当前位置:首页 >> 哲学/历史 >>

科学技术哲学讲义4(科学技术方法论)


科学技术哲学

科学技术方法论

东北大学文法学院 科学技术哲学研究中心

本篇讨论的科学技术认识和实践的一 般方法论,是介于哲学和具体科学技 术之间方法,对哲学而言是特殊的一 类,对具体科学技术而言,又是一般 的。

科学认识
人类对自然、社会和思维的意识反 映,由认识主体、认识客体和实现 主客体间相互作用的中介三个要素

科学认识的客体:科学对象
科学对象是主体进行科学认识活动的客体,是那 些对主体对象性活动具有现实意义而被纳入其结 构中并与主体发生相互作用的客观事物。 它包括物质与精神、天然(可观测而不能直接干预) 与人工(可直接干预和改造)对象等类型。

科学认识的主体:科学工作者
无论是作为历史的、现实的,还是潜在的认 识成果或知识系统,尽管科学劳动者与科学 认识工具、科学认识对象相互联系、制约及 相互作用,但它支配和控制前二者。因而其 是科学知识系统中最积极、最活跃和最革命 的因素,也是科学认识论首要的问题。

科学认识的主体的历史与逻辑结

?

历史结构

个体(19世纪以前) 如阿基米德,欧几里德,哥白尼,伽利略,开普勒,牛顿 集体或组织(19世纪至20世纪初) 卡文迪许、李比希、爱迪生实验室 社会(20世纪初以后) 曼哈顿计划:1.5万科技人员参与,耗资20亿美元 阿波罗计划:200家公司120所大学400万人,耗资300 多亿

?

逻辑结构
由个体、集体和社会等三个层面的科学 工作者构成有机统一整体。

三者之间是相互依存、相互包含关系。
此结构表明认识主体自个体到社会的发 展历程,体现了主体的社会化和科学综 合化程度的提高,二者互为因果。

科学共同体结构
“核?式结构 年龄结构 专业结构 能力类型结构

“核?式结构
它是指以学科学术带头人为核心,由合作者、 助手及其学生等所形成的科学共同体结构。 此乃其本质特征的显现。 由于学术?大师?的杰出成就、崇高品德和 威望或卓越组织领导能力等,而对其他同行 等产生极强烈的吸引力、凝聚力,进而以其 为核心形成一个严密的核式结构。如以尼耳 斯·玻尔为核心的哥本哈根学派等。

年龄结构
此指科学共同体内从事科学研究和技术开发活动 的各年龄段的科学劳动者的比例构成关系。它关 系到科技人才群体的创造力和生命力。 由于各年龄段的科学劳动者在知识结构、能力、 经验、体力等方面均存在差异,由单一年龄段所 构成的共同体也有诸多劣势和弊端。因此,只有 将各年龄段(老中青)科学劳动者科学、合理地组 合起来,才能发挥其最大功能。

专业结构
此指共同体成员中各学科(如数理化、生物等基础学 科)和各专业(如化工、机械等)领域内专业人才的数 量、分类及其相互之间的比例构成关系。 专业结构的合理化要求其具有系统性和全面性,其 确定依据或标准是其主要任务和发展方向的需要。 例如,贝尔实验室900多名有学位的科技人员中,电 子和电讯工程占39%,计算机、数理、机械和化学工 程及其他人员占61%。

能力类型结构
科学思维能力 科学想象能力 实际操作能力 批判思考能力

主体认识客体的手段(中介):科学工具

包括物质形态的科学仪器、观念形态的科学方法, 以及思维符号形式的科学语言在内的科学工具系统, 在科学知识或认识系统中具有特殊的地位和作用: 它是获取科学事实、构建科学理论,以及陈述科学 事实和表述科学理论的工具;是?接引?或?引渡? 主体完成认识任务和实现认识目的中介;是使主体 由此达彼、由表及里、由现象至本质、由主观至客 观的推进器。

科学仪器
指主体与客体之间建立信息联系、引致相互 作用,以达到把握科学对象实物形态的工具 总和,是为实现科学认识目的而创立和使用 的人工制造物;是人的各种器官的拓展和延 伸;是科学理论和科学方法的物化。

科学方法
广义的科学方法指以科学理论为指导而从事 科学研究、技术开发等认识活动的所有方法 的总称。 狭义的科学方法是主体凭借理论知识的指导 而使用的一种主观手段,是知识与手段的统 一。

科学方法论
科学问题 科学事实 科学研究方法

创造性思维
复杂性研究

科学问题
?科学研究始于观察还是始于问题?
?亚里士多德的建构知识的一般程序:

观察个别事实?归 纳出解释性原理?演绎出关于个别事实的知识
?早期科学家和科学哲学的经验归纳主义认为科学研究

的出发点是科学事实,因此他们认为科学研究始于观察, 推崇?中性观察?、?头脑白板理论?。
?后来的科学哲学的历史主义学派都主张科学研究始于

问题,推崇?问题引导观察?、?理论渗透观察?。
?分歧在于科学发展的程度

在科学发展的早期,科学理论的许多领域还是空白,因此, 科学研究的起点从表面上看起来可能更多的是观察而不是问题
?

科学研究的一般程序
提出问题
收集数据

形成假说
收集数据 假说的检验 证伪 确证 建立理论

何谓问题?已知和未知之间的矛盾(边界)

问题的分类
?

