科学研究中的方法创新

出版者:社会科学文献出版社

作者:中国21世纪议程管理中心 中国科学院研究生院 著

页数:294

出版时间:2011-8

价格:59.00元

装帧:平装

isbn号码:9787509724675

具体描述

《科学研究中的方法创新》从科学研究的含义、问题意识、观察实验变革、理论思维、自然观变革以及创造性思维六个方面入手，选用大量近现代和当代科学发展中的典型案例，对科学研究中的方法创新进行了系统的梳理和总结。方法是科学的本质，是人类探索自然的利器。近代以来，方法上的重大创新导致了现代自然科学的产生、带来了一次次科学上的重要突破。

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目录信息

目　　录
第一章　科学、研究与方法创新………………………………………………………………003
第一节　科学、研究………………………………………………………………………003
第二节　科学方法和方法创新……………………………………………………………013
第三节　方法创新的社会条件……………………………………………………………032
第二章　问题意识与方法创新…………………………………………………………………043
第一节　研究始于问题……………………………………………………………………044
第二节　问题发现中的方法创新…………………………………………………………059
第三节　问题选择中的方法创新…………………………………………………………071
附件：未来的科学问题……………………………………………………………………084
第三章　观察实验变革与方法创新……………………………………………………………097
第一节　观察和实验的兴起………………………………………………………………097
第二节　两种不同的实验纲领：探究式实验和判决性实验……………………………108
第三节　观察和实验的创新之路…………………………………………………………122
第四章　理论思维与方法创新…………………………………………………………………143
第一节　理论是科学进步的阶梯…………………………………………………………143
第二节　从猜测到理论……………………………………………………………………157
第三节　理论的进化………………………………………………………………………168
第五章　自然观变革与方法创新………………………………………………………………189
第一节　自然观变革、科学革命与方法创新……………………………………………189
第二节　科学发展、新自然观的形成与方法创新………………………………………210
第三节　人与自然关系的变革与方法创新………………………………………………224
第六章　创造性思维与方法创新………………………………………………………………251
第一节　理论素养与方法创新……………………………………………………………252
第二节　创造过程中的思维策略与方法创新……………………………………………269
第三节　团体合作与方法创新……………………………………………………………279
后　记……………………………………………………………………………………………295
英文目录
暂无英文目录
序 言
序　　言
方法是科学的本质，是人类探索自然的利器。面对奥妙无穷的宇宙之谜和浩瀚繁复的自然现象，“科学方法是我们借以达到知识的唯一道路”。近代以来，正是方法上的重大革命导致了现代自然科学的产生，也正是方法上的不断创新带来了一次次科学上的重要突破。射电望远镜的发明，把对宇宙的研究带入一个全新的地带；果蝇实验的引入，使得遗传学研究得到突飞猛进的发展；Ｘ射线结构分析的诞生，对化学的各分支以及材料学、生物学等都产生了深远的影响；概率论等数学理论的完善，为研究微观世界的物理现象提供了强大的工具。现代科学史不但是科学成果发现的历史，也是发现方法创新的历史。
科学方法并不简单地等同于研究过程中的仪器、技术、程序、设备等手段，也不只是高度概括的理论性的抽象原则，而是与整个科学传统和具体的学科历史联系在一起的，与科学家面临的疑难、问题和目标，与一定时期内一个学科暗含的本体论、价值观假定密切相关。科学方法植根于科学研究的实践中，并随着科学研究实践而演变和发展。一方面，新的方法的出现会改变科学家原有的思路与途径，为解决科学问题提供新的可能性，从而导致一系列新的成果；另一方面，科学知识的积累、科学家研究实践的丰富、新的科学问题的需要也促进新的方法的创造。当达尔文乘坐贝格尔号舰考察归来，对如何解释新发现的各种地质和生物现象茫然不知所措的时候，正是马尔萨斯《人口论》促使他形成了自然选择的概念，从而提出了完整的生物进化论。狭义相对论建立后，爱因斯坦力图把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。几年后，在他的同班同学、数学教授格罗斯曼帮助下，他才在黎曼几何和张量分析中找到了表达广义相对论思想的数学工具，并最终完成了引力的度规场理论。
