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基金申报关于研究方法撰写 现代自然科学探究方法自然科学方法论实质上是哲学上的方法论原理在各门详细的自然科学中的应用作为科学，它本身又构成了一门软科学，它是为各门详细自然科学供应方法、原那么、手段、途径的最一般的科学自然科学作为一种高级困难的学问形态和相识形式，是在人类已有学问的根底上，利用正确的思维方法、探究手段和必须的实践活动而获得的，它是人类才智和缔造性劳动的结晶因此，在科学探究、科学独创和发觉的过程中，是否拥有正确的科学探究方法，是能否对科学事业作出奉献的关键正确的科学方法可以使探究者依据科学开展的客观规律，确定正确的探究方向；可以为探究者供应探究的详细方法；可以为科学的新发觉、新独创供应启示和借鉴因此现代科学探究中尤其须要注意科学方法论的探究和利用，这也就是我们要强调指出的一个问题 一、科学试验法科学试验、生产实践和社会实践并称为人类的三大实践活动实践不仅是理论的源泉，而且也是检验理论正确与否的惟一标准，科学试验就是自然科学理论的源泉和检验标准特殊是现代自然科学探究中，任何新的发觉、新的独创、新的理论的提出都必需以能够重现的试验结果为依据，否那么就不能被他人所承受，甚至连发表学术论文的可能性都会被取缔。

即便是一个纯粹的理论探究者，他也必需对他所关注的试验结果，甚至试验过程有相当深化的了解才行因此，可以说，科学试验是自然科学开展中极为重要的活动和探究方法 (一)科学试验的种类科学试验有两种含义：一是指探究性试验，即探究自然规律与缔造独创或发觉新东西的试验，这类试验往往是前人或他人从未做过或还未完成的探究工作所进展的试验；二是指人们为了学习、驾驭或教授他人已有科学技术学问所进展的试验，如学校中支配的试验课中的试验等事实上两类试验是没有严格界限的，因为有时重复他人的试验，也可能会发觉新问题，从而通过解决新问题而实现科技创新但是探究性试验的创新目的明确，因此科技创新主要由这类试验获得 从另一个角度，又可把科学试验分为以下类型定性试验：判定探究对象是否具有某种成分、性质或性能；构造是否存在；它的成效、技术经济水平是否到达必须等级的试验一般说来，定性试验要判定的是“有”或“没有”、“是”或“不是”的，从试验中给出探究对象的一般性质及其他事物之间的联系等初步学问定性试验多用于某项探究性试验的初期阶段，把留意力主要集中在了解事物本质特性的方面，它是定量试验的根底和前奏定量试验：探究事物的数量关系的试验。

这种试验侧重于探究事物的数值，并求出某些因素之间的数量关系，甚至要给出相应的计算公式这种试验主要是采纳物理测量方法进展的，因此可以说，测量是定量试验的重要环节定量试验一般为定性试验的后续，是为了对事物性质进展深化探究所应当采纳的手段事物的改变总是遵循由量变到质变，定量试验也往往用于找寻由量变到质变关节点，即找寻度的问题验证性试验：为驾驭或检验前人或他人的已有成果而重复相应的试验或验证某种理论假说所进展的试验这种试验也是把探究的详细问题向更深层次或更广泛的方面开展的重要探究环节构造及成分分析试验：它是测定物质的化学组分或化合物的原子或原子团的空间构造的一种试验事实上成分分析试验在医学上也经常采纳，如血、尿、大便的常规化验分析和特种化验分析等而构造分析那么常用于有机物的同分异构现象的分析参照比拟试验：指把所要探究的对象分成两个或两个以上的相像组群其中一个组群是已经确定其结果的事物，作为参照比拟的标准，称为“参照组”，让其自然开展另一组群是未知其奥妙的事物，作为试验探究对象，称为试验组，通过必须的试验步骤，判定探究对象是否具有某种性质这类试验在生物学和医学探究中是经常采纳的，照实验某种新的医疗方案或药物及养分晶的作用等。