科学问题:是什么?为什么?
?
? ? ?

陈述性、过程性和因果性问题 真问题和假问题 待解问题与无知问题 常规问题和非常规问题——内核和保护带

?

技术问题:做什么?怎么做?

科学问题的意义
一个好的科学问题已经解决了问题的一半
?

科研立题时调研的重要性
?

就科技工作者个人而言的问题,对整个科技群体来说,可能 并不成为一个问题

?

经过调研后被正式确定的问题,已经过详细的思考, 包含问题意义、求解目标、预设求解范围和求解方法, 提供了比较明确的解决问题方向。 问题的提出既取决于科学家的理论背景或修养和逻辑 推理能力,同时也取决于其直觉和洞察力。

?

选题的限制性原则
? ?

需要性原则——社会建制的要求 创造(新)性原则——知识非独占性的要求

?
?

科学性原则——逻辑与经验主义的要求
可行性原则——社会行为的要求

?

综合折中地应用这些原则

科学事实
?

?

? ? ?

科学事实是主体借助于语言文字对在观察和实验中 所感知的客观事件、现象和过程等经验事实的描述、 陈述和判断。 科学事实不同于客观事实(时空中客观存在的事件、 现象和过程),而是对客观事实的陈述与判断,二者 在内容上不具等价性; 科学事实不同于不可辩驳的理论原理。但它具有可 靠性、个别性、相对独立性或不变性等特征。 科学事实是科学认识发生的必要前提和基础,是主 体构筑科学知识殿堂的地基和原料。 科学事实是形成新概念、新理论的基础;是检验和 评价科学假说与科学理论的基本手段。

科学观察方法概念
?

所谓科学观察方法指的是主体在一定理论 指导下,通过感觉器官或借助科学仪器, 有目的、有计划地考察和描述自然发生的 自然现象,即感知客观事物,获取科学事 实这一感性材料的一种科学研究方法。 观察者不干预自然过程

?

?

主要是经验方法

科学观察方法的特征
(1)主体有目的、有计划的认识活动; (2)自然发生条件下进行科学研究的方法; (3)客观性与主观性的统一。

科学观察方法的类型
(1)从主体与被观察对象的关系疏远程度看, 可将其分为直接(肉眼)与间接(仪器)观察方法; (2)依据观察结果的陈述特征分为定性与定量 观察方法; (3)根据其目的不同包括记录性(获取感性材料) 与检验性(将结果与已有标准对照)观察方法; (4)根据其是否与实验结合分为自然与实验观 察方法。

科学观察方法的基本原则
1、客观性原则 我们看到的只是我们所知道的 2、系统性原则 全面和系统的含义不同 3、典型性原则 极端性情况和普遍性追求的矛盾

科学观察方法的作用
(1)是科学认识的源泉; (2)是检验科学认识真理性的标准; (3)当研究主体尚不能干预和控制研究对象 时,观察就比实验成为更主要的方法。

科学观察方法的局限
? ? ? ?

眼见为实的局限 ?理论渗透观察?的非客观性 测量的准确性问题 自然过程的非规律性

观察渗透理论
?

?
? ?

(1)观察由感知、判定和观察陈述三个要素所构 成,三者缺一不可; (2)观察对象与理论或先行假设所启示的期待及 观察者所受训练密切相关; (3)对观察对象的描述依赖于理论、观察者知识 背景及其经验; (4)观察对象和观察场合的选择深受理论、观察 者知识结构、心理倾向(兴趣爱好等)影响。

科学实验方法
? ?

实验方法与观察方法都是科学认识主体作用于 客体的基本方法。 二者既相互区别,又相互依存:后者是前者的 前提,前者是后者的发展。在现代科学认识过 程中二者关系更加密不可分,而在主体对超宇 观、宇观、微观以及超微观世界的探索中尤其 如此。

科学实验方法概念
指主体根据一定研究目的,利用科 学仪器和设备,人为地干预、控制 或模拟自然现象和过程,并以纯粹、 典型形式表现出来,从而有利于研 究的科学方法。

实验方法的类型
? ? ?

?
? ?

?
? ?

析因(探求因果联系)实验判与决性实验 定性与定量实验 对照实验 模拟实验 直接与间接实验 实验室与野外实验 地面与空间实验 实物与思想或理想实验 物理、化学、生物、心理实验

实验方法的特点
? ?

? ?

简化、纯化实验对象 可强化研究对象(创造在自然条件难以出 现的环境条件,如超高低温度、压力、磁 场等) 可使对象属性及其变化过程重复出现 可模拟某些自然现象和过程。(米勒模拟 原始大气条件下氨基酸产生过程实验)

实验的一般程序
? ? ?

制定实验方案 实施操作 结果的分析与处理
实验的作用

验证——证实或证伪 理论来源

观察实验中的机遇问题
?
?

机遇是相对于观察原来的目的计划而言的,其 主要特征就是意外性 对机遇要有思想准备
?

?

首先观察者对所进行的观察的背景知识要有彻底 的理解,对相关知识有广泛的了解,否则难于判 断何者可以纳入已知的背景知识之内,何者无法 纳入 其次观察实验要细致认真,不放弃任何一点一滴 的可疑之处

?

对必然性和偶然性要有正确理解

整理科学事实的方法
?
?

