1. 软科学的软科学介绍
《软科学》系国内外公开发行的刊物,自1987年创刊以来得到了社会各界的普遍关注和好评。1999年,本刊入选中国人文社会科学核心期刊,并被确定为中国学术期刊综合评价数据库来源期刊、中国人文社会引文数据库来源期刊和《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)》全文收录期刊;2001年,加入万方数据——数字化期刊群,并荣获首届《CAJ-CD规范》执行优秀奖;2002年,加入科技部西南科技信息中心《中文科技期刊数据库》;2003年,入选中国知识基础设施工程——中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊,并由国家新闻出版总署、国务院新闻办审核备案,被认定为中国期刊全文数据库收录期刊; 2005年,加入中文电子服务(CEPS)数据库。2011年,再次入选全国中文核心期刊,2012年,入选CSSCI(2012~2013)来源期刊。为突出刊物的指导性、理论性、超前性等特点,本刊开辟了科技与经济、战略与对策、管理科学、可持续发展、创新研究、区域发展、人力资源管理、企业管理、理论探讨等栏目,着重反映系统科学、决策科学、管理科学等有关学科应用和软科学研究成果,为决策的科学化、民主化服务。热忱欢迎各界人士踊跃赐稿。《软科学》为月刊(CN 51—1268/G3、ISSN 1001—8409),邮发代号:62-61,16开,144页/期,每月28日出版,适合各级各类决策者、管理人员、企业技术负责人、软科学研究人员及大中专院校师生阅读。2013年定价15.00元/期,全年180.00元,读者可直接到邮局或汇款到《软科学》编辑部订阅。
2. 科学研究中的基本方法有哪些
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。
3. 软科学的研究对象
软科学的研究对象是社会实践系统,即由各种相关部分综合而成的社会活动系统,而且必然是一种“人─事─物”的综合系统运动规律以及对系统整体进行优化领导和管理的理论、原理、原则与方法的综合科学。
4. 什么是软科学
软科学是一门立足实践,面向决策的新兴学科,是为决策提供支撑依据的系统学科。针对经济社会发展中日益复杂的决策问题,对软科学开展了大量的研究,如"世界新技术革命和我国对策研究""三峡工程论证""载人航天战略研究"等,取得了重大的经济效益和社会效益。软科学的突出特点,第一,它服务的对象是关系国家经济,社会问题的重大决策;第二,它是集成科学家和社会的意见,为决策提供科学的依据和支撑;第三,它是一门跨学科,跨领域的决策科学。
自然科学与社会科学相互结合的交叉科学,是科学理论与科学方法的高度集锦,决策民主化与科学化的集中体现。针对决策和管理实践中提出的复杂性、系统性课题,为解决各类复杂社会问题提出可供选择的各种途径、方案、措施和对策。
5. 软科学是指什么
一般地说,软科学是研究社会问题的科学方法,常被人们称为改革社会所必需的一种社会软件。它综合运用自然科学、社会科学和哲学的理论和方法,对复杂的社会课题(人、自然、社会经济、科学技术之间相互作用的政策课题和社会问题)进行预测、规划、管理和评价,从整体上探求最优化的解决方案和决策。
软科学的特点有三点:
一是侧重研究人和社会因素在自然现象和科技项目中的作用;
二是寻求解决问题的策略和方法;三是综合运用多学科知识,为不同目的服务。
软科学研究,主要采用系统分析方法,为研究对象建立物理模型和数学模型,进行定性和定量分析。在整个研究过程中,以全面、连贯、动态、辩证的系统思想,进行多元多值、多测度的网络分析,这是软科学在研究方法上的重要特点。
