现代科学思辨方法如何运用

1. 科学的思维方法和评论方法包括哪些内容,请谈谈你的理解

科学思想和方法同科学知识一样，是不断演进的，早期人们基于常识认识问题，这时候偏差非常大，但从常识基础上进行的逻辑思辨和数学推理，已经试图通过现象看到本质，这里面比较典型的故事是无理数的发现。毕达哥拉斯信徒们对无理数的反对，反映出虽然他们使用数学工具，但态度并不符合科学思想，对于违反其既有认知的科学方法也不予承认。这是一次科学思想和迷信的交锋，尽管那个时代，系统的科学体系还没有诞生。随后，人类不满足于单纯的抽象思辨，试验方法和工具变得越来越规范化，控制变量、双盲实验也随后出现，统计分析等方法得到发展，望远镜、显微镜、天平、各类化学仪器等随着技术进步被创造出来，丰富了人们进行实验的手段。这里面，伽利略与前人的观点对立我们都耳熟能详。例如他通过斜坡试验论证了亚里士多德观点的不准确，通过望远镜观察，提出了对地心说的一系列质疑证据。他的诸多观点，正是基于试验和观测提出的，他不迷信前人、承认事实的做法体现了科学的态度。

2. 怎样将基本的科学研究方法运用到教育研究中

摘要：着眼于学生学习方式改变的研究性学习，目前已作为一门独立的课程来开设，但要从根本上改变学生的学习方式，研究性学习必然要渗透于学科教学之中。学科教学中研究性学习的开展，以教师教学观念的转变为前提，可以通过穿插专题研究单元和教学中渗透研究性学习的思想来实施，但由于受学科教学目标、时间、内容、方式的影响，研究性学习还存在着一定的局限性，只有与接受性学习有机结合起来，才能更好地发挥其优越性。关键词：研究性学习；学科教学；课程研究性学习的开设以培养学生的创新精神和实践能力为根本出发点，着眼于学生学习方式的改变。目前研究性学习已作为一门课程来开设，学科课程也在努力探索研究性学习的开展，以便从根本上改变学生的学习方式。在实践中有的教师尝试把学科教材分解成许多小专题供学生研究，有的教师力图摈弃接受性学习，将探究性学习贯穿学科教学的始终；也有不少教师在学科教学中带领学生尝试搞课题研究等等，这些都是在学科教学中开展研究性学习的大胆探索。究竟学科教学中的研究性学习和研究性学习课程有什么不同？在学科教学中如何开展研究性学习？笔者就这些问题，与广大教育工作者共同探讨。

一、学科教学中的研究性学习与研究性学习课程

学科教学中的研究性学习与研究性学习课程既有相同之处，又有一定的区别。

从研究性学习的含义来看，可以有广义和狭义两种理解。从广义上理解，它泛指学生探究问题的学习，是一种学习方式、一种教育理念或策略。显然，它可以渗透于学生学习的所有学科、所有活动之中。从狭义上理解，它是一种专题研究活动，是指学生在教师指导下，从自身生活和社会生活中选择并确定研究专题，以类似科学研究的方式主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。[1]在2000年初颁布的《全日制普通高级中学课程计划（试验修订稿）》中增设的“研究性学习课程”主要指的是这种专题研究活动。而学科教学中的研究性学习主要指研究性学习方式，当然也包括学科内的专题研究活动。从研究性学习开设的目的来看，无论是学科教学中的研究性学习，还是研究性学习课程，都是为了改变学生以单纯地接受教师传授知识为主的学习方式，为学生构建一种开放的学习环境，提供多种渠道袢≈丁⒉⒔У降闹蹲酆嫌τ酶墒导幕幔钪漳康氖桥嘌拇葱戮窈褪导芰Γ⒄寡母鲂浴S捎谑艽逞Э平萄勘辍⒛ 谌荨⑹奔浜徒萄Х绞降木窒蓿壳霸谘Э平萄е衅毡槭凳┭芯啃匝吧杏幸欢ǖ睦选N私庵盅芯啃匝胺绞降某浞终箍又贫壬细员U希阊诳判缘南质登榫持兄鞫剿餮芯俊⒒竦们咨硖逖椤⑴嘌饩鍪导饰侍饽芰Γ陀Φ卑阉魑幻疟匦蘅纬汤纯琛?SUP>[2]而目前学科课程的课堂教学仍是学生学习的主阵地，学生学习方式的改变最终还得落实到学科教学中，因此在学科教学中开展研究性学习的意义就显得十分重要。而研究性学习课程的开设，将会在一定程度上使教师教学观念和教学行为发生变化，学生的问题意识和探究能力将会得到提高，这些对推动研究性学习在学科教学中的开展和深化将具有十分重要的意义。从研究性学习的目标和特点来看，学科教学中的研究性学习和研究性学习课程两者基本是一致的，都是在教学过程中以问题为载体，创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过亲身实践获取直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本的科学方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。它们都具有开放性、自主性、实践性和过程性等特点，只是学科教学中的研究性学习在学生的自主性、内容的综合性和结果的开放性等方面与研究性学习课程相比存在一定的局限性。学科教学中的研究性学习虽然也可以跨学科进行研究，但主要还是局限于本学科内的有关问题；虽然它也可以在课外进行，但更主要的还是立足于课堂内；虽然它也可以让学生自主选题、自主研究，但更主要的还是在教师的引导下进行；虽然它探究的结果也可以是开放的，但更多的还是发现存在书本或教材中预知的结论；虽然它也强调过程，但更多的时候还要强调结果。在目前学科教学任务和教学方式还没有改变的情况下，在学科教学中开展研究性学习显得更复杂、更困难，更需要我们去研究。 二、学科教学中研究性学习的开展