敏锐的方法意识和方法创新意识，来源于对科学实践不断的、深入的反思。现代科学奠基伊始，哥白尼、伽利略、牛顿等科学巨匠，在对新的科学理论进行艰难探索的同时，也对新的科学方法进行了有意识的反思和总结。在《天体运行论》、《两种科学的对话》和《自然哲学的数学原理》这些经典科学论著里，除了对新的科学理论进行系统阐述外，也为新的科学方法的形成和应用开拓了道路。在此之后，科学家高度重视对科学方法本身的不断探索。达尔文、爱因斯坦、费米、沃森等科学大家，在自传和其他类型的著作中，都有对科研工作中方法创新的体会。
现代西方的哲学家注重从一般性、系统性和批判性的方面，对科学方法进行总结。培根、笛卡尔这些哲学家从哲学的知识论出发，大力批判对方法论的束缚，为新的科学方法进行辩护。18世纪,法国启蒙主义哲学家对于现代科学方法的传播起到了重要作用。不管是经验主义的洛克、贝克莱、休谟，还是理性主义的莱布尼茨和康德等人，都对科学方法的性质、局限性进行过思索。在20世纪物理学革命后，逻辑经验主义哲学家波普、库恩、拉卡托斯、费耶阿本德等人，曾对科学方法进行了专门的研究。
西方现代科学大规模传入中国只有百余年的时间。许多在中国传播科学的先驱者也都非常重视科学方法的地位。严复对西方科学技术的发展曾有过评论，他说：“是以制器之备，可求其本于奈端（牛顿）；舟车之神，可推其源于瓦德（瓦特）；用电之利，则法拉第之功也；民生之寿，则哈尔斐（哈维）之业也。而二百年学运昌明，则又不得不以柏庚氏（培根）之摧陷廓清之功为称首。”任鸿隽把科学方法比喻为“科学的种子”。在他看来，“科学的本质在于方法，不在材料”。一些早期留学归国的科学家在具体从事本学科研究工作的同时，积极撰写科学方法论书籍，包括化学家王星拱（著有《科学方法论》）、现代心理学家胡寄南（著有《科学方法》）、逻辑学家汪奠基（著有《科学方法》）、数学家胡明复（著有《科学方法》）、神经生物学家汪敬熙（著有《科学方法漫谈》）。许多前辈科学家，如华罗庚、竺可桢、钱学森等，都特别注重对研究方法的总结。
但是，长期以来，我国科学界专业划分细致，学科之间界限分明。科学家共同体主要强调数学计算能力或实验操作技能，注重技能层次的方法和手段，对科学方法本身的研究没有得到充分重视，缺少对研究过程中科学方法的作用的高度敏感性，缺少对学科一般方法和特征方法的系统研究，缺少对前沿方法和现代研究手段的建设规划。我国科技工作者跟踪模仿国外科技发展方向较多，而原始性创新，特别是能够引领世界科技发展潮流的重大科技成果还不多，缺乏重大理论突破和独创性的研究思路，缺乏开创性的学科方向。究其原因，方法意识和方法创新意识的薄弱是重要影响因素之一。
当代科学技术的发展正在呈现出新的态势。数学方法、计算机信息技术、新材料技术的发展以及学科间的交叉融合，改变了各学科的传统方法，使各学科出现了新的面貌，并推动着学科的群体性突破。同时，科学研究的对象、层次、范围在发生新的变化，对自然本身的认识、对科学方法的认识也在出现新的转变，迫切需要方法上的变革。具体讲，体现在以下三个方面：
第一，科学研究从宏观和微观上进一步扩展和深化。天体物理、粒子物理的进展将深化宇宙起源与演化规律和物质世界统一性的认识；极端条件下的物性科学研究进展，将进一步揭示物质状态、结构和相互作用规律；生命科学正在进入生命起源与演化的深层问题；认知科学把人类认识自身作为研究对象。这些对新的探测技术和分析手段有了更强烈的需求。
第二，越来越多的复杂事物和现象正在成为科学研究的对象。自然、工程、生物、经济、管理、政治与社会等各个方面的复杂性进入科学研究的视野。演化、涌现、自组织、自适应、自相似是复杂系统的共同特征。在这种情况下，需要进行跨学科（如生物化学、天文物理学等）、系统科学（如信息论、系统论、耗散结构理论等）和综合科学（如空间科学等）的研究。传统研究方法的局限性正日益显现，复杂现象的分析和预测呼唤着新的方法论范式的出现。
第三，自然和社会相互作用带来的全球问题越来越得到科学研究的关注。气候变化、臭氧层破坏、资源短缺、艾滋病流行等，都是具有高度综合性和全球性的问题。这些问题不仅涉及社会经济增长的目的和方向，也关系科学发展和应用的人文价值取向。这些问题的解决超出了自然科学技术能力的范围，需要自然科学、技术手段和人文社会科学研究方法的协同和综合应用。
加强对科学研究实践的回顾、总结与反思，提高方法意识和方法创新意识，已经成为当前我国科技工作愈来愈迫切的任务。基于这一背景，中国21世纪议程管理中心和中国科学院研究生院组织多位长期从事科技哲学的专家学者，历经一年多的辛勤努力，完成了《科学研究中的方法创新》一书。本书从科学研究的含义、问题意识、观察实验变革、理论思维、自然观变革以及创造性思维六个方面入手，选用大量近现代和当代科学发展中的典型案例，对科学研究中的方法创新进行了系统的梳理和总结。相信本书对于从事科技史、科技哲学等领域研究的专家、学者、研究生等具有重要的参考价值。
限于我们的知识水平，本书定有不足和疏漏之处，敬请广大读者多提宝贵意见，以便我们更进一步地开展此类工作。
郭日生
2011年4月
· · · · · · (收起)