比较和分类——形成标准和运用标 准 归纳和统计——确定事件和随机事 件
归纳方法是从个别或特殊的事物概括出共同 本质或一般原理的逻辑思维方法。 完全归纳、简单枚举、科学归纳、统计归纳

?

分析和综合——整体和局部
整理事实和形成理论

科学的理论方法
?

?

科学抽象方法:通过对科学事实的比较和分析, 通过分离、提纯和概括,抽取和把握本质因素, 形成科学概念和科学符号,以达到揭示研究对 象的普遍规律和因果关系的思维方法。 形式演绎方法:从一般性科学原理和科学体系 出发,遵循演绎逻辑的形式要求,推出个别性 或特殊性知识结论的思维方法。对于演绎方法, 只要前提为真,推理形式符合逻辑规则的要求, 则结论恒真。

建构理论体系的方法
? ? ?

抽象上升到具体的方法 逻辑与历史统一的方法 公理化方法

公理化方法
?

? ?

公理化方法:选择一些基本概念和基本命题作为定义和 公理,然后运用逻辑规则演绎出其他一系列命题,从而 建立整个理论体系的方法。 基本概念是不加定义的概念,必须是无法用更原始、更 简单的概念去界定的概念。 公理的设臵和选取须满足下列条件:
? ? ?

无矛盾性:各个命题之间以及由它们推导出来的所有命 题之间不能出现相互矛盾。 独立性:任何一个公理都不能从其他公理推导出来 完备性:所选的公理是足够的,但又是一个不多的。

建构理论体系的基本原则
? ?

? ?

可检验性 解释性——新理论不仅要能够正确地说明原 有理论已经正确解释过的事实和现象,而且 还要能够解释原有理论无法解释的新的事实 和现象 理论的内在完备性,理论内部要自洽,还要 与相关的背景知识想一致 逻辑简单性

创造性思维的形式(一)
?

?

逻辑思维与非逻辑思维 ? 逻辑思维: 比较\归纳\演绎\分析 ? 非逻辑思维: 联想\猜测\直觉\顿悟\灵感 正向思维和逆向思维

?

发散性思维与收敛性思维
?

?

发散性思维——“根据自己记忆贮存,以精确 的或修正了形式,加工出许多备择的信息项 目,以满足一定的需要。” 收敛性思维——“是指在解题过程中,尽可能 利用已有的知识和经验,把众多的信息逐步 引导到条理化的逻辑程序中去,以便最终得 出一个合乎逻辑规范的结论来。”

?

原子论思维和系统论思维
? ?

原子论思维: 探索简单性---分析法 系统论思维: 探索复杂性---整体法 ? 老三论:系统论、信息论、控制论 ? 新三论:协同学、突变论、自组织与耗散 结构理论

建构科学理论的方法
?

?

逻辑思维方法:逻辑思维方法,是指主体在 科学认识过程中借助于概念、判断、推理等 思维形式,遵循一定逻辑规则而揭示事物本 质或规律的理论思维或抽象思维方法,是最 普遍、最基本的科学思维方法。 非逻辑思维方法:指不受固定逻辑规则等制 约的间断与跳跃式、突发与创造性的思维方 式。

非逻辑思维方法
?

因具有间断性、跳跃性,或突发性、突变性 和突破性等特点,该类方法主要包括:由意 象、联想、想象等组成的形象思维,由直觉 判断、灵感等组成的直觉思维,以及由发散 性或发散式、聚敛式等构成的创造性思维方 法。它们在科学认识过程中同样具有不可忽 视的重要的方法论作用。

形象思维方法
此指在形象地反映客体具体形状或姿态的 感性认识基础上,主体通过意象、联想和 想象等方式以揭示对象本质和规律的思维 形式。与逻辑思维的抽象性相比,它具有 形象性、意象性(经形象地分析综合把握 事物形象的一般特征)等特征;并具有直 观形象揭示对象本质规律、极度简化,以 及纯化对象和意象性地创造对象(人工自 然物等)等功能。其具体表现形式如下:

(1)联想
广义的联想系指由一失去想到另一事物的 思维活动。它包括属于感性认识范畴的由 知觉形象触发的印象联想,以及属于理性 认识范畴的意象和概念的联想。后者又有 形象与非形象之分。形象联想是从一个意 象想到另一个意象的思维活动,非形象联 想则指概念联想。 形象联想具有如下特点:通过反映意象间 关系以把握其内容;是对意象有所断定的 思维形式;通过类比揭示意象间差别、相 似或接近。

(2)想象
想象是指主体在某些科学事实和已知知识基础上,
让思维自由神驰,对头脑中的各种观念或思维元素 进行整理、加工、改造和组合,从而领悟事物本质 和规律的过程。其功能是使主体在没有逻辑思维所 必需的充分的知识的情况下采取决定和得出结论, 从已知对象联想到未知对象,从而构思出未知对象 的鲜明形象。 如Albert Einstein在创立狭义相对论过程中想象过 人以光速运行;在创建广义相对论时设想光线穿过 升降机发生弯曲。Thomason 、Niels Bohr根据实验 事实,运用想象建立了各种原子模型。

(3)类比方法
?

?
?

?
?