研究性学习无论是作为一门独立的课程，还是作为一种学习方式渗透于学科教学之中，目前仍属于初创、实验阶段，还存在许多方面的问题，同时也给我们广大的教师提出了新的挑战。实践证明，只要教学处理得当，原有的课程内容也能在一定程度上支持学生研究性学习的展开。我们的许多优秀教师，正是在原先的学科课程教学中，既有效地指导学生掌握基础知识和基本技能，又培养学生主动学习、积极探究的意识和能力。因此，在各科教学中开展研究性学习是可能的，也是必要的。

（一）教师教学观念的转变是开展研究性学习的前提

长期议来，由于传统教学观念的影响，学科教学过程中存在着过于注重知识传授的倾向，过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象，学生的学习兴趣被忽视，学习主动性被压抑，因而不利于培养学生的创新能力和实践能力。现代教学的目的是帮助每一个学生进行有效的学习，使每一个学生得到充分的发展。转变学习方式就是要改变这种学习状态，把学生置于学习的主体地位上，创设能引导学生主动参与的教育环境，激发学生的学习积极性，重新调整自己的角色，尊重学生的想法，与学生平等合作，为学生创设宽松、自由的活动空间，这是取得良好学习效果的保证。因此，教师教学的方式应当服务于学生的学习方式，教师要改变传统的灌输式的教学方法，在教学过程中要通过讨论、研究、实验等多种教学组织形式，引导学生积极主动地学习，使学生学习成为在教师引导下主动的富有个性的过程。要改变学生学习的方式，首先要求教师的教育观念和教学行为必须加以转变，这是开展研究性学习的前提。 （二）学科教学中研究性学习实施的主要途径

1．学科教学中穿插专题研究单元。

目前学科教学中尝试开展研究性学习较多的一种形式，是在不破坏学科知识逻辑性和系统性的同时，在学科教学中适当穿插一些与学科教学内容有关的专题研究活动。这是目前学科教学中开展研究性学习较多的一种形式。这种专题研究与研究性学习课程中的专题研究在实施操作上相似，都是要经历三个主要阶段：即进入问题情境阶段、实践体验阶段和表达交流阶段，但是在选题的范围大小上存在差异。研究性课题的确定至关重要，它直接影响课题研究的成功与否。其实，在普通高中新大纲中，每一门学科都为学生提供了一些参考课题，为课题的选择指明了方向，但在实际使用时，还要根据实际情况灵活选择或调整。值得注意的是，学生在自行选题时肯定会出现这样的困惑，如何确定适合自己的、能通过自己的观察和从自己力所能及的渠道获得知识并予以解决的课题，此时学生的这种选题、立题、捕捉问题的过程就需要教师创造性的指导。如有的学生设计出了这样的课题：“呵护地球”“蓝天在呼唤”等。这些课题是相当复杂的，而且所涉及的环境问题方面是相当广的，解决这类问题要考虑到各种不同的污染状况以及每一种污染所造成的环境问题等。而目前高中学生所能做的只是思考其中个别污染的因素，他们对如此大的课题会感到无从着手，于是所做的研究、所得出的研究成果大多是泛泛而谈，甚至无法通过研究而获取对此类课题的正确解答。此时，教师就可以把学生的课题转变为研究大气、水、噪音、白色污染等小课题。还可以把这些小课题再分解为更小的问题，如汽车尾气排放、塑料饭盒、施工噪音、废电池的危害、废纸的回收与利用、植物对大气污染的抗性等问题，这种课题的转变更能适合学生的研究。因此，学生自主选题需要在教师的指导下进行。具体选题可以从以下两个方面去考虑。

（1）从教材中确定研究课题。

教材中的某些基本原理、概念和规律等知识，虽然对人类是已知的，但是这些结论对学生来说是未知的，可以把这类课题设计成让学生再创造和再发现的过程。如初中地理课中“南北方地区差异”的内容，有些教师就把此内容改为“是生活在南方好还是生活在北方好？”的研究课题，让学生自选一方，然后通过学生查阅书籍、访问、调查等活动来收集资料证明自己的观点，然后通过双方激烈的辩论，从而得出南北方地区在哪些方面存在差异。这种课题选择时必须考虑哪些内容适合学生自主搞研究，而且还要考虑每个学生都能参加。 （2）从现实生活中选择与学科内容有关的问题。

研究性学习强调培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，让学生解决身边与学科内容有关的实际问题。学生可通过查找资料、动手实验、社会调查等亲身实践获得对社会的直接感受，同时还可以了解科研的一般流程和方法，尝试着与他人交往和合作，懂得还有很多获取信息的渠道，并试图综合已有的知识来解决正在研究的课题。学生会看到自己所学的知识和所掌握的技能在现实生活中是那样的重要，从而理解到学习的目的是为了今后更好地生活。如“家乡河流的污染与治理”这一地理学科课题的解决，常常需要运用其他学科知识，通常需要打破学科界限，综合运用所学知识解决实际问题。

在学科教学中穿插专题研究单元的这种形式，能够在开放的环境中培养学生的创新精神和实践能力。但是，由于这种形式需要耗费大量的时间，因此在现有的条件下，只能在教学中少而精地设计一些研究课题，通常一个学期安排一到两个课题为宜。

