科学方法

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科学方法

科学方法(科学方法)

科学方法是指：人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。简单地说，科学方法就是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确方法。

科学方法是人类所有认识方法中比较高级、比较复杂的一种方法。它具有以下特点：(1)鲜明的主体性，科学方法体现了科学认识主体的主动性、认识主体的创造性以及具有明显的目的性；(2)充分的合乎规律性，是以合乎理论规律为主体的科学知识程序化；(3)高度的保真性，是以观察和实验以及他们与数学方法的有机结合对研究对象进行量的考察，保证所获得的实验事实的客观性和可靠性。

科学方法是人们为获得科学认识所采用的规则和手段系统。它是科学认识的成果和必要条件。可分为三个层次：(1)单学科方法，也称专门科学方法；(2)多学科方法，也称一般科学方法，是适用于自然科学和社会科学的一般方式、手段和原则；(3)全学科方法，是具有最普遍方法论意义的哲学方法。

一般步骤

所谓科学的研究方法，很明显就是科学工作者在从事某项科学发现时所采用的方法。但是。这个过于简单的说明对我们没有多大帮助。能不能对这个问题作出更详细的说明呢？好吧！我们可以描述一下这个问题的一个理想答案。 （1）在进行科学研究时，应当首先认识到问题的存在。 例如，在研究物体的运动时，首先应当注意到物体为什么会像它所发生的那样进行运动，亦即物体为什么在某种条件下会运动得越来越快（加速运动），而在另一种条件下则会运 行得越来越慢（减速运动）。 （2）要把问题的非本质方面找出来，加以剔除。例如，一个物体的味道对物体的运动是不起任何作用的。 （3）要把你能够找到的、同这个问题有关的全部数据 都收集起来。在古代和中世纪，这一点仅仅意味着如实地对自然现象进行敏锐观察。但是进入近代以后，情况就有所不 同了，因为人们从那时起已经学会去模仿各种自然现象，也就是说，人们已经能够有意地设计出种种不同的条件来迫使物体按一定的方式运动，以便取得与该问题有关的各种数据。 例如，可以有意地让一些球从一些斜面上滚下来；这样做时,既可以用各种大小不同的球，也可以改变球的表面性质或者改变斜面的倾斜度，等等。这种有意设计出来的情况就是实验，而实验对近代科学起的作用是如此之大，以致人们常常把它称为“实验科学”，以区别于古希腊的科学。 （4）有了这些收集起来的数据，就可以作出某种初步的概括，以便尽可能简明地对它们加以说明，亦即用某种简明扼要的语言或者某种数学关系式来加以概括。这也就是假设或假说。 （5）有了假说以后，你就可以对你以前未打算进行的实验的结果作出推测。下一步，你便可以着手进行这些实验，看看你的假说是否成立。 （6）如果实验获得了预期的结果，那么，你的假说便得到了强有力的事实依据，并可能成为一种理论，甚至成为一条“自然定律”。

