索性实验的创新目的明确，因此科技创新主要由这类实验获得。
从另一个角度，又可把科学实验分为以下类型。
定性实验：判定研究对象是否具有某种成分、性质或性能；结构是否存在；它的功效、技术经济水平是否达到一定等级的实验。一般说来，定性实验要判定的是“有”或“没有”、“是”或“不是”的，从实验中给出研究对象的一般性质及其他事物之间的联系等初步知识。定性实验多用于某项探索性实验的初期阶段，把注意力主要集中在了解事物本质特性的方面，它是定量实验的基础和前奏。
定量实验：研究事物的数量关系的实验。这种实验侧重于研究事物的数值，并求出某些因素之间的数量关系，甚至要给出相应的计算公式。这种实验主要是采用物理测量方法进行的，因此可以说，测量是定量实验的重要环节。定量实验一般为定性实验的后续，是为了对事物性质进行深入研究所应该采取的手段。事物的变化总是遵循由量变到质变，定量实验也往往用于寻找由量变到质变关节点，即寻找度的问题。
验证性实验：为掌握或检验前人或他人的已有成果而重复相应的实验或验证某种理论假说所进行的实验。这种实验也是把研究的具体问题向更深层次或更广泛的方面发展的重要探索环节。
结构及成分分析实验：它是测定物质的化学组分或化合物的原子或原子团的空间结构的一种实验。实际上成分分析实验在医学上也经常采用，如血、尿、大便的常规化验分析和特种化验分析等。而结构分析则常用于有机物的同分异构现象的分析。
对照比较实验：指把所要研究的对象分成两个或两个以上的相似组群。其中一个组群是已经确定其结果的事物，作为对照比较的标准，称为“对照组”，让其自然发展。另一组群是未知其奥秘的事物，作为实验研究对象，称为实验组，通过一定的实验步骤，判定研究对象是否具有某种性质。这类实验在生物学和医学研究中是经常采用的，如实验某种新的医疗方案或药物及营养晶的作用等。
相对比较实验：为了寻求两种或两种以上研究对象之间的异同、特性等而设计的实验。即把两种或两种以上的实验单元同时进行，并作相对比较。这种方法在农作物杂交育种过程中经常采用，通过对比，选择出优良品种。
析因实验：是指为了由已知的结果去寻求其产生结果的原因而设计和进行的实验。这种实验的目的是由果索因，若果可能是多因的，一般用排除法处理，一个一个因素去排除或确定。若果可能是双因的，则可以用比较实验去确定。这就与谋杀案的侦破类似，把怀疑对象一个一个地排除后，逐渐缩小怀疑对象的范围，最终找到谋杀者或主犯，即产生结果的真正原因或主要原因。
判决性实验：指为验证科学假设、科学理论和设计方案等是否正确而设计的一种实验，其目的在于作出最后判决。如真空中的自由落体实验就是对亚里士多德错误的落体原理(重物体比轻物体下落得快)的判决性实验。
此外，科学实验的分类中还包括中间实验、生产实验、工艺实验、模型实验等类型，这些主要与工业生产相关。
(二)科学实验的意义和作用
1．科学实验在自然科学中的一般性作用
人类对自然界认识的不断深化过程，实际是由人类科技创新(或称为知识创新)的长河构成的。科学实验是获取新的、第一手科研资料的重要和有力的手段。大量的、新的、精确的和系统的科技信息资料，往往是通过科学试验而获得的。例如，“发明大王”爱迪生，在研制电灯的过程中，他连续13个月进行了两千多次实验，试用了1600多种材料，才发现了白金比较合适。但因白金昂贵，不宜普及，于是他又实验了6 000多种材料，最后才发现炭化了的竹丝做灯丝效果最好。这说明，科学实验是探索自然界奥秘和创造发明的必由之路。
科学实验还是检验科学理论和科学假说正确与否的惟一标准。例如，科学已发现宇宙间存在四种相互作用力，它们之间有没有内在联系呢?爱因斯坦提出“统一场论”，并且从1925年开始研究到1955年去世为止，一直没有得到结果，因此许多专家怀疑“统一场”的存在。但美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆由规范场理论给出了弱相互作用和电磁相互作用的统一场，并得到了实验证明而被公认。这表明理论正确的标准是实验结果的验证，而不是权威。
科学实验是自然科学技术的生命，是推动自然科学技术发展的强有力手段，自然界的奥秘是由科学实验不断揭示的，这一过程将永远不会完结。
2．科学实验在自然科学中的特殊作用
自然界的事物和自然现象千姿百态，变化万千，既千差万别，又千丝万缕的相互联系着，这就构成错综复杂的自然界。因此在探索自然规律时，往往会因为各种因素纠缠在一起而难以分辨。科学实验特殊作用之一是：它可以人为地控制研究对象，使研究对象达到简化和纯化的作用。例如，在真空中所做的自由落体实验，羽毛与铁块同时落下，其中就排除了空气阻力的干扰，从而使研究对象大大的简化丁。
科学实验可以凭借人类已经掌握的各种技术手段，创造出地球自然条件下不存在的各种极端条件进行实验，如超高温、超高压、超低温、强磁场、超真空等条件下的实验。从这些实验中可以探索物质变化的特殊规律或制备特殊材料，也可以发生特殊的化学反应。
科学实验具有灵活性，可以选取典型材料进行实验和研究，如选取超纯材料、超微粒(纳米)材料进行实验。生物学中用果蝇的染色体研究遗传问题同样体现了科学实验的灵活性。
科学实验还具有模拟研究对象的作用，如用小白鼠进行的病理研究等。科学实验可以为生产实践提供新理论、新技术、新方法、新材料、新工艺等。一般新的工业产品在批量生产前都是在实验室中通过科学实验制成的，晶体管的生产就是如此。
科学实验就是自然科学研究中的实践活动，尊重科学实验事实，就是坚持唯物主义观点，无视实验事实，或在实验结果中弄虚作假，都是唯心主义的作法，最终必然碰壁。任何自然科学理论都必须以丰富的实验结果中的真实信息为基础，经过分析、归纳，从而抽象出理论和假说来。一个科学工作者必须脚踏实地，这个实地就是科学实验及其结果，因此，唯物主义思想是每一个自然科学工作者都应该具备的基本素质之一。
二、数学方法
数学方法有两个不同的概念，在方法论全书中的数学方法指研究和发展数学时的思想方法，而这里所要阐述的数学方法则是在自然科学研究中经常采用的一种思想方法，其内涵是；它是科学抽象的一种思维方法，其根本特点在于撇开研究对象的其他一切特性，只抽取出各种量、量的变化及各量之间的关系，也就是在符合客观的前提下，使科学概念或原理符号化、公式化，利用数学语言（即数学工具）对符合进行逻辑推导、运算、演算和量的分析，以形成对研究对象的数学解释和预测，从而从量的方面揭示研究对象的规律性。这种特殊的抽象方法，称为数学方法。
(二)运用数学方法的基本过程
在科学研究中，经常需要进行科学抽象，并通过科学抽象，运用数学方法去定量揭示研究对象的规律性，其基本过程是：(1)先将研究的原型抽象成理想化的物理模型，也就是转化为科学概念；(2)在此基础上，对理想化的物理模型进行数学科学抽象(科学抽象的一种形式)，使研究对象的有关科学概念采用符号形式的量化，达到初步建立起数学模型，即形成理想化了的数学方程式或具体的计算公式；(3)对数学模型进行验证，即将其略加修正后运用到原型中去，对其进行数学解释，看其近似的程度如何：近似程度高，说明这是一个较好的数学模型，反之，则是一个较差的数学模型，需要重新提炼数学模型。这一基本过程可用简图表示如下：
数学方法又称数学建模法，之所以其第一步要抽象为物理模型，这是因为数学方法是一种定量分析方法，而自然科学中的量绝大多数都是物理量，因此数学模型实质表达的是各物理量之间的相互关系，而且这种关系需要表达成数学方程式或计算公式。而验证过程则通常为研究对象中各种物理量的测定(通过实验)过程。因此，数学建模过程的第一步又常称为物理建模，换言之，就是说没有物理建模就难以进行数学建模；但是，若只有物理建模，就难以形成理论性的方程式或计算公式，就难以达到定量分析研究的目的。