2．课堂教学中渗透研究性学习的思想。

目前，班级授课制依然是学生学习的主要组织形式，课堂依然是常规学习的主要空间。因此，如何在课堂教学中开展研究性学习，以从根本上改变学生的学习方式，更好地培养学生的创新精神和实践能力，这是一个现实而又具体的问题。课堂教学中研究性学习的开展，关键是教师要把研究性学习的思想渗透到学科教学之中，在教学中充分发挥学生的主体作用，结合学科教学内容，让学生在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论，而不是把现成结论告诉学生。具体可采取如下措施。 （1）创设问题情境，引导学生进行探究性学习。

研究性学习是以学生的探究性学习为基础的。探究性学习是一种使学生独立工作、自行发现问题并掌握知识的一种方法。它是学生在一定的问题情境中，借助课本和教师等提供的材料信息，围绕问题收集、加工、处理信息，以类似科学研究的方法，或独立探索、或协作讨论，通过探究学习、合作学习、自主学习等方式最终找到解决问题的方式和方法，进而形成正确的结论与概念。“探究是一种有多侧面的活动，需要观察；需要提出问题；需要查阅书刊及其他信息源，以便弄清楚什么情况已经是为人所知的东西；要设计调研方案；需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西；需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据；需要提出答案、解释和预测；需要把研究结果告之于人。”[3]对传统的学科教学，需要也能够渗透探究因素，以便最大限度地发展学生的智能。

教师在课堂教学中如何引导学生去“探究”呢？首先，教师要为学生的探究、发现做好充分的准备，如教具、学生分组学习的材料等。然后向学生说明发现的过程的目的和要求，提出探讨的问题，指出探讨的价值和步骤，激发学生的主动性和趣味性，引发学生的探究心理。其二，学生根据教师提出的目标和途径，通过阅读、演示、观察、思考等学习活动，主动去概括原理、法则，去寻求解决问题的方法、途径，以期找到问题的答案。这是探究学习过程中的主要环节，也是学生发现知识的基础，这时教师要巡回视导，积极做好引导工作。其三，学生交流初探所得到的成果或结论，并对一些似是而非的问题或不甚理解的问题展开深入的讨论并作进一步的探究。其四，在以上几个环节的基础上，让学生根据探索的问题，把初探和交流中获得的知识、结论加以归纳整理，使知识系统化、条理化，在这个过程中教师要发挥好主导作用。最后，教师可让学生把探究出的结论等运用到解决问题的实际中去，从而进一步验证和巩固所获知识。如上海大同中学在探讨学科课堂教学中如何开展研究性学习的教学时，将物理《单摆》一课的内容进行了处理，突出了物理科学最重要的研究方法：现象观察→ 提出问题→提出假设→建立模型→实验分析→理论推导→形成规律→应用实践，力求使学生通过《单摆》这个教学内容的学习，对自然科学的这种最重要的研究方法有深层次的体验，在培养学生基础知识和基本技能的同时，潜移默化、有效地培养学生的探究能力和创新精神。（2）创设多种实践活动，融入一些经验性学习。

现行课堂教学知识获得和运用的方式都不直接接触客观实际，只直接接触经过抽象加工整理而成的文字、图形、表格等“书面材料”，缺少直接经验的过程和真正的体验。而研究性学习是实践性很强的学习，学生在亲自操作中体会到该“如何做”，自己走进实验室核实一下，并用自己的眼睛看一看，这要比在牛顿的着作中或在一本教科书中搜寻答案更有意义。这种“真正的体验活动”是进行研究性学习的一个很重要的宗旨。通过这种学习，学生将得到“如何去获得知识”的体验，学生的各项技能和能力将得到最大程度的发展，学生的智力也会在其中得到提高。因此，课堂教学中，要创设多种实践活动，尽可能做到让学生在活动中探究。

（3）在教学内容中增加一些科学探索史，启发学生思辨的内容。

以往的学习，偏重于对概念或理论的死背硬记，缺乏深一层次的疑问，如用以解释各种自然现象和社会现象的众多知识是如何形成的？定律、法则或理论存在的依据和前提是什么？这些知识存在的价值是什么？而人们又是如何将这些知识应用到日常生活中去的？其实这些都是学生应该考虑的问题，而学生并不知道它们，这正是研究性学习的主要内容。比如，地理学科中的“板块构造学说”是如何产生的？它的价值何在？还有没有其他学说能解释海陆分布的现状？学生是不是能创造一个新的学说来替代它呢？真正的科学态度是批判的态度，夸大科学的权威性是不对的。人们尽可以把科学的历史观为发现新理论，摒弃并不真实的理论并以更好的理论取而代之的历史。在21世纪这个信息化的社会中，学会这种思维方法是必不可少的。否则在浩瀚的知识信息海洋中，学生就会迷失方向，以假当真，是非难辨。适当增加一些科学探索史，不仅有利于学生了解科学研究的方法，而且有利于学生发现问题、提出问题、启发学生的思路，寻找问题创新的切人口。

