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學方法的有機結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。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、同這個問題有關的全部數據 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學會去模仿各種自然現象，也就是說，人們已經能夠有意地設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的各種數據。 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或者改變斜面的傾斜度，等等。這種有意設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據，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學關系式來加以概括。這也就是假設或假說。 （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果，那么，你的假說便得到了強有力的事實依據，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，如串聯電路的總電阻、并聯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，得出的結果又具有極高的精度，在允許的誤差范圍內與實際相吻合 (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上，有時為了更加形象地描述所要研究的物理現象、物理問題，還需要引入一些虛擬的內容，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系 (2)研究壓力的作用效果(壓強)與壓力和受壓面積的關系 (3)研究液體的壓強與液體的密度和深度的關系 (4)研究物體的動能與質量和速度的關系 (5)研究物體的勢能與質量和高度的關系 (6)研究弦樂器的音調與弦的松緊、長短和粗細的關系 (7)研究電流與電阻、電壓之間的關系即歐姆定律 (8)研究導體電阻大小跟導體的材料、長度、橫截面積的關系 (9)研究電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系 (10)研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數和電流的大小的關系 (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 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系． 【注意】在很多探究性實驗中經常用到此法． 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”這一重要結論，是在實驗的基礎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，以真實的實驗為原形，通過合理的推理得出結論，深刻地揭示物理規(guī)律的本質，是物理學研究的一種重要的思想方法． 轉 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．即根據電流產生的效應來判斷 (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(如電流、分子、力、磁場)，這時就必須將研究的方向轉移到由該物質產生的各種可見的效應、效果上，由此來分析、研究該物質的存在、大小等情況，這種研究方法稱為轉換法．轉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。新的數據，新的觀察和新的實驗 結果將不斷出現，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象，而且還能說明舊定律所不能解釋的一些現象。以上這些，正如我已經說過的，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很不充分的數據和很少一點實驗結果（有時甚至一點實驗結果也沒有），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，突然領悟到 苯的化學結構的。洛維則在半夜醒來的時候，突然得到了關于神經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驗、深刻的理解力和平時愛動腦筋換來的。

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