(二)数学方法的特点
l.高度的抽象性：各门自然科学乃至社会科学虽然都是抽象的科学，都具有抽象性，可是数学的抽象程度更高，因为在数学中已经没有了事物的其它特征，仅存在数和符号，它只表明符号之间的数量关系和运算关系等。也只有这样才能定量地揭示出研究对象的规律性。
2.高度的精确性：这是因为可以通过数学模型进行精确的计算，而且只有精确(即近似程度高)的数学模型才是人们最终所需要的数学模型。
3．严密的逻辑性：这是因数学本身就是一门逻辑严谨的科学，同时运用数学方法解决和研究自然规律时，一般总是在已掌握大量的、充分和必要的数据(即实验信息)的基础上，并首先运用逻辑推理方法建立物理模型之后才去建立数学模型的，因此数学模型中必然会包含更加严密的逻辑性。
4．充满辩证特征：因为在数学模型中的量往往是一个符号，如F＝ma就代表了牛顿第二定律，这其中的三个量的大小既是可以变化的，又是相互关联的。因此数学模型本来就体现了辩证关系的两大主要特征：变化特征和联系特征。
5．具有应用的广泛性：华罗庚教授曾指出：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学”。这是因为世上万物的变化无不由运动而产生，无不遵从由量变到质变的规律性，因此只有通过定量研究才能更深刻揭示自然规律，才能更准确的把握住量变到质变的关键——度的问题。
6．随机性：随机性是指偶然性中有必然性，实验信息是偶然的，通过数学建模，从多个偶然数据(分立的)中往往可以给出必然的结果(量之间连续变化的关系)，即规律性的结论。
(三)数学方法的种类
1．自然事物和现象的分类
数学方法及数学建模的应用依赖于自然事物和现象的性质，而自然事物和现象的种类繁多，数量是无限的。在大干世界中，无法找到两个完全一样的东西，这是指再相仿的东西之间也必然会有差别。因此定量研究事物规律性时，数学模型不可能是针对某一个别事物而建立的，而总是针对同一类事物和现象所具有的共同规律性而建立的。这就要求：根据数学建模的需要，按一定的因素把事物进行分类，以便更方便地运用数学方法。概括起来，自然界中多种多样的事物和现象一般可分为四大类：第一类是有确定因果关系的，称为必然性的自然事物和自然现象；第二类是没有确定因果关系的，称为随机的自然事物和现象；第三类是界限不明白，称为模糊的自然事物和自然现象；第四类是突变的自然事物和自然现象。必然事物和现象就如同种豆得豆、种瓜得瓜一样，因果关系完全确定。而随机事物和现象就如同气体分子的相互碰撞一样，其中某两个分子是否很快会发生碰撞，没有必然性，但气体分子间确实经常发生碰撞，所以可以说分子间发生碰撞是必然的，但某两个分子的碰撞却是随机的。对模糊的事物和自然现象的理解，也可以用一个实例说明。许多国界都是以河流的主河道中线划分的，中线究竟在哪里，只能是一个模糊的界限，无法严格划分。因为河水有多的时候，也有少的时候，洞水在流动，波浪在不断地拍打着河岸，因此不可能进行绝对精确的测量，所以其界限是模糊的。地震的突然发生、桥梁的突然断裂折坠等则属于突然性事物和现象。
2．数学方法的分类
按照自然事物和现象的类型，根据理论计算和解决实际问题的需要，人们创立了许多种数学方法，概括起来主要有以下几种：常量数学方法：古今初等数学所运用的方法，便是常量数学方法，主要有算术法、代数法、几何法和三角函数法。常量数学方法被用于定量揭示和描述客观事物在发展过程中处于相对静止状态时的数量关系和空间形式(或结构)的规律性。变量数学方法：它是定量揭示和描述客观事物运动、变化、发展过程中的各量变化与量变之间的关系的一种数学方法。其中最基本的是解析几何法和微积分法。解析几何法由数学家迪卡尔创立，是用代数方法研究几何图形特征的一种方法。微积分(通常称为高等数学)方法是牛顿和莱布尼茨创立的。这种方法主要应用于求某种变化率(如物体运行速率、化学反应速率等)；求曲线(曲面)切线(切平面)；求函数极值；求解振动方程和场方程等问题。
必然性数学方法：这种方法应用于必然性自然事物和现象。描述必然性自然事物和现象的数学工具，一般是方程式或方程组。其中主要有：代数方程、函数方程、常微分方程、偏微分方程和差分方程等。利用方程可以从已知数据，在遵循推理规律和规则的条件下，推算出未知数据，如这种方法可以根据热力学方程计算出炼钢炉各部分的温度分布。因而可通过理论计算，确定和选取炼钢炉的最佳设计方案。
随机性数学方法：指定量研究、揭示和描述随机事物和随机现象领域的规律性的一种数学方法。它主要含概率论方法和数理统计方法。
突变的数学方法：指定量研究只揭示和描述突变事物和突变现象规律性的一种数学方法。它是20世纪70年代由法国数学家托姆创立的。托姆用严密的逻辑和数学推导，证明在不超过四个控制因素的条件下，存在着七种不连续过程的突变类型，它们分别是：折转型，尖角型，燕尾型，蝴蝶型，双曲脐点型，椭圆脐点型，抛物脐点型。这些突变数学方法和突变理论，对于解决地质学研究领域中的复杂生突变事件(如地震预测)和现象十分有用。有专家预言：突变的数学方法，可能成为解决地质学领域复杂问题的一种强有力的数学工具。
模糊性数学方法：指用定量方法去研究、揭示和描述模糊事物和模糊现象和规律性的一种数学方法。自然界存在着大量模糊事物、模糊现象和模糊信息，无法用精确数学方法处理。模糊数学方法的创立，才使人类找到了处理该类问题的有效方法，人们称这种方法的效果是“模糊中见光明”。“模糊数学”并非数学的模糊，这种数学本身仍是逻辑严密的精确数学，只是因用于处理模糊事物而得名。
公理化方法：指从初始科学概念和一些不证自明的数学公理出发遵循逻辑思维规律和推理规则，运用正确逻辑推理形式，对一些相关问题进行处理，从而建立起数学模型的一种特殊方法。公理化方法由古希腊数学家欧几里得首创，并构成了欧氏几何学理论体系，公理化方法的核心是研究如何把一种科学理论公理化，进而建成一个公理化理论体系。这种体系中首先建立公理，即把某学科中一些初始科学概念公理化，然后由公理推演出定理及其他，从而构成一个公理化理论体系。
(四)提炼数学模型的一般步骤
所谓提炼数学模型，就是运用科学抽象法，把复杂的研究对象转化为数学问题，经合理简化后，建立起揭示研究对象定量的规律性的数学关系式(或方程式)。这既是数学方法中最关键的一步，也是最困难的一步。提炼数学模型，一般采用以下六个步骤完成：
第一步：根据研究对象的特点，确定研究对象属哪类自然事物或自然现象，从而确定使用何种数学方法与建立何种数学模型。即首先确定对象与应该使用的数学模型的类别归属问题，是属于“必然”类，还是“随机”类；是“突变”类，还是“模糊”类。
第二步：确定几个基本量和基本的科学概念，用以反映研究对象的状态。这需要根据已有的科学理论或假说及实验信息资料的分析确定。例如在力学系统的研究中，首先确定的摹本物理量是质主(m)、速度(v)、加速度(α)、时间(t)、位矢(r)等。必须注意确定的基本量不能过多，否则未知数过多，难以简化成可能数学模型，因此必须诜择出实质性、关键性物理量才行。
第三步：抓住主要矛盾进行科学抽象。现实研究对象是复杂的，多种因素混在一起，因此，必须变复杂的研究对象为简单和理想化的研究对象，做到这一点相当困难，关键是分清主次。如何分清主次只能具体问题具体分析，但也有两条基本原则：一是所建数学模型一定是可能的，至少可给出近似解；二是近似解的误差不能超过实际问题所允许的误差范围。
第四步：对简化后的基本量进行标定，给出它们的科学内涵。即标明哪些是常量，哪些是已知量，哪些是待求量，哪些是矢量，哪些是标量，这些量的物理含义是什么?