3．学科教学中的研究性学习与接受性学习。

在人类的教育实践中，历来包含着两种不同类型的教育形式：一是通过系统的传授，让学习者“接受”人类已经有的知识；二是通过学生亲身的实践，让学习者 “体验”到知识使用的乐趣，自主建构自己的知识体系。如果我们把与前者相应的教育称之为“传授性教育”、与之相适应的学习方式称之为“接受性学习”的话，那么，我们把与后者相适应的教育称之为“体验性教育”、与之相适应的学习方式称之为“研究性学习”。从一个人的全面发展来看，这两种教育、两种学习方式不可或缺，就像一个人的两条腿，只有两条腿都健壮，才能走得稳、跑得快。但是我们过去过多地强调了“接受性学习”，把“接受性学习”置于中心，而忽视了“研究性学习”。而今强调“研究性学习”的重要性是想找回“研究性学习”在课程中的应有位置，而非贬低“接受性学习”的价值。[4]

应当看到，这两种学习方式各有所长：“研究性学习”在积累直接经验、培养学生的创新精神和实践能力方面有其独到之处；而接受性学习在积累间接经验、传递系统的学科知识方面，其效率之高是其他方法无法比拟的。因此，这两种学习方式在学科教学中都是必要的，而且是相辅相成的。正确处理两者之间的关系，就是如何处理好“打基础”（进行基础知识教学和基本技能训练）与探究能力和创新精神培养的关系。研究性学习只是人类经验建构的一种途径，我们强调它对教学的意义，但并不是以此而反对或摒弃其他学习活动方式。人的不同学习途径需要相互配合，优势互补。美国国家科学教育标准中虽然强调了用探究的方式学习科学，但也建议“教师们应该用不同的策略设法使学生们掌握内容标准所描述的知识，弄懂所描述的道理，学会所描述的技能”。[5]因此，在通过问题解决进行学习的同时，学习者可以结合阅读、听课和讨论等其他学习形式，将以不同途径建构起来的知识整合起来，把研究性学习和其他形式的学习有机结合起来。那种企图用研究性学习来取代接受性学习的做法显然是不可取的。

三、研究性学习在学科教学中的局限性

任何一种教学方式、方法都有其局限性，研究性学习也不例外。倡导研究性学习方式，是希望教师在教学活动中要从学科教学实际出发，积极地、适量地选用这种学习方式，以便充分发挥它所固有的优越性，但不能误认为学科教学应以研究性学习方式为主。事实上，研究性学习方式虽有许多优点，但由于受学科教学目标、教学时间、教学内容、教学方式的局限，其优点难以在学科教学中得以充分发挥。

第一，这种方式更适合于小班授课和开展小组讨论，目前的班级教学规模难以使每个学生都参与到同一个教学内容的全部探究过程。

第二，在传统的教学任务还没有相应改革的情况下，课时不足是开展研究性学习的一个突出矛盾。有些内容如果用传统的教学方式，只需要十几分钟就能解决问题，而用研究性学习的模式，就需要花费较多的时间。

第三，研究性学习更注重知识的形成过程，难以使学生获得比较系统的学科基础知识。

第四，并不是所有的学科知识都适合研究性学习这种方式，那种体现事物名称、概念、事实等方面的陈述性知识就不需要学生花时间去探究，仅靠听讲、阅读等方式就能掌握。那种把整本教材都分解成研究性课题的做法值得商榷。

第五，研究性学习还要求比较充足的教学设备和课外教育资源，在目前情况下，这些资源还有待进一步开发。

第六，在教学内容和教学条件变化不大的情况下，要实现教师教学行为方式的重大转变，从而指导学生改变学习方式，还需要有一个较长过程。

我们相信，随着学科教学中的研究性学习与研究性学习课程的深入开展，教育工作者在教学实践中不断地探索和创新，研究性学习必将结出丰硕的成果。研究性学习的开展也将有力地推动素质教育的健康发展。

注：

[1]霍益萍，张人红．研究性学习的特点和课程定位[J] ．课程·教材·教法，2000，20（11）．

[2]教育部．普通高中“研究性学习”实施指南（试行）．

[3] [5] [美] 国家研究理事会．美国国家科学教育标准．金庆和等译，北京：科学技术文献出版社，1999，30．

[4]张华．论“研究性学习”课程的本质 [J]．教育发展研究，2001，（5）．

参考资料：

1．谢树平．研究性课程的构建[J]．教育研究，2001，（6）．

2．张建伟．基于问题式学习[J]．教育研究与实验，2000，（3）．

3．田慧生等．活动教育引论［M］．北京：教育科学出版社，2000

（来源：《课程·教材·教法》 2002年第5期，P11～P15。）以上转摘中央教育科学研究所 冯新瑞。希望对你有所帮助

3. 亚里士多德的三段论都是思辨研究方法的具体运用

好奇心的两大关键特征：

在科学家眼里，只有同时具备以下两点，才能算真正有好奇心！看清楚了！缺一不可！(Berlyne, 1954; Loewenstein, 1994; McCrae, 1994)

求知欲（love for knowledge，或intellectual curiosity），对知识有持之以恒的追求，不会因为离开学校或者工作就停止学习，相反，这样的人总能发现新知识，总能被这些知识所吸引。这种情况下，对新知识的渴望别人拦都拦不住，知识就是你的true love！

经验开放性（openness to experience）。指对多样事物的好奇心、接受程度和创造能力强。更喜欢探求事物，更独立，较少受他人约束。拥有这种特质的人，可不会说“你懂这有什么用?”，“我在学法语”——“你学了能干嘛？”，他们不会把“有用”作为做任何事唯一的动机。

而且这种态度对长期的发展、未来成就有很大的促进作用，甚至比求知欲都更有帮助（Von Stumm，2017）！

这就是为什么现任伦敦政经学院教授，兼研究好奇心对成人影响的科学家Sophie von Stumm认为，好奇心可能是影响个人成就最重要的因素。因为它将智力、坚持和对新事物的渴望这三者合而为一（厉害了！666）。

而只有同时具有求知欲和对事事都开放的态度才是真・有好奇心的人。而真正有才华和有趣的人，是不可能没有好奇心的！

正如着名的哲学家和教育学家John Dewey在《我们是如何思考的（How We Think）》中说的，好奇心的最终极阶段是变成一股能强化个人与世界联系的力量 ，这种力量能持续为我们的个人经历增加趣味性、挑战性和兴奋感。

危险动作请勿模仿
现年82岁的日本老奶奶若宫雅子，就完美地阐释了：好奇心如何能给我们的人生带来趣味性、挑战性和兴奋感！60岁从三菱退休，雅子奶奶出于好奇心为自己买了一台电脑，折腾了三个月终于独自完成组装电脑的工作（请自行脑补20多年前的电脑有多渣）。

若宫雅子
是它，就是它，我们雅子奶奶的这台电脑，从此为她打开了新世界的大门！

一开始，萌新都要从最基础的电脑技术学起，但雅子奶奶不同的是，她在这个过程中，发现所有Excel的教材都无聊到爆炸了，然后呢，然后她就自己写了一套，可以说是相当随风了。并且，她好自创“Excel画画法”为教材增添了很多娱乐性，大受欢迎。

而这些经历带给她的才不仅是知识，还让她能和不同的人交流。也正是在这个过程中，她意识到，原来自己的人生过了60岁还有这么多可能性，世界比她想象中的还要广阔。

她81岁时，发现市面上没有一款针对老年人的娱乐App，于是决定自学苹果开发语言Swift，仅仅半年，她就写出了人生中的第一款App。去年6月，雅子奶奶还被邀请到苹果开发者大会现场现场和其他年轻人一起交流（我还能说什么，只能给奶奶狠狠点赞）。

若宫雅子在和年轻人交流
是不是感觉自己弱爆了！送你们一句奶奶的金句：“人总是随着年龄的增长变得更加悲观和消极，但是通过学习和教授他人新的事物，你可以重新找到生活的热情和动力。”

她的意思是说，缺乏好奇心，你离无趣就又近了一步。对抗无（油）聊（腻），好奇心一生推

4. 怎样将基本的科学研究方法运用到教育研究中来（教育原理）

就是两方面吧。
首先，把握教育研究也是社会科学研究的一种，有社会科学研究的共性，因此要将基本的研究方法运用到教育中来。
其次，把握教育研究的特殊性。教育研究的对象是人，有其主动性；教育结果往往时效较长；影响教育的变量众多，避免陷入科学主义的圈子。

5. 科学是如何运作的 自然辩证法

科学不能运作。科学的概念简单说就是用假设、实证进行研究的方法。看是不是科学的，国际上有共识，就是四套标准，即逻辑的标准、经验的标准、社会学的标准、历史的标准。其中最主要的是逻辑的标准和经验的标准。这里说的经验，不是生活经验、历史经验的经验，而是哲学说的经验，其实就是指观察、实验，因此也可以简单地把科学说成是逻辑加实证。
科学还包括：用科学方法做研究的学科，就是科学知识体系；科学精神，就是怀疑精神，探索精神、理性精神和实证精神。
自然辩证法与科学无关。科学的诞生得益于两个条件，一个是古希腊哲学中的思辨哲学（形式逻辑），另一个是欧洲文艺复兴后产生的大量实验工具的出现和大量的实验。

6. 现代科学具有哪些认识论特征

试论近代科学研究方法的特征

张礼建，郑荣娟（重庆大学贸易与行政学院哲学系，重庆 400044）

摘要:近代科学研究方法通过以近代科学的形成、发展过程为线索，在理清各阶段发展的特征基础上，着重从近代科学发展中具有较大影响的科学家和哲学家的学说和思想，特别是形成的研究方法，概括出近代科学研究方法的特征，阐明近代科学的发展与近代科学研究方法之间紧密关系。

关键字：近代科学、研究方法、研究特征

从近代科学的兴起到牛顿的经典力学的建立这段科学发展史来考察，经过从哥白尼、开普勒、伽利略开始觉醒，通过笛卡尔、弗兰西斯 ? 培根、莱布尼茨和牛顿等这样一些大科学家和哲学家的共同努力， 对近代科学的研究形成了几种具有代表性的科学研究方法。这些方法在我们今天从科学史角度来看，形成了与古代、现代不同的独特的科学研究方法特征。

一、近代科学方法的孕育及其形成的基础

现代意义上的科学，之所以没在古希腊罗马出现，其主要原因是学者传统和工匠传统的长期分离，缺乏理性精神和实验精神的相结合。我们认为古希腊科学的基本特征是：一方面把经验常识作为科学起源和检验科学理论的标准；另一方面处于上层地位的学者们崇尚理性思维，强调逻辑的严谨性，同时蔑视手工艺人和感性经验；他们极力崇尚理性精神。这集中表现在亚里斯多德三段论的演绎系统和欧几里德的几何公理化方法。这种演绎为主的学术氛围是不利于实验理性的产生。古罗马只是从实用角度出发，轻视理论科学的总结。古希腊的这种“科学”以自然哲学的面目呈现出来，以一种思辨形式考察自然。