种类及运用

方 法 教材中方法的运用 说 明 等 效 法 (1)在力的合成中，若干个共同作用的分力可以等同于作用效果相同的一个合力；相反，一个力也可以分解为作用效果相同的若干个分力 (2)在电路中，若干个电阻，可以等效为一个合适的电阻，反之，如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都利用了等效的思想 (3)在“曹冲称象”中用石块等效替换大象，效果相同 (4)在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像 在物理学中，将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程用另一个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程来替代，得到同样的结论，这样的方法称为等效(替代)法，运用这样的方法可以使所要研究的问题简单化、直观化． 理 想 模 型 法 (1)匀速直线运动，就是一种理想模型．在生活实际中严格的匀速直线运动是无法找到的，但有很多的运动情形都近似于匀速直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难度，得出的结果又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际相吻合 (2)杠杆也是一种理想模型，杠杆在实际使用时，由于受力的作用，都会引起或大或小的形变，可忽略不计，因此，我们就把杠杆理想化，认为它无形变 (3)汛期，江河中的`水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，“管涌”的物理模型是连通器 (4)光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却直观、形象地表述物理情境与事实，方便地解决问题．通过磁感线研究磁场的分布，通过光线研究光线传播的路径和方向 把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模型，这是一种重要的物理思想．在建立起理想化模型的基础上，有时为了更加形象地描述所要研究的物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟的内容，借此来形象、直观地表述物理情景． 控 制 变 量 法 (1)研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系 (2)研究压力的作用效果(压强)与压力和受压面积的关系 (3)研究液体的压强与液体的密度和深度的关系 (4)研究物体的动能与质量和速度的关系 (5)研究物体的势能与质量和高度的关系 (6)研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系 (7)研究电流与电阻、电压之间的关系即欧姆定律 (8)研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系 (9)研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系 (10)研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流的大小的关系 (11)研究蒸发快慢与液体温度、液体的表面积和液体上方空气流动快慢的有关 在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系． 【注意】在很多探究性实验中经常用到此法． 实 验 推 理 法 (1)研究牛顿第一定律 (2)研究真空中能否传声 (3)“自然界中只存在两种电荷”这一重要结论，是在实验的基础上进行推理得出来的 实验推理法它以大量的可靠的事实为基础，以真实的实验为原形，通过合理的推理得出结论，深刻地揭示物理规律的本质，是物理学研究的一种重要的思想方法． 转 换 法 (1)电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定．即根据电流产生的效应来判断 (2)分子运动看不见、摸不着，不好研究，但可以通过研究扩散现象认识它 (3)磁场看不见、摸不着，判断磁场是否存在时，用小磁针放在其中看是否转动来确定 (4)判断电磁铁的磁性强弱时，用电磁铁吸引大头针的多少来确定 在物理学习中，有时需要研究看不见的物质(如电流、分子、力、磁场)，这时就必须将研究的方向转移到由该物质产生的各种可见的效应、效果上，由此来分析、研究该物质的存在、大小等情况，这种研究方法称为转换法．转换法作为一种思维方式也时常在分析、解决问题时应用到． 类 比 法 (1)研究电流时用水流比作电流 (2)用“水压”类比“电压” (3)用抽水机类比电源 (4)研究做功快慢时与运动快慢进行类比等 为了把要表述的物理问题说得清楚明白，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物．通过类比，使人们对所要揭示的事物有一个直接的、具体的、形象的认识，找出类似的规律． 【注意】类比的两个或两类对象要有共有的相同或相似之处．

补充说明

当然，任何理论或自然定律都不是最后定论。这一过程 会一次又一次地重复下去。新的数据，新的观察和新的实验 结果将不断出现，旧的自然定律将不断为更普遍的自然定律 所替代，因为这些新的定律不但能说明旧定律所能解释的各种现象，而且还能说明旧定律所不能解释的一些现象。以上这些，正如我已经说过的，是一种理想的科学研究 方法。但是在真正的实践中，科学工作者并不需要像做一套 柔软体操那样一步一步地进行下去，而且他们通常也不这样 做。比起旁的事情来，像直觉、洞察力甚至运气这一类因素 常常更起作用.在整部科学史中充满了这样的例子。有不少科学家仅仅根据很不充分的数据和很少一点实验结果（有时甚至一点实验结果也没有），便突然灵机一动，得出了有用 的、合乎事实的论断。这样的论断，如果按部就班地通过上述理想的科学研究方法进行，就可能要用好几年的时间才能得到。例如，凯库勒就是在邮车上打瞌睡的时候，突然领悟到 苯的化学结构的。洛维则在半夜醒来的时候，突然得到了关于神经刺激的化学传导问题的答案。格拉泽却由于无聊地凝视着一杯啤酒，才得到了气泡室的想法。最为人知的则是17世纪的科学家与数学家牛顿有一天看到苹果落在地上，好奇心油然而生，才创立了万有引力理论。然而这是不是说，一切都是凭好运气得来的，根本不需要动脑筋去思考呢？不，绝对不是的。这样的“好运气”只 那些具有最好领悟力的人才会碰上，换句话说，有些人之 所以会碰上这样的“好运气”，只是因为他们具有十分敏锐的直觉，而这种敏锐的直觉则是依靠他们丰富的经验、深刻的理解力和平时爱动脑筋换来的。

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