相比照较试验：为了寻求两种或两种以上探究对象之间的异同、特性等而设计的试验即把两种或两种以上的试验单元同时进展，并作相比照较这种方法在农作物杂交育种过程中经常采纳，通过比照，选择出优良品种析因试验：是指为了由确定的结果去寻求其产生结果的缘由而设计和进展的试验这种试验的目的是由果索因，假设果可能是多因的，一般用解除法处理，一个一个因素去解除或确定假设果可能是双因的，那么可以用比拟试验去确定这就与谋杀案的侦破类似，把疑心对象一个一个地解除后，渐渐缩小疑心对象的范围，最终找到谋杀者或主犯，即产生结果的真正缘由或主要缘由判决性试验：指为验证科学假设、科学理论和设计方案等是否正确而设计的一种试验，其目的在于作出最终判决如真空中的自由落体试验就是对亚里士多德错误的落体原理(重物体比轻物体下落得快)的判决性试验此外，科学试验的分类中还包括中间试验、生产试验、工艺试验、模型试验等类型，这些主要与工业生产相关 (二)科学试验的意义和作用1．科学试验在自然科学中的一般性作用人类对自然界相识的不断深化过程，实际是由人类科技创新(或称为学问创新)的长河构成的科学试验是获得新的、第一手科研资料的重要和有力的手段。

大量的、新的、准确的和系统的科技信息资料，往往是通过科学试验而获得的例如，“独创大王”爱迪生，在研制电灯的过程中，他连续13个月进展了两千屡次试验，试用了1600多种材料，才发觉了白金比拟适宜但因白金昂贵，不宜普及，于是他又试验了6 000多种材料，最终才发觉炭化了的竹丝做灯丝效果最好这说明，科学试验是探究自然界奥妙和缔造独创的必由之路科学试验还是检验科学理论和科学假说正确与否的惟一标准例如，科学已发觉宇宙间存在四种相互作用力，它们之间有没有内在联系呢?爱因斯坦提出“统一场论”，并且从1925年起先探究到1955年去世为止，始终没有得到结果，因此很多专家疑心“统一场”的存在但美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆由标准场理论给出了弱相互作用和电磁相互作用的统一场，并得到了试验证明而被公认这说明理论正确的标准是试验结果的验证，而不是权威 科学试验是自然科学技术的生命，是推动自然科学技术开展的强有力手段，自然界的奥妙是由科学试验不断提醒的，这一过程将恒久不会完结 2．科学试验在自然科学中的特别作用自然界的事物和自然现象千姿百态，改变万千，既千差万别，又千丝万缕的相互联系着，这就构成错综困难的自然界。

因此在探究自然规律时，往往会因为各种因素纠缠在一起而难以辨别科学试验特别作用之一是：它可以人为地限制探究对象，使探究对象到达简化和纯化的作用例如，在真空中所做的自由落体试验，羽毛与铁块同时落下，其中就解除了空气阻力的干扰，从而使探究对象大大的简化丁科学试验可以凭借人类已经驾驭的各种技术手段，缔造出地球自然条件下不存在的各种极端条件进展试验，如超高温、超高压、超低温、强磁场、超真空等条件下的试验从这些试验中可以探究物质改变的特别规律或制备特别材料，也可以发生特别的化学反响科学试验具有敏捷性，可以选取典型材料进展试验和探究，如选取超纯材料、超微粒(纳米)材料进展试验生物学中用果蝇的染色体探究遗传问题同样表达了科学试验的敏捷性科学试验还具有模拟探究对象的作用，如用小白鼠进展的病理探究等科学试验可以为生产实践供应新理论、新技术、新方法、新材料、新工艺等一般新的工业产品在批量生产前都是在试验室中通过科学试验制成的，晶体管的生产就是如此科学试验就是自然科学探究中的实践活动，敬重科学试验事实，就是坚持唯物主义观点，无视试验事实，或在试验结果中弄虚作假，都是唯心主义的作法，最终势必碰壁任何自然科学理论都必需以丰富的试验结果中的真实信息为根底，经过分析、归纳，从而抽象出理论和假说来。

