问题与科学研究.ppt

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1、问题与科学研究 马克思主义学院 王永友教授,一、问题与科学问题 二、问题的产生与问题的结构 三、科学研究与博士论文,谢谢大家！,一、问题与科学问题 这些可以作为论文题目吗？ 校园文化价值观建设 校园文化价值观思考 高校思想政治教育视阈下的校园文化价值观建设 校园文化价值观与高校思想政治教育 论文题目有何要求？,我们会问问题吗？ 当你听到“植物不能在黑暗中生长”这个陈述，请提三个问题，你会问什么？,1.问题有什么用？ 爱因斯坦：问题是科学发展的契机！物理学进化的历史是问题不断展开和深化的历史！ “提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出

2、新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”,希尔伯特认为“问题是科学和数学发展的灵魂”，“只要一门科学分支能提出大量的问题，它就充满生命力；而问题的缺乏则预示着独立发展的衰亡和终止。” 最富有生命力的23个问题，即著名的“希尔伯特问题”。这些问题，从提出那天起，就始终像一块强大的磁石那样，吸引着全世界数学家的兴趣，推动着数学的发展。即使在今天，这些问题仍然具有诱人的魅力，虽然其中有些问题已经解决，但却又引出了新的问题；有些问题虽然被否定，但却因此打开了一门科学的新的研究途径；还有些问题尚在研究之中。,著名物理学家海森堡：“提出正确的问题往往等

3、于解决了问题的大半” 著名英国动物病理学家贝弗里奇：“确切地陈述问题有时是向解决问题迈出了一大步” 在科学中，提出问题，特别是提出深刻的问题，都是非凡的智力运作的结果，他们对科学的推动作用是无与伦比的。 科学的历史证明，一个深刻而重要的问题的提出，往往意味着开拓出一个新的研究领域。,为什么“问题”能在科学研究或科学发展中起到如此重要的作用呢？ 它起作用的机制又是什么呢？ “问题”的实质究竟是什么呢？ 它的结构又是怎样的？ 何谓好问题？ 何谓正确的问题？何谓错误的问题？ 何谓真问题？何谓伪问题？ ,2.科学研究始于什么？ 科学研究从哪里开始呢？ 是从学习前人的知识开始吗？ 是从实验观察开始吗？,

4、20世纪中叶以前，科学界、哲学界都认为科学研究“始于观察”。 20世纪50年代以后，卡尔波普尔科学发现的逻辑问世，在国际科学界和哲学获得了广泛的影响。 此后，科学界和哲学界才普遍地、逐渐地接受了新的观念，承认科学研究是“始于问题”而不是“始于观察”。,“问题”的产生固然常常与观察事实有关，但如果仅仅观察到了事实，并不引起问题，那么这种观察到的事实，甚至是以往人们不曾观察到过的“新事实”，也只会让人熟视无睹，无动于衷，让其从眼前闪过，并不会引导科学家进入研究。 如，科学史上关于X射线的发现。,观察若不引起问题，绝不会导致探索过程。只有当观察与已有知识进行比较、分析，在观察与已有知识（或者说是现有

5、理论）之间产生了矛盾，才会产生问题。 如果没有理论知识的武装，就捕捉不到“问题”。 注意：仅仅接受前人或旁人所创造的知识，不能认为已经进入研究；但是，从背景知识的分析中形成问题，却是研究的开始。 科学研究的过程，就是对问题的求解过程。,“问题 ”推动研究、指导研究，问题的深入就是研究的深入。 自然科学发展的历史，就是它所研究的问题发展的历史，是问题不断展开和深入研究的历史。 问题是科学研究的真正灵魂，贯穿于科学研究的始终。,3.什么是问题 （1）不同科学家的认识 英国著名科学哲学家玻兰尼在其解决问题（1957）一文中认为：“一个问题，就是一个智力上的愿望。”过宽、过于含糊。 美国科学哲学家图尔

6、敏在其人类理解（1972）一书中，把问题定义为解释的理想与目前能力的差距，“科学问题=解释的理想-目前的能力”有启发性，但过窄。,20世纪国际最著名的科学哲学家卡尔.波普尔在客观知识一书中：“问题就是背景知识中固有的预期与其所提出的观察或某种假说等新发现之间的冲突”过窄，不能把科学中诸如为了追求逻辑简单性的目标而提出的问题包含其中。 当代日本的著名哲学家岩奇允胤和物理学家宫原将平在合著的科学认识论一书中：“问题是基于一定的科学知识的完成、积累，为解决某种未知而提出的任务。”既含糊，又过窄，问题不一定是要解决科学上未知的任务。,上述定义中的合理成分主要有两个方面： 一是把问题看作是一个与智能活动