从某种意义讲,软科学是研究技巧、信息、组织和领导的知识体系;而相对于软科学的硬科学则是研究物质设备的技术知识体系;软科学是操纵硬科学的科学。软科学主要包括科学学、管理科学、统计学、预测学、决策科学、技术经济学等学科。
软科学将现代科学作为一种重要的社会现象和社会建制,研究它的本质特征,考察它与社会的关系,提示它的一般发展规律,探索它的体系结构,从而对现代社会的科学活动实行有效管理,争取最优效果。
管理科学是最早出现的一门软科学,它直接体现软科学的社会功能,是软科学的中心。管理科学的目标,是在正确决策的前提下提高管理效率。它包括企业管理、科研管理、教育管理、行政管理等。
预测学为科学化管理提供决策的依据,提供合乎经济规律和现代科学发展规律的管理思想和规划。“现在——未来——现在”是研究的程序公式,即从现在出发,考虑到未来,再回到对现在的关注,以便采取各种对策,应付未来的发展和演变,从而正确、有效地选择、控制、改变未来。
6. 什么是软科学研究成果
软科学研究是以实现决策科学化、民主化和管理现代化为宗旨,以推动经济、科技、社
会的持续协调发展为目标,针对决策和管理实践中提出的复杂性、系统性课题,综合运用自
然科学、社会科学和工程技术的多门类多学科知识,运用定性和定量相结合的系统分析和论
证手段,而进行的一种跨学科、多层次的科研活动。
软科学研究是以实现决策科学化、民主化和管理现代化为宗旨,以推动经济、科技、社
会的持续协调发展为目标,针对决策和管理实践中提出的复杂性、系统性课题,综合运用自
然科学、社会科学和工程技术的多门类多学科知识,运用定性和定量相结合的系统分析和论
证手段,而进行的一种跨学科、多层次的科研活动。软科学研究为人们解决各类复杂社会问
题提出可供选择的各种途径、方案、措施和对策。软科学研究的一个重要目标,是为各级管
理决策部门提供咨询服务。同时,也积极面向社会发展咨询业。
7. 科学研究方法有哪些
科学研究方法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。
常用的科学研究方法有:观察法、调查法、历史法、比较法、统计法、实验研究法、行动研究法等。
一、观察法
观察法是进行教育科学研究常用的一种方法。研究者依据一定的目的和计划,在自然条件下,对研究对象进行系统的连续的观察,并做出准确、具体和详尽的记录,以便全面而正确地掌握所要研究的情况。 观察法的一般步骤是:(1)事先做好准备,制订观察计划,先对观察的对象作一般的了解,然后根据研究任务和研究对象的特点,确定观察的目的、内容和重点,最后制定整个观察计划,确定进行观察全过程的步骤、次数、时间、记录用纸、表格,以及所用的仪器等;(2)按计划进行实际观察,在进行观察过程中,一般要严格按计划进行,必要时也可随机应变,观察时要选择最适宜的位置,集中注意力并及时作记录;(3)及时整理材料,对大量分散材料进行汇总加工,删去一切错误材料,然后对典型材料进行分析,如有遗漏,及时纠正,对反映特殊情况的材料另作处理。
二、调查法
调查法是研究者有计划地通过亲身接触和广泛考察了解,掌握大量的第一手材料,并在这一基础上进行分析综合,研究有关教育实际的历史、现状及发展趋势,找出科学的结论,以指导教育实践的方法。调查法一般是在自然的过程中进行,通过访问、开调查会、发问卷、测验等方式去搜集反映研究现象的材料。调查法常同观察法、历史研究法、实验法等配合使用。调查法的步骤是:(1)准备,选定调查对象,确定调查范围,了解调查对象的基本情况;研究有关理论和资料,拟定调查计划、表格、问卷和谈话提纲等,规划调查的程序和方法及各种必要的安排;(2)按计划进行调查,通过各种手段搜集材料,必要时可根据实际情况,对计划作相应的调整,以保证调查工作的正常开展;(3)整理材料,研究情况,包括分类、统计、分析、综合,写出调查报告。
三、历史法