一个科学工作者必需脚踏实地，这个实地就是科学试验及其结果，因此，唯物主义思想是每一个自然科学工作者都应当具备的根本素养之一 二、数学方法数学方法有两个不同的概念，在方法论全书中的数学方法指探究和开展数学时的思想方法，而这里所要阐述的数学方法那么是在自然科学探究中经常采纳的一种思想方法，其内涵是；它是科学抽象的一种思维方法，其根本特点在于撇开探究对象的其他一切特性，只抽取出各种量、量的改变及各量之间的关系，也就是在符合客观的前提下，使科学概念或原理符号化、公式化，利用数学语言〔即数学工具〕对符合进展逻辑推导、运算、演算和量的分析，以形成对探究对象的数学说明和预料，从而从量的方面提醒探究对象的规律性这种特别的抽象方法，称为数学方法二)运用数学方法的根本过程在科学探究中，经常须要进展科学抽象，并通过科学抽象，运用数学方法去定量提醒探究对象的规律性，其根本过程是：(1)先将探究的原型抽象成志向化的物理模型，也就是转化为科学概念；(2)在此根底上，对志向化的物理模型进展数学科学抽象(科学抽象的一种形式)，使探究对象的有关科学概念采纳符号形式的量化，到达初步建立起数学模型，即形成志向化了的数学方程式或详细的计算公式；(3)对数学模型进展验证，即将其略加修正后运用到原型中去，对其进展数学说明，看其近似的程度如何：近似程度高，说明这是一个较好的数学模型，反之，那么是一个较差的数学模型，须要重新提炼数学模型。

这一根本过程可用简图表示如下： 数学方法又称数学建模法，之所以其第一步要抽象为物理模型，这是因为数学方法是一种定量分析方法，而自然科学中的量绝大多数都是物理量，因此数学模型实质表达的是各物理量之间的相互关系，而且这种关系须要表达成数学方程式或计算公式而验证过程那么通常为探究对象中各种物理量的测定(通过试验)过程因此，数学建模过程的第一步又常称为物理建模，换言之，就是说没有物理建模就难以进展数学建模；但是，假设只有物理建模，就难以形成理论性的方程式或计算公式，就难以到达定量分析探究的目的二)数学方法的特点l.高度的抽象性：各门自然科学乃至社会科学虽然都是抽象的科学，都具有抽象性，可是数学的抽象程度更高，因为在数学中已经没有了事物的其它特征，仅存在数和符号，它只说明符号之间的数量关系和运算关系等也只有这样才能定量地提醒出探究对象的规律性2.高度的准确性：这是因为可以通过数学模型进展准确的计算，而且只有准确(即近似程度高)的数学模型才是人们最终所须要的数学模型3．严密的逻辑性：这是因数学本身就是一门逻辑严谨的科学，同时运用数学方法解决和探究自然规律时，一般总是在已驾驭大量的、充分和必要的数据(即试验信息)的根底上，并首先运用逻辑推理方法建立物理模型之后才去建立数学模型的，因此数学模型中势必会包含更加严密的逻辑性。

4．充溢辩证特征：因为在数学模型中的量往往是一个符号，如F＝ma就代表了牛顿其次定律，这其中的三个量的大小既是可以改变的，又是相互关联的因此数学模型原来就表达了辩证关系的两大主要特征：改变特征和联系特征5．具有应用的广泛性：华罗庚教授曾指出：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学”这是因为世上万物的改变无不由运动而产生，无不遵从由量变到质变的规律性，因此只有通过定量探究才能更深刻提醒自然规律，才能更精确的把握住量变到质变的关键——度的问题6．随机性：随机性是指偶然性中有势必性，试验信息是偶然的，通过数学建模，从多个偶然数据(分立的)中往往可以给出势必的结果(量之间连续改变的关系)，即规律性的结论 (三)数学方法的种类 1．自然事物和现象的分类数学方法及数学建模的应用依靠于自然事物和现象的性质，而自然事物和现象的种类繁多，数量是无限的在大干世界中，无法找到两个完全一样的东西，这是指再相仿的东西之间也势必会有差异因此定量探究事物规律性时，数学模型不行能是针对某一个别事物而建立的，而总是针对同一类事物和现象所具有的共同规律性而建立的这就要求：依据数学建模的须要，按必须的因素把事物进展分类，以便更便利地运用数学方法。

概括起来，自然界中多种多样的事物和现象一般可分为四大类：第一类是有确定因果关系的，称为势必性的自然事物和。