类比方法是根据两个或两类对象之间在某些方面 的相似或相同,而推出它们在其它方面也可能相 似或相同的一种逻辑思维方法。 简单共存类比:惰性气体氖的推断。 因果类比:T. Young 将光与声做类比,提出光 是波。 对称类比: 狄拉克从对称性类比,预言了正电 子。 协变类比:已知两个研究对象的主要属性相似, 由此推断它们的数学方程式在形式上也是相似的。 如 德波罗依 的物质波波长公式。

直觉思维方法
直觉思维方法是指不受某种固定逻辑规则 约束而直接领悟事物本质的思维形式。这 种直接领悟事物本质的思维能力亦称直觉 力或思维洞察力。 这种思维形式具有(间断与跳跃的)非逻 辑性、突发性和独创性等基本特征;而且 具有寻找事物联系、优选和预见事实,以 及构建科学理论的功能。其主要类型包括 直觉判断(最基本形式)、灵感。其具体内 容如下:

(1)直觉判断
此指对客观事物及其相互关系的一种迅捷的 识别、敏锐的觉察、直接的理解和综合的判 断。由此所形成的能力即思维的洞察力。直 觉判断不是按部就班的逻辑推理,而是从整 体上直接把握客体。 如美国化学家鲍林正是运用量子力学等知识, 在对大量事实总和的思索中,借助于直觉创 立了关于化学键的共振论,?我怀着一种好 奇心——一种直觉,感到可以用化学键来解 释物质的性质。?此外,如Einstein创立狭 义相对论等。

(2)灵感
这是指主体对于曾经反复进行探索而尚未解决的问题, 由于受到某种偶然因素的激发而产生顿悟,从而使问 题得以解决的思维过程。在科学(与文学艺术相通处) 史上,许多伟大的科学家在作出杰出科学发现时,都 曾冥思苦想、穷竭智力和心力反而未得,却在不经意 间灵光乍闪而实现质的飞跃。如在创立狭义相对论时, Einstein曾深受难以解决间断的质点(Newton)力学与 连续的电磁场(Maxwell)理论之间矛盾的困惑,虽冥思 苦想而未得,但突然灵感显现,领悟到?同时性的相 对性?问题。在短短的5-6周内就完成了科学史上的不 朽篇章——―论动体的电动力学?(1905年9月发表于 《物理学杂志》)。

寻找灵感
?

大量阅读 – 思想点化 / 原型启示 集中精力,全力以赴的专注于某一研 究 – 意识和知识的积淀 在紧张的研究而不得进展之后,放松 一下,让潜意识和遐想工作

?

?

顿悟的来源
?

?

偶然机遇 ? 思想点化:达尔文的进化论和马尔萨斯的人口过 剩和生存竞争。 ? 原型启示:魏格纳的大陆飘移说和世界地图。 积淀意识 ? 潜意识活动:不自觉的、无意识、模糊的反映形 式。如德国化学家凯库勒在1865年的一天在书房 里大瞌睡时,梦见碳原子链象蛇似地头咬尾,-苯环 ? 无意念遐想:不经意的,非?一本正经?的自由 猜想。有可能产生超常规的信息组合,创造性思 想的火花。Watson – Crick 的DNA 螺旋结构。

其他创造性思维方法
从广义上看,形象思维与直觉思维方法同 样隶属于创造性思维方法。以上区分只是 为了便于理解和把握其各自的本质和作用。 其他创造性思维方法主要包括逆向思维法、 综摄法、移植法、试错法、强制联想法、 偶然联想链法、智力激励法、发散与聚敛 思维法等等。

―两面神?思维与创造性
?

美国精神病学家A卢森堡:
?

?‘两面神’思维所指的,是同时积极地 构想出两个或更多并存的概念、思想或印 象。在表面违反逻辑或者反对自然法则情 况下,具有创造力的人物制定了两个或更 多并存和同时起作用的相反物或对立面, 而这样的表述产生了完整的概念、印象和 创造。?

?

互动互补:保持?必要的张力?(库恩)

创造性思维的过程
准备阶段 孕育阶段
顿悟突破阶段 验证完善阶段

科学假说与理想实验方法
尽管科学假说与理想实验是两种性 质截然不同的思维方法,然而二者 之间又有着较为密切的联系:其目 的和作用都是为构建科学理论服务; 在未经科学事实证实之前都仅仅是 一种猜想或假设。

(1)科学假说
科学假说是根据已知的科学知识和科学事 实,对未知自然现象及其规律性所作的推 测性的解释和说明,是自然科学理论思维 的一种重要形式。 假说的构造是通过科学概括来实现的。 科学概括的方法包括: ? 逻辑方法:比较、分类、分析、综合、 归纳、演绎、类比等 ? ?超逻辑?方法:科学想象、直觉、灵 感等。

?

?

假说:特点和意义
?

?

假说的特点 ? 假说具有科学性。它不但要以一定的实验材料和 经验事实为基础,而且要以一定的科学知识作依 据,经过一系列的科学论证才能提出。 ? 假说是一种猜测和推断,其真实性还有待于进一 步的检验。 假说的作用: ? 假说是理论的原始形态。 ? 假说是知识增长的链条上重要的一环 -- Popper。

假说成立的前提条件
?

? ? ? ?

假说成立的根本条件在于它能否接受实践的 全面检验。但它首先必须满足一些基本的前 提条件: 假说不应当与科学中普遍的、久经考验的规 律和理论相矛盾。 假说不应当同已知的、经过检验的事实相矛 盾。 假说应当是可检验的。 假说应当符合简单性原则。

假说向理论的转化
如果假说满足下述两个条件,就可以认为假说已 经转化为理论:
?