7、相联系的概念，即自然界或自然事物本身并不存在什么问题，只有当某种智能主体以认识或改造对象为目标，进行智能活动，才会造成或产生“问题”； 二是问题都是与智能主体的某种目标状态相联系的，不管这种目标状态是“愿望”也好，“预期”也好，或者“解释的理想”也好，“为解决某种未知而提出的任务”也好。,我国人工智能专家何华灿指出：“问题是一个抽象概念，表示某个给定过程的当前状态与我们所要求的目标状态之间存在某种差异。”“问题求解，就是消除这个差异”。 我国著名科学哲学家林定夷先生：“问题，是某个给定的智能活动过程的当前状态与智能主体所要求的目标状态之间的差距。”“问题求解，就是设法消除给定的智能活动过程的当

8、前状态与智能主体所要求的目标状态之间的差距。”,如果用P表示问题，以St表示智能主体所要求的“目标状态”，以Sp表示给定智能活动过程的“当前状态”，则有 P=St-Sp 注意：我们这里提出了一个智能主体的概念。智能主体，是指具有思维能力的主体，特别是人。,（2）关于问题实质的讨论 第一，这是一个具有广泛普适性的“问题”定义。不但适用于描述科学问题，也适合描述工程技术问题，以及包括数学问题和逻辑问题在内的任何领域的一般性问题。 在任何智能活动过程中，只要存在并描述了它的当前状态和目标状态的差异或差距，它就可构成一个问题。 举例：一位幼儿园老师向孩子提出的问题，“5个苹果加6个苹果，一共是多少个苹

9、果？”也构成一个真正的问题。,第二，问题不是只能以疑问句的形式来表达，可以用疑问句，也可以用陈述句或祈使句来表达。 举例：我们数学教科书中的练习题经常使用祈使句来表述问题。试解下述方程组 2/(x+1)+5/(y-2)=2 1/(x-1)+3/(y-2)=2 “How do you do?”、“How are you?”是问题吗？ 注意：疑问句是表达问题的一种形式，但却不能说“凡问题都要以疑问句的形式来表达”或者“凡疑问句都是用来表达问题的”。,第三，试图提出或理解一个问题时，应当着力于把握它的“当前状态”和“目标状态”。 对于任何一个问题，都是应当而且可以做出客观描述的，不会造成因人而异的主

10、观性，更不会造成“不成问题的问题”之类的悖论。 也就说是说，不应当造成一个问题“既是问题，又不是问题”的语意混乱；也不应当造成一个问题“对我是问题，对他不是问题”这种描述上的主观性。,对问题的理解，首先是对所提问题的显含的或隐含的“当前状态”和“目标状态”的理解。 老师讲物理课经常会说:“先找出显含的和隐含的物理量以及各种条件作为已知，并明确问题的要求。” 这就是要求学生结合背景知识，明确解题活动所面临的“当前状态”和“目标状态”，从而理解和把握问题本身。 在科学研究中，明确地理解和把握问题本身,仔细地分析清楚问题中所包含的“当前状态”和“目标状态”就更为复杂和重要。,第四，在任一具体的解题活

11、动中，所面临的具体问题的“目标状态”是确定不变的，但随着解题活动的进展，其“当前状态”却是随着解题活动的进展而向前推移和改变的。 问题求解，就是依据某种合法的规则，通过一系列信息提取和信息加工的手段（包括思维操作和实验操作的手段）和程序，不断地改变智能活动过程中的“当前状态”Sp，使之不断地接近并最终达到“目标状态”St。,注意：学生所处理的非创新性训练的练习题与科研人员所处理的科学问题，其Sp的情况是有重大差别的。 练习题的Sp是充分的，问题的答案在背景知识中也是已知的。 科学问题的Sp常常是不充分的，在求解过程中，会包含有许多新的发现，以不断充实和改变Sp，才能最终消除Sp与St的差距，而

12、且问题的答案在背景知识中也是未知的。 学生做非创新性训练的练习题对背景知识而言，不提供新东西；对科学问题的求解，则能对背景知识提供新东西，即便是没有最终“解决问题”也能提供新东西。,第五，在解题过程中，改变Sp使之不断接近直至达到St，这种“改变”不是任意的，必须遵守在问题中已经显含或隐含地规定了的某些解题规则。 解题规则是问题结构的重要要素之一。 举例：“河内塔”智力游戏。 第六，关于“问题”的定义具有某种递归性质，我们可以不断地提出新的目标要求，从而提出越来越深入、越来越基本的问题，构成某种“问题序”。 举例：数独游戏九宫填数问题。,4.什么是科学问题 为什么会出现“不是问题的问题”这样的

13、问题呢？因为“疑难”的存在。 定义：疑难=df求解的理想与智能主体当前能力的差距。 如果以Pu表示疑难,I(P)表示对问题P的求解理想，A表示智能主体当前的能力，则有 Pu=I(P)-A,对于一个问题P的求解理想I(P)，就是要消除它的当前状态Sp与目标状态St之间的差距。而目标状态St是不变的，问题求解是通过一系列信息提取和信息加工不断地改变Sp，使之不断地接近直至达到St的状态。 如果把求解过程开始之前所包含的“当前状态”记作Sp0，把求解过程终结并已解决了问题时的“当前状态”记作Spe，则实现求解的理想就是要使Spe=St。故可以把问题P=St-Sp的求解理想I(P)表示为St-Spe=