在这样的情况下形成了古代的一种研究方法特征：思辨、猜测，注重逻辑的推导。在一定程度上来讲，在古希腊并没有真正使经验概括的知识转化为批判和反思的对象，结果理性推理和感性经验一直处于分裂和对立状态。所以 , 古希腊罗马时代是不会产生自然科学。当然在后期出现的阿基米德，他通过实验注重技术并运用数学分析中的穷竭法求面积和体积，总结了杠杆原理和浮力定理，从而奠定了静力学的基础。这有点接近近代科学研究的方法。正如科学史家丹皮尔所认为的：“他的工作比任何别的希腊人的工作都更具有把数学和实验研究结合起来的真正现代精神。在结合的时候，只解决一定的有限的问题，提出假说只是为了求得它们逻辑推论，这种推论最初是用演绎方法求得的，然后又用观察或实验方法加以检验。” [1] 所以我们认为他的这种实验理性蕴含了近代科学实验的萌芽，非常具有近代科学研究方法的特点。但后来的古代学者们并没把这种注重实验的方法进行下去。 中世纪，天启信仰扼杀了人们的科学理性，更加不可能产生独立的自然科学。但到了中世纪后期， 奥卡姆提出了一个方法论原则，即 “ 不要增加超过需要的实体”。 [2] 他力图用“奥卡姆剃刀”攻击经院哲学，为结束经院哲学在中世纪独占局面做出了一定贡献。具有近代 科学思想的先驱者罗吉尔·培根， 对经院哲学的形式主义方法提出了猛烈批评。他提倡用实验方法去研究自然科学，并同时也很重视数学方法。他认为数学推理的结论应由实验经验加以确证。他倡导的这种经验主义和理性主义 相结合的研究方法在阿基米德那里只是开端，到了他这里却提到了原则的高度，以令人耳目一新的面貌“预演了近代科学研究方法及其基本思想。” [2] 所以，就有这样的说法，“如果说古希腊科学离近代科学已是一步之差，那么中世纪后期就已到了科学的边缘。古希腊科学的理论优势加上中世纪科学思想的先入为主，造就了近代科学诞生的温床，同时为近代科学研究方法的最终形成提供了丰富的养分。” [4] 文艺复兴时期达·芬奇把对实验的剖析和光学原理应用于艺术中的抽象思维，实现了感性经验与理性经验在近代的第一次综合，到弗兰西斯·培根提倡，“经验和理性职能的真正的合法的婚配”，并认为这种“婚配”将使工匠的手艺因运用科学方法而变得更有成效。所以说，正是在这种前提条件中孕育之后的结合和成熟，才具有近代科学研究方法的独特性。

二、 近代科学研究方法的在科学研究的过程中逐渐展现出的特征

我们说，在伽利略时代之前的近代科学研究方法是萌芽状态，那么真正到了伽利略这里，运用于科学研究的 实验方法才破土而出，真正实现了两种传统的结合，感性经验真正地转化为理性分析和概念批判的对象，近代科学才作为一种更高级的姿态出现。

1 、理想实验方法的凸现。近代首先大力倡导实验方法的是罗吉尔 · 培根和达·芬奇。到了伽利略更创造了一种具有时代特色的理想化实验，其理想实验方法是在实验者限定的条件下对自然界的积极怀疑，而不是以往培根所主张的观察实验即只对自然界自发出现的现象纯粹观察。伽利略坚持认为，“我们能够从一些实验中引出某些超越了经验的有效结论。” [5] 他用因果关系对此作了充分的解释，认为通过发现一个单一事实的原因所获的知识，为心灵理解和确定其他事实提供了准备，不需要求助于实验。伽利略针对亚里斯多德的力学论断：“重的物体比轻的物体下落速度更快”、“力是产生运动的原因”等传统观念，从逻辑上和实验上进行了分析反驳和检验，使实验方法系统化并上升到理想高度，奠定了近代研究方法的基础。例如，他设计了一个小球在光滑的斜面上下滑，并设想这斜面上的光滑度即摩擦力等于零，推论是，获得一定末速度的小球，在进入一个设想为无限长的光滑平面后，如果没有外力作用情况下，它将会在这个理想化的平面永远地做匀速直线运动，从而得出惯性定律；如果再把这个实验中的斜面的斜角增至 90 °的时候，小球这时的运动就是一个自由落体运动，从而得出自由落体定律；这两个理想化实验证明了亚里斯多德论断的错误性。在单摆实验中他也设想空气阻力为零作为前提。力学相对性原理的提出，也是在他设想为匀加速运动状态下取得。在实际中，实验并不能得到无限长的斜面，也不存在没有摩擦力的斜面，但实验又必须做的情况下，他就利用思维延长对实验的操作，从而进行理想化的处理。

实验方法在近代之所以成为核心方法，是这种方法促进了近代实验科学或经验科学发展，并产生了系统的能较好地解释自然及其现象的理论知识体系，使实证科学得到广泛的认同。由此，近代自然科学走上了分门别类的研究过程中。在十六、十七世纪形成了以力学为带头学科，数学、天文学、化学、生物学、地质学等各门自然学科的配套发展，这些学科形成的科学知识只有在实验方法进行验证后才能得以最终确立，使人们对自然的认识和研究更加深入和精确。正如恩格斯所说：“在希腊人那里是天才直觉的东西，在我们这里是严格科学的以实验为依据的研究结果，因而，也就具有确定得多和明白得多的形式。” [6]

在近代 , 人们对实验方法进行了自觉和广泛的运用，并取得了一系列成就。例如：吉尔伯特的磁学实验；赫尔蒙特运用实验来论证水是形成万物的质料；帕斯卡利用气压计做实验得出帕斯卡定律；波义耳将严格的实验方法引入化学得出波义耳定理；梅奥通过实验发现氧的存在；牛顿的三棱镜实验得出光的微粒论，同时，惠更斯提出的光的波动说，于十九世纪中期，也得到了实验证实；十七世纪胡克对空气进入动物血以及由此产生的结果进行了实验研究等。

哲学家们积极倡导实验方法。弗兰西斯·培根在他的着作中，第一次系统地提出了实验方法和归纳方法，构建了唯物主义经验论。他认为，“科学是实验的科学”。 [7] “自然的奥秘也是在技术的干扰之下比在其自然活动时容易表露出来”。 [8] 洛克认为，一切知识最终都来自于经验，它们或者是感觉直接给予我们的，或者是过去的感觉给予我们的观念的复合 [9] 。吉尔伯特特别强调实践经验，认为只有通过实验才能直接研究自然，知识来源于经验而不是直觉或推测。他的实验号召力不仅使他在磁、电学领域取得很大成就，而且对后人也有极大的影响。

2、数学方法在近代自然科学中的广泛运用。 在古代，柏拉图继承了毕达哥拉斯派的数学方法，同时又从本体论和认识论方面纠正了毕达哥拉斯提出的“数学和谐性假说”。柏拉图并不把数学模型强加给自然现象，而是从自然现象中抽取出现象之中的和谐数学关系，也就是说柏拉图运用数学作为工具或方法把他所主张的“理念”与自然现象相联系。这种“数学和谐性”就是柏拉图的数学理性，也是数学主义的由来。

柏拉图强调数学方法在认识自然中的地位，为后来近代科学家们自觉寻求自然现象的内在数学定量关系做出了重大贡献。

近代哥白尼突破了托勒密体系天文几何学方法的复杂性， “他（哥白尼）的观念把天文学事实抛入一个比较简单和比较和谐的数学秩序之中”。 [10] 哥白尼点燃了柏拉图数学主义在近代的复兴之火。开普勒把第谷观察到的天体现象也归结为数学的和谐性，从而支持了新的天文学体系，得出行星三定律。“所有确定的知识必定是它们的定量特征的知识，完美的知识总是数学的”。 [11] 伽利略、笛卡尔和牛顿在数学主义从自然观转变到强调方法论过程中起了重要作用，并且使得“几何学主义在自然中取得了胜利”。 [12] 伽利略在近代第一个系统采用数学方法，坚持认为大自然这本书是用数学语言写出的。在他看来，只有用数学证明了的东西，才是科学的。笛卡尔创立的解析几何学，实现了几何学与代数的统一 。 后来，牛顿继承了伽利略的方法论思想，创造了微积分这一数学形式来表述力学规律，并认为“自然在很大程度上呈现出一种简单、均匀的数学秩序。” [13] 他用“自然哲学的数学原理 ” 作为其伟大着作的书名，也充分说明数学方法在牛顿研究方法中的根本地位。虽然弗兰西斯·培根强调科学方法中的经验性质，但他也曾意识到数学的科学作用，他说：“当物理学由数学来限定时，对自然界的研究就能很好地进行。” [14] 莱布尼茨也认为科学知识应该数学化。 他把代数符号运用于演绎逻辑中创立了数理逻辑，这种新的严密逻辑规则取代了传统演绎规则，使科学方法向形式化和精确化方向推进。

一系列数学上的成就使得数学方法在近代自然科学中基本被确定。复兴的数学主义或 数学方法在近代成了科学家进行理论思维的辅助工具和表现方式，用以揭示自然客体对象的内在结构和规律。

3、数学方法和实验方法的结合是近代科学研究方法的最显着特征。我们知道 在古代前期，数学方法和实验方法只是分别从属于长期对立的学者传统和工匠传统。古代后期，阿基米德有了实验方法和数学方法结合的开端，但在那时只是作为自然知识或自然哲学的一部分。中世纪后期的罗·培根同时重视实验方法和数学方法，但在实际中并没有真正把它们相结合起来。直至近代，伽利略对理想实验过程进行解释时，运用了数学方法把实验中的斜面处理为量的组合，并在定量分析推理过程中去除了阻力、摩擦力以及能量损耗从而建立了精密的科学的理想方法。正如亚 . 沃尔夫说的：“伽利略对于落体定律、摆和抛射体运动的研究，提供了科学地把定量实验与数学论证相结合的典范，它至今仍是精密科学的理想方法。” [15] 也就是说，实验——数学方法在伽利略手中得到了发展与完善。同时与以往不同，伽利略在研究中的这一方法特征是在近代自然科学完全摆脱了旧自然哲学环境下形成的。一方面在实验中运用数学方法进行反复的精确测量，使自然定律的数学具有经验的强力支持，从而彻底摆脱了神秘主义的目的论。“他所寻找的不是神秘的原因，而是要了解支配自然变化的永恒定律”。 [16] 另一方面他在实验中并不满足于经验直观，而是把这种直观转化为数学形式或对日常经验采用科学抽象和理想化方法。“伽利略对于经验的这种超越并非一种哲学上的自觉，而是由科学区别于常识的本质特征决定的一种科学家的自发意识。” [17]