历史法强调一国的历史传统和民族特性对教育的决定性作用,注重广泛搜集被研究国家教育的历史文献资料,鉴别和整理史料,分析比较被研究国家教育的发生和发展过程,最后得出相应的结论。
四、比较法
比较法是对某类教育现象在不同时期、不同社会制度、不同地点、不同情况下的不同表现,进行比较研究,以揭示教育的普遍规律及其特殊表现的方法。采用比较法要注意各个国家的社会经济制度、政治制度、历史传统、科学和技术以及文化发展的水平、教育理论及其在实践中的反映,等等,明确可比较的指标。从而正确掌握某一国家教育发展的基本趋势,明确可以借鉴和学习什么。 比较法的步骤是:(1)描述,准确、客观地描述所要比较的教育现象的外部特征,为进一步分析、比较提供必要的资料;(2)整理,把搜集到的有关资料进行整理,如做出统计材料,进行解释、分析、评价,设立比较的标准等;(3)比较,对资料进行比较和对照,找出异同和差距,提出合理运用的意见。比较法的使用要同其他方法互相配合。
五、统计法
统计法是通过观察、测验、调查、实验,把得到的大量数据材料进行统计分类,以求得对所研究的教育现象作出数量分析的结果的方法。这是数理统计方法在教育方面的应用。在教育实际工作中,经常使用描述统计研究情况,如整理实验或调查来的大量数据,找出这些数据分布的特征,计算集中趋势、离中趋势或相关系数等,将大量数据简缩,找出其中所传递的信息。同时,还可进一步使用推断统计法,即利用描述统计取得的信息,通过局部去推断全局的情况。此外,近几十年来随着统计学的发展,提出了实验设计,要求在较严谨的实验研究中检验设计中所列的自变量和因变量之间的关系。 统计法一般分为两大步骤:(1)统计分类:整理数据,列成系统,分类统计,制统计表或统计图;(2)数量分析;通过数据进行计算,找出集中趋势、离中趋势或相关系数等,从中找出改进工作的措施。使用统计法,必须学会科学的推理方法和掌握统计计算的技术。
六、实验研究法
实验研究法是在人工控制教育现象的情况下,有目的有计划地观察教育现象的变化和结果的方法。实验法可分为实验室实验法和自然实验法。前者基本上是在人工设置的条件下进行,可借助各种仪器和现代技术。后者在日常教育工作的正常条件下进行。两者都要保证受试者处在正常的状态中。 实验法一般分三种:(1)单组法:就一个组或班进行实验,看施加某一实验因子与不施加实验因子,或在不同时期施加另一实验因子在效果上有什么不同;(2)等组法:就各方面情况相等的两个班或组,分别施以不同的实验因子,再来比较其效果;(3)循环法:把几个不同的实验因子,按照预定的排列次序,分别施加在几个不同的班或组,然后把每个因子的几次效果加在一起,进行比较。实验法进行的步骤是:①决定实验目的、方法和组织形式,拟定实验计划;②创造实验条件,准备实验用具;③实验的进行,在实验过程中要作精确而详尽的记录,在各阶段中要作准确的测验;④处理实验结果,考虑各种因素的作用,慎重核对结论,力求排除偶然因素作用。与实验法有关的还有模拟法,即创设专门类似物(模型)或情境的办法。科学模拟便于进行精确分析,把所得结论用于现实环境。
七、行动研究法
行动研究法是为了克服传统的教育研究脱离教育实际、脱离教师实际的弊端,教育实践的参与者与教育理论工作者或组织中的成员共同合作,为了解决实际问题,按照一定的操作程序,综合运用多种研究方法和技术,在真实、自然的教育环境中开展的一种教育科学研究模式。
8. 什么是软科学课题
宇宙软硬兼施,事事软硬相对。软硬相对,人类软、硬科学也要对应行事。互相对应,硬科学研究宇宙以不变应万变的万变之策,软科学就研究宇宙以不变应万变的不变之规。在人类发展的初级阶段,为满足物质生活的行为需要,人们普遍关注硬科学的发展作为,而对软科学却知之甚少。可是,随着物质意识水平及物质行为能力的不断提高,社会生产除了能满足人类生活对其物质资料的基本需要,还能令人类超出这基本范围,在更大程度上满足其物质欲望的行为要求。人为欲望无限,自然资源有限。于是,把握欲望行为就成了决定人和人以及人与自然能否和睦相处的关键所在。到了这一步,人类社会的可持续发展状态就要越来越重视其软科学的行为功用。