?

解释性条件:把假说运用于实践,如果有愈来愈多的 经验事实和这个假说相符合,并且没有任何事实与之 相矛盾,那么就证明这个假说是客观规律的正确反映。 预见性条件:如果由假说作出的科学预见得到实践的 验证,则标志着假说已经可以转化为理论。

(2)思想模型与理想实验方法
思想模型与理想实验,是主体在科 学认识活动中建构科学理论较常使 用的方法,并具有特别重要的意义。

1、思想模型
此指主体未从事科研而建立的对原型高度抽象化 了的思想客体和思想事物。如原子模型、层子模 型、DNA双螺旋结构模型、弯曲时空模型、板快构 造模型、大气环流模型等。广义的还包括数学模 型。理想模型是其特殊类型。 它是将对象本质属性和基本过程以最纯粹形式甚 至以某种极限状态呈现出来,即经科学抽象的产 物,是逻辑与非逻辑方法综合运用即创造性思维 的结果。其具有流动性、互补性和条件性等特征。 它具有解释、判据和预见功能。

2、理想实验方法
理想实验是主体运用理想模型在思想中塑 造理想过程,并进行严密逻辑推理的一种 思维方法。它是进行思想操作的理想模型 法,是一种假想的实验方法。 其建立必须以科学事实为基础,并充分发 挥三类思维方法的综合功能。如Galileo 关于惯性运动的理想实验;Einstein相对 论中的同时性的相对性、惯性质量和引力 质量的等效性等理想实验等,它们都具有 解释、判据和预见功能。

系统论思维
?

?

前面所讲的的各种方法,是从近代科学形成以来,在 科学技术的各个领域都是适用的,当人类以不同思维 方式理解把握世界的时候也大都采用的。例如宗教注 重内省(冥想、体验),但是如基督教,这种比较理 性化的宗教,在论证教义时也有一套经验的和比较严 密的逻辑的论证。在文艺创作和欣赏中,主要是形象 思维,但是前述方法同样也是起作用的。至于哲学, 经济等更是如此。 就科学技术的思维方式而言,在20世纪中,在理解和 把握世界的方式上,有一个重要的新发展,即从以分 析还原方式为主转变为系统演化和系统演化与分析还 原并重的方式。

?

分析还原作为一种方法论思想(思维方式)有极其 深厚的基础和悠久的渊源。这里所说的分析还原不 指具体方法,而是指思维方式(高层次的方法论思 想)。托夫勒曾经说过,我们最熟悉的方法是?撤 零?,就是指分析还原。分析还原为什么如此深入 人心?过去已经讲过,一是取得了巨大的成功,已 经成为一种典范,成为后来者学习模仿的榜样;二 是在实际的科学解释上具有不容臵疑的有效性。 (这段话实际在第一讲中已经说过,仅说法有些不 同)。而且方法论家,哲学家或者一些大科学家也 将这种思维方式提升为言简意赅的为人们耳熟能详 的方法论思想,例如?内部机制?、?从下一个层 次找原因?、?结构决定性能?等等,实际含义都 是分析还原。这些概括又加强了人们对分析还原的 信念。实际上这些观点在实践中都是十分有效的方 法论思想,应当说是人类理性思维的精华。但是也 有需要进一步探讨的问题:

?

其一,近代以来,分析还原不仅作为一种科学认识 方法,而且也是科学发展的一种模式。学科越来越 分化,当然也越来越深入。其后果是,不要说懂物 理的不懂生物学,即使如材料科学,懂金属材料的, 不懂非金属材料;懂物理分析的,不懂化学分析。 学者变成了专家,非常专门的专家。人们被分工所 约束。在近代还有几个全才科学家,到了当代能够 把握整个科学的,大概没有了。这样,形而上学就 成为不可避免。在目前作为弥补,是依靠集体,不 同专家坐在一起,共商大事。这时的帅才,成了管 理组织家,但又往往学养不深,心胸不广,能够找 到多懂几门的专家当帅才,十分不容易。专家当帅 才,常常以偏概全,左右摇摆。这是近代留给当代 人的重要遗产。

?

?

其二、作为方法的分析还原(撤零)中,不是不考虑整体的 特征,恰恰是十分重视整体特征,理由很简单,因为提出问 题的对象是整体,就像讨论汽车的性能,我们不能因为分别 研究了发动机、底盘、车轮等的性能,就不管汽车的性能了。 问题在于,在分析的思维方式中,主要采用线性叠加的思想 来构成整体特征。例如常用的微元法、抽样法就是如此。在 分析还原方法中,也不是不研究事物的变化,但是由于建立 的运动方程中,对时间反演是对称的,不能反映事物的质变, 无法描述演化。 当然在实践中,研究者也清楚,线性叠加不能等同于整体的 特征。因为有些特征,是有加和性的;有些是不同质的,没 有办法加和起来;有些即使同质,也不具加和性(具有强耦 合特征的大量粒子系统) ;也非常清楚有的事物会发生质的 变化(跳跃)。实际的解决办法有三种:一是实验,实验的 结果不管部分和整体间是否具有加和性还是不具有,影响整 体的因素,不管知道与否,一般都包含进去了(在这种意义 上说实践比理论有更高的品格);二是在理论模型中,不同 程度的计入交叉项微扰项(例如泰勒级数的二次项或更高次 项);三是采取定性描述方法,当然常常采用渐变的方式描 述质变。

?