14、0，或者Spe=St，其中Spe为求解过程终结时问题的“当前状态”,如果公式Pu=I(P)-A中的这个A，是指一定条件下的科学技术背景能力，而问题P的求解理想I(P)与这一特定历史条件下的科学技术背景能力有差距，则这一问题将构成科学疑难。 如果以Bs(t)表示t时刻的科学技术背景能力，以Pus表示科学疑难，则有Pus=I(P)-Bs(t) 科学疑难反应问题P的求解理想I(P)与当前科学技术背景能力之间的差距。,第一，疑难是求解理想与智能主体当前能力的差距，Pu=I(P)-A，因此,“疑难”仍然是一种“问题”,是“问题”这个大类中具有特殊性质的一个子类，显然Pu包含于P。 注意:这里Pu与P是不

15、同的,目标状态和当前状态都不同。Pu反映的是该智能主体的当前能力与对问题P的求解理想之间的差距。那么，求解问题Pu，是通过提高智能主体的当前能力A的方式来解决。 对于“科学疑难”Pus，它的目标状态仍然是I(P)，但是它的“当前状态”却是“当前（或t时刻）的科学技术背景能力”。对于科学疑难Pus，它的St=I(P)，而Sp=Bs(t)。,第二，“疑难”Pu所描述的是某一特定问题的求解理想与智能主体的当前能力的关系,那么如何对任一问题P在特定背景下的“难度”进行估量呢? 由于智能主体不同，任一问题的难度D可做两种表述：D(Bs(t),P)，表示问题P对于当前的科学技术背景能力所构成的难度，其中B

16、s(t)表示t时刻的科学技术背景能力；D(b(t),P)，表示表示问题P对于解题者的当前能力所构成的难度，其中b(t)表示t时刻解题者的能力。 任何一项科研课题的申报、评审和开题都要求对此作出估计。一是对于课题P的当前状态Sp和目标状态St做出尽可能详尽而清晰的描述；二是对于D(Bs(t),P),即课题P相对于当前科学技术背景能力所构成的难度做出描述和评价；三是对于D(b(t),P)，即课题P相对于欲承担该课题的研究小组的当前能力所构成的难度做出描述和评价。当然，问题的难度评价非常复杂。,第三，所谓科学探索问题，原则上应当是既具有D(b(t),P)值，又具有D(Bs(t),P)值的问题。 如果

17、只具有D(b(t),P)值，这类问题属于“知识性问题” 。如果一项科研课题只具有D(b(t),P)值，就应属于选题不当。 如：学生所做的“习题”，都是具有一定的D(b(t),P)值，但却不具有D(Bs(t),P)值的问题。 任何一项科学研究，既要解决某些具有D(Bs(t),P)值的问题，也要解决大量的仅仅具有D(b(t),P)值的“知识性问题”。,第四，是否善于提出问题是科学训练方面的一种重要的能力素养。 对于科学家强调的问题，主要是指具有D(Bs(t),P)值的科学探索问题。 对于学生而言，即使提出仅仅具有D(b(t),P)值的问题，也会存在深度上的巨大差异。 “善思”才能“善疑”，所以在学

18、习中是否“善疑”，是一个学生学习好坏的最重要的标志。,第五，关于目标约束和条件约束。 在对问题P的目标状态St的描述中，通常会有许多附加的约束，这种约束影响问题的难度。比如，前面提到的“河内塔”问题，如果限定在3分钟内解决，困难就大多了。 在解决各种科学问题的时候，也可能附加许多目标约束，如创新性要求、先进性要求、精度要求等。目标约束的增加或修改会增加和改变问题的目标状态，从而会增加和改变问题的难度。 除了目标约束，还有条件约束，一种是属于解题规则方面的，一类是属于问题的“当前状态”方面的，如资金、技术、资料、课题组的能力等。 问题的目标约束和条件约束都会影响到“问题的难度”。,第六，解决问题

19、P以及解决由此引起的疑难Pu，是解决同一问题过程中的两个不同的方面，解决问题P是要以解决Pu为条件的。 解决问题的真正关键在于通过提高能力A来解决Pu和 Pus。 第七，“科学问题”Ps是两方面要素之和。 一方面是具有D(Bs(t),P)值这种性质的问题本身，记作Pse； 另一方面，是由Pse所引起的“科学疑难”Pus。,返回,二、问题的产生与问题的结构 1.问题从哪里来？ （1）关于“三个”世界 卡尔.波普尔在1967年8月25日的“第二届逻辑、方法论和科学哲学国际讨论会”上，提出了“三个世界”。第一，物理客体或物理状态的世界；第二，意识状态或精神状态的世界，或关于活动的行为意向的世界；第三