软科学,这是一门怎样的学问呢?大千世界,事物全息。全息而在,事物相互作用,交叉联系。联系之道,殊途同归。同归何处?这便是软科学的探索对象。换言之,软科学需要告诉人们事物那万变不离其宗的“宗”在哪里。依此类推,和软相对行事,硬科学便是要让人们知道事物那由“宗”而来的“万变”何成。软硬兼施,宇宙一方面能令事物统一而在,另一方面也能使事物千变万化。千变万化,万变不离其宗。宗归不败,事物永恒而在。
有鉴于此,人类社会何以延续?我们说这也要执行宇宙软硬兼施的行为规范。其中,软之所为在于令人类社会的抽象统一,硬之所为在于使人类社会的具体有别。遵守宇宙这变与不变的行为统一规范,事物不变得抽象,变化生具体。抽象具体往返不断,软硬兼施即从简单到复杂和由复杂去简单。来来回回,演绎不绝。软科学令复杂变简单,硬科学使简单变复杂。简单让人们对事物看法趋向一致。看法一致,分工为合作。故软科学对人类整体协调行为负责。而复杂使人们考察事物注重细节差异。见识差异,合作有分工。故硬科学对人类个体分散行为负责。对整体协调行为负责,人们对软科学不惜信息共享;对个体分散行为负责,人们对硬科学讲究保守秘密。
9. 软科学的发展历程
2007年是我国软科学事业发展20周年。20年前,人们对这个舶来的概念还很陌生,而今,软科学已和科学技术一样,在我国的经济社会发展的进程中扮演着重要的角色,发挥着非凡的影响,“只生一个好”的提出,“五天工作制”的实行,三峡工程的上马等等,均为“软科学”支撑的经典案例。充满希望的2007年正向我们走来,辞旧迎新之际,本报特奉献一组软科学发展20周年纪实报道,以期广大读者更加了解软科学,运用软科学,为贯彻落实科学发展观,构建和谐社会做出新贡献。
1986年8月。
一份几经斟酌的讲话稿,送到改革开放的总设计师邓小平的案头。
小平同志看完后,未改一字便提笔批示:“很好,全文发表!”
与此同时,陈云同志也批阅了这份讲话稿:“这个讲话,解决了我们党多少年以来没有解决的一个重要问题。” 1986年7月31日,时任中共中央政治局委员、国务院副总理的万里,在首届全国软科学研究工作座谈会上,发表了上述讲话。讲话的主题非常鲜明———决策民主化和科学化是政治体制改革的重要课题。
至此,“软科学”就和中国政治体制改革紧紧地联系在了一起,“软科学”研究在全中国落地、生根……
舶来的概念,“软科学”应运而生
新中国初期到1978年,我国软科学事业开始起步,并缓慢发展着。
20世纪50年代初期,我国首先提出并发展了技术经济学,另外,运筹学和系统科学得到了较快的发展和普及应用,并成立了众多研究机构院所,培养了一大批软科学研究人才。这期间实施的《1956—1967年科学技术发展规划》,是我国早期最成功的软科学研究案例之一。
追溯“软科学”一词的由来,有业内权威曾专门进行了考证。 “软科学”的涵义最早源于英国出版的《科学的科学》一书。日本是最早使用“软科学”具体名称的国家。1970年5月,日本科学技术厅举办了“软科学讨论会”。1971年日本出版的《科学技术白皮书》正式使用了“软科学”的这个概念。1977年,在日本科学技术会议第6号报告中,给出了软科学的定义。
与此同时,我国学者将正在实践中的软科学研究与此联系起来,考虑到要给我国的这个新兴的、具有巨大潜力的学科命名。
时任原国家科委科技政策局局长的张登义回忆,“科学学”、“政策科学”、“决策科学”、“战略科学”等,都曾作为参考方案进行广泛的探讨。但是,这些名称都难以准确概括和描述这一学科的特点。最后,中国借鉴了日本学术界的提法,将之命名为“软科学”。
