1. 研究方法有哪几种
研究方法有哪几种
研究方法有哪几种，干什么都是要讲究方法的，现在是知识与技巧的时代，不再是以前光靠蛮干就能赚钱的年代了，好的技巧与方法能帮助人们更快更好的完成自己想做的事，下面我告诉大家研究方法有哪几种。
1、调查法
调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法，它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，从而为人们提供规律性的知识。
调查法中最常用的是问卷调查法，它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法，即调查者就调查项目编制成表式，分发或邮寄给有关人员，请示填写答案，然后回收整理、统计和研究。
2、观察法
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中，观察法具有如下几个方面的作用：①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。
3、实验法
实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三，因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。
4、文献研究法
文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。
5、实证研究法
实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要，提出设计，利用科学仪器和设备，在自然条件下，通过有目的有步骤地操纵，根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系。
6、定量分析法
在科学研究中，通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化，以便更加科学地揭示规律，把握本质，理清关系，预测事物的发展趋势。
7、定性分析法
定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。
1、跨学科研究法
运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法，也称“交叉研究法”。科学发展运动的规律表明，科学在高度分化中又高度综合，形成一个统一的整体。据有关专家统计，世界上有2000多种学科，而学科分化的趋势还在加剧，但同时各学科间的联系愈来愈紧密，在语言、方法和某些概念方面，有日益统一化的趋势。
2、个案研究法
个案研究法是认定研究对象中的某一特定对象，加以调查分析，弄清其特点及其形成过程的一种研究方法。个案研究有三种基本类型：(1)个人调查，即对组织中的某一个人进行调查研究；(2)团体调查，即对某个组织或团体进行调查研究；(3)问题调查，即对某个现象或问题进行调查研究。
3、功能分析法
功能分析法是自然科学和社会科学常用的一种方法。它是通过分析某一自然现象或社会现象的内在原因，去解释现象对整体的影响（也就是对整体具有怎样的功能）。
4、数量研究法
数量研究法也称“统计分析法”和“定量分析法”，指通过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究，认识和揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势，借以达到对事物的正确解释和预测的'一种研究方法。
5、模拟法
模拟法是先依照原型的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。根据模型和原型之间的相似关系，模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种。
6、探索性研究法
探索性研究法是高层次的科学研究活动。它是用已知的信息，探索、创造新知识，产生出新颖而独特的成果或产品。
7、信息研究方法
信息研究方法是利用信息来研究系统功能的一种科学研究方法。美国数学、通讯工程师、生理学家维纳认为，客观世界有一种普遍的联系，即信息联系。当前，正处在“信息革命”的新时代，有大量的信息资源，可以开发利用。信息方法就是根据信息论、系统论、控制论的原理，通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识，并应用于实践，以实现新的目标。信息方法是一种新的科研方法，它以信息来研究系统功能，揭示事物的更深一层次的规律，帮助人们提高和掌握运用规律的能力。