20、，思想的客观内容的世界，尤其是科学思想、诗的思想以及艺术作品的世界。,他认为，“第三世界”虽然是“第二世界”即人的精神状态的世界的产物，但一旦被产生出来，就获得了独立存在的客观性，就可以像“第一世界”那样，当作一个客观对象进行研究，具有某种发展的自主性。所以，第三世界是“客观意义上的观念的世界。” 根据波普尔的观点，“问题”如何产生，显然可以从两种不同的角度研究。 一是从“客观的第三世界”角度上进行研究，看看在那个“自主的”、“思想的客观内容的世界”里，“问题”是如何产生的。 二是从“第三世界”是“第二世界”即人的精神状态的世界的产物的角度上进行研究，看看作为“第三世界”之重要成员的“问题”和

21、“问题境况”是怎样与人的精神状态相联系而被产生的。,a.怀疑精神 科学鼓励怀疑和质疑，即便是那些高度成熟的理论，也鼓励有根据的怀疑和质疑。 科学需要怀疑精神，怀疑精神是科学的最基本精神，是从事科学探索的第一把钥匙，是产生“问题”之源。 没有怀疑精神，就不会有创造性的思维，就不会有科学的发现。 爱因斯坦在自述中说，从少年时代起，那种“对所有权威的怀疑，对任何社会环境里都会存在的信念完全抱一种怀疑态度，这种态度再也没有离开过我。”,哥白尼：如果不是对“地球中心说”产生怀疑并提出质疑，就不可能创立“太阳中心说”。 达尔文：如果不是对自己原来所信奉的“突创论”、“物种不变论”发生怀疑并提出质疑，就不可

22、能创立生物进化论的学说。 西方有一句谚语：“怀疑是智慧之母”。 法国哲学家阿拉伯尔指出：“在学问上最好的解决方法是坚持怀疑和经常怀疑，怀疑把我们引向研究，研究使我们认识真理”。,宋朝哲学家朱熹：“学贵善疑” 明代著名学者陈献章：“疑者，觉悟之机也”。“大疑则大悟，小疑则小悟，不疑则不悟” 马克思：“怀疑一切” 英籍匈牙利科学哲学家拉卡托斯：“科学行为的标志是甚至对最受珍爱的理论都持某种怀疑。盲目信奉某种理论不是智力上的美德，而是努力上的罪过” 注意：我们这里强调的怀疑，是在对事实和知识进行分析基础上的怀疑，而不是无端怀疑，更不是盲目的否定一切的“怀疑”。科学研究中，“疑”并不是目的，“释疑”才

23、是目的。,b.“疑”和“思” “疑”意味着“思”，推动着“思”，疑问和疑难激发起人的好奇心，开拓出创造性思维的涌泉。 “善思才能善疑”。 爱因斯坦：“学习知识要善于思考、思考、再思考，我就是靠这个学习方法成为科学家的。”并强调说“发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。如果一个人，掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考的工作，他必定会找到他自己的出路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，一定会更好地适应进步和变化。”,牛顿：“思索，持续不断地思索，以待天曙，见及光明如果我对世界有些微贡献的话，那不是由于别的，去只是由于我的辛勤耐久

24、的思索所致”，并一再强调“我的成就应当归功于精心的思索”。 达尔文：“我忍耐地回想任何悬而未决的问题，甚至连费数年亦在所不惜”。事实上，为了解决生物如何进化的问题，他整整思索了几十年。 “怀疑问题思索”，这是任何一名科学家取得成就的第一个必备条件。,梅里特：“有多少迂腐的学究，辛辛苦苦了四五十年，被偏见的重荷压得弯腰驼背，比时间压得还要厉害，看起来什么都学过了，却单单没有学会思考。” 贝弗里奇告诫说：“阅读文献时应该用自己的批判力和思考力，不要只是为了积累资料而做一个书呆子。太相信文献会束缚一个人的想象力和创造力，但是多读文献再加上思考，就会使人注意到一个问题的关键，从而能解决一个问题。”,c

25、.好奇心 “好奇心”也是“第二世界”的一种状态，同样是“问题”之源。 科学“问题”常常可分为两种形式：一种取一般疑问句的形式，常常表示为“是否S?”或“是否T?”的形式，其中“S”为某一命题，“T”为某种理论。另一种问题取特殊疑问句的形式，通常表示为“是什么？”、“，为什么？”或者“是怎样的？”等不同的问句形式。 一般而言，怀疑产生的是第一种类型的问题，即对科学中已有的命题或理论提出“是否”的疑问；“好奇心”则是产生第二种类型的问题，从“好奇”中不断穷根究底地想弄清楚究竟“是什么”、“为什么”、“怎么样”的问题。,（2）科学目标与科学问题 a.科学目标与科学理论评价 科学追求的总目标是以下三项

