科学研究和科学方法(课前讲座)

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1、科学研究和科学方法《发酵原理》课前讲座科学方法是用来解决难题的程序，或者说是用来逐步理解某些自然现象（包括用来检验难题的可能答案的自然现象）的程序。2021/7/162张星元：发酵原理(讲座)科学方法是获得关于大自然信息（知识）的这样一类方法：首先提出可能解决问题的方案，然后通过严格的试验确定这些解决方案是否有效（有意义、令人信服、可靠、满意、得到公众认可）。2021/7/163张星元：发酵原理(讲座)科学方法的使用，以如下假定为前提：①在自然界观察到的事件都有其发生的原因；②事件的原因是可以找到的；③自然界发生的事件可以用一般规律或模式来

2、描述；2021/7/164张星元：发酵原理(讲座)④重复发生的事件可能有同样的原因；一个人能做到的实验结果，别人也能重复；基本的自然规律的应用与事件发生的地点、时间无关。2021/7/165张星元：发酵原理(讲座)例如：闪电打雷事件。我们大家都观察到闪电必有雷声伴随，根据以上假定，应该有一种解释可以说明所有的闪电打雷事件，不论它们发生在何时何地，并且所有的人对这种事件都可以得到同样的观察结果。我们从科学的观察和试验知道，闪电起因于云块之间的电荷差，闪电同样遵循静电试验观察到的一般规律；并且，已经测试过的所有的闪电，不论是何时何地发生的，都是

3、由同样的原因引起的。2021/7/166张星元：发酵原理(讲座)要区分仅仅是，是相关（一起发生）的情况，还是相关而且表现因果关系的情况。如果一个事件的发生是前一个事件的直接结果，这两个事件之间就存在因果关系。许多事件是相关的，但并不是所有的相关都表现因果关系。例如，闪电和雷声相关而且具有因果关系。然而，要确定秋季和树木落叶之间的关系就比较困难。2021/7/167张星元：发酵原理(讲座)因为秋天带来了低温，许多人就以为低温是树叶变色和下落的原因。事实上，这两个事件只是相关，并不存在因果关系。树木发生变化的原因是秋天日照时间的缩短。在温室里进

4、行的试验显示，人为地缩短日长，将引起树木落叶，尽管温度并没有变化。知道了因果关系的存在，就有可能预言，如果存在同样的一套环境条件，将会有什么的事件发生。2021/7/168张星元：发酵原理(讲座)科学方法需要系统地搜索和研究信息，并且持续不断地核对、再核对，看早先的观点是否仍然得到新信息的支持。如果不能得到新的证据的支持，就应该抛弃或改变早先的观点，科学的观点要经受不断的重新评价，批评和修正。2021/7/169张星元：发酵原理(讲座)科学方法涉及几个重要的、可以识别的组成部分：包括①小心的观察；②假说的构建和检验；③新信息和观点的公开，即

5、自愿提交自己的观点，以接受他人的审查。然而，科学方法并不是一成不变的。下图显示科学方法的步骤，用来说明科学研究怎样完成从最初的问题到理论和定律的导出。2021/7/1610张星元：发酵原理(讲座)观察设问提出假说检验假说修改假说导出新的科学理论或者定律与当今理论或定律相符交流2021/7/1611张星元：发酵原理(讲座)⑴观察⑵设问（提出问题）⑶多方求索⑷假说的构建⑸对假说的检验⑹理论和定律的导出⑺交流⑻小结2021/7/1612张星元：发酵原理(讲座)⑴观察科学的质询常常始于对于重复发生的事件的观察。观察就是用我们的感觉（

6、看、听、闻、辨味、触摸）或感觉的延伸（显微镜、望远镜、摄像机、录音机、X-光、温度计等等）来纪录事件。观察要比不经意的感知更深入一些。你可能听到一种声音或者看到一个物象，然而并没有真正地进行观察。你听到商业街播放音乐吗？你当然听到了，但是如果你不知道播放的是什么乐曲，那么你并没有进行观察。如果你留心去观察所播放的音乐，你就能识别它。我们谈到观察，指的是对事件的小心的、动脑筋的认辨，并不仅仅是不经意的注意到。我们要自我训练以改进观察技能，因为在科学方法的每一部分，小心的观察都是重要的。2021/7/1614张星元：发酵原理(讲座)通过对事件的

7、直接观察获得的信息叫做经验的证据，经验的证据能够被进一步的观察证实或推翻。如果事件只发生一次，或者说不能够人为地重复，那么就不可能用科学的方法获得关于这个事件的进一步的信息，就不可能对这个事件做出科学的解释。2021/7/1615张星元：发酵原理(讲座)⑵设问得到更多关于某事件经验的证据后，应该就该事件开始酝酿并准备提出问题。如，该事件是怎样发生的？该事件是由什么引发的？该事件什么时候再次发生？能控制该事件使它对我们有利吗?问题的形成并不如想象那么简单，因为提出问题的方式将决定你怎样去回答它们。问题太大太复杂不可能做出回答；因此，要在以正确

8、的方式提出问题上狠下功夫。在某些情况下，这可能是科学方法中最消耗时间的部分；正确的设问对于你期望的答案是关键。2021/7/1617张星元：发酵原理(讲座)打个比方，你观察到的猫