科学观察与科学实验讲义.ppt

3、科学实验的特点（2） 4）可以模拟研究对象的属性及其变化过程 1952年美国米勒模拟原始大气层生成了氨基酸 5）具有可重复性 1925年丹麦病理学家和寄生虫学家菲比格声称发现了 某些寄生虫可导致动物患上胃癌的现象，提出了寄生 虫致癌的学说（他称之为“癌虫”）。 4、实验的作用 1）证明或反驳假说 1956年李政道和杨振宁提出在基本粒子的弱相互作用 中宇称可能是不守恒的假说，吴健雄用实验证实，推翻 了过去在物理学界被奉为金科玉律的宇称守恒定律，为 人类在探索微观世界的道路上打开了一扇新的大门。 2）提示新的理论 1786年伽伐尼解剖青蛙发现“动物电”，引出伏打电池 的发明和电生理学的建立 1820年，丹麦物理学家奥斯特证明了电和磁能相互转 化，这为电磁学的发展打下基础。 四、观察与理论的关系 1、古典经验主义的纯观察说 以培根为代表的古典经验主义认为，理论依赖于观察，而观察却独立于理论，不受理论制约。 把观察看作是一种纯粹的感官反映活动，一种生 理过程而非认识过程。 2、逻辑经验主义的中性观察说 逻辑经验主义者将科学语言分为观察语言和理论 语言，理论语言从观察语言获得。 他们认为观察语言不受任何理论的影响，也就是 观察者的理论框架、既往经验、文化环境对观察 过程没有影响 观察是一种主客体的相互作用。 少女还是老妇 情侶还是骷顱 案例：氧气的发现 恩格斯：“普利斯特列和舍勒析出了氧气，但不知道他们 所析出的是什么。他们为‘既有的’燃素说‘范畴所束缚’。这 种本来可以推翻全部燃素说观点并使化学发生革命的元素， 在他们手中没有能结出果实。但是，当时在巴黎的普利斯特 列立刻把他的发现告诉了拉瓦锡，拉瓦锡就根据这个新事实 研究了整个燃素说化学，方才发现：这种新气体是一种新的 化学元素；在燃烧的时候，并不是神秘的燃素从燃烧物体中 分离出来，而是这种新元素与燃烧物体化合。这样，他才使 过去在燃素说形式上倒立着的全部化学正立过来了”。 恩格斯：当真理碰到鼻尖上的时候，还是没有得到真理。 3、观察的理论负荷论 美国物理学家汉森提出了观察渗透理论，认为认识 主体对事物预先具有的知识对认识事物具有建构作 用。 爱因斯坦：“是理论决定我们能够观察到的东西.” 观察与理论的关系 观察是接受信息和加工信息的过程 观察陈述是用与特定的科学理论联系的语言表述的 使用仪器是按照仪器所蕴涵的理论来工作的 理论在观察中起定向和加工改造的作用 五、观察和实验中的机遇问题 绝大部分生物学和医学上的新发现都是意外作出的，或至少含有机遇的成分。 ----英国科学家 贝弗里奇 1、机遇的涵义 人们在有计划地进行观察实验及其它研究工作中，由 于某种偶然的机会，遇到或发现某些出乎意料的自然 现象。 2、机遇的类型 按照与科学问题关系的不同 1）期望型：与研究问题有关，促成了问题的解决。 如，1839年美国古特依发明橡胶的硫化技术。 2）意外型：与研究的问题无直接关系。 如，1913年英国布里尔利发明不锈钢。 3）线索型：提供了新问题的线索。 如，伽利略发明望远镜，佛莱明发现青霉素，伦琴 发现X射线。 3、如何捕捉机遇 机遇观察的合理性在于客观世界本身就是必然性 与偶然性的对立统一。因此，观察者能否抓住这些 新现象，在很大程度上就取决于他对这种辩证关系 的理解和自觉性的高低，能否在注意预期现象的同 时又保持对意外现象的警觉性，能否有开放的思 路、好奇善疑和穷追不舍的探索精神。 此外，还要求观察者具备一定的背景知识。 机遇只偏爱那些有准备的头脑。 ——巴斯德 2. 机遇的特点------意外性。 l?完全意外性，研究目的是为了发现现象A，但却意外发现一种完全不同于A的现象B，而且B比A更有价值。 如，瑞士化学家雄班在厨房里利用纤维素作原料合成其他巨分子实验时，弄洒了一瓶硫酸和硝酸地混合物，他抓起妻子地棉围裙去擦，然后把它放到炉子上烤，不料围裙“噗”地一声着起火来，烧得干干净净，但是没有发生浓烟。受这一意外地启示，发明了威力巨大而又无烟地烈性炸药。 l部分意外性，指结果时意料之中的事情，但发现这一现象的方式、时间或场合确是意外的。“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”. 如古德意尔橡胶硫化技术的发明，就是在实验过程中不小心把橡胶和硫磺德混合物掉在火炉上，出乎意料地发现这种混合物地良好性能。 科学观察与科学实验 一、科学事实 无论鸟的翅膀是多么完美，如果不凭借着空气，它是永远不会飞翔高空的。事实就是科学家的空气。你们如果不