?

其三、随着文明的进步,人类所接触的事物,越来越复杂, 对所考察的对象也越来越深入。这时分析的思考方式,也越 来越不够用了。20世纪中叶以来的兴起了系统工程,如曼哈 顿计划;针对巨型企业的管理科学;以及几次世界大战的综 合化,立体化等,于是兴起了系统科学与技术。同时在自然 科学与技术中,一些不能用分析方法解决的问题越来越多, 如生物学,地球科学中的某些问题。还有原来已经高度发展 的物理学、化学中演化问题提了出来,如贝纳德流、B-Z效应 等。不仅考虑系统而且要考虑演化。于是出现一大批新兴科 学——自组织理论。于是在更高层次上理解分析方法成为可 能。 其四、系统思维方式,古已有之,在分析思维占主导的时候, 也存在系统思维。现在重新强调系统思维,不是旧话重提, 还要回到过去,而是在新的基础上理解系统思维,其新意在 于,要在分析还原的基础上理解系统,而不是如过去,在部 分混沌朦胧的基础上说系统或者说是一种哲学思维,而现在 是一种科学的思维方式和方法,具有直接的可操作性。

?

?

总之、分析还原方法已经取得了巨大成就,但是面对复杂 系统无能为力,因而系统方法应运而生。系统方法的特点 不在于否定分析还原方法,而强调研究从整体出发,经过 分析,再落足于整体。分析不是可有可无,而是研究领域 是否深入、是否成熟的重要标志。但是,系统方法的根本 目的在于寻求研究对象的非加合性,仅属于整体的新特征。 从这种意义上说,系统方法包含和高于分析方法。而演化 的方法,则是以系统为基础的,讨论系统的演化。 系统方法有很多种,如黑箱法、因果反馈法、信息法、系 统工程法等。描述演化的方法有研究自组织条件的耗散结 构方法;研究自组织动力学的协同学方法;研究自组织演 化途径的突变论方法;研究自组织演化过程和图景的混沌 学方法。等等。这些方法均来自具体的学科,原来是针对 具体问题发展起来的,现在将其普遍化,多数都无法建立 普遍的可定量计算的方程。多是定性的分析,但是可以肯 定的一点是这些方法论思想具有无可臵疑的启发性。

系统论思维
?

系统整合方法
?

?
?

(1)黑箱辨识法 (2)系统分析法 (3)综合创造法

?

因果反馈法
? ? ?

(1) 目 的 型 方 法 ?吸引子? (2)稳定型方法; (3)放大型方法

有控自组和目标优化法

技术方法论
?

技术方法区别于科学方法
? ?

?
?

重视实践: 重视规则: 重视优化: 重视社会:

人工 经验 选择 责任

?

技术方法的类型和原则
?
? ?

发明构思法 方案设计方法 方案试验与实施方法

技术方法及其特点
广义上的技术方法,是指主体在从 事技术研究与技术开发活动中所采 取的手段、途径和行为方式的总称。 但技术哲学视角下的技术方法,往 往指的是上述手段、途径和行为方 式中可以操作化的程序、规则或模 式等。 它具有强实践性、社会性和综合性 等基本特征。

技术发明与技术创新方法
?

技术发明与技术创新过程及其方法类型 是技术认识论和方法论中的重要内容。 它们与科学认识论和方法论密不可分并 相互联系,从而形成科学技术方法论的 有机统一整体。

技术发明的基本程序
技术发明所遵循的最一般程序是: 首先,根据社会需要、最新科学理论或科学 发现原理,以及技术自身发展的内在逻辑, 以确立技术发明目标或技术目的; 其次,探索将新的科学原理转变为新的技术 规范的方式、方法和途径,以开辟创造技术 手段的新思路及建立新的技术准则; 最后,在新技术规范基础上积极构思新的技 术方案,以物化为实际技术系统中的具体工 艺和设计。

技术发明基本程序图
认识需求、收集信息

课题规划

技术发展预测 技术目的设定 技术评估与决策

方案构思 方案设计 技术试制

技术方案构思 技术方案设计 技术方案评价 技术研制与试验 技术成果鉴定 技术成果实施

技术方法类型
依据普适性程度不同,可分为一般(所有领 域通用)与具体(适用于特定领域,如用于金 属冶炼的氧化还原法和电解法;选矿技术的 浮选法,重选法和磁选法等)技术方法;按照 技术活动程序,可分为课题规划、方案构思 与设计、技术研制与试验等方法;根据活动 常规与非常规性特点,可分为常规(课题规 划技术研制与试验)与非常规(方案构思与设 计等)方法。以下仅从技术活动发展进程进 行分类。

技术课题规划
此指对技术研究开发课题的发现、提 出、选择、评估及确定等所进行的全 程式的谋划和决策。并且因定题须经 过严格的立项、评审等程序而比选题 更复杂。 这具体包括技术目标的确立、预测、 评估方法等内容。

技术目标的确立
如前所述,技术目标由社会需求、新的科学 原理以及技术自身内在发展逻辑等因素所决 定。对此须采用直接调研和文献调研法从以 下几方面进行: (1)从多方面寻找社会潜在需求;(2)紧紧跟踪 前沿技术并设法超越;(3)从已有技术的冲突 中找寻新的课题;(4)从现有技术问题、缺陷 或不足中选题;(5)从降耗增效方面选题;(6) 开创对象新功能、新用途;(7)激发形象性思 维和创造性思维发现、选择新课题。