用户评价

我之所以会被这本书吸引，很大程度上是因为它在探讨方法创新时，并非局限于纯粹的技术层面，而是巧妙地融入了历史的纵深感和人文的关怀。在阅读过程中，我发现作者似乎并不急于给出“标准答案”，而是更倾向于引导读者去探索和发现。比如，在讨论某个具体的创新方法时，作者会先回顾这个方法在历史上是如何一步步发展演变而来，经历了哪些曲折和争议，最终才得以确立。这种梳理的过程，不仅仅是知识的传递，更是一种智慧的启迪，让我们明白任何一项创新都不是凭空出现的，而是建立在前人努力的基础之上，并且也可能面临着来自当时的质疑和不理解。我特别喜欢其中关于“思想实验”的部分，作者不仅仅介绍了著名的思想实验，更重要的是分析了这些思想实验是如何通过挑战现有认知，从而催生出全新的科学理论的。他深入浅出地阐述了思想实验的逻辑严谨性和创造性，以及它在缺乏直接实验证据时如何发挥关键作用。这让我意识到，很多时候，我们最强大的工具并非是实验室里的精密仪器，而是我们的大脑，以及我们驾驭思想的能力。这本书让我体会到，科学研究的创新，绝不仅仅是技术的升级，更是一种思维模式的革新，一种敢于质疑、勇于探索的精神。它教会我，在面对复杂问题时，不妨尝试“退一步”去看，从更广阔的视角去审视，也许就能找到突破口。这种将历史、哲学与科学方法论相结合的叙述方式，使得这本书读起来既有深度，又不失趣味性，是一本能够引人深思的佳作。

我在阅读过程中，对书中关于“非线性思维”的阐述印象尤为深刻。作者并没有直接定义非线性思维是什么，而是通过一个个生动的故事和案例，展示了非线性思维是如何在科学史上创造奇迹的。他会讲述爱因斯坦如何从一个简单的物理现象中跳出常规的线性逻辑，最终推导出相对论；他也会探讨某个技术突破是如何在一个看似无关的领域中，通过意想不到的联系而产生的。这种叙述方式，让我感觉科学创新并非是僵化的公式和死板的步骤，而是一种更加灵活、更加开放的思维模式。这本书让我意识到，很多时候，我们之所以会遇到瓶颈，并非是能力不足，而是我们的思维方式太过“线性”，我们习惯于按照既定的路径去思考问题，而忽略了那些“意料之外”的可能性。作者在探讨非线性思维时，并没有给出具体的“秘籍”，而是强调了培养这种思维的重要性，以及如何通过一些练习来增强自己的非线性思维能力，比如多阅读不同领域的知识，多进行跨界交流，甚至尝试一些“无厘头”的联想。这种潜移默化的引导，让我受益匪浅。它不仅改变了我看待科学问题的方式，更重要的是，它也影响了我处理生活中其他事情的态度，让我变得更加开放和包容，愿意去接受那些与众不同的想法。

这本书的封面设计相当吸引人，那种低饱和度的蓝色搭配着一些抽象的几何图形，总能让人联想到宇宙的深邃与科学的奥秘。我拿到手的时候，就迫不及待地翻开了它。首先吸引我的是它的序言，作者以一种非常朴实却又充满哲理的语言，阐述了方法创新的重要性。他没有上来就大谈特谈具体的创新案例，而是从更宏观的层面，比如科学的本质、人类的认知局限，以及历史发展中的一些关键节点，来铺垫为何方法创新是推动科学进步的根本动力。读到这里，我感觉自己仿佛置身于一个思想的启迪之中，开始重新审视自己以往对科学的理解。接着，我翻到目录，看到了里面划分的几个大的章节，比如“逻辑框架的重塑”、“数据驱动的变革”、“跨学科融合的路径”等等。这些标题本身就充满了引人遐想的空间，让我对书中即将展开的内容充满了期待。我尤其对“逻辑框架的重塑”这个部分感到好奇，因为我一直觉得很多时候，我们被固有的思维模式所束缚，而科学的突破往往来自于打破这些框架。书中似乎将要探讨如何跳出传统的逻辑陷阱，以全新的视角去构建研究问题。此外，“数据驱动的变革”也让我眼前一亮，如今数据爆炸的时代，如何有效地利用数据，并且从数据中挖掘出有价值的见解，无疑是当前科学研究面临的核心挑战。这本书的序言和目录，给我的第一印象是，它不仅仅是一本介绍方法的书，更是一本引导读者思考，激发读者内在创新潜能的书籍。它用一种非常高级、非常宏观的方式，向读者展示了方法创新的哲学意义和实践价值，让我对后续章节的内容充满了无限的向往和期待。