第五步：按数学模型求出结果。
第六步：验证数学模型。验证时可根据情况对模型进行修正，使其符合程度更高，当然这以求原模型与实际情况基本相符为原则。
(五)数学方法在科学中的作用
1．数学方法是现代科研中的主要研究方法之一
数学方法是各门自然科学都需要的一种定量研究方法，尤其在当今世界科学技术飞速发展的时代，计算机已得到广泛应用，即使一个极其复杂的偏微分方程的求解问题也同样可以通过离散化手段进行数字求解。如航磁法、地震法探矿的数据处理问题就异常复杂，其数学模型就是一个偏微分波动(场)方程。当然此类问题都需要在超大型专门计算机构进行的。正因为如此，许多过去无法进行定量研究的问题，现在一般都可以通过数学建模进行定量研究。当然，研究中的关键就是如何建模的问题了。同时，只有通过定量研究才能更深刻、更准确地揭示自然事物和自然现象内在的规律性。否则，一切科学理论的建立和理论研究的精确化就难以实现。
马克思曾指出：“一种科学只有当它达到了能够运用数学时，才算真正发展了”。这正如我国数千年的传统中药，因其药效及有效成分没能达到定量研究的程度，因而其发展迟缓。当今世界各主要国家都在对中国的中药进行定量分析研究，某些中药已被它国制成精品并拥有专利权向我国倾销，这充分体现了定量研究的重要意义。
2．数学方法为多门科研提供了简明精确的定量分析和理论计算方法
数学语言(方程式或计算公式)是最简明和最精确的形式化语言，只有这种语言才能给出定量分析的理论和计算方法，通过理论计算给出的信息，可以给人们提供某种预测、某种预言。这种预示性的信息，既可能带来某种发现、发明和创造，也可能导致极大的经济和社会效益，从而使人们格外地感受到它的分量。
3．数学方法为多门科学研究提供逻辑推理、辩证思维和抽象思维的方法
数学作为自然科学研究的可靠工具，是因为它的理论体系是经过严密逻辑推证得到的，因此它也为科学研究提供了众多逻辑推理方法；同时数学也是一种辩证思维和抽象思维的语言，因此也同样为科学研究提供了辩证思维和抽象思维的方法。
三、系统科学方法
系统科学是关于系统及其演化规律的科学。尽管这门学科自20世纪上半叶才产生，但由于其具有广泛的应用价值，发展十分迅速，现已成为一个包括众多分支的科学领域。它包括有：一般系统论、控制论、信息论、系统工程、大系统理论、系统动力学、运筹学、博弈论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、一般生命系统论、社会系统论、泛系分析、灰色系统理论等分支。这些分支，各自研究不同的系统。自然界本身就是一个无限大、无限复杂的系统，在自然界中包括着许许多多不同的系统，系统是一种普遍存在。一切事物和过程都可以看作组织性程度不同的系统，从而使系统科学的原理具有一般性和较高的普遍性。利用系统科学的原理，研究各种系统的结构、功能及其进化的规律，称为系统科学方法，它已得到各研究领域的广泛应用，目前尤其在生物学领域(生态系统)和经济领域(经济管理系统)中的应用最为引人注目。系统科学研究有两个基本特点：其一是它与工程技术、经济建设、企业管理、环境科学等联系密切，具有很强的应用性；其二是它的理论基础不仅是系统论，而且还依赖于各有关的专门学科，与现代一些数学分支学科有密切关系。正因为如此，人们认为系统科学方法一般指研究系统的数学模型及系统的结构和设计方法。因此，我们下面将仅就上述意义上系统科学方法作简要论述。
(一)系统科学方法的特点和原则
所谓系统科学方法，是指用系统科学的理论和观点，把研究对象放在系统的形式中，从整体和全局出发，从系统与要素、要素与要素、结构与功能以及系统与环境的对立统一关素中，对研究对象进行考察、分析和研究，以得到最优化的处理与解决问题的一种科学研究方法。系统科学方法的特点和原则主要有：整体性、综合性、动态性、模型化和最优化五个方面。
(1)整体化特点和原则：这是系统科学方法的首要特点和原则。所谓整体性特点和原则，是指把研究对象作为一个有机的整体系统去看待。虽然系统中每一个要素，就其单独功能而言是有限的，但却是系统所必有的要素。就整体系统而言，缺少了任何一个要素都难以发挥整个系统的功能。这正如一辆汽车一样，它是一个完整的系统，任何一个部件出现缺损都可能影响整个系统功能的发挥，甚至一个微不足道的螺丝钉的缺损都可能造成某种事故的发生。因此必须把研究对象作为有了质变的有机整体去看待。这里的计算关系应该是1+1>2，这就如同“二人一条心，黄土变成金’’的格言所表示的含义类似，即系统的整体功能大于各要素的功能之和。这被称为系统各要素功能的非加性规律。这一规律性要求人们在对系统的研究中，必须从有机整体的角度去探讨系统与组成它的各要素之间的关系，而且另一方面，需要研究系统与周围环境之间的联系和关系，从有机整体的角度去发挥系统的功能，把握系统的性质与运动规律。
(2)综合性特点和原则：这一特点和原则包括两方面的含义：一方面指客观事物和工程都是一个系统，是由诸多要素按一定规律组成的复杂的综合体，有其特殊的性质、规律和功能；另一方面指，对任何客观事物和具体系统的研究，都必须进行综合考察，即从它的组成部分、结构、功能及环境的相互联系、相互作用和相互制约的诸方面进行综合研究。而系统的最优化目标就是根据系统科学方法对研究对象进行综合考察和研究的结果来确定的。
(3)动态性特点和原则：指在物质系统的动态过程中揭示它们的性质、规律和功能。因为客观世界中实际存在的一切系统，无论是在内部的各要素之间，或系统与环境之间，都存在着物质、能量、信息的流通和交换，因此实际系统都处于动态过程之中，而不是处于静态，因此就必须坚持动态性原则。
（4）模型化特点和原则：指的是在考察比较大且复杂的系统(如大型工程项目)时，因复杂系统因素众多，关系复杂，一时难以完全把所有因素和关系都搞清楚，甚至有的因素也没有必要完全弄清楚，而开始研究和处理问题时又往往要求进行定量分析，这就需要建立数学模型，即将系统加以简化抽象为理想模型，从而通过对模型的 实验、研究，达到较好地解决实际问题的目的。
(5)最优化原则：指在运用系统科学方法解决实际问题时，从多个可能的方案中选择出最佳方案，使系统的运行处于最佳状态，达到发挥最优功能的目标。按照最优化原则，系统内部各要素之间与系统和环境之间的联系或结构都必须处于最优状态，以发挥系统的特殊功能。
(二)常用的几种系统科学方法简介
1．功能分析法
功能
Ⅱ 科学知识比科学研究方法更重要对吗
答案：科学知识比科学研究方法更重要的说法是错的
一、科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法
二、一切科学从发现开始。发现要求研究者要具备敏锐的观察力和准确的判断力，知道价值在哪，机会在哪，成功在哪。
三、杜威曾指出：科学教育活动不仅是要让孩子学习大量的知识，更重要的是学习科学研究的过程与方法
Ⅲ 科学研究需要一定的方法,下列有关研究方法的判断中,错误的是（），请说明理由。
推理法 例:真空罩里的闹铃声音随着空气的减少而减弱 所以真空不能传声
D错，应该是推理法
Ⅳ 研究生如何提高科研能力
我总结了一下之前网友的答案，大家基本上从三个角度回答了这个问题：
一，提升科研能力的工具。导师本应该是教你如何科研的主要人选。如果导师提供的指导很少，网友们指出，你可以求助师兄、师姐或科研做得好的同学、朋友。另外，网络上也能够查到很多信息。
二，提升科研能力的自身条件。有网友指出，科研能力的提高离不开坚持、主动、勤奋等素质。
三，提升科研能力的具体做法。大家纷纷指出：要夯实基础知识、要学会确定研究主题、要知道如何查文献读论文、要学会使用实验仪器、要学习如何撰写论文等等。
以上这三个方面的回答，我觉得题主真正关心的应该是第三方面。你有了工具、具备了条件，得知道劲儿往哪儿使，对吧？
网友们对如何提高科研能力给出了不少具体做法，遵从这些建议确实能够提升科研能力。然而，作为科研零基础的题主，在收到这些建议的时候，有没有仍然觉得迷茫呢：需要夯实哪些方面的基础知识呢？什么是研究主题？如何确定研究主题？读论文就逐字逐句读呗，为什么还要学如何读论文呢？……
作为一个有科研经验的人，我能够理解大家所提的建议对提升科研能力的意义。然而对于没有科研经验的人，我的经验告诉我，直接给出要怎么做的具体建议，帮助并不大，因为对方并不理解这些建议背后的深意。
从我的指导经验来看，先给学生说明白什么是科研，才能解释清楚做科研需要哪些能力，然后学生才能针对自己的薄弱环节有效提升科研能力。我认为，没有科研经验，并不代表不具备科研能力，很可能只是不知道什么是科研、做科研需要哪些能力罢了。
一、什么是科研？
科研是科学研究的简称，它是一种寻找答案的方法。
不管在学习还是生活中，人人都有需要寻找答案的时候。你可以采用不同的方法来寻找答案。科学研究这种方法，能够在最大程度上确保答案是真的。
科学研究方法的实施主要分为五步进行，见下图。在《研究生三年做什么？搞研究！什么是科学研究？》文章里，我以“新冠病毒哪里来”这个问题为例，对各个步骤的含义进行了解释。
二、什么是科研能力？
我认为，在“科研能力”这个词中，“科研”是修饰“能力”的，科研能力就是运用科学研究方法寻找答案的能力。
根据科研方法的实施步骤，我把每个阶段所需要运用的能力概括了出来：创造性思维能力、逻辑思维能力、批判性思维能力、实验设计能力、动手能力和数据分析能力。我认为科研能力就是这些能力的总和。
想要提高自己的科研能力，就需要从这六种能力入手。我在文章《如何写好研究生学位论文？了解专家的评价内容！之三：科研能力》中介绍了为什么在科学研究中涉及这六种能力，以及如何提高它们（一篇文章容量有限，只能起到抛砖引玉的作用，打算以后开专栏详说）。
最后补充
科研能力的提高并非一朝一夕的事情。能力不是事实类知识，不是脑子记住了就能拥有了。能力需要在实际操作过程中得到锻炼和提高。
对于研究生们来说，最有可能的情况是：在通过论文答辩之后，回过头来看这三年的时光时，才猛然发现自己的科研能力提高了。
本文作者学亦思，深入解读研究生阶段的师生关系、科学研究、论文写作。
Ⅳ 如何学好科学
1，兴趣是最好的老师，对科学没兴趣，很难学下去，但如果不得不学的话兴趣都是可以培养的，虽然科学不和人文一样与我们的生活超级密切，但科学也是生活必不可少的一部分，即使是文科生，要培养对科学的兴趣，从日常生活中的科学应用入手就好了;或者有一些不错的科学类的美剧也可以看看，比如<numb3rs>数学<House.M.D>医学<The Big Bang Theory>物理，太多了，有的女就是看了这些才对科学兴趣提升的。
2，要有一定的智商，听起来比较残酷，但科学毕竟不是脑有病能学的，一般人的智商应付一般的科学学习还是够的，所以不必担心，显然智商很高的人，学习科学一般都会很轻松，除非他/她抗拒心理过于强烈。
3，科学素养，其实就是科学的思维方式和方法，这些东西很难单凭讲述讲给你，讲给你一时也养不成，这是一个长期的培养，稍微了解一些对外行来说也是必要的，多看一些关于科学的读物，思考一下那些擅长科学的人是如何思考，平时有什么利于学习的好习惯，慢慢就能养成较好的科学素养。
4，数学，数学是科学之王，数学不好可以学习科学到中等水平，但高深的科学学习数学必不可少。
5，专业科学家如何拨高？很多人认为科学是严谨的科学，需要踏踏实实一点点磨，我同意，专业科学研究需要长期专一的不懈工作，但真正才华横溢的科学家是不会总是一幅学究嘴脸的，这是我的亲身体验，我是专业研发（RD），算是科学家+工程师了，我身边的同事中有很多兢兢业业的好工程师，他们做事按步就班，以蜗牛步伐赡前顾后，做出令人可依赖的成果，但我就属于风格很飘勉的类型，我心快手快，可以在很短时间内完成大多数人长期才能完成的工作并且达到要求，这是因为我并不看重一些细节，比如我做的是技术攻关，我只要做出可行的技术原型就可以，证明其理论基础正确，工程实现上完全可能，就行了，用户体验，繁琐的数据收集调整测主式，我交给同事去做，总之一句话：我有自己的想法，不会过多被别人所左右，别人三个月才能完成的工程，我用两个星期完成，上班睡三个星期，结果就交老板了，还是比别人快，科学是一项有个性的人更有优势的工作，要做专业的科学家，有个性是好事。
当然如果你智商不是属于非常高的那一类，就别乱甩个性脱离群体了，科学家的个性也是需要高智商支撑才能起到积极作用，要多少？嘿嘿，起码140吧。
以上是我的一部分亲身经验，当然我站在专业的角度，做为一个出色的科学家，这样指导你可能有演戏的指导看戏的嫌疑，但听听也可以开阔视野嘛,希望可以帮到你哦 :) 。
主要是在公式和概念的记忆上，只要多做题目，熟练运用公式，在计算题上就可以畅行无阻。概念也很重要，它能够告诉你这计算题应该用什么公式，包括在许多选择题和填空题中它都是考概念性的东西。
还有就是适当做些练习，可以让你的应试能力更熟练，速度和成功率都会有所提高，当然不要傻做。难度根据你的能力定，你应该先做些基础题，理解这单元的概念，适当做有所提高的题目，可以让你更得心应手。
不管是学理还是学文，我觉得最重要的是先熟悉，再熟记，然后才能掌握，那些老师所说的先理解掌握再记忆，我觉得存在一定的逻辑问题，不管是什么问题，都要从逻辑上推理和记忆
Ⅵ 什么是小学科学备课中的理论支撑
一、课程性质
小学科学课程是一门以培养学生科学素质为宗旨的义务教育阶段的核心课程。
科学素质的培养是义务教育的重要任务。小学科学课程实施探究式的科学教育，通过引导学生体验科学探究过程，初步形成对科学的认识，从而最有效地达到培养学生科学素质的目的。
探究式科学教育，能够让学生通过亲自收集数据，参与实证、讨论和辩论，建构和理解主要的科学概念；体会到人类通过观察、实验和推理来获取正确的知识，并了解科学知识是相对稳定并不断发展进步的。探究式科学教育，还能够培养学生的科学思维能力、动手能力、创新能力和运用科学语言进行表达和交流的能力。学生有了参与探究活动的亲身体验，也有利于他们对科学精神的理解和培养，学会尊重事实，尊重和欣赏不同的意见，养成科学的生活方式，并对科学技术与社会的关系有基本的了解。
小学科学课程还应为学生进一步的学习和发展奠定基础。部分学生在成年以后，会从事与科学技术直接相关的工作。实施探究式的科学教育能够保护学生对自然的好奇心，激发他们对科学的热爱，这对他们今后进入高一级学校的学习，以及未来的职业选择都是至关重要的。
小学科学课程是一门具有活动性和实践性的课程。
小学科学课程把探究作为学生学习科学的主要方式。学生要在探究过程中理解科学概念，掌握科学方法，培养科学态度。在活动中学习科学，既是课程内容本身的要求，也符合儿童认知发展的阶段性特征。小学科学课程的活动性表现在强调通过儿童亲身经历科学活动学习科学知识，促进科学态度的发展。
科学探究是重要的社会实践活动。小学阶段科学概念的建构强调从学生熟悉的日常生活实际出发，探究活动尽量与生活中的实际应用相联系。小学科学课程还包括设计与技术的内容，学生可以在理解科学概念的基础上，发挥自己的创造能力、动手能力和艺术表现能力，进行解决实际问题的尝试。