技术预测方法
此指根据技术发展历史、现状及其呈现出的本 质和规律,利用类比、归纳和演绎等手段对未 来技术发展趋势进行预测的方法。这主要包括 类比、归纳和演绎预测法等,其应遵循惯性、 类推、相关和概率推断等原则。成功范例有: 在哈恩与史特拉斯曼于1938年12月发现铀原子 分裂后,美专家根据技术发展趋势曲线准确预 见了发展原子武器的进展率。1953年戴维斯博 士利用速度趋势曲线准确预言:1957年将取得 火箭轨道速度,1959年将达到脱离轨道速度。

技术评估方法
这是指通过分析所研究的技术与生态环境、经 济、社会及人的价值等因素的相互影响,以对 该技术进行整体评价的决策分析方法。依据评 估对象范围可分为技术项目、一般技术和全球 性技术评估;依其重点和导向可分为技术因素、 后果、问题和政策评估等。一般将其分为专家、 经济、运筹学和综合评估法(含矩阵技术,效果 分析,多目标和环境评估法等)。 其评估程序包括:(评估对象本身及其背景)资 料准备;内容分析;对策研究;综合评价等四 个阶段。

技术构思与发明方法
技术原理是技术构成的最基本要素, 有时被称为技术发明的?软件?。 但要将其转变成技术发明的?硬 件?,真正取得实质性的技术突破, 就必须经过一番精心的实验设计和 技术方案构思。

1、技术构思
此指依据已有的设想或技术原理而设计和构 造出试验技术模型,或为实现该技术原理的 物化而进行的探索性试验研究。 其功能为:澄清或清除原有技术原理错误和 疑点,验证其可行性;根据新的实验事实提 出新设想或新技术原理,并构思新的技术方 案。即由此逐步实现由基础理论到技术概念、 技术原理,再到实用技术发明的转化。 它包括模仿式构思和发明构思两大类型。

2、发明及其构思方法
? ? ?

发明与发现; 几种常用的发明构思法: 科学原理推演(第一台激光器)与实验提升法(电磁感 应实验导致电机技术原理构思;电磁波发收导致无线 电通讯技术原理构思);多向型(头脑风暴法、智力 激励法);侧向型(移植法、仿生法);合向型(组合 法和形态分析法等);逆向型发明构思法(如根据伏 打于1800年以化学能变为电能发明电池, 1807年戴 维逆向构思以电解法发现钾和钠元素,发明电解技术) 等。

方案设计与试验方法
?

此指技术发明由原理到具体物化 所采用的方法。这是发明由思想 或观念向实物转化的第一次飞跃, 也是整个发明过程中的关键环节 之一。

1、方案设计
这是指根据规划方案和技术构思的要求,运用科 学知识与工程实验而使规划方案具体化的过程。 它经历了从手工到自动化设计(可靠性\成组\动 态\优化\计算机辅助CAD\计算机集成制造系统 CIMS)过程的演进,涉及工程、建筑和工业设计 领域,涵盖哲学、心理学、工程学、管理学和社 会学等学科内容。 它具有连接科学与生产、预见工程建设和生产过 程、系统综合,以及组织劳动生产等作用。其基 本程序依次为:总体设计、初步设计、详细设计 和工作图设计。

2、试验方法
此指在技术方案构思、设计和实施过程中,为 确认和提高技术成果功效与技术经济水平,主 体利用仪器和设备,人为地控制条件与变革对 象,进而在有利条件下考察对象的实践方式和 研究方法。 技术试验与科学实验(目的,性质,对象,内容,结 构等) 根据目的、场合和方式等不同,可分为性能、 可靠性、破坏性、对比、模拟、实验室、工厂、 中间试验等。其过程包括试验设计、操作及其 数据资料处理分析等阶段。

技术创新 : 技术的社会实现
熊彼特(1883-1950) 的?创新理论?(Innovation Theory)
?

?

?

?

(1)创新是生产要素的重新组合(引入新产品或提供产品 新质量即产品创新;采用新生产方法即工艺创新;开辟新 市场即市场创新;获得新供应来源即资源开发利用创新; 实现工业新组织即体制和管理创新); (2)企业家精神(有能看到潜在利润的眼光;有敢冒风险 的胆量;有动员社会资源以实现风险要素重新组合的能 力); (3)经济由于创新而得到发展,即?创新-模仿-创新?既 是科技推动经济发展的机制又是经济持续增长的根本原 因; (4)创新是一种创造性的毁灭,即没有淘汰就没有发展, 并且经济发展是社会结构不断破坏而又不断重建的生生

―创新理论?要点
? ? ? ? ?