其实,我国“软科学”的实质内容与西方传统的“软科学”范畴是相通的。如果追溯西方文献,早在1914年的一次讲座上,英国学者罗素创造性地将人类对外部世界的一切知识系统分为“软”知识和“硬”知识两大类。
学者研究认为,西方“软科学”概念从其本身在精确性、具体性和可检验性方面的程度来理解。而中国“软科学”概念更侧重于从决策宗旨、研究对象、研究方法进行研究。
原国家科委主任宋健在1993年为中国科学技术蓝皮书第8号《中国软科学》所写的前言中说,支撑民主和科学决策的整个科学知识体系,在国内外简称“软科学”。中国软科学研究会理事长成思危认为,软科学是社会、经济等开放的复杂巨系统中的系统工程、宏观层次的管理科学以及政治、经济等领域内的决策科学。
就中国软科学的内涵和实质,学术界已有广泛的共识。
成思危概括软科学研究的三个主要特点:一是其研究对象是社会、经济等包含人为事物的、开放的复杂巨系统;二是其研究方法的综合性,是定性与定量相结合的综合集成方法;三是其研究成果是为了支持各级各类的决策。
在中国软科学名称确立的过程中,学术界始终强调的一点是,“软科学为决策提供科学依据”。
时代的选择,“软科学”呼之即出
从1978年党的十一届三中全会,到1986年7月首届全国软科学工作座谈会召开,是我国软科学事业从多角度、多层次发展壮大阶段。
“这次座谈会是具有标志性意义的里程碑事件。”张登义这样描述,软科学界也这样评价。
党的十一届三中全会以后,党和国家拨乱反正、总结新中国成立以来经验教训。“以经济建设为中心”的政治路线、“解放思想,实事求是”的思想路线的确立以及改革开放事业的成功启动,树立了富有新意的“科学”和“民主”在中国的地位。
1978年,第一次全国科学大会迎来了科学的春天。邓小平同志在这次大会上,提出了“科学技术是生产力”、“知识分子是工人阶级的一部分”、“科学技术的现代化是四个现代化的关键”等着名论断,极大地鼓舞了科技工作者投身社会主义现代化建设的热情。
与此同时,党和国家正在酝酿科技、教育、经济、政治体制的全面改革。
政治体制改革从哪里入手?改革的方向是什么?这是当时中央领导集体亟须思考和给出答案的问题。
伴随改革开放等各项政策的深入贯彻实施,人们在各类发展与建设的实践中,遇到的新情况新问题层出不穷,需要决策的问题越来越多,也越来越复杂,很多问题仅凭个别领导人或领导班子的意志已经难以进行正确决策。人们开始探索能够为领导决策提供帮助的科学依据和方法。
从1978年以后,很多科学家和领导同志都大力提倡自然科学和社会科学相结合,增强对研究和解决综合复杂问题的能力。决策科学化、民主化、制度化的要求和呼声,为中国软科学的兴起提供了绝佳的历史机遇。
张登义回忆,在首届全国软科学研究工作座谈会筹备过程中,时任原国家科委司长的邓楠请示万里,敬请他出席并作重要讲话。
那段时间,中央核心领导层正在探寻政治体制改革的切入点问题。原国家科委副主任吴明瑜等从“科学为决策提供技术支撑”的角度向万里汇报,引起了万里同志的高度关注。
万里同志的讲话引起会议内外热烈和强烈的反应,一致要求全文公开发表。万里同志非常慎重,把讲话稿送呈邓小平和陈云同志审阅,这才有了本文开头的一幕。
万里同志在题为《决策民主化、科学化是政治体制改革的一个重要课题》的重要讲话中,提出要大力推行科学民主决策。他指出,“软科学研究的根本目的,是为各级各类决策提供科学依据,是为领导决策服务的。从这个意义上说,软科学研究就是决策研究,就是在把科学引入决策的过程中,利用现代科学技术手段,采用民主和科学的方法,把决策变成集思广益的、有科学依据的、有制度保证的过程,从而实现决策的民主化、科学化和制度化,以加快我国的现代化建设。”
新华社在对外发的通稿中,主题也是“决策民主化和科学化是政治体制改革的重要课题”,副题是“必须有计划有步骤地采取各种手段和方法,提高各级领导干部的科学文化素质和宏观决策的本领”。