这本书在内容组织上，给我的感觉是非常清晰且循序渐进的。它并没有堆砌大量的理论术语，而是用非常生活化、具象化的例子来解释复杂的概念。我尤其记得其中关于“类比推理”的章节，作者用了很多非常贴近我们日常生活的例子，比如如何通过观察蚂蚁搬家来预测天气，或者如何从蒸汽机的运作原理联想到计算机的逻辑门。这些例子让我一下子就明白了类比推理的核心思想，并且能够自己尝试着去运用。更重要的是，作者在介绍这些方法时，并没有止步于“是什么”，而是深入探讨了“为什么”和“如何做”。他会分析某个方法为什么有效，它背后的逻辑是什么，以及在实际研究中，我们应该如何去应用它，才能最大程度地发挥其作用。我发现，这本书不仅仅是提供了方法，更重要的是提供了“方法论”的指导，它教会我如何去选择合适的方法，如何去评估方法的优劣，以及如何将不同的方法融会贯通，形成自己的研究体系。在阅读过程中，我感觉自己就像是在和一位经验丰富的导师对话，他耐心地引导我，一点点地揭开科学研究的奥秘。这本书让我受益匪浅，它不仅提升了我对科学研究的理解，更重要的是，它激发了我内在的探索欲望，让我愿意去尝试新的方法，去挑战那些看似不可能的任务。

这本书在学术严谨性和可读性之间找到了一个非常好的平衡点。它在介绍科学研究方法时，既保持了学术的精确性，又运用了非常通俗易懂的语言，使得非专业读者也能轻松理解。我尤其欣赏书中对“模型构建”的讲解。作者并没有仅仅停留在模型是什么，而是深入地分析了不同模型的优缺点，以及在不同研究场景下应该如何选择和构建合适的模型。他会举例说明，为什么在研究气候变化时，我们不能简单地套用经济学模型，为什么在研究生物进化时，需要考虑随机性和混沌的因素。这种细致的分析，让我对模型构建有了更深刻的认识，也明白了模型并非是绝对真理，而是一种对现实世界的简化和抽象，需要根据具体的研究目的和条件来调整。此外，书中对“归纳法”和“演绎法”的探讨也非常深入，作者不仅介绍了这两种方法的原理，更重要的是分析了它们在实际研究中的应用场景和局限性。他会举例说明，为什么很多科学发现是基于大量的归纳，而很多理论的验证则需要依靠演绎。这种对基本逻辑方法的深入剖析，让我对科学研究的严谨性有了更深刻的理解。这本书让我感觉，科学研究并非是神秘的魔法，而是一门可以通过学习和实践来掌握的技艺，它需要严谨的逻辑，也需要灵活的创新。

我注意到这本书在介绍各种创新方法时，非常注重“情境化”的应用。它并没有像教科书那样，将各种方法孤立地讲解，而是将它们置于具体的科学研究情境中，去分析它们是如何被使用的，以及在不同的情境下，选择哪种方法更为合适。例如，在探讨“概念创新”时，作者会分析不同学科领域是如何产生新的概念的，比如物理学中的“量子”概念，生物学中的“基因”概念，社会学中的“网络”概念。他会深入分析这些概念是如何被提出、被定义，以及它们是如何改变了我们对世界的认知。这种细致的分析，让我对概念创新的重要性有了更深刻的理解，也明白了一个好的概念，往往能够开启一个全新的研究领域。此外，在讨论“方法优化”时，作者也会举例说明，如何根据研究对象和研究问题的特点，对现有的研究方法进行改进和调整。他会分析，为什么某种方法在A研究中效果很好，但在B研究中却不尽如人意，以及如何通过微小的调整，来提升方法的适用性和有效性。这种“情境化”的讲解方式，让我感觉这本书不仅仅是在传授知识，更是在培养一种解决问题的能力，一种根据具体情况来灵活运用各种工具的智慧。