26、的合取，即：科学理论与经验事实的匹配，包括理论在解释和预言两个方面与经验事实的匹配，而这种匹配又包括了质和量两个方面的要求；科学理论的统一性和逻辑简单性的要求；科学在总体上的实用性。 在相互竞争的各种理论中，理论的可接受性标准或择优的标准应是：理论应具有高度的可证伪性、高度的似真性和尽可能大的逻辑简单性。,这里要说明三点：可证伪性标准涉及科学理论的可检验性要求和科学理论的统一性要求，它是从科学目标的这些要求中导出的；似真性标准涉及科学理论与经验事实的匹配，同时也涉及科学理论的统一性；逻辑简单性标准涉及思维经济原则或科学的美学要求，是科学目标的一种直接体现。 所以，只有越可证伪而又具有高度似真性

27、，并具有尽可能大的逻辑简单性的理论，才是越好的理论。,b.科学目标与科学问题的关系 第一，提出问题的过程。科学家面对着一组已知而待解释的现象A1，A2，An，它构成这一特定认知过程的“当前状态”；根据科学总目标作为潜在的预设，科学家就会要求对这一组现象作出解释，它构成这一特定认知过程的“目标状态”；这两者之间存在差距，由此构成问题P1，这就是提出某种解释性的问题的过程。 举例：魏格纳提出大陆漂移说的过程。,第二，为了解决问题P1，即为了解释那组知而未释的现象A1，A2，An，科学家们提出某种试探性的理论或假说TT1（称之为对于问题P1的主观解Ss，或者对于问题P1的“试探性解决方案”）。如，魏

28、格纳提出大陆漂移假说。 一个好的试探性假说或理论应当至少能够解释该组已知现象A1，A2，An。试探性的理论提出来后，科学家们就会要求它能解释A域中的其余现象，甚至要求它能解释A域中的所有现象。 注意：从提出问题，到设想出某种解决问题的方案，原则上是没有逻辑通道的，有时甚至产生于某种直觉或突然的顿悟。,第三，对试探性理论TT1进行检验和评价。检验试探性理论TT1内部是否自恰？检验理论TT1是否真的具有经验内容？检验理论TT1与背景理论中具有高度似真性的基础理论是否相容？检验和评价理论TT1是否比其他竞争理论更好，包括它的逻辑简单性是否能够令人满意？不管试探性理论TT1在检验中是否获得了通过，都会

29、产生新问题，即导致新的认知过程。 第四，新的认知过程，提出新的问题P2。 可见，问题是科学研究的灵魂。问题的形成和解决是科学研究的真正核心。,（3）科学问题产生的通道 a.寻找经验事实之间的联系并作出统一解释 科学家会寻求对那些与科学理论相匹配但却相互分离的经验事实的统一理解。那么，如何对这些经验事实作出统一理解呢？科学家会设想在哪些现象背后有某种统一的机制在起作用，构建理论使那些原来相互分离的科学定律获得统一的解释。 科学中的规律、理论或假说的最基本的、直接的目的，就是寻求一定范围内的经验事实间联系和统一解释.像这样提出的问题,是最基本的科学问题。 试图从经验事实中进行某种概括，寻求经验事实

30、之间的联系和统一解释，以及寻求理论之间更广泛的统一，是科学中的奠基性工作。,b.已有理论与经验事实的矛盾 当科学理论与经验事实不相一致（或矛盾）的时候，就将产生问题。在科学中，某种新的事实和现象被观察到了，这种新事实或新现象是在某种原有理论的解释域之内，然而原有理论却解释不了这种新的事实和现象，甚至与这种事实和现象相悖，这时就是原有理论面临难题或危机。 注意：所谓新事实与原有理论相矛盾，这种新事实通常都是机遇发现的，或者其结果是出乎意料的。能不能抓住机遇，捕捉或发现新事实，又与能否提出问题密切相关。只有提出问题才能把它当作新事实来对待。 在科学实验和观察中发现一种新现象的困难，不在于是否观察到

31、了一种新现象，而在于能否判明你自己所观察到的现象是一种新现象。,c.多种假说之间的差别和对立 对于某一现象范围内的事实，相互对立的假说也有可能都能很好地作出解释。 如，在光学史上，仅就几何光学的现象范围来说，波动说和微粒说都能很好地解释，而且在这个现象范围内，两种对立假说的预言都能被证实。那么，这两种假说谁是谁非呢？这种问题常常导致“判决性试验”的设计，或进行新的理论探索。 作为我们研究生、博士生，就要善于从不同的科学论文，甚至不同的教科书的比较中，发现它们对同一问题的不同回答，或者各种回答之间的实质性差别。,d.一种理论体系内部的逻辑矛盾 任何科学理论的内部包含有逻辑矛盾，肯定会引发问题。

32、在科学中，揭示出某种科学理论体系内部的逻辑困难或逻辑矛盾，从而向这种科学理论体系提出疑难和诘难，是产生科学问题的又一个重要途径。 表现为逻辑上的跳跃或推理上的不严密，表面上的“逻辑结论”实际上并不能真正从前提中导出；（推不出） 表现为一种理论在逻辑上不能自恰，甚至从同一组前提出发，却导出了相互矛盾的命题，从而造成科学中所谓的“佯谬”或“悖论”；（推出矛盾的结论） 推理的前提本身并未获得适当证据的佐证，以致使得整个推理建立在沙滩上。（前提不成立）,e.不同学科的理论体系之间的矛盾 在科学中，常常有这样一类现象：不同学科中的理论各自解释了一大类现象，但它们相互之间却存在矛盾。 如，热力学第二定律与

33、进化论之间的矛盾。 f.追求科学理论普适性与逻辑简单性的需求 牛顿曾经感叹：“几何学的辉煌之处，就在于只用很少的公理而能得到如此之多的结果。” 这一追求，也是科学方法论中的一个十分重要的原则。,g.为了验证假说和新发现的事实而提出对它们进行检验的问题 通过实验观察所获得的实验观察事实可靠吗？如何来检验它的可靠性呢？实验科学家的工作 h.根据生产和实际生活的需要而提出种种实用性或技术性的问题 从生产和实际生活的需要中提出某种目标，向科学征询实现它的可能性并把这种可能性转化为现实性；或者是在理论的启示下，展示它的某种实际应用的可能性而探索它的现实性或如何实现的问题。,2.问题的形式与类型 （1）问

34、题的形式 问题的形式，准确说是问句的形式，可以分为两大类：一般疑问句形式；特殊疑问句形式。 a.一般疑问句的普遍形式可以归结为“是否S？”，其中S为一陈述句。可记为“E(S)？” b.特殊疑问句具有多种多样的形式：“是什么？”（What型）；“，为什么？”（Why型）；“是怎样的？”（How型）；“何处？（Where型）”；“何时？（When型）” ；社会科学中还可能涉及“是谁？（Who型）”等。 这里，问句中的疑问词连同问号“？”一起可称作问题的“疑项”。任何完整的疑问句中，还必须包含“问题的指向”，即问题所指向的研究对象。在一般疑问句中，“问题的指向”就是陈述句S的真值；在特殊疑问句中，“

35、问题的指向”情况比较复杂。,（2）问题的类型 总的看，人类的问题可以分为认知类问题与筹划类问题。 a.认知类问题 主要是指科学问题或研究问题。 与特殊疑问句相联系的认知类问题主要有三种类型： 第一类问题：“是什么？”这类问题要求对研究对象进行识别或判定，其答案是关于事实的陈述，即求解“X是什么？”的问题。 第二类问题：“，为什么？”这类问题要求回答现象（或现象类）的原因或行为的目的。在自然科学中，通常是要求对某种事实陈述或规律陈述作出“为什么”的回答。由于自然科学一般排除“目的论”的解释,所以“为什么”的问题一般是要求回答原因。而社会科学则可能会要求回答目的。,科学中凡是寻求“解释”性的问题，

36、都是这种第二类的问题,即“为什么”型的问题。求解这类问题的特点是：或者通过发现现象背后起作用的规律；或者通过发现或判明对于产生现象起作用的未知条件；或者通过对现有科学背景知识中的已知规律和资料的相关性的理解，是答案满足某种演绎结构。这种演绎结构通常具有两种形式：一种是规律解释，一种是结构解释。 第三类问题：“是怎样的？”这类问题要求描述所研究的对象和对象系统的状态或过程，是一种描述性的问题。其答案应是一个事实陈述的有序集。,b.筹划类 主要是指工程问题或实践问题。 筹划类问题一般是回答“做什么？”、“为什么做？”、“怎么做？”、“做得怎么样？”的问题。,3.真伪问题与正误问题 （1）应答域与解

37、题规则 a.应答域 应答域，就是在问题的提法中所确定的一个域限，并认定（或假定）所提出的这个问题的解必定是在这个域限之中。 科学中具体地提出的任何有价值的问题，总是要求作出某种限定得比较具体的应答域预设，用以明确指导研究，而那种泛泛的作出的全域性预设是很难指导研究的。科学研究中所提出的好的有价值的问题，总是那些对应答域预设有明确限定的问题。 应答域预设是可错的。在科学研究中必须十分重视问题的提法，其中应答域预设的假定，既可能把我们引向胜利的路标，也可能把我们诱向歧途的陷阱。（如，跛脚病的例子）,b.解题规则 在解题过程中，改变Sp使之不断接近直至达到St，这种“改变”不是任意的，必须遵守在问题

38、中已经显含或隐含地规定了的某些规则。 如前面讲的“河内塔”问题，一次只能移动一个圆盘，大圆盘不能放在小圆盘上面，就是问题中显含地规定了的解题规则。 解题规则是问题结构中极为重要的基本成分，它直接关系到解题过程及其结果的合法性和有效性。 问题中显含或隐含地规定的解题规则，有的是出于我们人类的理性需要，有的则完全是某种人为的约定。 由此，我们可以把问题的结构看作是“目标状态”、“当前状态”、“应答域”、“解题规则”四要素的组合。,（2）求解机制与真伪问题、正误问题 a.求解机制 应答域预设的约束，直接影响到我们的研究思路和方向。当然，研究思路和方向，也就是研究中所选取的程序和操作，不但取决于应答域

39、预设的约束，还取决于当前的研究人员自身的知识背景、能力素养和方法论观念。 在一个具体地提出的问题中，其应答域预设Tr与解S0（设S0为非空集）的关系可能有如下三种情况： 若S0包含于Tr，则在所提问题的方向上，问题有解，属于正确的问题；若S0不包含于Tr，且S0与Tr的交集为空集，则问题的提法无解，即在这样提出的问题的方向上，不可能找到问题的解，属于错误的问题；若S0不包含于Tr，且S0与Tr的交集不为空集，则问题将有部分解。,说明：在科学研究中，问题提法所设定的应答域越小，限定得越具体，它的指向性就越明确，从而对科学研究的指导性（正确的指导或错误的指导）就越强。 科学研究中提出的好的问题，不

40、但应当是正确的问题，即有解的问题；而且还应当是一个对应答域尽量有所限定，对求解者来说是指导性明确的问题。,b.真伪问题与正误问题 伪问题，就是关于它的任何符合语法的答案都是伪命题。 伪命题，就是虽然看似符合语法规则，然而却既不真也不假的命题。也就是说，伪命题是一些无真假可言的没有意义的语句，原则上不曾向我们陈述任何东西。如：“真理是什么颜色？” 有些伪问题比较明显，易于识别；有些伪问题比较隐蔽，需要通过深层的语义分析来解决。如：“美是什么？”,错误的问题，就是关于它的任何符合语法的答案都是错的，是一种不存在正确答案的问题。 注意：伪问题的任何符合语法的答案都是没有意义的伪命题；而对于一个“错误

41、的问题”，尽管它的任何符合语法的答案都是错的，但却都是有意义的命题。,命题有真假之分，命题的真假取决于它是否反映了对象的实际情况。一个命题P是真的，则它的否定P（非P）就是假的。 对于一个真的问题，无论是其肯定或是否定，都能给我们以信息，因而都是有意义的。 对于一个错误问题的研究，尽管会使我们导致失败，因而在科学研究中应尽量避免陷入错误的问题；但与此同时，这种研究仍然能够提供信息，因而是有价值的。 但是，对于一个伪问题的研究，却会使我们陷入无畏的争论，其任何结论都不可检验。,如何判别伪问题和错误问题呢？ “伪问题”的毛病出在问题的指向上，“错误问题”的毛病出在应答域上。 一个“问题”，如果其“

42、问题的指向”的意义是不确定的，或没有意义，那么它就是一个伪问题。如：我们对“美”这个词（符号）指谓什么都未予确定，那么问“美是什么？”企图追问美的本质规定，或者对它作出描述性定义，也就构成了一个伪问题。 错误的问题是问题所设定的应答域之内不存在问题的解那种问题。 对于一个问题是否为“伪问题”，应当通过对于语意的逻辑分析来解决； 对于一个问题是否为“错误的问题”，必须通过经验来回答，需要科学背景知识的增加，或者说需要科学背景能力的提升。,返回,三、科学研究与博士论文 1.关于科学研究 （1）科研课题的选择原则 主要有三条原则： 第一，“价值原则”（或称“意义原则”）。 即所选择的课题必须是有价值

43、（或有意义）的，并且应当尽可能是有较大价值或重大价值的。 也就是说，能够期望科学和社会能够从选定的问题的研究中得到较大的获益。 课题的价值总是与社会需要相联系的，所以，课题的选择必须联系实际。,第二，可实现性原则。 为了实现课题的目标，使研究获得成功，至少要有两个前提条件： 问题的提法或课题的指向必须正确； 解决这一课题研究所必须的科学技术背景条件已大致成熟,即从事课题研究所必须的物质条件（资金、技术、资料）和主观条件（知识、能力）具备，也就是说，问题的客观难度D(Bs(t),P)和主体难度D(b(t),P)都不至于大到使问题无法解决和不可实现。,第三,选题还必须讲求效益,实现最优化（最优化原