企业家——―实现新组合的人? 创新——―资本主义的本质特征? Technological Innovation 技术经济学概念 创新——―新组合? 技术创新是技术发明的首次商业化应用

技术创新类型
1、从生产要素与条件组合角度可分为: (1)产品创新。包括全新(如微处理器\激光器)或改进性(双杠 洗衣机\无氟冰箱)的品种与产品结构创新,是创新的核心内 容。 (2)工艺创新。指设计并采用某种新加工方法,创造新工艺过 程、配方、参数,也包括改进或变革原有工艺条件(如以柔性 FMS\CIMS制造系统取代机械加工工艺,以?浮压法?取代碾压 法制造平板玻璃等)。 (3)新资源开发。即开辟新供应源、开发利用廉价材料、改造 材质,以及新材料或半成品取而代之。 (4)新市场开拓(通过企业活动创造需求和引导消费)。 (5)生产组织方式(生产要素的时空组合)创新。

技术创新类型
2、依其规模、深度及对经济影响分 (1)渐进式技术创新(对现有技术改进组合); (2)根本性技术创新(在观念和技术上有根本突破,进 而导致产品\工艺\市场和组织创新,主导产业形成, 决定创新模式与竞争格局.如尼龙\半导体晶体管 技术等); (3)导致技术系统变革的技术创新(由众多相关联技术 创新组成的创新群,如合成材料\石化\全球通讯网 络等领域的创新群具有普遍意义); (4)导致技术经济模式变革的技术创新(对整个经济有 渗透效应:产品\服务\系统和产业创新,以及渗透 到经济的每个角落)。

技术创新类型
3、按创新来源分

(1)模仿改进创新; (2)自主技术创新; (3)技术购买与引进消化(二次)技术创 新。

技术创新的主要内容
?

?
?

技术过程的创新 经济过程的创新 管理过程的创新
组织创新

活 动

产品创新 工艺创新

R&D

市 场 创 新

管理创新

技术创新的基本环节
1 产生新设想新发明 2 新设想向产品转化 3 新产品走向市场

技术创新的模式
技术推动的线性模型
基础研究 应用研究 开发 生产经 营

市场拉动的线性模型
市场需 求 应用研究 开发研究

生产经营

技术创新的主体
宏观主体 ? 企业:技术创新的主体 ? 技术创新的激励结构——政府的制度安排和企 业的制度创新 微观主体 ? 创新决策主体----企业家 ? 创新R&D主体----研发人员 ? 生产技术创新主体----工程师\技术工人 ? 市场创新主体----营销人员 ? 管理创新主体----管理人员 ? 创新主体之间的协同与竞争

Freeman国家创新体系
企业R&D

政府政策

产业结构

教育培训

伦德瓦尔国家创新体系
企 业

研发机构





产业结构

政府部门

OECD国家创新体系
企 业

大学与研发机构

知识流动

中介机构

政府部门

我国国家创新体系(结构功能表)
核心部分 知识 创新系统
国立科研机构 教学科研型大学

其他部分

主要功能

其他高等院校,企业 知识的生产、传播 R&D部门,地方科 及转移 研机构,基础设施

技术 创新系统

企业(大企业、高 新技术企业)

政府部门、其他教 学习、革新、创造 育机构、科研机构、 新技术、使其商品 中介机构等 化

技术创新的可持续问题
? 技术创新的间断性 ? 技术创新的持续性


相关文章:
《20世纪学术大典.中国科学技术哲学》doc
中国科学技术哲学的演进与... 5页 免费 科学技术哲学讲义.doc 41页 免费 科学...科学哲学科学哲学和技术哲学 2)自然哲学 ) 3)自然科学方法论 4)科学论 5)...
科技哲学
科学技术哲学讲义.doc 41页 免费 科学技术哲学导论 ...自然辩证法概论 (科学技术哲学) 第 0 篇-导言自然...静止 机械论 还原主义 、马克思主义的自然辩证法 ...
自然辩证法资料
改造自然的一般方法——科学技术方法论 (二)主要内容: 1、自然观 2、 科学技术观 3、 科学技术方法论 、学习科学技术哲学的主要方法 第二章 1.什么是科学...
科学技术哲学总结改版---
科学技术哲学讲义.doc 41页 免费 西北工业大学科学技术...要点: (1) (2) (3) (4) (5) 强调马克思...掌握科学 的世界观和方法论,培养科学工作者以辩证法...
自然辩证法概论2011讲义
自然辩证法概论2011讲义_哲学_高等教育_教育专区。自然辩证法概论教学安排主讲教师...自然科学中的哲学问题 科学哲学科学方法论 4)技术哲学技术方法论 技术科学...
科学技术哲学复习题(研究生总结篇)
科学技术哲学重点总结 13页 免费 科学技术哲学讲义.doc 41页 免费 自然辩证法(...第三,辩证唯物主义自然观的创立,为科学与技术提供了世界观、认识论、方法论与...
自然辨证法
自然辨证法4 48页 1财富值 自然辨证法 第一章 36...哲学方面的问题,随着科学技术的发展, 科学技术方法论...《科学技 术哲学讲义》、《科学技术哲学概论》则...
科学技术哲学原理(一)
辩证唯物主义的自然观、科学技术方法论、科学技术观...4、在科学技术与社会方面 马克思主义的基本原则就是...科学技术哲学讲义.doc 41页 免费 科学技术哲学教程...
科学技术方法论在医药学领域的应用
科学技术方法论在医药学领域的应用_兵器/核科学_...我国著名的科学家钱学森是把一个学科类别分为四个...科学技术哲学讲义5(科学... 100页 5下载券 科学...
自然辩证法讲义
自然辩证法讲义邓周平 序言本课程讲义的核心是科学技术哲学 ,包括它的方法论、思想内容、科学技术与文化、 宗教、社会各个方面的联系等,尤其是科学的运行制度。 本...
更多相关标签: