科学技术研究方法

‘壹’ 什么是科学技术

科学技术的含义：
1.传统认为，科学是人类所积累的关于自然、社会、思维的知识体系。
2.我们所说的“科学”指研究自然现象及其规律的自然科学；技术泛指根据自然科学原理生产实践经验，为某一实际目的而协同组成的各种工具、设备、技术和工艺体系，但不包括与社会科学相应的技术内容。
3.科学与技术是辩证统一体，技术提出课题，科学完成课题，科学是发现，是技术的理论指导；技术是发明，是科学的实际运用。
社会上习惯于把科学和技术连在一起，统称为“科技”。实际二者既有密切联系，又有重要区别。科学解决理论问题，技术解决实际问题。科学要解决的问题，是发现自然界中确凿的事实与现象之间的关系，并建立理论把事实与现象联系起来；技术的任务则是把科学的成果应用到实际问题中去。科学主要是和未知的领域打交道，其进展，尤其是重大的突破，是难以预料的；技术是在相对成熟的领域内工作，可以做比较准确的规划。

‘贰’ 简述纳米材料科技的研究方法有哪些

主要有两种技术：Top down（由上而下）的方法和 Bottom up（由下而上）的方法。
Top down 由上而下的方法是一种采用物理和化学方法对宏观物质的超细化的纳米科技的研究方法。
Bottom up 由下而上的方法，以原子、分子、团簇等为基元组装具有特定功能的器件、材料。
纳米科技的最终 目的是以原子、分子为起点，去制造具有特殊功能的产品。

‘叁’ 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

‘肆’ 潜科学的研究方法

（1）、个例分析方法：所谓个例分析方法，就是通过对科学技术发展中大量个例的剖析，从个别上升到一般，概括和总结出科学技术由潜到显转化的某些共同带有的规律性的东西。
（2）、整体综合方法：整体综合方法是在个例分析的基础上，把大量的现象联结起来，作为一个统一的整体，从它们的内在的相互联系中把握事物的本质和特征。
（3）、历史方法：历史方法就是立足于现在而回到历史中去追溯不同时空坐标的历史事件在其产生、发展和功能方面的共同点，揭示它们之间相互联系的必然性及因果关系。
（4）、从抽象上升到具体的方法：这种方法是是通过抽象这一思维形式，舍弃研究对象的非本质的东西，抽取本质的特性和方面。

‘伍’ 科学技术研究的辩证思维方法有哪些如何理解辩证

1、归纳演绎

归纳和演绎是最初也是最基本的思维方法。归纳和演绎的客观基础是事物本身固有的个性和共性、特殊和普遍的关系。归纳和演绎是方向相反的两种思维方法，但两者又是互相依赖、互相渗透、互相促进的。

归纳为演绎的基础，作为演绎出发点的一般原理往往是归纳得来的；演绎是归纳的前提，它为归纳提供理论指导和论证。在实际的思维过程中，归纳和演绎是相互推移、交替使用的。归纳和演绎都具有局限性，单纯的归纳或演绎还不能揭示事物的本质和规律，需要运用更为深刻的其他思维方法。

2、分析综合

这是更深刻地把握事物本质的思维方法。分析为在思维过程中把认识的对象分解为不同的组成部分、方面、特性等，对它们分别加以研究，认识事物的各个方面，从中找出事物的本质；综合则是把分解出来的不同部分、方面按其客观的次序、结构组成一个整体，从而达到认识事物的整体。

分析和综合的客观基础是事物整体与部分、系统与要素之间的关系。分析和综合是两种相反的思维方法，但它们又是统一的，相互联系、相互转化、相互促进。分析是综合的基础，没有分析就没有综合；综合是分析的完成，离开了综合就没有科学的分析。分析和综合的统一是矛盾分析法在思维领域中的具体运用。

3、抽象具体

抽象和具体是辩证思维的高级形式。抽象为对客观事物某一方面本质的概括或规定；思维具体或理性具体是在抽象的基础上形成的综合，它不同于感性具体，感性具体只是感官直接感觉到的具体。

而理性具体则是在感性具体基础上经过思维的分析和综合，达到对事物多方面属性或本质的把握。由抽象上升到具体的方法，就是由抽象的逻辑起点经过一系列中介，达到思维具体的过程。

4、逻辑历史

由抽象上升到具体的逻辑思维过程同客观事物的历史过程和认识的历史过程应当符合，也就是逻辑和历史的统一。逻辑指的是理性思维或抽象思维，它以理论的形态反映客观事物的规律性。历史包括两层意思：客观现实的历史发展过程，人类认识的历史发展过程。

真正科学的认识是现实历史发展的反映，要求思维的逻辑与历史的进程相一致。历史是逻辑韵基础和内容，逻辑是历史在理论上的再现，是“修正过”的历史。逻辑和历史的一致是辩证思维的一个根本原则。

(5)科学技术研究方法扩展阅读

科学与技术之间的关系因历史时期而不同，从技术领先到科学领先发展，从技术与科学分离到科学与技术精密结合，现代科技的发展更加使科学的基础研究与技术的应用开发之间的时间缩短，尤其系统科学的诞生，导致了自动化、计算机、通讯技术从科技到产业化的迅速转化。

而系统科学应用于生物医学又导致了系统生物学与合成生物学之间偶合，将迅速导致系统医学与系统生物工程的应用，从而导致个体化医学、转化医学与医疗工程化系统的生物医学与生物工业革命，使科学技术越来越凸显为社会经济发展的生产力。

‘陆’ 科学技术的方法

1.知道原因，正向推理，获得结果，如果没有充分的推理依据，先假设结果，然后证明假设的正确。
2.知道结果，逆向推理，获得原因，如果没有充分的推理依据，先假设原因，然后证明假设的正确。
正向推理和逆向推理相互包含。 科学上经常遇到的事情：看到一个现象，分析有多少种原因可以造成这种结果（提出假说），然后证实哪一种或哪几种原因（哪一种或哪几种假说）是正确的。
提出假说需要：（1）已有的但是还不充分的推理依据（如果有充分推理依据，就不用去假设了，假设也不是没有丝毫推理依据就去凭空假设的），（2）知识和经验，（3）逻辑思维，（4）想象力，（5）直觉。
逐步缩小思考的范围，排除不必要的干扰。 1.直接证明：找到证据，证明因果关系。
2.间接证明：难以直接证明的时候，可以考虑间接证明。
例如：早期的冰箱冷冻机用的是氟利昂，为了检查冷冻机的氟利昂是否有微量的泄露，直接观察是很难发现的，科学家给氟利昂中添加了夜光物质，然后在黑暗中观察是否有亮点来判断是否有氟利昂的泄露。
3.排除法：着名侦探福尔摩斯说过：“当排除了所有其它的可能性，还剩一个时，不管有多么的不可能，那都是真相。”
4.反证法：从反面的角度的证明方法，但是只适用于一些情况。
例如：第一步：假设命题结论不成立，即假设结论的反面成立。第二步：从这个命题出发，经过推理证明得出矛盾。第三步：由矛盾判断假设不成立，从而肯定命题的结论正确。
5.证明假说，需要注意的方面：
（1）实验对象的选择：第一，实验对象是否具有代表性，第二，实验对象代表的是什么，是局部还是整体。
（2）实验情况的选择：有些性质只有在特殊情况下或极端情况下才能体现出来，如果选择通常情况来研究，可能就得不到结果。反之，知道一个性质，要清楚这个性质是在通常情况下体现出来的性质，还是在特殊情况下体现出来的性质，还是在通常和特殊情况下都能体现出来的性质。 1.因果的关系：一因一果，一因多果，一果多因，多因多果。
2.偶然还是必然：有些结果看似是偶然的，其中包含着必然的原因。 1.概率：产生多种结果，各种结果出现的概率是否一样，如果不一样，各是多少，什么原因使有的概率高，有的概率低。
2.平等：各种平等的选择中，只有一个可能成为了事实，那么肯定有某种选取的原因。 1.功能组合：把蒸汽机产生动力的功能和轮子转动的功能组合在一起，发明了早期的蒸汽汽车和蒸汽火车。
2.功能拓展：木头能漂浮的功能进行拓展，发明木船。
3.功能类比：人类参考鸟的翅膀发明了飞机，参考鱼的结构发明了潜艇。 1.爱因斯坦发明相对论：
人可以看见东西，因为光照到东西上，然后反射进人的眼睛。假如阳光照到钟表上，然后反射进人的眼睛的那个时刻，人以光速后退，那么后面的光就无法再进入眼睛，那么人的眼睛始终看到的是特定时刻的光线，因此看到钟表的指针就不走了，而是停留在特定的时刻，在此理论的基础上，爱因斯坦提出相对论。
要点：第一，事物的有些性质，只有在特殊情况下才能表现出来。第二，取材好，选取的是表现时间的钟表。
2.牛顿发现万有引力：
牛顿坐在苹果树下，一个苹果砸到牛顿的头上，牛顿觉得上、下、左、右四个方向在空间上是平等的，为什么苹果要向下掉，而不向上掉，或向左掉，或向右掉，所以认为大地吸引了苹果。
要点：第一，各种平等选择中，就一个可能成为了事实，那么肯定有某种选取的原因。第二，排除法，低头环顾四周，能吸引苹果的只有大地。
3.爱迪生发明灯泡：
爱迪生为了选取灯丝的材料，实验了2000多种物质，就连自己的头发丝都实验了，最终选取钨丝作为灯丝。
要点：排除法，把各种可能的物质都做实验，然后再排除不可用的。

‘柒’ 科学技术研究的辩证思维方法有哪些

一分为二看问题（从正面和反面考虑）
发散思维（多角度）
推理思维（举一反三）

‘捌’ 什么是科学技术方法论

3月26日 19:49 科学技术哲学属于哲学的重要分支学科,主要研究自然界的一般规律,科学技术活动的基本方法,科学技术及其发展中的哲学问题,科学技术与社会的相互作用等内容.科学技术哲学的历史很长,中国古代和古希腊时代的思想家就开始研究自然哲学方面的问题,随着科学技术的发展,科学技术方法论的研究开始出现,科学技术对科学影响日益明显的现代,科学技术与社会关系成为科学技术哲学研究的重点.科技哲学研究也日益受到重视.马克思主义对科技哲学的发展有重要的贡献.恩格斯《自然辩证法》一书奠定了马克思主义在科学技术哲学的历史地位.
科学技术哲学正是以辩证唯物主义为指导,研究自然界的辩证本性,研究科学技术思维的辩证法,研究科学技术与社会的辩证关系等内容.由于科学技术活动已成为独立的社会活动,因此,将科学技术作为一个单独对象考察和研究无论对科技发展还是对社会发展都具有重要的作用.科学哲学研究实际上涉及到马克思主义哲学,科学技术发展史,自然哲学,科学哲学,技术哲学,思维科学,科技社会学,科技方法学,科技伦理学,技术经济学等多个学科,具有明显的交叉和前沿学科的性质.

科学技术哲学以自然观,认识论与方法论,科学观,科学技术与社会等为研究领域.人类对自然的认识过程,对自然规律的认识过程和思维方法,对科学发展规律的认识过程,对科学技术与社会发展的相互关系和互动作用,以及科学技术思想,文化,政策,管理等领域之间的相互关系及其作用和影响等等,均为其研究的范围.
其理论研究在科学研究领域和高校的科研与教学中,具有不可或缺的地位和意义.应用研究对各个层面和领域具有非常现实的意义.
其主要研究方向有:
1.科学思想与方法研究:主要研究科学家是如何提出问题,思考问题和解决问题的,从历史的角度对科学发现过程进行理性重建或从哲学的角度对科学家的思想和方法进行总结和概括.
2.科学技术与社会研究:主要研究科学,技术与社会之间的关系,在广阔的社会背景下理解科学技术的本质,以及科学技术与政治,经济,法律,伦理道德,文化价值之间的复杂互动关系.
3.科学技术与公共政策研究:主要研究科学技术与社会的基本伦理规范,公共道德,公共利益之间的关系,为政府决策部门调整和制定科技政策提供理论依据.
4.科学文化与科学传播研究:科技传播与文化研究:主要从事科技传播的手段与效果,科技传播媒体及组织管理,国家科技传播体系,以及作为文化形态的科学技术和科学技术与文化的互动等方面的研究工作.
5.科学技术管理研究:主要研究宏观科技管理的基本手段与途径,微观科技管理的基本理论,不同科技组织(科研机构,大学,科技企业等)科技管理的基本策略与效果评价等方面的研究工作.
五,课程简介
21-010108-01-09
科学技术哲学通论
3(54)
适用专业:
科学技术哲学,哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
自然观的演变过程;自然规律的认识方法及其发展;对科学的内部结构,发展规律,发展的动力的认识;科学技术与社会的发展,新的发展观.
参考文献:
1. 教育部社政司. 自然辩证法概论[M]. 北京:高等教育出版社,1991
2. 黄顺基等. 科学技术哲学引论[M]. 北京:中国人民大学出版社,1991
21-010108-02-09
科学哲学原着选读
3(54)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
科学中的合理性,客观性与价值;归纳,预测,证据;确证与关联,不确定性;解释模型;自然规律;理论与还原;经验论与科学实在论.
参考文献:
1. 塔尔斯基着,周礼全等译. 逻辑与演绎科学方法论[M].北京:商务出版社,1963
2. 江天冀. 归纳逻辑导论[M].长沙:湖南人民出版社,1987
21-010108-03-09
科学史原着选读
3(54)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
通过阅读科学经典文献;研读反映杰出科学史成就的佳作;掌握权威的科学史工具书;学会查阅和利用科学史文献;了解科学史研究的国际背景和前沿状况;提高在科学史领域中的文献分析和利用能力.
参考文献:
1. 乔治.巴萨拉,威廉.科尔曼主编. 剑桥科学史丛书[M].上海:复旦大学出版社,2002
2. 李约瑟. 中国科学技术史[M](第二卷).上海:上海古籍出版,1990
21-010108-04-09
科学社会学原着选读
3(54)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
社会学和科学的社会研究;科学研究组织形式的演变;科学共同体;科学系统的自我控制机制;科学中的角色;科学与社会的互动;实验室及其超越.
参考文献:
Robert K Merton着,范岱年等译. 17世纪英国的科学,技术与社会[M]. 成都:四川人民出版社,1982
2. J.D.贝尔纳 着,陈体芳译. 科学的社会功能[M].北京:商务印书馆,1982
21-010108-05-09
科学技术与社会专题研究
3(54)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
科学技术与社会生产力,发展观的关系;自然资源的有限性和发展的矛盾;自然资源与环境
问题;可持续发展观.
参考文献:
雷切尔.卡森着,吕瑞兰,李长生译. 寂静的春天[M].长春:吉林人民出版社,1997
20-010108-01-09
自然科学哲学专题研究
2(36)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
研究自然科学前沿提出的;与特定的科学问题密不可分的形而上学;认识论;逻辑学或伦理学问题.它们或者触及到科学认识的深层哲学问题,或者引发了人们对社会伦理道德的思考.
参考文献:
1. 孙小礼主编. 现代科学的哲学争论[M].北京:北京大学出版社,2003
2. 赵光武主编. 现代科学的哲学探索[M].北京:北京大学出版社,1993
3.ature,Science,Philosophy of Science, 自然辩证法通讯[J],自然辩证法研究[J]等刊物上的有关文章.
20-010108-02-09
科技政策专题研究
2(36)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
科技政策的出现及其意义;国内外科技政策研究的历史与现状;科技政策的制定过程;科技政策的社会评价;科技政策与科技发展战略;科技政策及其后果.
参考文献:
1. 中科院文献情报中心编. 中外科技政策评论[M].北京理工大学出版社,2003
2.樊兴顺主编. 现代科学技术与科技政策[M].西安: 陕西科学技术出版社,1995
3.约翰·阿利克等着. 美国21世纪科技政策[M].北京:北京国防出版社,1999
20-010108-03-09
科学传播专题研究
2(36)
适用专业:
科技哲学
先修课程:
科学技术概论
内容概要:
科学传播的演进与发展;科学传播的基本途径和模式;专业交流,科技教育,科学普及及技术传播的基本特征;科学传播的社会功能;国家科学传播体系的构成及科学传播政策;科学传播与现代传播技术.
参考文献:
1. 翟杰全. 让科技跨越时空—科技传播与科技传播学[M].北京:北京理工大学,出版社,2002
2. 孙宝寅. 科技传播导论[M].北京:清华大学出版社,1997
20-010108-04-09
科学思想史专题研究
2(36)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
科学概念和思想发展的历史轨迹;重大科学发现的历史文化背景,过程和意义;科学家的世界观,价值观对科学发现的影响;科学与宗教,文化的关系.
参考文献:
1. 吴国盛. 科学思想史指南[M].成都:四川教育出版社,1994
2. 梅尔茨. 十九世纪欧洲思想史(第一卷)[M].北京:商务印书馆,1999
3. 霍尔顿. 科学思想史论集[M].石家庄:河北教育出版社,1990
20-010108-05-09
技术创新专题研究
2(36)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
探讨技术创新的理论,过程,机制,要素,方式,战略,作用;研究技术创新过程中的相关管理问题.
参考文献:
傅家骥. 技术创新学[M]. 北京: 清华大学出版社,1998
20-010108-06-09
科学与公共政策专题研究
2(36)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
科学与公共政策是一个面向社会现实的新兴的研究领域,主要研究科学技术在公共政策和社会政策中地位和作用,从社会伦理道德,价值取向等方面反思科学技术带来的社会问题.
参考文献:
1. 威廉·N.邓恩. 公共政策分析导论[M].北京:中国人民大学出版社,2002
2. Richard P.Barke. Science,Technology and Public Policy, Washington D.C. : CQ Press c,1986
20-010108-07-09
科学方法论专题研究
2(36)
适用专业:
科学技术哲学
先修课程:
大学哲学
内容概要:
科学方法论史;近现代科学的形而上学基础;科学事实,规律和理论的特征;自然科学各门学科的方法论问题;自然科学方法与人文社会科学方法的比较研究.
参考文献:
11.1. 孙小礼主编. 自然辩证法通论(第二卷,方法论)[M].北京:高等教育出版社,1993
2. 莫兰. 方法:天然之天性[M].北京:北京大学出版社,2003
20-010108-08-09
科学技术管理
2(36)
适用专业:
科技哲学
先修课程:
科学技术概论
内容概要:
宏观科研管理的基本手段,方式和目标;微观(包括科研机构,科技企业,大学等科技型组织内的)科研管理基本理论,内容,方法和评价标准.
参考文献:
孙岗. 科技管理学[M].北京:中国对外经济贸易出版社,1997