8、经验总结法
经验总结法是通过对实践活动中的具体情况，进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为经验的一种方法。总结推广先进经验是人类历史上长期运用的较为行之有效的领导方法之一。
2. 属于自然科学研究的基本方法是（）A．观察法B．谈话法C．调查法D．实验
观察法是在自然状态下，研究者按照一定的目的和计划，用自己的感官外加辅助工具，对客观事物进行系统的感知、考察和描述，以发现和验证科学结论．在科学探究过程中，有些问题单凭观察是难以得出结论的．这时就需要通过实验来探究．实验当然也离不开观察，但与单纯的观察不同的是，实验是在人为控制研究对象的条件下进行的观察．实验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．观察法和实验法是人们研究生物学的基本方法．实验法的一般步骤：①发现并提出问题；②收集与问题相关的信息；③作出假设；④设计实验方案；⑤实施实验并记录；⑥分析实验现象；⑦得出结论．实验中包括理论推导、模型演示、实践操作．
故选A、C、D．
3. 课题研究方法以及有关常识
研究方法定义：
研究方法，哲学术语，是指在研究中发现新现象、新事物，或提出新理论、新观点，揭示事物内在规律的工具和手段。这是运用智慧进行科学思维的技巧，一般包括文献调查法、观察法、思辨法、行为研究法、历史研究法、概念分析法、比较研究法等。研究方法是人们在从事科学研究过程中不断总结、提炼出来的。由于人们认识问题的角度、研究对象的复杂性等因素，而且研究方法本身处于一个在不断地相互影响、相互结合、相互转化的动态发展过程中，所以对于研究方法的分类目前很难有一个完全统一的认识。
课题研究的常见科研方法:
1.观察法
研究者用自己的感官和辅助工具，对自然发生条件下的自然现象和社会论述进行直接、系统、有目的、有计划地考察和描述，从而获得经验事实的一种科研方法。(苏霍姆林斯基观察3700名学生，并做好详细记录;陈鹤琴用文字和摄影像的方法记录下808天的孩子儿童心理)
2.调查法
通过现场考察、观察、调查、问卷、访谈、测量等方式收集资料，从而对现状作出科学分析，得出规律性认识，并提出具体工作建议的一种方法。
3.经验总结法
以自己和他人的经验为对象，对其进行科学的筛选分析、核实、验证，从而使人们对相关事物的认识从感性上升到理性的研究方法。苏霍姆林斯基曾经说过“只有善于分析自己的工作的教师，才能成为优秀的有经验的教师”。
4.文献法
对文献进行查询、鉴别、整理、分析，从而找出事物本质属性的一种研究方法。文献是记录有碰耐知识的一切载体――文字、图形、符号、声频、视频等等。
5.比较法
根据一定的标准，对某类教育现象进行对比研究，通过揭示其异同，找出教育现象的普遍规律及主要对象的特殊规律，笑指春提出符合实际情况的结论或具体作法。
6.个案法
把个体作为研究的对象，通过直接或间接调查了解其发展变化的某些线索特点，并据此设计和实施相应措施，促进其发逗蠢展变化，然后把对这些条件、措施与结果之间联系的认识和结论推广到一般上去。
7.统计法
通过观察，调查和实验，对所收集的数据资料进行整理、计算、分析解释和统计检验的原理和方法。
8.行动研究法
由社会情景的参与者，为提高对自己所从事的社会实践的理性认识，为加深对实践活动及某依赖的背景的理解，进行反省式的研究。
作用:
作用从某种意义上说，有什么样的研究方法，就有什么样的科学研究。如果说归纳法产生经典科学，假说演绎法产生相对论，那么系统方法则产生复杂科学，恰如手工铁铲代表农业社会、蒸汽机代表资本主义社会、计算机代表信息社会一样。研究方法对于社会进步、学科建设和学术规范均有重要的作用。
(1)有利于推进社会进步与社会发展。梁启超认为，牛顿万有引力定律、瓦特发明蒸汽机都与培根的归纳法有关。他指出，近代社会与古代社会、中世纪社会的差异很多，但一个显着差异就是科学研究方法的革新，科学研究方法的革新成为道德、政治、技术、器物等领域的进步的基础。科学研究方法不仅是一种纯粹的学理性思维，而且有利于科学进步，有利于国计民生。因而吸收西学研究方法，推动科学研究方法的变革，对当时的中国而言是势在必行。从近现代自然科学发展的历史来看，也可以看出研究方法的重要作用。伽利略、培根等科学家所倡导的科学实验方法，不仅为近代自然科学奠定了坚实的基础，而且还在自然科学与宗教神学、经验哲学的激烈斗争中取得了胜利。从16世纪哥白尼的天文学革命到17世纪末牛顿经典力学的完善，建立在科学实验基础上的自然科学成为人们定量表述自然规津的一种知识体系。最为重要的是，它改变了人们的科学观、自然观，导致了科学与工业的结合，使人类历史出现了第一次工业革命。