实验方法作为检验认识事物标准，保证了经验科学的确定性；数学方法又保证了科学的精确性。伽利略的实验——数学方法同时实现了经验科学的确定性与精确性。因此说，伽利略对近代精密科学的形成和发展具有不可磨灭的功绩。实验——数学方法是近代科学研究中的一般程序和经典方法，伽利略就是这种科学研究方法和传统的奠基人。

诚然，把这种方法加以巩固并典型化的是牛顿。他认为力学体系的正确性和精确性应由实验来检验。在实验——数学方法上，他吸收了亚里斯多德 “归纳——演绎”方法的合理性，实现了归纳——演绎法与实验——数学方法的综合。他还把实验——数学方法分为三个主要步骤：首先通过实验对观察现象进行化简；其次是借助微积分对实验化简后的现象进行阐述；再次进行严格的实验来证实最终的结论。他在伽利略基础上使实验——数学方法更进一步地完善。近代物理学就是在伽利略和牛顿把数学分析方法引入物理实验之后，力学、物理学以至整个近代科学，才真正开始发展为精密科学。

4、假说方法与一套严密的逻辑推导规则相结合也是近代科学研究的方法特征。 由于实验观察方法和数学方法，近代科学才具有确定性和精确性，但科学理论的形成，这些经验方法远远不够，还必须有逻辑推理的理论思维——科学假说。科学假说是针对某一旧理论无法说明或解释新的事实和新现象，在资料收集比较丰富的基础上，提出的一种假定性理论说明。这个假说是否正确或能否上升为科学理论，要求对材料和现象进行一系列的逻辑推理和观察实验论证。如果论证结果正确，就要逐步系统化和合理化使之成为普遍接受的科学理论。哥白尼的“日心说”和开普勒的行星运动定律在很大程度上是一种数学假说，这个数学假说是基于毕达哥拉斯学派的“数学的和谐性”思辨，但不是先验的，为了论证假说，他们运用了大量的数学方法来分析归纳行星运动。开普勒对此就有很明确的表示“有效的数学假说必须是在观察到的世界中能够严格地加以证实的假说”。 [18]

在假说论证过程中必须要以严密的逻辑推理来保证。最早对假说引入一套完整的逻辑推理的是笛卡尔，为了辩护他的涡旋假说，他提出了“以直观——演绎的逻辑方法为核心，以事实验证为补充的逻辑模式。” [19] 伽利略在反驳亚里斯多德的论断时，也曾在假设的基础上，运用分析逻辑推理的方法进行论证。牛顿虽然主观上竭力排斥假说，但是他的引力论、绝对时空观、光的微粒说以及以太说等都采用了假说的思辨方法。他认为自己的理论根本不是一个猜测性假说，原因在于：他认为在简化的实验中，对数学表征的定律，是通过再次严格实验进行一系列的合理推理、归纳，作出的最一般结论形式。他还认为，“可以把他的方法称为从现象中演绎出运动原理的方法。” [20] 他声称，他的力学三大定律和万有引力定律是用分析——综合方法发现的。所以，牛顿把他的力学称为推理力学。其实，归纳——演绎或分析——综合等逻辑方法可以说在牛顿的假说成就中已得到充分的展现。我们知道， 近代前期只有力学达到理论综合局面，其他领域只是处于资料收集阶段。 19世纪自然科学进入了全面发展和理论大综合时期，需要系统地整理大量的积累经验材料，使之上升为理论，从而提出了一系列的科学假说。如：门捷列夫的化学元素周期律利用假设作前提在归纳、分析元素性质的基础上创立了元素周期律理论；康德——拉普拉斯的星云假说中也运用了分析和综合方法；赖尔的地质渐变论运用了“将今论古”的历史比较方法；细胞学说和生物进化论的创立中也大量运用了比较、分类、归纳等逻辑方法。科学假说在近代后期成为了一种重要的研究方法，同时带动了分析、比较、分类、归纳、演绎等逻辑规则的运用与发展，为辩证法的发展奠定了基础。

三、结束语

从历史角度看，近代科学研究方法的形成及其特点是与近代科学变革、发展及其思想倡导密切相关的。尤其是实验科学的崛起，唯物主义经验论的确立，使自然科学在与经院哲学传统斗争中不断取得胜利。数学主义在近代的复兴，数学——实验方法及其与归纳——演绎等逻辑方法的综合，促使近代精密科学的形成发展与完善。近代精密科学把对自然的研究提升到第一位，简化了人类对自然的认识和研究，突破了古代自然哲学的目的中心论。如果说近代自然科学是因为它的自身特点，才有整个科学发展史上的辉煌，那么近代科学研究方法的独特性一方面是由于从近代科学革命所带来的突破性；另一方面原因是具有一定思想影响的科学家和哲学家所倡导的主张，以及他们的实证方法和思辨方法相结合造成。

7. 思辨的概念

①哲学上指逻辑运用推导而进行纯理论，纯概念的思考，毫无客观坐标；
②思考辨析：～能力。思辨，首先是说它是一种思考方式，不是与外界相关的，甚至可以不符合逻辑。这是因为思辨方法在其它方法之前，以欧氏几何为例，首先是命题其次是公设公理，那么这些命题就是先于经验也先于逻辑。从定义、公设、公理再推出定理、也就是这个命题的逻辑性解释（如果推衍定理失败，那么命题为假。）。思辨方法在一段时间很受推崇，哲学家认为通过思辨，人可以为自然立法，也就是为自然界建立规则。 近代科学的发展将思辨方法逐渐从主流的地位赶下来，而把科学实验方法推上王座，实践才可使主观见之于客观。