小学科学课程是一门具有综合性的课程。
小学科学课程的综合性首先表现在学科内容的综合上。小学科学课程中，将自然科学各主要领域的基础内容，包括物质科学、生命科学、地球与空间科学领域的知识，综合在一门课程中，能够更好地体现自然科学共同的学科背景、思维方式以及学习方法。小学科学课程的综合性还表现在学习内容与学习经验的综合，动手和动脑的结合，以及科学知识学习与社会实践的结合上。
小学科学课程是一门与其他学科有密切联系的课程。
进入21世纪，科学技术已经成为社会生活中的重要组成部分，科学文化也对社会文化产生了深远的影响。语文课程中包含了许多与科学有关的内容以及科学家的故事。科学课程也要求学生运用语言对探究过程和结果进行表达和交流。科学课程可以丰富学生的词汇，培养他们语言的准确和精炼，提高他们表达和辩论的能力，有效地促进学生语言能力的发展。科学和数学学科有着天然的联系，科学课程特点之一就是定量表达和使用逻辑推理。数学可以在科学探究中作为数据处理和分析的工具，而科学课程又为数学的应用提供了实例。
因此，小学科学课程不仅可以为7～9年级理科课程的学习打下良好的基础，而且对小学阶段其他课程的学习也具有促进作用。
二、课程基本理念
小学科学课程面向全体学生。
科学课程致力于实现义务教育阶段的培养目标，体现基础性、普及性和发展性。义务教育阶段的科学课程面向全体学生，适应学生个性发展的需要，使得每位学生都能获得良好的科学教育。无论学生之间存在着怎样的地区、民族、性别、经济和文化背景的差异，或者个体条件的不同，科学课程都应为每一位学生提供公平的学习和发展的机会。
小学科学课程以提高学生的科学素质为宗旨，促进学生的全面发展。
掌握基础的科学知识，发展科学思维和语言能力，获得科学探究的有关技能和方法，培养热爱科学、善于思考、求真务实、互助合作、保护环境和呵护健康的生活态度，是科学课程的主要任务。
科学课程还要着眼于科学技术与社会的关系，让学生了解科学技术的发展和应用会对社会产生重大的影响，科学技术的应用必须考虑科学道德和伦理的选择。
小学科学课程以探究式学习为主要的学习方式。
探究式学习不是一种单一的、刻板的教学过程，而是一组具有自己独特特点的有效教育方法，不仅在科学教育里能够运用，而且在其他课程的教学中也能发挥很好的作用。探究式的学习方式和科学课程有着天然的联系，探究是科学家探索和了解自然、获得科学知识的主要方法。以实证为基础，运用数据分析和逻辑推理，公开研究结果，接受质疑，不断更新和深入，正是科学研究的特点。
探究式学习方式的主要特点是学生亲自收集和获取资料和数据，有时也包括运用已经证实的第二手资料；在实证的基础上进行逻辑推理和思考，联系自己的经验和有关的理论，作出判断和结论；通过交流、讨论、辩论和再思考，逐步建立起对科学概念的理解，而不仅仅是依靠听讲来接受科学概念。探究式学习需要在教师引导、组织和支持下进行。
小学科学课程要向学生提供充分的探究式学习的机会，引导学生亲历科学探究的过程。在小学科学课程中也需要采用其他形式的教学方法，如讲述、示范、观摩，利用广泛存在于学校、家庭、社会、大自然、网络和各种媒体中的多种资源进行科学学习。
小学科学课程中，学生是主动的学习者。
近几十年来学习科学研究揭示了儿童发展和学习过程的许多规律。研究表明，儿童生而具有强烈的好奇心和强大的学习能力，教育需要为他们的发展提供机遇。学习科学研究还表明，只有在学生主动学习的情况下，学习过程才能有效地发生，包括概念的扩展和建构以及错误概念的抑制和转变。学生在主动学习的过程中，逐渐学会调节自身的学习；能够独立和合作学习，克服学习过程中的困难，并逐渐意识到自身的思维过程和学习的策略与方法，成为一个具有终身学习能力的学习者。
在教学过程中，学生应该成为教学活动的中心。要充分估计学生的学习能力，保护他们的好奇心，激发他们的探究热情，尊重他们的经验差异和学习特点，为他们设置合适的学习途径和评测方法，引导他们主动地探究。
小学科学课程中，教师是学习过程的组织者和引导者。
以学生为中心组织教学活动，并不意味着学生自发地和自主地探究，更不意味着降低教师在学习活动中的作用，而是对教师提出了更高的要求。学习科学研究不仅揭示了儿童的发展潜能，还证明了学生的学习环境，包括家庭、学校、教师、同伴和社区文化会对学生的发展起到重要的作用。当学生进入学校以后，教师成为他们学习环境的重要提供者。在探究式学习活动中，需要充分发挥教师的引导、组织和支持作用，让学生主动而有目的地进行探究式学习。教师需要通过自己的示范和与学生的互动，以及组织学生和学生之间的讨论和辩论，将学习引向深入。
小学科学课程采用有利于促进学生发展和科学素质形成的评测体系。
对学生学习的评测，为课程目标的实现起到重要的导向作用。评测应有利于学生健康发展，有利于课程各项目标的实现；既要关注学习结果，也要关注学习过程。评测内容应该是全面的，包括科学素质的各个方面。评测包括对学习的形成性评测和总结性评测，应以形成性评测为主；并考虑采用多种方式和多个主体的评测方法。
三、课程设计思路
小学科学的课程设计和标准制定遵循国家的教育方针和有关新课程改革的政策，力求体现科学性、先进性、继承性和实用性。本标准分为四个部分，包括前言、课程目标、内容标准和实施建议，分别阐述了小学科学课程的作用、性质、理念、目标、学习内容、实施建议等方面，体现了整个课程的设计思路。
在前言部分，首先阐述了当今时代科学技术与社会的关系发生了根本性的变化，因而国家对公民必须具备的科学素质提出了明确的要求。近几十年来，学习科学研究不仅揭示了儿童学习科学的强大潜力，还强调了从小培养儿童科学素质的重要性和必要性。这些都是小学科学课程设置的依据。
小学科学课程承担着培养小学生科学素质的责任，并应为他们继续学习和终身发展奠定良好的基础，据此决定了小学科学课程的性质。小学科学课程应该是一门以培养学生科学素质为宗旨的义务教育阶段的核心课程；是具有实践性、活动性和综合性的课程；并与小学阶段的其他课程有着密切的联系。
课程的基本理念体现了义务教育阶段实现教育普遍性和公平性的要求；体现了促进学生科学素质全面发展的要求。同时，将近几十年来有关学习科学研究的成果，包括探究式教育方法，以学生为中心、学生主动参与的学习过程，围绕主要科学概念组织教学，运用促进学生发展的评价方式等新的教育理论，体现在课程的基本理念之中。在课程的基本理念中，还强调了探究式科学教育并不意味着教师作用的降低，相反地，对教师提出了更高的要求。教学过程需要在教师的组织和引导下进行，教师的引导和支持对探究式科学教育是至关重要的。
在课程目标部分，以简洁的语言表明课程的总目标和四个方面的分目标。目标设置的依据和解释，已经在前言部分阐述。
内容标准部分是说明课程要求学生学什么以及达到的程度，共分三个部分：科学知识、设计与技术、科学探究。科学知识是学生学习内容的主要部分，在标准中以概念的形式系统呈现。从物质科学、生命科学、地球与空间科学三个主要的自然科学领域中选取了21个主要概念，要求学生认识和理解。进一步把主要概念分解成125个比较小的、和实际生活联系较紧密的概念，在标准中称之为“分解概念”。对每一个“分解概念”举例加以说明，并给出学习内容的目标，以便《标准》使用者较容易地理解和实施。概念的陈述以叙述内容为主，即说明“这是什么”，尽量减少过于抽象的名词定义。希望学生了解科学并不是空泛的定义，科学来源于生活实际，为解决生活中的实际问题服务，以保持他们对科学的兴趣和探究的热情。
设计与技术领域代表了科学实践的重要方面，将其包括在本标准的学习内容之内，对提高学生的综合实践能力和创新能力是十分有利的。设计与技术部分包括了3个主要概念，并分解为15个比较小的“分解概念”，也给出了相应的举例和学习内容目标。
内容标准的第三部分是关于科学探究的学习内容。科学不仅包括知识，还包括获取知识的过程与方法。科学探究是科学家获取新的科学知识的方法，它是一个复杂的、多层面的、多种实现方式的、不断循环和上升的过程。在学习内容中列出了科学探究的五个要素，供学生在学习过程中通过实践来体验和了解。
实施建议部分是对如何进行教学实践的建议。教材和有关教学资源的建设是很重要的，它是标准与教学实践之间的桥梁。中国国土广阔，各地区情况差别较大，各地需要根据实际情况将标准具体运用于教学实践，这就需要通过教材的编写者来实现。教师的培训和发展也要依靠教学资源的建设。教师队伍的建设对任何教育改革都是最为关键的因素。面对中国小学科学教师队伍的现状，普遍提高教师的科学素质，重点保证科学教师的职前培养与在职培训，保证其科学教育工作条件又是当务之急。实施建议中还对教学、评价和其他与教学过程有关的支持条件提出了建议。
附录一给出了科学知识内容标准中学习内容目标栏一项所涉及动词的说明。附录二是两个从目前的教学实践中优选出来的案例。一个案例采用观察的方法，另一个案例采用单变量实验的方法收集实证。
第二部分 课程目标
一、总目标
小学科学课程的总目标是培养学生的科学素质，并应为他们继续学习和终身发展奠定良好的基础。
学生通过科学课程的学习，能保持和发展对自然的好奇心和探究热情；理解与认知水平相适应的科学概念，并能应用于日常生活；体验科学探究的基本过程和方法；形成尊重事实、乐于探究的科学态度；发展用科学语言与他人交流和沟通的能力；初步了解科学技术与社会的关系，初步形成对科学的认识。
二、分目标
（一）科学知识
1．通过对物质科学有关知识的学习，了解物质的一些基本性质和基本运动形式，认识物体的运动、力的作用、能量、能量的不同形式及其相互转换。
2．通过对生命科学有关知识的学习，了解生命体的主要特征，理解生物的生命活动和生命周期；认识人体和健康，以及生命体与环境的相互作用。
3．通过对地球与空间科学有关知识的学习，了解与地球相关的宇宙环境，知道太阳系的基本概况；了解地球的运动及地球的圈层结构；认识人类与环境的关系，知道地球是人类应珍惜的家园。
（二）科学探究
1．了解科学探究是获取科学知识的主要方法，它是科学家通过实证、逻辑推理、创造性思维及交流形成共识的过程。
2．知道通过科学探究形成共识的科学知识在一定阶段是正确的，但是随着新证据的增加，会不断完善、深入和发展。
3．知道科学探究大体包括的要素：提出和聚焦问题，设计研究方案，收集和获取证据，分析数据、得出结论，表达与交流。认识到探究不是模式化的线性过程，而是循环往复、相互交叉的过程。
4．能将科学探究的过程和方法运用于力所能及的探索活动。
（三）科学态度
1．对自然现象保持好奇心和探究热情，乐于参加观察、实验、制作、调查等科学活动，并能在活动中克服困难，认真完成预定的任务。
2．依据实际证据，勇于发表和说明自己的见解，乐于倾听不同的意见和理解别人的观点，以完善和修正自己的观点。
3．在科学探究活动中主动与他人合作，积极地参与交流和讨论。对别人的情感和利益具有敏感性。
4．热爱自然，珍爱生命，具有保护环境的意识和社会责任感。
（四）科学技术与社会的关系
1．将学到的科学知识和日常生活中运用的工具、器具、设备相联系，识别日常生活中科学的应用；了解人们如何运用设计与技术来解决实际问题，以改善人们的生活，并使社会的生产和文化生活方式发生变化。
2．了解人类活动对所在地区自然环境、生活条件以及社会变迁的影响；了解社会需求是推动科学技术发展的强大动力，科学技术在当代社会和经济发展中已成为一种重要的力量。
3．利用所掌握的科学知识开始考虑有关正确运用科学技术的伦理问题，知道从事科学技术研究和对科学技术的运用，都必须考虑伦理和道德的取向，认识到自己在保护环境、节约资源上的责任。
第三部分 内容标准
一、科学知识
内容标准中的科学知识选自物质科学、生命科学、地球与空间科学三个领域，这三个领域是自然科学中的主要领域。从这三个领域中选择一些适合于儿童学习的主要概念，可以为儿童的继续学习和发展打下良好的基础。
为了便于使用者了解标准中所选概念的依据，在表一中列出了三个科学知识领域的主题和核心概念，但它们并不是要求学生在小学阶段理解的概念层次。
表一、科学知识领域的主题和核心概念
领域 主题 核心概念
物质科学 物质 物质具有不同的特性、结构和功能，物质的特性取决于它的结构和成分
可以按不同特性对物质进行分类和分离
物质可以以不同形态存在，但是物质不会消失
能量 能量有不同的形式，不同形式能量之间可以转换并保持总量的不变
能量可以通过物质以不同的形式传递
能量是维持我们生存和发展所必需的，我们需要尽可能地避免浪费能量，并把能量保持在人类可用的形式上
力的作用和运动 物体总以不同形式在运动
运动表现为一个物体相对于另一个物体位置的变化
力作用于物体会改变物体的运动状态，产生力的作用需要能量
生命科学 生命的主要特征 细胞是生物体的基本组成单位
生物不断地与周围的环境交换物质、能量和信息，适应环境以维持生存
生物有生命周期，有生有死，通过遗传繁殖延续后代
生物的分类和生物多样性 动物需要依靠其他生物供给养分
植物能自养，还能提供人和动物生存需要的氧气和养分
微生物一般不能用肉眼观察到
生物进化过程形成了生物多样性
人类 人类是进化的产物
人与其他动物主要区别在于人有一个具有高级功能的脑，有语言、思想、复杂情感和意志
地球与空间科学 地球与太阳系 太阳系只是宇宙中很小很小的部分，太阳系中的星球按一定的规律运动，地球是太阳系中的一颗行星
地球自转并围绕太阳运动，因此形成了昼夜和季节
自然环境保护 地球以及围绕地球形成的独特圈层构造，包括大气圈、生物圈、水圈和岩石圈，提供了人类和其他生物赖以生存的自然环境
人类活动必须注意保护自然环境
在表二中，列出了要求学生学习的科学知识的内容标准，包括的主要概念共21个，每个序号后的说明是这21个主要概念的表述，要求学生认识和理解。其中，物质科学领域的主要概念有10个，生命科学领域有7个，地球与空间科学领域有4个。
学生认识和理解这些主要概念，需要从他们周围熟悉的事实、现象和已有的经验开始，先建构一些较为具体的概念。标准中对每个主要概念进行了分解，共分解成125个“分解概念”。在这些表格中的第一列是对这125个分解概念的表述；第二列是举例说明与该概念有关的事实和现象；第三列是学习内容的目标，给出对该概念学习程度的简要说明，供教学、教材编写和评测时使用。
Ⅶ 就如何提高基础科学研究水平提出三条方法论建议
提高基础科学研究水平，需要我们加大科学扶持力度。
Ⅷ 科学探究的方法主要有哪些
1、观察是科学探究的一种基本方法。科学观察可以直接用肉眼，也可以借助放大镜、显微镜等仪器，或利用照相机、录像机、摄像机等工具，有时还需要测量．科学的观察要有明确的目的；观察时要全面、细致、实事求是，并及时记录下来；要有计划、要耐心；要积极思考，及时记录；要交流看法、进行讨论。
2、实验法是生物研究的主要方法，是利用特定的器具和材料，通过有目的、有步骤的实验操作和观察、记录分析，发现或验证科学结论。一般步骤：发现并提出问题；收集与问题相关的信息；作出假设；设计实验方案；实施实验并记录；分析实验现象；得出结论。
3、调查是科学探究的常用方法之一。调查时首先要明确调查目的和调查对象，制订合理的调查方案．调查过程中有时因为调查的范围很大，就要选取一部分调查对象作为样本．调查过程中要如实记录．对调查的结果要进行整理和分析，有时要用数学方法进行统计。
Ⅸ 要用什么样的技术手段来解决科学问题
理论、试验、实践。
Ⅹ 怎样进行科学研究
教师对科学的理解，以及他们对科学的态度，直接影响到科学教育的实施,影响到学生科学探究学习的质量。因而，在进行科学教育教师培训时，应该帮助教师回顾和整理对科学的认识。
什么是“科学”呢？通常科学指近代科学，一般把伽利略（Galileo，1564－ 1642）的研究工作和他对实证方法的确立，看作是现代科学诞生的标志。科学原来指的是自然科学，上世纪九十年代联合国教科文组织重新明确了科学的范围。按照联合国教科文组织给出的定义，科学包括自然科学和社会科学。在幼儿园和小学的科学教育里，我们探究的是自然科学领域的问题。
科学和技术是两个不同的概念。虽然，它们之间有联系，我们在习惯上也经常把它们联在一起，但它们研究的内容、方法和对社会的作用有很多不同。简要地讲，科学在认识世界中发现新的知识，而技术在改造世界中发展新的手段。对学生进行科学和技术方面的教育都是很必要的。对小学科学教育课来说，主要是让学生获得科学方面有关的一些基础，但是，也会在实际动手中涉及一些技术的使用。我们鼓励在实验中考虑发展适合于学生的技能，把科学和技术结合在探究过程中。这样作对这个年龄段儿童的发展是很有好处的，如建构一些结构模型和搭建电动车等，不仅有利于发展儿童的多种感官能力，而且也有助于发展学生综合解决问题的能力。
据学者们研究，对科学的定义至少有50多种。所以，我们不必去深究“科学”的确切定义，而是去理解有关“科学”的主要含义。我们论及“科学”，至少包含科学知识、科学方法、科学精神，科学态度，还可以包括科学研究、科学素质等。
一、科学知识
人类自古以来，就在大自然中进化、生存和发展。人类对自身生命的奥妙，以及对绚丽多彩而又复杂多变的自然界，不断地在进行探索，不断地用不同的方式进行解释，包括用诗歌、绘画、舞蹈等艺术形式，用哲学、宗教和各种假说等。但是，科学的解释与它们不同。科学的语言是基于实证的，有推理和经过归纳的，科学上力求用定量而简明朴素的语言来描述事实，表达概念和规律。
例如，在我们周围存在着许多自然界的现象，这之中包含了一些必然的因果关系，如“我们松开手，石头就会落到地上”。古代的人们试图去描述这个过程，石头和其它物体是怎样落向地面的。两千多年前，古希腊的着名学者亚里士多德（Aristotle，公元前384－322）首先把对这类现象的描述归纳成为规律，他认为，体积相等的两个物体，较重的下落的较快。他又认为，在物体下落的过程中，下落的速度是恒定的。直到伽利略以前，在近两千年的时间里，没有人对亚里士多德的主张提出疑问。
伽利略对亚里士多德的主张发生了怀疑。为此，伽利略设计了试验。传说他在二十多岁时，爬上位于意大利比萨城的比萨斜塔，做实验来证实亚里士多德关于物体下落的快慢精确地与它们的重量成正比的论断是错误的。他经过推理，对物体下落是否速度恒定也产生怀疑，为证实他对亚里斯多德主张的疑问，他用一块近十一米长的木板。木板中间刻画出一个宽为两个多厘米的沟槽，并用非常光滑的牛皮纸覆盖它，让一个光滑的铜球沿着斜面滚下，用一个带有阀门的蓄水器计时。在做了球从不同高度滚下斜面的百次左右试验后，他发现距离和时间之间的关系非常近似于z = Kt2,而不是如亚里斯多德所总结的 z = Kt ，式中K是常数，z是距离，t是时间。当时还没有可以精确计量时间的仪器，为了计量时间，伽利略在一个水桶的底部装上一个很细的管子，在做实验时，在物体沿着斜面下滑的过程中，水同时经过这根细的管子流入一个杯子，精确地称出杯子里水的重量，就可以知道不同运动时间之间的比例。
伽利略用了定量的方法来进行测量，用实证的试验方法证实了他的假定，归纳出了规律，证明物体落下是加速度不变的加速运动，而不是速度不变的匀速运动。这种因怀疑而提出问题，用具有精确定量的方法来做试验，并从事实中归纳出定律和数学模型的过程，集中体现了近代科学研究的主要特点。所以，人们一般认为近代科学从伽利略开始。
伽利略解决了物体是怎样落向地面的问题。为什么物体会落向地面，而不是远离地面呢？这个现象人们都很熟悉，但是很长时期里没有人问为什么。直到17世纪，英国科学家牛顿（Newton，1642－1727）进一步研究了石头为什么会落向地球，为什么是加速运动。他力图归纳出不仅适用于地球与地球上物体之间的作用规律，也适用于宇宙大千世界的规律。在观察了许多在自然界发生的过程以后，他从直觉的假想出发，利用数学模型归纳出适用于世上万物间作用的万有引力模型。许多不同的试验为牛顿的假想提供了实证，他的假想就成为了公认的万有引力定律。
直到20世纪初，爱因斯坦（Einstein，1879－1955）认为牛顿的定律在描述宇宙的某些现象时有局限性，他又在牛顿的基础上发展了相对论。这种对客观世界的研究进程会继续不断地深入进行下去，科学就是这样不断地肯定、否定、否定之否定，依靠实证来不断逼近自然界客观存在的真理。
总之，科学知识就是指人类经过科学研究而积累的，系统的对客观世界和人类自身的认识。这个认识在不断修正，不断深入，以逐步逼近客观存在。科学知识的表现形式有科学事实、科学概念、科学原理、科学理论和科学模型等。科学知识并不是客观不变的真理，更不是绝对的真理。通俗地说，科学知识的得来是有道理的，经过实证证明的，但是，它又是有局限性的，它在科学家不断地探究之中发展和深化。无限的客观世界是如此复杂，而且在不断地变化之中，我们人类主观的认识能力与之相比是十分有限的，人类对客观真理的探究总是不断地在曲折中前进。
二、科学研究的原则
实际上，在上一节中我们已经用实例介绍了科学研究的主要特点，现在我们可把科学研究的原则归纳如下。
科学研究应该符合以下的原则：
科学研究的第一原则：引出有价值的、能用实证方法来进行研究的问题。
从直觉的怀疑，到概括和界定出一个有价值的问题，对科学研究来说是很重要的。引出的问题应是为填补现存知识的缺陷；或是为了寻求新的知识；致力于鉴别某些现象的一种或多种起因；对一些假说进行规范的试验等。引出问题及为求解它而制定研究计划时，必须首先要对已有的有关理论、方法和实证工作有详尽的了解。
科学研究的第二原则：把研究与有关的理论相联系。
科学常常把建立理论作为长期的目标。这种理论不仅能解释具体的实例，也能对某类现象提供普遍化的解释。不论是以明显或是以隐含的形式出现，每一种科学探究都会与某种已存在的理论或概念的框架相联系，并用它们来指导整个研究活动。科学通过建立、修正和完善已有的理论，有时也会通过更替已有的理论，以获得新的解说，逐步积累科学知识。
科学研究的第三原则：使用能够直接对问题进行调查研究的方法
在不同的研究中，应采用不同的与之相适应的研究方法，这是很重要的，也是一个普遍的规律。特定的研究构思和方法常常仅对某一类研究和问题适用，很难适用于一系列探究中的所有问题和课题。因此，在研究某个系列问题时，经常要采用完全不同的研究方法来研究该系列问题中的不同部分。
科学研究的第四原则：提供一个连贯的、明晰的推理过程。
科学的核心是理性的推论：根据已获得的信息和对现象的观察，提出解释、结论，或预测。科学研究需要一个逻辑的推理过程：从实证到理论，然后再回到实证。这个过程是连贯的、可分享的、对怀疑者具有说服力的。
科学研究的第五原则：可重复性和可推广性。
科学研究强调对每个发现与结果进行检验、证实和校核。由于所有的研究都是基于有限的观察结果和实验之上，因而，科学上需要把特定情况下获得的发现，应用于更多的对象和情况。当某些发现能在一定范围的时间和地点被重复时，科学的知识才可以认为是被确立了。
科学研究的第六原则：公开研究情况，以便鼓励专业界的审查和批评。
科学研究只有在广泛地传播，并得到专业同行的评审后 ，才能肯定它对对知识的积累做出了贡献。这种不断进行的、合作性的、公开的批评是科学界兴旺的标志。
目前，对教育是否是科学这个问题，大家的看法并不一致。但是，如果你认为你是在做教育的科学研究，就必须遵照科学研究的原则。现在出版的相当部分的教育论文，甚至是“优秀教育科学论文”都不列出参考文献。它们就不能看作是合格的科学论文，因为任何科学研究工作都是延绵不断的人类探究活动中的一段，是前人工作的继承和发展，而你的研究结果也必须要公开接受其他人的检验。
不论人们是从事什么具体领域的科学研究，包括教育领域的科学研究，都应遵循上述科学研究的原则，这些原则也会在我们探究式科学教育中体现。
三、科学研究和试验发展
广义的讲，科学研究包括科学研究和试验发展，即我们通常讲的R&D。什么是R&D呢？
根据我国科学技术部发布的文件，科学研究与试验发展活动：指在科学技术领域，为增加知识总量、以及运用这些知识去创造新的应用而进行的系统的、创造性的活动。它包括基础研究、应用研究、试验发展三类活动。
基础研究：指为了获得新知识，而进行的实验性或理论性研究。这些新知识包括关于现象和可观察事实的基本原理，它揭示客观事物的本质、运动规律，获得新规律、新学说，它不以任何专门或特定的应用或使用为目的。
应用研究：也是为获得新知识而进行的创造性研究，主要针对某一特定的目的或目标。应用研究是为了确定基础研究成果可能具有的用途，或是为达到预定的目标，探索应采取的新方法（原理性的）或新途径。
试验发展：指利用基础研究、应用研究和实际经验所获得的已有的知识，为生产新的产品、材料和装置，建立新的工艺、系统和服务，以及对已产生和建立的上述各个项目作实质性的改进而进行的系统性工作。
科学研究主要包括基础研究和应用研究，技术发展在应用研究和试验发展中有更多的体现。而且，随着科学和技术的发展，上述三方面的活动联系越来越紧密，有时也很难区分。
在知识社会里,科学和技术的研究范畴有了扩大，不仅包含着对知识的发现和将知识应用于改造世界的技术转化，而且还包括对知识的管理和传递。知识向实用的转化不仅为满足工业上生产新产品的需要，而且应满足医疗上的需要和教育上的需要。例如像现在有关人是怎样学习的，有关儿童智力和情绪发展规律的研究结果，发展很快，可以说是日新月异，而且来自不同的学科。这些研究的成果要用在日常的教育活动中，就必须经过归纳、整理和转化。知识转化需要作为一种专业，同样需要科学研究和人才培养。今天，没有智能工具的引导我们不可能管理大量的信息，智慧和直觉经常会在浩瀚知识的海洋里遗失，因而信息的综合、运用已和生成数据本身同样重要。
四、科学精神和科学态度
什么是科学精神呢？在学术界对这个问题的讨论和争论也不少。由王大珩和于光远先生主编的“论科学精神”一书是当代中国论述科学精神相当高水平的一本着作。书的封面上还写有“新世纪初，我国学者首次深入系统的论科学精神”《1.3》。书中介绍,据樊洪业先生考证：在中文文献中最早提出“科学精神”一词的是留美学生任鸿隽先生，时间是1916年。竺可桢先生曾把科学精神归结为“求是”精神，即“只问是非，不计利害”。周光召先生在该书的序言中写道：“科学精神中最重要的，一个是实事求是，一个是追求真理，这是最根本的内容。”所以，将科学精神的核心确定为“求真”，即实事求是和追求真理是合适的。
蔡德诚先生对科学精神的内涵进行了长期的研究。他提出科学精神的内涵应该包括六个方面：客观的依据、理性的怀疑、多元的思考、平权的争论、实践的检验和宽容的激励。
他认为客观的依据是科学活动的立基之本。科学探索是需要想象力的，但是这个想象力必须立足于客观依据，富于想象力决不是凭空的幻想和乱想。第二条是理性的怀疑。人有好奇的天性，奇则察，细察则生疑。疑逐生思。冥思而深究。疑是重要的，但要基于实在的矛盾，要基于事理的逻辑。第三是多元的思考，因为客观世界是复杂的、多元的、多维的。人们需要经过充分地多元多维多方位的思考，才能产生出理性的怀疑。第四条是平权的争论。平权的争论本身也是一个保障。只有保障了争论的平等性和自由度，才能产生出理性的怀疑和多元的思考。第五条是实践的检验，在充分地自由探索和争论以后，谁是谁非，最后人人都要服从于实践检验的结果，而且要心悦诚服的服从。第六条是宽容的激励。人的探知能力是有限的，要允许失误和失败，不要以一时一事论英雄。
蔡德诚先生对科学精神的内涵的论述不仅适用于自然科学，也适用于社会科学，而且联系我国实际，比较有针对性。
在西方国家很少见到用科学精神这个词，相近的有“批判性思维。在美国先进科学协会颁布的《2061计划》中,提出通过科学教育儿童应该具有的科学态度是：
1.好奇心：善于提出问题，并且积极地去寻求答案。
2.尊重实证：思路开阔，积极主动地去考虑不同的、有冲突的实证。
3.批判地思考：权衡、观察和对观察到的事实进行评价。
4.灵活性：积极主动地接受经证实的结论和重新考虑自己的认识。
5.对变化世界敏感：有尊重生命和环境的觉悟。
对照一下，和蔡德诚先生提出的科学精神的六个方面大致一致，可以在科学教育中作为培养学生科学精神具体标准的参考。
第五节 科学素质
在中国科协发布的全民科学素质大纲（2049计划）中，对中国公民的科学素质作了如下的描述：科学素质是国民素质的组成部分，是指公民了解必要的科学知识，具备科学精神和科学的世界观，以及用科学态度和科学方法判断和处理各种事物的能力。这是对中国公民素质的要求。学生在早期确立起的对科学的态度以及价值观念，对其成年时所具有的科学素质会有决定性的影响。
在经合组织进行的国际学生成绩测试项目中，对所测试学生（15岁）的科学素质定义为：科学素质是指能具有运用科学知识，识别问题，并能吸取基于实证的结论的能力，以便对自然界，以及对由于人类的活动使之产生变化的自然界，进行理解和进行决策。
在美国国家科学教育标准中认为，有科学素养就意味着一个人能识别国家和地方的决定所赖以为基础的科学问题，并且能提出有科学技术根据的见解来。
以上三方面有关科学素质定义都是强调了培养合格的公民，以及公民能够行使公民权利，不是针对从事科学工作的社会特定人群而设立的，比较合理。
在教育部颁发的科学（3－6年级）课程标准中，对科学素质所作的定义是：科学素质包括必要的科学知识和技能、科学的思维方式、对科学的理解、科学的态度与价值观，以及运用科学知识、方法解决问题的意识和能力等方面。我们认为这样的定义中关于“运用科学知识、方法解决问题的意识和能力”方面的要求以外，也是一致的。不是每个国民都应该具有科学工作者的水平，具有运用科学知识来解决问题的能力。
在科学技术飞速发展的今天，对每个提出应具有科学素质的要求，反应了知识社会的特点。公民的科学素质应该包括掌握必要的科学知识，习惯于探究的生活态度和思维方式，以及具有科学精神的价值取向。具有科学素质的社会公民可以在知识社会之中求得进一步的发展；对有关信息进行判别和选择；参与决策和讨论。