(2)有利于各门学科的可持续发展。研究方法的多寡优劣及其应用水平，直接影响着科学研究的效果、效率、效能。不少科学家都非常重视对于研究方法的科学探讨，甚至认为，一切理论探讨都可以归结为对其研究方法的科学探讨。特定学科的研究方法的完善，某种程度上表征着该学科的完善程度。如经济理论发展是与经济学研究方法的不断创新密不可分的。借助于数学方法，使经济学对经济规范的描述更加清晰、精确，逻辑性更为严密;通过使用抽样调查、谈话法等，使行为经济学成为经济学的一个很有生命力的分支学科。自古典经济学开始，天文学、力学、物理学等学科的发展都对经济学的发展产生过深刻的影响。情报学的发展也借助了数学、计算机科学、认识知识科学、经济学、心理学等领域的研究方法和成果，使其研究内容更加广泛，研究问题的角度更新、更有深度。现在科学的发展正呈现出一个杂交化、整体化的发展趋势，学科间的交叉与整合日益加强，其中一个重要的方面就是研究方法的相互借用、相互促进。研究方法的创新，将为各学科的理论发展提供有力的保障，同时也依赖于理论的指导。
(3)有利于学术规范的形成。学术规范是研究者在从事科学研究过程中所要遵循的一些基本程序、基本方法和要求，它是人们在长期从事科学活动过程中所形成的，而且在动态的过程中不断完善。研究方法是人们解决科学问题时所采取的一些基本手段、途径和规则，它对于学术规范的形成和完善有很重要的意义。自然科学研究方法中的实验方法、归纳方法、实证方法都要求有严密的论证过程和对结论的检验，是对自然规律的正确解释，这其中要求研究人员有一种"求真"与"平等"精神。唯物辩证法坚持实事求是，一切从实际出发的原则，要求科学研究人员有整体的、变动的眼光和"批判"的精神。人文主义的研究方法则要求关注人的生命与权利，肯定人的价值，它有助于培育科学研究者的主体性、原创性和独立性，培养其"独立"精神。研究方法对于学术争鸣中的"平等"规范和学术评论中的"量性统一"同样具有一定的促进作用。这些都是学术规范的重要组成内容。我们应该努力把研究方法应用于科学研究中，并且注意把研究方法中所蕴含的积极精神转换成科学研究的规范。
有关常识：
1、教育科学研究方法发展演变的基本脉络：从古希腊到16世纪(直觉观察时期);17世纪到19世纪末、20世纪初(分析为主的方法论时期);20世纪以来(形成独立学科时期)。
2、教育科学研究方法的四个层次：直觉观察水平(资料收集水平);探索原因水平(内在效度);迁移推广水平(外在效度);理论研究水平。
3、教育科学研究方法的基本类型及其对教育研究的作用：基础研究的基本目的在于发展和完善理论(为什么);应用研究的目的是解决当下的、实际的问题(是什么);发展研究的目的在于发展用于学校的有效的策略(如何改进);评价研究是通过搜集和分析资料数据，对一定教育目标和教育活动的相关价值做出判断的过程(怎么样);预测研究的目的在于分析事物未来发展的前景和趋势(将会怎样)。
3、我国最早的教育科学研究方法着作是罗廷光的《教育科学研究大纲》。
4、科学观察的基本特点：观察的目的性、观察的客观性、观察的能动性。
5、测验的基本类型：按行为目标，测验内容可以分为智力测验、能力倾向测验、成就测验、个性测验四大类。
6、教育实验分组设计的基本类型：前实验设计、准实验设计、真实实验设计。前实验设计通常是一种自然描述，用来识别自然存在的临界变量及其关系，其表现形式有：单组后测设计、单组前后测设计、固定组比较设计。准实验设计是指运用原始群体，而不是随机地安排被试进行实验处理，其主要类型有：不等控制组设计、时间序列设计、平衡设计。真实实验设计中的自变量、因变量、无关变量都能得到比较严格的控制，能较好地控制内外部无效因素，并有效地操纵研究变量。真实实验设计，都有一个控制组，被试随机选择并随机分派到组。
7、教育人种学是对特定情景中的教育系统、教育过程以及教育现象完整和科学的描述。人种学研究具有现象学和自然主义的特征。人种学研究必须以整体的、全局的观念看问题。
8、定量分析的概念和特点：定量分析是赋予对象一种纯形式化的符号以反映事物的特征的方法。定量分析的对象是具有数量关系的资料，采用的方法主要是数学分析的方法。
9、好的实验的特征有：充分的实验控制;不加人为修饰;比较的基础;通过数据获得充足的信息;非污染数据;无相关变量间的干扰;代表性;省力原则。
10、列联相关对变量测量标准的最低要求是两变量都用名称量表测量。
11、参数检验的类型有：t检验(t正态分布)、方差分析、协方差分析等;非参数检验的类型有：X2检验(列联表分析)、惠特尼U检验等;相关检验的类型有：t检验、费舍Z转换检验等。
12、建立教育科学研究质量评价的指标体系应遵循以下要求：客观性、可测性、简易性、可行性。
13、撰写教育科学研究报告和论文的基本要求：在科学性的基础上创新;观点和材料的一致性;在独立思考的基础上借鉴吸收;语言文字精炼简洁，表达要准确完整。
课题指南：
指科研规划领导组织对招标课题的具体说明。课题指南是科研规划的具体化，对课题选定有重要的导向作用。课题指南一般包括说明、主课题、子课题。可供研究人员或研究单位选择。
制订课题指南，目的是正确发挥科研导向作用，调动科研人员积极性，提高科研管理水平和科研成果质量。指南课题的确定采取公开招标、平等竞争、择优立项、适当资助的原则。
制订课题指南，实行课题招标，这是科研管理的一项重要措施。这样做，可以弥补申报渠道不通畅的不足，有利于教育科研规划制定和管理部门与广大教育工作者的相互联系。促进科研人员、管理人员更新观念，加快改革，加强科研部门科研活动的有效管理和科研人员的责任感。它力图将竞争机制恰当地引进教育科研管理，使课题的确定不受地区、部门、单位的限制。为科研能力强，基础条件好的单位和个人提供更多的科研任务和更好的条件;通过组织专家对投标者的方案设计、队伍构成、人员素质等科学性、合理性如何和可行性的分析和质疑，发现问题，修正设计，也将有利于提高课题研究的科学水平和社会效益。
课题选择：
选择课题是一项思想性、科学性与实践性很强的复杂劳动。选择研究课题时，不论是从发布的课题指南中选择，或者是自行确定，都有必须依据党的教育方针和培养目标，依据其课题的科学价值。其具体原则有四个方面：
1、需要性原则。根据教育事业发展和教育改革深化的需要确定课题，使教育科研能更好地为教育行政领导部门的决策服务，为教育改革和教育发展服务。
2、科学性原则。即选题必须有事实根据和理论根据，必须有科学价值。如教育科学上的新发现、空白的填补、通说的纠正、前说的补充等。
3、创造性原则。是科学研究的生命，要求在研究成果上有新发明、有新发现、有新创造。
4、可行性原则。一是看所选的课题是否具备研究能力和研究条件。一般说来，选题不宜太密、太大、太笼统。尤其对于那些初涉教育科研的人来说，应当侧重选择范围较窄且比较具体的课题。二是看研究课题出的成果有无推广的价值。
课题形式：
从课题的组成分有：
1、重点课题。也称规划课题，是国家根据社会、经济和科学发展的战略规划而下达的课题。由于这种课题关系到整个社会和国民经济发展，要确保按期完成。
2、合同课题。即国家部门和地方政府从局部性需要出发提出的课题，主要通过委托研究、招标承包、科技合同等形式，由研究所开展研究。
3、自选课题。它包括两方面，一是科技人员个人选定并自行开展研究的课题。二是研究所根据社会发展动向、趋势、社会需求，而选定的课题，这种课题来自于横向联系渠道，又可分为自选、自定、自研课题和上报批准后再下达到所内的任务性课题。
从课题的研究属性上分有：
1、宏观课题。主要研究的是教育根本性问题，有的涉及到方针政策。如“教育本质及其在四化建设中的地位与作用”、“普及九年义务教育”的问题分析与对策研究等。这样的课题规模大、投的人力、物力多，必须是省、市的教育行政部门或科研机构才能承担。有的要省市县多级课题级协作才能完成。
2、中观课题。主要研究的是教育阶段性、地区性的课题。如“搞好教育整体改革，为农村社会主义建设服务”、“小学生思想品德形成和发展的心理结构问题。”这类课题规模大，也要投入相当的人力、物力，需要行政、科研和学校合作进行。
3、微观课题。主要是研究教育教学中的现实问题。往往以个体或群体为研究对象，主要是个案研究。如“培养差生良好心理素质的探讨”等。这类课题不求人力、物力的投入，适合科研人员与教师进行研究。
课题申报：
研究人员或研究单位，按立题审批手续，将所选定的课题向有关科研规划部门申报。其一般程序：
1、确定选题。可以自行确定题目，也可以从发布的课题指南中选题。
2、填报重点研究项目申请书。申报哪一级课题，就向哪一级办公室索取申请书。
3、申请人应按申请书各项内容和申请书上“填报须知”的各项要求认真填写，并按限期报给主管部门。
4、并按规定缴纳课题评议费。
5、若申报指南课题应在课题名称注明“指南课题”字样，或按课题指南说明要求注明课题类别。
6、申请书须经本单位领导审核，签署明确意见(包括申请者的政治素质和业务水平是否适于承担本课题研究;主管单位能否提供完成本课题所需时间和其他必要条件;能否按规定进行经费代管)承担信誉保证并加盖公章。凡只有申请人而无单位意见和公章，或以单位名义而无具体承担人的申请不予受理。
4. 自然科学的研究方法都有哪些
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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
5. 自然科学的研究方法都有哪些
自然科学是研究大自然中有机或无机的事物和现象的科学。自然科学包括天文学、物理学、化学、地球科学、生物学等等。 关于数学是否是自然科学存在着争议。有人认为数学是一门人文科学，也有人认为数学是哲学的分支，是逻辑学的一部分。但数学与自然科学之间息息相关的关系是无可争辩的。 与自然科学不同的还有人文学、社会科学和工程学。 一些人认为，在西方，亚里士多德是自然科学的创始人，伽利略·伽利莱是将实验引入自然科学的首倡人。18世纪以前欧洲自然科学与哲学几乎不可分开。古希腊的哲学家也同时是自然科学家。勒奈·笛卡尔、戈特弗里德·威廉·莱布尼茨、约翰·洛克等等着名的自然科学家也同时是哲学家。 在中国，古代把自然科学称为“物理”[1]，指研究自然物理的学问，算学（现代称数学，三代时期的六艺中也称“数”）则是一门独立于“物理”的学科，古代涌现了许多科学家，三国时期的杨泉着有《物理论》，明朝时期的方以智着有《物理小识》。不过，以前的学问分科不细不严，古代学者往往通多种学问，如墨子是一位自然科学家，也是一位思想家、哲学家、政治学家，还是一位社会政治活动家、工程师等，祖冲之是天文学家，又是数学家、机械工程师。 自然科学的工作原理 自然科学的根本目的在于寻找自然现象的来因。自然科学认为超自然的、随意的和自相矛盾的实验是不存在的。自然科学的最重要的两个支柱是观察和逻辑推理。由对自然的观察和逻辑推理自然科学可以引导出大自然中的规律。假如观察的现象与规律的预言不同，那么要么是因为观察中有错误，要么是因为至此为止被认为是正确的规律是错误的。一个超自然因素是不存在的。
6. 属于自然科学研究的基本方法是（） A．观察法 B．谈话法 C．调查法 D．实验法
观察法是在自然状态下，研究者按照一定的目的和计划，用自己的感官外加辅助工具，对客观事物进行系统的感知、考察和描述，以发现和验证科学结论．在科学探究过程中，有些问题单凭观察是难以得出结论的．这时就需要通过实验来探究．实验当然也离不开观察，但与单纯的观察不同的是，实验是在人为控制研究对象的条件下进行的观察．实验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．观察法和实验法是人们研究生物学的基本方法．实验法的一般步骤：①发现并提出问题；②收集与问题相关的信息；③作出假设；④设计实验方案；⑤实施实验并记录；⑥分析实验现象；⑦得出结论．实验中包括理论推导、模型演示、实践操作．
故选A、C、D．
7. 自然科学的研究方法
定性研究，定量研究。
比较、分析与综合、推理
8. 自然科学实践中常用的基本科学方法有哪些
答案：观测、 实验、、调查与统计以及某些探索性方法
自然科学实践中常用的基本科学方法有：观测、 实验、调查与统计以及某些探索性方法。
9. 常用的科学研究方法有哪些
科学探究的基本方法：观察法。常用方法：调查法，实验法，测量法。
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。
常见的观察方法有：核对清单法；级别量表法；记叙性描述。观察一般利用眼睛、耳朵等感觉器官去感知观察对象。由于人的感觉器官具有一定的局限性，观察者往往要借助各种现代化的仪器和手段，如照相机、录音机、显微录像机等来辅助观察。
常用方法：
调查法
调查是科学探究常用的方法之一，是了解生物种类、生存环境和外部形态等常用的研究方法。调查者以正确的理论与思想作指导，通过访谈、问卷、测验等手段．有计划地，广泛了解．掌握相关资料．在此基础上进行分析、综合、得出结论。
科学调查的步骤：明确调在的目的和调查对象一制订合理有序的调查方案实施实验调查方案。并如实做好记录对调查情况和结果进行整理和分析写出调查报告。
生物调查活动的注意事项：调查是一项科学工作。对于所看到的生物，你不管是否喜欢它，都要认真观察，如实记录；不要损伤植物和伤害动物，不要破坏其生活环境；注意安全，集体行动。
实验法
生物学是在实验的基础上建立和发展起来的一门自然科学。利用实验的方法进行科学探究是现代生物学的重要方法。实验法就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。
10. 自然科学研究的方法有（）。
自然科学研究的方茄液法有（并正）。
A.实验研究法
B.灵感思维法
C.假说研究法
D.访谈法
正确答案：绝纳悔ABC