12. 为什么说在科学研究中要坚持可观察性原理? 13. 在科学逻辑中归纳方法和演绎方法的关系如何? 14. 数学对科学理论认识的价值如何? 15. 简述在科学研究中假说的作用。
16. 系统科学方法的思想内涵与应用原则是什么? 17. 结合自己的专业谈谈系统科学方法的应用。
18. 分析气功是不是科学,用哪种科学划界理论比较合适,为什么?
19.试从科学技术的发展历程分析科学和技术从相互分离到走向一体化的过程。 20.简述科研选题的基本原则。
(四)辩论题
1、正方:科学与非科学的界限必须用经验事实来划分; 反方:科学与非科学的界限不必用经验事实来划分。 2、正方:逻辑方法是科学研究中最重要的方法; 反方:非逻辑方法是科学研究中最重要的方法。
(五)案例题
案例一 数据选择
三年级研究生德博拉和博士后凯瑟琳,在国家实验室用昂贵的中子源做了一系列新的实验半导体材料测试。当回到自已的实验室检查数据时,她们意外地发现,在她们得出的图表中多了两个可疑的数据点。 在国家实验室测试工作中,她们观察到存在不能控制或预测的电源起伏。她们在与做相似实验的其他工作组讨论中得知,其他组已得到证实理论预测的结果,并正在写描述其结果的文章。
在写她们自己的论文时,凯瑟琳建议,在发表的图和统计分析中,放弃靠近横坐标的两个异常的数据点。她认为,这两个点可能是由电源起伏造成的,而且超出了由其余的数据点算出的期望标准方差。她与德博拉争辩说:\这两个跑了的数据点,是明显错误的\。 1.如何处理图表中两个可疑的数据点?
2.该数据应该包括在统计显著性测试中吗?为什么? 3.除了导师外,还有什么信息源可帮助她们作决定?
案例二 聚合水和怀疑态度的作用
1966年,苏联科学家В.V.杰尔扎金在英格兰报告,一种新形态的水已经被另一名苏联科学家И.И.费久金发现。将水加热,让其在石英毛细管中冷凝,一种\不规则的水\就产生了,它的密度比正常水高,粘性为正常水的15倍,沸点高于l00 C,冰点低于0C。 随后的几年中,科学杂志上发表了几百篇这种后来被称为“聚合水”的性质的论文。理论家提出了模型,有些实验测试结果支持它,强氢键使水聚合。有的人甚至警告说,如果聚合水从实验室外泄,它能以自动催化作用聚合世界上所有的水。
后来,聚合水事件开始崩溃。因为聚合水只能在很小的毛细管中形成,可供分析的样品极少。当少量样品被分析时,聚合水被证明是被从硅到磷脂的不同物质所污染。电子显微镜显示:聚合水实际上由悬浮在水中的良好分散的颗粒物质组成。
逐渐地,发表关于聚合水论文的科学家承认,聚合水不存在。他们被控制不好的实验和实验方法问题所误导。当问题解决了和实验得到较好的控制,聚合水存在的证据就消失了。 1、聚合水概念的提出和消失,说明了科学研究中的什么问题? 2、判断科学观察中的新事实应采取何种态度?
案例三 引力波现象
爱因斯坦以广义相对论预言了引力波的存在。但是,引力波的效应非常微弱,用观测方法探测十分困难。美国物理学家韦伯从1957年起就开始设计和安装可以接受引力波的仪器去进行探测,1969年,韦伯曾经宣称他的仪器收到了来自银河中心的引力波讯号。这引起了国际科学界的普遍关注,随后许多国家都组建了探测引力波的实验小组。然而,由于所有这些小组都没有收到任何引力波讯号,所以至今韦伯的结果都没有得到大家承认。 如何评价韦伯的工作?是科学、非科学,还是伪科学?为什么?
案例四 科学假说
莱夫勒在研究白喉的早期,证明了实验动物因注射白喉杆菌而死亡时细菌仍然留在注射点的附近。他认为动物死亡是由细菌的毒素所造成的。根据这一假说,鲁做了大量实验,企图证实细菌培养液中的这种毒素,虽然做了很多努力,但都失败了。尽管如此,鲁仍然坚信这一假说,最后孤注一掷,给豚鼠注射了35毫升的大剂量液体后居然没死。多了一些时候,他满意地看到这只豚鼠死于白喉中毒,确认了这一点后,鲁很快就查明,他的困难是因为培养液中细菌培养的时间不够,从而产生毒素不足所致。因而,增加细菌培养的时间就能制成毒性很大的滤液。这一发现导致了预防白喉的免疫法,并使抗血清用于治疗。
请结合这一案例谈谈你对恩格斯的论断“只要自然科学思维着,它的发展形式就是假说”的理解。
案例五 筷子公式
来自新浪网2004年02月23日的消息:中国人在餐桌上使用筷子已经有5000多年的历史了。日前,英国萨里大学吉姆-阿尔喀里博士和赵强博士开发出一个用数学表达的“筷子公式”,声称利用这个公式可以帮助他们的英国同胞掌握这项中国传统技巧,可以帮助那些喜欢吃北京烤鸭或者糖醋猪排的外国人学习使用筷子。
C代表筷子使用舒适度,d、m、a分别代表食物的直径、数量、光滑度,q代表食物质地,N代表使用过筷子的中餐数,t代表食物从被夹起到入口的时间,C。为常量,值为30。
1、 这一发现体现了科研学中哪种研究方法?作用如何? 2、 根据这一案例,你如何看待东西方思维方式的差异?