这本书的叙述风格非常独特，它没有那种高高在上的说教感，而是像一位经验丰富的同行，在与你分享他的心得和体会。我尤其喜欢其中关于“批判性思维”的章节。作者并没有简单地定义批判性思维是什么，而是通过一个个具体的例子，来展示如何运用批判性思维来审视和评价科学研究。他会分析，为什么有些看起来非常有说服力的研究，可能存在逻辑上的漏洞；他也会探讨，如何识别那些被过度宣传的“伪科学”。这种引导式的讲解，让我学会了如何更深入地去思考问题，如何去辨别信息的真伪，以及如何形成自己独立的判断。在阅读过程中，我感觉自己仿佛参加了一个高级的研讨会，与作者一起，对科学研究中的各种现象进行深入的剖析。此外，书中对“逆向思维”的阐述也给我留下了深刻的印象。作者会举例说明，很多时候，当我们遇到难以解决的问题时，不妨尝试从相反的方向去思考，也许就能找到突破口。这种打破常规的思维方式，让我对科学研究的无限可能性充满了敬畏。

我注意到这本书在探讨创新方法时，非常强调“用户导向”和“迭代思维”。虽然这本书的主题是科学研究，但作者却将很多产品设计和商业创新的理念融入其中，这让我耳目一新。他会用一些案例来解释，为什么很多成功的科学研究，其最初的灵感并非来自于实验室，而是来自于解决实际生活中的问题。他也会强调，科学研究不应该闭门造车，而应该积极地与潜在的用户（比如医生、工程师、社会大众）进行交流，了解他们的需求，并根据反馈不断地调整研究方向。这种“以人为本”的研究思路，在我看来是非常宝贵的。在阅读过程中，我特别被书中关于“最小可行性产品”（MVP）的类比所吸引。作者将其应用到科学研究中，提出“最小可行性研究”的概念，即在早期阶段，可以先进行一些小规模、低成本的验证性研究，快速收集反馈，然后根据反馈再进行更深入的研究。这种迭代式的研究方法，能够有效地降低研究风险，提高研究效率，并且能够确保研究方向始终与实际需求保持一致。这本书让我明白，科学研究的创新，不仅仅是技术上的突破，更是一种思维模式的转变，一种更贴近现实、更注重实效的创新范式。

这本书最让我感到惊喜的是，它并没有仅仅停留在方法论的层面，而是深入探讨了“创造力”的来源和培养。作者认为，科学研究的创新，最终离不开人的创造力。他会分析，是什么因素能够激发一个人的创造力，比如好奇心、激情、独立的思考能力，以及对未知世界的探索欲望。他会举例说明，很多伟大的科学家，他们之所以能够取得非凡的成就，并非仅仅因为他们掌握了多少知识，更重要的是他们拥有超乎寻常的创造力。在阅读过程中，我特别被书中关于“联想能力”的讲解所吸引。作者认为，创造力很大程度上来自于将看似不相关的概念和信息联系起来的能力。他会鼓励读者多阅读不同领域的书籍，多与不同背景的人交流，从而拓展自己的视野，增加产生新想法的可能性。这本书让我意识到，科学研究的创新，并非是遥不可及的，它植根于我们每个人内在的创造力。它不仅为我提供了各种科学研究方法，更重要的是，它点燃了我对探索未知、创造新事物的热情，让我渴望在科学的道路上，不断地突破自我，实现价值。

这本书让我对“偶然性”在科学研究中的作用有了全新的认识。我一直以为科学研究是一个高度可控、高度理性化的过程，但这本书却通过大量的事例，揭示了许多重大的科学发现，都与“偶然”有着密不可分的联系。比如，某个科学家在做一项实验时，可能遇到了意料之外的现象，或者发现了某种未知的物质，正是这种“意外”的发现，最终促成了重大的理论突破。作者在探讨偶然性时，并没有将其神秘化，而是强调了“准备好的头脑”的重要性。他认为，偶然的发现并非是凭空而来的，它需要研究者具备深厚的专业知识和敏锐的洞察力，才能将偶然的现象转化为科学的洞见。他举例说明，在显微镜发明之前，也有很多人看到了微生物，但只有少数人能够将其与疾病联系起来，这正是因为少数人拥有了“细菌致病”的预设思维。这本书让我明白，在追求科学创新的过程中，我们既要努力去“设计”和“控制”，也要学会“拥抱”和“利用”那些意想不到的“惊喜”。它教会我，在面对未知时，保持开放的心态，对那些看似“不相关”的现象保持警觉，也许就能发现隐藏的宝藏。