44、则） 怎样选题才是最优的？ 一个成熟的、有才能的科学家，应当去啃那些最难啃的硬骨头课题； 对于初学研究人员，选题不应当过难,并以得到导师、专家的指导为宜； 要允许科学家自主选题或增加选题的自由度，更多地激发起科学家的兴趣并发挥所长,以至于较快、较多地做出成果，甚至做出重要的成果； 对于初学研究人员，选题在导师的研究范围内为宜；但青年研究人员若能够自己选择研究课题，则能够更多地激发兴趣并做出成果。,（2）课题研究的背景 为什么要回答课题研究的背景？是因为要把“读者”引到你要研究的问题上来，要让“读者”清楚地知道你要研究什么？ 为此，需要回答研究什么（问题）？为什么要开展这一问题的研究？开展该研究

45、有什么用，即我们平时所说的研究的目的、意义或者研究的价值。 第一，从主体的需要出发引出问题。从阅读文献或者观察现象入手，站在科学进步的需要（理论发展之需），或者某一层决策主体需要（实际应用之需）的角度，去发现有些什么样的问题需要研究，进而提出研究的问题。,第二，关于研究的目的，是要回答我们为什么要研究这一问题，往往以“是的需要”来表达。 第三，关于研究的意义，是要回答这一问题的研究成果有什么用，也就是研究的价值。 价值是相对于目标而言的，也就是要回答研究成果对实现目标的贡献。我们常常说有什么理论价值，有什么实践价值，都太笼统，一般而言也太大了，要把这种意义或研究的价值具体化，往往表达为“有助于

46、”等等。 研究的背景，关键就是要引出问题，对研究的问题进行界定。,（3）课题研究的目标与内容 这个问题很重要。我们经常不知道我们的研究要达到什么目标，这就要求对所要研究的问题必须十分清楚。也就是说，要回答清楚问题解决之后达到的状态是什么样，要对其进行描述。 要实现这一研究目标，我们需要做些什么呢？这就是研究的内容。 要弄清楚研究的内容，就涉及到要对问题进行分解。,a.问题分解的意义 如果对问题不加以分解或不会进行分解，就不知道对一项课题的研究从哪儿下手，如何进行研究，更不清楚研究的重点是什么，预期研究中可能遇到哪些困难，甚至不知道如何为研究做准备，甚至连一个合理的研究计划都做不出来。 问题的分

47、解是科学研究的强大指导力量。,b.问题能分解 在当前的科学技术背景知识之下，为了要解决所要研究的问题，所涉及的理论、手段、方法还存在着困难甚至空白，这些困难和空白就构成了一系列相互联系的“前问题”，解决这些“前问题”就成了解决所要研究课题的必要条件。 任何一个问题总是设定了自己的目标，我们必须把这个目标细化，相应地把研究问题细化为由许多子目标所指引的问题网络，每一个子目标所引出的问题都是我们的研究对象。 任何一个问题在解决的过程中，必然会引申出某些新问题,这些问题常常成为所要研究课题的派生问题。,西蒙曾说：“解决问题的努力必须经过对问题的努力理解”。 也就是说，对问题的分解取决于对问题的理解：

48、 一是要明确问题的“目标状态”和“当前状态”； 二是通过对问题的分解明确问题结构的下向网络，并由此厘清问题的症结所在。,（4）课题研究的重点和难点 在对问题进行分解的过程中，先是按其目标分解为若干子课题，然后把这些子课题放到当前科学技术经济背景下进行分析和考察，就会发现每一个子课题的求解理想与当前的科学技术经济背景能力存在着差距，这些差距可能是技术方面的、理论方面的、方法方面的，甚至是社会因素的其他方面的困难，如资金、人力、组织方面的困难等。这样的分析和考察，就会使我们要解决问题的难点和难度比较清楚了。,在考察问题难度的过程中,还应从两个角度去分析： 一是从研究主体的当前能力b(t)来确定问题

49、的难度,即问题的主体难度D(b(t),P)； 二是从当前的科学技术背景知识和社会经济背景能力Bs(t)来确定问题的难度，即问题的客观难度D(Bs(t),P)。 我们发现，所分解出来的众多子问题，大致可以分为三类： 有些子问题的求解完全在科研人员的能力b(t)之内；,有些子问题仅仅具有D(b(t),P)值而不具有D(Bs(t),P)值，即仅仅构成了“知识性疑难”； 有些子问题是不仅具有D(b(t),P)值，而且具有D(Bs(t),P)值的“科学探索性问题”，他们构成了课题研究中需要攻关的真正对象。 说到这儿，研究的重点和难点也就清楚了。 注意：研究的重点是相对于研究的目标而言的，研究的难点是相对于研究的过程和方法而言的。,（5）课题研究的方法与创新 a.研究方法 研究方法有很多，文献、观察、调查，以至最后的归纳与演绎，都是常用的研究方法，不同学科根据需要还有很多特殊的方法。 b.创新 这是一个令很多人头痛的事情，课题研究不知道自己的创新在哪里。我们认为，创新大致可以归为三个方面：一是发现了什么新规律（新事物、新特征、新功能），二是提出了（或揭示了）什么新理论（新思想、新观点、新