科學方法

科學方法

科學方法(科學方法)

科學方法是指：人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應用研究、開發(fā)推廣等科學活動過程中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡單地說，科學方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確方法。

科學方法是人類所有認識方法中比較高級、比較復雜的一種方法。它具有以下特點：(1)鮮明的主體性，科學方法體現(xiàn)了科學認識主體的主動性、認識主體的創(chuàng)造性以及具有明顯的目的性；(2)充分的合乎規(guī)律性，是以合乎理論規(guī)律為主體的科學知識程序化；(3)高度的保真性，是以觀察和實驗以及他們與數(shù)學方法的有機結(jié)合對研究對象進行量的考察，保證所獲得的實驗事實的客觀性和可靠性。

科學方法是人們?yōu)楂@得科學認識所采用的規(guī)則和手段系統(tǒng)。它是科學認識的成果和必要條件�？煞譃槿齻�層次：(1)單學科方法，也稱專門科學方法；(2)多學科方法，也稱一般科學方法，是適用于自然科學和社會科學的一般方式、手段和原則；(3)全學科方法，是具有最普遍方法論意義的哲學方法。

一般步驟

所謂科學的研究方法，很明顯就是科學工作者在從事某項科學發(fā)現(xiàn)時所采用的方法。但是。這個過于簡單的說明對我們沒有多大幫助。能不能對這個問題作出更詳細的說明呢？好吧！我們可以描述一下這個問題的一個理想答案。 （1）在進行科學研究時，應當首先認識到問題的存在。 例如，在研究物體的運動時，首先應當注意到物體為什么會像它所發(fā)生的那樣進行運動，亦即物體為什么在某種條件下會運動得越來越快（加速運動），而在另一種條件下則會運 行得越來越慢（減速運動）。 （2）要把問題的非本質(zhì)方面找出來，加以剔除。例如，一個物體的味道對物體的運動是不起任何作用的。 （3）要把你能夠找到的、同這個問題有關(guān)的全部數(shù)據(jù) 都收集起來。在古代和中世紀，這一點僅僅意味著如實地對自然現(xiàn)象進行敏銳觀察。但是進入近代以后，情況就有所不 同了，因為人們從那時起已經(jīng)學會去模仿各種自然現(xiàn)象，也就是說，人們已經(jīng)能夠有意地設(shè)計出種種不同的條件來迫使物體按一定的方式運動，以便取得與該問題有關(guān)的各種數(shù)據(jù)。 例如，可以有意地讓一些球從一些斜面上滾下來；這樣做時,既可以用各種大小不同的球，也可以改變球的表面性質(zhì)或者改變斜面的傾斜度，等等。這種有意設(shè)計出來的情況就是實驗，而實驗對近代科學起的作用是如此之大，以致人們常常把它稱為“實驗科學”，以區(qū)別于古希臘的科學。 （4）有了這些收集起來的數(shù)據(jù)，就可以作出某種初步的概括，以便盡可能簡明地對它們加以說明，亦即用某種簡明扼要的語言或者某種數(shù)學關(guān)系式來加以概括。這也就是假設(shè)或假說。 （5）有了假說以后，你就可以對你以前未打算進行的實驗的結(jié)果作出推測。下一步，你便可以著手進行這些實驗，看看你的假說是否成立。 （6）如果實驗獲得了預期的結(jié)果，那么，你的假說便得到了強有力的事實依據(jù)，并可能成為一種理論，甚至成為一條“自然定律”。