‘玖’ 科学方法在科学技术研究中的重要地位和重要作用表现在哪些方面

科学方法论是关于科学的一般研究方法的理论,探索方法的一般结构,阐述它们的发展趋势和方向,以及科学研究中各种方法的相互关系问题.有广义狭义之分.狭义的仅指自然科学方法论即研究自然科学中的一般方法,如观察法、实验法、数学方法等.广义的则指哲学方法论,即研究一切科学的最普遍的方法.20世纪随着自然科学的发展出现了许多新方法,如控制论方法、信息方法、系统方法等.
促进了方法论研究的高度发展.科学方法论愈来愈显示出它在科学认识中确立新的研究方向、探索各部门的新生长点、提示科学思维的基本原理和形式的作用.唯物辩证法是从人类的实践中总结和概括出来的正确的哲学方法,是科学研究的普遍的方法论.它对自然科学的一般研究方法起指导作用.并将随着科学实践的发展而发展.科学方法论的历史形态,从科学发展的整个历史来看,有4种形态：自然哲学方法论、哲学方法论、逻辑方法论和理论方法论.

‘拾’ 自然观科学技术观科学技术方法论的关系有哪些

自然观：对整个自然（本原、构成、演化过程和人与自然之间关系）的总体看法和根本观点。
1、自然观：自然科学理论的思想基础
为人对自然的认识提供本体论、方法论和价值论的指导。
近代产生的唯物主义自然观把整个世界看成是一种物质存在，从而构成了近代自然科学产生和发展的一个思想前提。
从更具体的方面来看，有关物质结构的分子、原子乃至基本粒子理论，则是在古代的原子学说等自然观思想的指导下提出并建立起来的。
2、自然观：自然科学研究的方法论
近代：还原论方法
现代：系统自然观和生态自然观是当代科学研究的重要方法。