历史的必然,开启勃兴的阀门
20年前的那次座谈会,开启了软科学勃兴的动力阀门。从此,中国软科学名正言顺地积极参与改革开放和现代化建设的大潮。
张登义等学者认为,有四类人得到了前所未有的鼓舞。
参与政治体制改革的决策者,他们手中握紧一柄由科学和民主浇灌而成的宝剑,在软科学的支撑下,披荆斩棘阔步前行;长期以来在政府各部门从事调研的秘书班子,其工作内容成了科学研究的一部分,他们也积极地为决策者提供智力支持;一直以来从事软科学研究的科技人员,其工作性质明确以后,软科学成果倍出;还有从事科技管理工作的庞大队伍,成为软科学兴起的最直接受益者。
座谈会的成功举行,引起全社会对“软科学”的浓厚兴趣。软科学事业蒸蒸日上。
1987年,国家科技进步奖“科技管理”奖项被“软科学”奖项替换,一系列重大软科学成果获得奖励。“若干重要领域技术政策”、“中国人口控制”等课题研究影响深远,成为软科学历史中的经典。
1988年,国家软科学指导委员会成立,为全国软科学研究的路径做了正确指导,也为现代化建设进行论证、规划和管理培养输送了大批人才。全国人大常委会副委员长成思危就是其中之一。
1994年,中国软科学研究会成立,还设有“地方网”、“部门网”,成为从事软科学研究或管理工作的机构、团体、企事业单位和专家学者,为实现其宗旨自愿联合起来的全国性学术团体。全国软科学工作者进行了众多重大决策研究,为国家重大决策提供了科学依据。“科教兴国”被确立为重大国策,“技术创新”思想的广泛传播等,软科学工作者功不可没。
20年来,软科学的蓬勃发展,是与党和政府的高度重视和正确领导绝对分不开的。
1990年、1991年、1994年、1997年、2002年、2004年……中央在党的重要会议上,不断阐述和强调决策科学化和民主化,从制度建设到机制建设,从程序建设到机构建设,软科学研究范畴得到不断补充和完善。
历史跨入了新世纪新时期,以胡锦涛为总书记的党中央更加强调,我们党要实行民主执政、科学执政。
所有这些,无疑为软科学的蓬勃发展提供了良好的政治环境;所有这些,都体现了时代对决策科学化、民主化的迫切要求。
人们不会忘记,20年来软科学与中国发展的休戚与共、命脉相关。
人们不会忘记,20年前那个“具有标志性意义的里程碑事件”。
学科面纱
对于科研课题来说,技术的攻关、最后的成果是最引人关注的,但执行之前的方案制定阶段往往被忽视。为什么要设置这个项目?可行性如何?经济社会效益如何?如何对类似的技术方案进行筛选,集中利用有限的资源?……这些都是软科学需要解决和回答的问题。
所谓软科学,是一门立足实践、面向决策的新兴学科,是为决策提供支撑依据的系统科学。”中国科技促进发展研究中心软科学组织处处长赵刚说,“软科学的突出特点,一是软科学服务的对象是关系国家经济、社会问题的重大决策。二是它集成科学家和社会的意见,为决策提供科学的依据和支撑。第三,它是一门跨学科、跨领域的决策科学。”
1986年7月,原国家科委召开全国软科学研究工作座谈会,软科学研究被提到了为我国政治体制改革服务的高度。1988年和1990年,党中央和国务院提出了“大力发展软科学”、“加强软科学研究”的号召和要求。这些重要决策奠定了软科学在我国民主政治生活中的重要地位。
我国已逐步建立和完善了软科学研究工作体系。据不完全统计,全国已有软科学研究机构近2000家,研究人员近4万人,每年开展软科学研究项目1万多项。我国软科学工作者开展了许多重大决策问题研究和重大工程项目论证,取得了重大效益,为国家决策提供了科学依据。相对工程建设而言,软科学研究投入少,作用和效益显着,被钱学森誉为“一本万利的大事”。
10. 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