案例六 SARS病原之争
自从2003年2月SARS(严重急性呼吸系统综合症)在广东暴发流行后,国内就开始了对SARS病原体的寻找研究工作。
2月18日中央电视台新闻联播正式宣布,中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所报告,通过电镜观察发现两份死于本次肺炎病人的尸检标本上有典型的衣原体包含体,肺细胞浆内衣原体颗粒十分典型,并认为,广东省部分地区非典型肺炎病原体基本确定为衣原体。2月19日,国家疾病控制中心主任李立明在接受中央电视台访谈时向社会推荐了几种对衣原体有效的抗生素,并强调对这种衣原体肺炎的治疗要全程、足量使用抗生素;2月26日,最先认定“非典型肺炎的病原为衣原体”的科学家、中国疾病预防控制中心病毒学首席研究员、中国工程院院士洪涛再次向广东报告,在送检的10份标本中检出衣原体阳性,其中1份呈强阳性,特效药是利福平(资料来源为《南风窗》2003年第五期)。
但是这一成果受到了广东抗SARS一线的钟南山院士以及香港、美国等科研机构的质疑。钟南山曾多次表达非典型肺炎“属病毒感染引起的肺炎”的看法,全球有10个实验室倾向于认为致病原因为冠状病毒,此外也有意见认为可能是副粘液病毒中的hMPV病毒。 4月10日,人民日报等报道,中国疾控中心病毒病预防控制所李德新、毕胜利、段淑敏和许文波等科研人员,证实在病人器官内存在冠状病毒,从而在很大程度上表明,冠状病毒可能是引起非典型肺炎的元凶。4 月11日,新华社报道,军事医学科学院微生物流行病研究所祝庆余、秦鄂德研究员等已经在SARS病原体研究中发现了冠状病毒,并于4月9日通过部分基因序列分析进一步证实此结论。4月12日,香港大学医学院微生物学系在权威医疗杂志《刺针》最新一期发表题为《非典型肺炎是由冠状病毒引致》的论文。4月16日,荷兰ERASMUS 大学实验室的科学家成功完成冠状病毒实验的动物模型,确证导致全球肆虐的SARS病症由一种新型冠状病毒引发的。 至此,有关国内有关SARS病原的争论宣布结束。
1、SARS病原之争体现出了科学研究中的什么精神?
2、你如何评价这场争论?
3、你如何评价洪涛院士和钟南山院士两位科学家的观点?
四、技术篇
(一)概念题
技术预测 :必须对未来科学和技术进行系统研究,预测的时间跨度应该是长期的,可能为5~30年,通常为10~15年 。
技术评估:就是充分评价和估计技术对技术的性能、水平和经济效益及技术对环境、生态乃至整个社会、经济、政治、文化和心理等可能产生的各种影响,在技术被应用之前就对它进行评估,进行全面系统分析,权衡利弊,从而做出合理的选择的方法。
技术的自然属性:所谓技术,是人类在改造自然和利用自然的过程中积累起来的、并在生产劳动中体现出来的经验、知识和操作技巧。
它的自然属性就体现于是来于利用与改造自然中,又是为了更进一步的改造自然来造福人类,在自然中循序渐进地提高技术水平。
技术设计:在初步设计和施工图设计之间的设计阶段,解决初步设计尚未完全解决的具体技术问题
技术系统
技术体系:现代科学与技术呈现出相互依赖、相互促进的发展趋势.即科学的技术化和技术的科学化,使得科学和技术日益一体比。中国著名科学家钱学森,把现代科学技术作为一个整体系统。
技术方法: 技术方法是人们在技术实践过程中所利用的各种方法、程序、规则、技巧的
总称,它帮助人们解决“做什么”、“怎样做”以及“怎样做得更好”的问题。
第一次技术革命: 十八世纪六十年代开始的工业革命,是人类历史上使用铁器之
后的第一次技术革命。它开始于纺织工业的机械化,以蒸汽机的发明和广泛使用为主要标志,从而促进了近代工程技术的产生和发展。
第二次技术革命:十九世纪七十年代是电力时代的开始。电力的应用是继蒸汽机的使用
之后的第二次技术革命。
技术的社会属性:所谓技术,是人类在改造自然和利用自然的过程中积累起来的、并在生产劳动
中体现出来的经验、知识和操作技巧。它的社会属性,体现在技术是人类生产实践中的一种劳动的方式,能够使人类提高社会生产力,更快地发展经济。
(二)判断题
1. 技术像人类一样古老。 错误:
2. “发明是需求之母”的观点违背常识。
错,有需求才会有发明,尤其是对于发明人者来说,发明一件毫无市场需求的东西无疑是一种资源和智力的浪费。
3. 技术评估是对技术的评估,所以仅需技术专家参与。