種類及運用

方 法 教材中方法的運用 說 明 等 效 法 (1)在力的合成中，若干個共同作用的分力可以等同于作用效果相同的一個合力；相反，一個力也可以分解為作用效果相同的若干個分力 (2)在電路中，若干個電阻，可以等效為一個合適的電阻，反之，如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都利用了等效的思想 (3)在“曹沖稱象”中用石塊等效替換大象，效果相同 (4)在研究平面鏡成像實驗中，用兩根完全相同的蠟燭，其中一根等效另一根的像 在物理學中，將一個或多個物理量、一種物理裝置、一個物理狀態(tài)或過程用另一個物理量、一種物理裝置、一個物理狀態(tài)或過程來替代，得到同樣的結(jié)論，這樣的方法稱為等效(替代)法，運用這樣的方法可以使所要研究的問題簡單化、直觀化． 理 想 模 型 法 (1)勻速直線運動，就是一種理想模型．在生活實際中嚴格的勻速直線運動是無法找到的，但有很多的運動情形都近似于勻速直線運動，按勻速直線運動來處理，大大簡化了難度，得出的結(jié)果又具有極高的精度，在允許的誤差范圍內(nèi)與實際相吻合 (2)杠桿也是一種理想模型，杠桿在實際使用時，由于受力的作用，都會引起或大或小的形變，可忽略不計，因此，我們就把杠桿理想化，認為它無形變 (3)汛期，江河中的`水有時會透過大壩下的底層從壩外的地面冒出來，形成“管涌”，“管涌”的物理模型是連通器 (4)光線、磁感線都是虛擬假定出來的，但它們卻直觀、形象地表述物理情境與事實，方便地解決問題．通過磁感線研究磁場的分布，通過光線研究光線傳播的路徑和方向 把復雜問題簡單化，摒棄次要條件，抓住主要因素，對實際問題進行理想化處理，構(gòu)建理想化的物理模型，這是一種重要的物理思想．在建立起理想化模型的基礎(chǔ)上，有時為了更加形象地描述所要研究的物理現(xiàn)象、物理問題，還需要引入一些虛擬的內(nèi)容，借此來形象、直觀地表述物理情景． 控 制 變 量 法 (1)研究滑動摩擦力與壓力和接觸面之間的關(guān)系 (2)研究壓力的作用效果(壓強)與壓力和受壓面積的關(guān)系 (3)研究液體的壓強與液體的密度和深度的關(guān)系 (4)研究物體的動能與質(zhì)量和速度的關(guān)系 (5)研究物體的勢能與質(zhì)量和高度的關(guān)系 (6)研究弦樂器的音調(diào)與弦的松緊、長短和粗細的關(guān)系 (7)研究電流與電阻、電壓之間的關(guān)系即歐姆定律 (8)研究導體電阻大小跟導體的材料、長度、橫截面積的關(guān)系 (9)研究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系 (10)研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數(shù)和電流的大小的關(guān)系 (11)研究蒸發(fā)快慢與液體溫度、液體的表面積和液體上方空氣流動快慢的有關(guān) 在研究物理問題時，某一物理量往往受幾個不同物理量的影響，為了確定各個不同物理量之間的關(guān)系，就需要控制某些量，使其固定不變，改變某一個量，看所研究的物理量與該物理量之間的關(guān)系． 【注意】在很多探究性實驗中經(jīng)常用到此法． 實 驗 推 理 法 (1)研究牛頓第一定律 (2)研究真空中能否傳聲 (3)“自然界中只存在兩種電荷”這一重要結(jié)論，是在實驗的基礎(chǔ)上進行推理得出來的 實驗推理法它以大量的可靠的事實為基礎(chǔ)，以真實的實驗為原形，通過合理的推理得出結(jié)論，深刻地揭示物理規(guī)律的本質(zhì)，是物理學研究的一種重要的思想方法． 轉(zhuǎn) 換 法 (1)電流看不見、摸不著，判斷電路中是否有電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定．即根據(jù)電流產(chǎn)生的效應來判斷 (2)分子運動看不見、摸不著，不好研究，但可以通過研究擴散現(xiàn)象認識它 (3)磁場看不見、摸不著，判斷磁場是否存在時，用小磁針放在其中看是否轉(zhuǎn)動來確定 (4)判斷電磁鐵的磁性強弱時，用電磁鐵吸引大頭針的多少來確定 在物理學習中，有時需要研究看不見的物質(zhì)(如電流、分子、力、磁場)，這時就必須將研究的方向轉(zhuǎn)移到由該物質(zhì)產(chǎn)生的各種可見的效應、效果上，由此來分析、研究該物質(zhì)的存在、大小等情況，這種研究方法稱為轉(zhuǎn)換法．轉(zhuǎn)換法作為一種思維方式也時常在分析、解決問題時應用到． 類 比 法 (1)研究電流時用水流比作電流 (2)用“水壓”類比“電壓” (3)用抽水機類比電源 (4)研究做功快慢時與運動快慢進行類比等 為了把要表述的物理問題說得清楚明白，往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物．通過類比，使人們對所要揭示的事物有一個直接的、具體的、形象的認識，找出類似的規(guī)律． 【注意】類比的兩個或兩類對象要有共有的相同或相似之處．

補充說明

當然，任何理論或自然定律都不是最后定論。這一過程 會一次又一次地重復下去。新的數(shù)據(jù)，新的觀察和新的實驗 結(jié)果將不斷出現(xiàn)，舊的自然定律將不斷為更普遍的自然定律 所替代，因為這些新的定律不但能說明舊定律所能解釋的各種現(xiàn)象，而且還能說明舊定律所不能解釋的一些現(xiàn)象。以上這些，正如我已經(jīng)說過的，是一種理想的科學研究 方法。但是在真正的實踐中，科學工作者并不需要像做一套 柔軟體操那樣一步一步地進行下去，而且他們通常也不這樣 做。比起旁的事情來，像直覺、洞察力甚至運氣這一類因素 常常更起作用.在整部科學史中充滿了這樣的例子。有不少科學家僅僅根據(jù)很不充分的數(shù)據(jù)和很少一點實驗結(jié)果（有時甚至一點實驗結(jié)果也沒有），便突然靈機一動，得出了有用 的、合乎事實的論斷。這樣的論斷，如果按部就班地通過上述理想的科學研究方法進行，就可能要用好幾年的時間才能得到。例如，凱庫勒就是在郵車上打瞌睡的時候，突然領(lǐng)悟到 苯的化學結(jié)構(gòu)的。洛維則在半夜醒來的時候，突然得到了關(guān)于神經(jīng)刺激的化學傳導問題的答案。格拉澤卻由于無聊地凝視著一杯啤酒，才得到了氣泡室的想法。最為人知的則是17世紀的科學家與數(shù)學家牛頓有一天看到蘋果落在地上，好奇心油然而生，才創(chuàng)立了萬有引力理論。然而這是不是說，一切都是憑好運氣得來的，根本不需要動腦筋去思考呢？不，絕對不是的。這樣的“好運氣”只 那些具有最好領(lǐng)悟力的人才會碰上，換句話說，有些人之 所以會碰上這樣的“好運氣”，只是因為他們具有十分敏銳的直覺，而這種敏銳的直覺則是依靠他們豐富的經(jīng)驗、深刻的理解力和平時愛動腦筋換來的。

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