【自然辩证法】

依据系统和环境的关系，物质系统可分为孤立系统、封闭系统、开放系统三种。

根据系统对涨落的不同反应，系统的状态可分为三种：不稳定状态、亚稳态和稳恒态。

在自然界物质系统的演化过程中，渐变与突变是普遍存在的两种基本形式。

科学问题的提出，最常见的有以下五种途径：

1.从社会生产和社会生活的需要中产生问题；

2.从科学实践和科学理论的矛盾中产生问题；

3.从科学理论内部的矛盾中产生问题；

4.从不同理论间的矛盾中产生问题；

5.从各个科学知识领域的空白区产生问题。

 第三节　　科学实验方法
科学实验是从人类认识、改造客观世界的活动中分化出来的一种
特殊实践形式，是获取科学事实的又一基本方法。
一、科学实验方法的类型
科学实验是人们根据一定的科学研究目的，运用一定的物质手
段，在人为控制或模拟自然现象、干预研究对象的条件下，获取科学事
实，并探究其本质和规律的一种方法。按照其目的、作用、方式等不同，
可将科学实验方法划分为以下类型：
1.定性实验。定性实验是用来判定实验对象具有哪些性质或者鉴
定某些因素是否存在，以及某些因素 之间是否具有某种关系的一种实
验方法。如著名的比萨斜塔实验，风筝实验及其化学中各种定性分析
等，都属定性实验。
2.定量实验。定量实验是用来测定研究对象的数值，或求出某些
因素之间的数量关系的又一种实验方法。如斐索测定光速的实验，焦
耳测定热功当量的实验，化学中的定量分析实验，以及医学临床中的
红细胞测定实验等等，都属于定量实验。定量实验是科学实验进步的
标志，它使人类认识事物更加深入、具体和精确。
3.析因实验。析因实验是从已知结果去分析、寻找未知原因的实
验。世纪，法国细菌学家尼科尔发现斑疹寒流行原因的实验，英国
物理学家拉姆塞发现气体氩的实验，以及著名微生物学家巴斯德的肉汤“灭菌实验”等等，都属于析因实验。
4.对照实验。对照实验是通过对照或比较来揭示研究对象某种性
质或某种原因的实验方法。对照实验，通常又叫比较实验。它必须有两
个或两个以上的相似组群构成，一个叫“试验组”，另一个叫“对照组”。
试验组即实验的对象，对照组是比较的对象（用作比较的标准）。通过
实验及对实验结果的比较，以判断实验组是否具有某种性质或受某种
影响的过程，即对照实验过程。这种实验方法广泛应用于医学、生物学
之中，临床上某种药物的问世，每一种新的治疗方法、手段的推广、使
用，往往首先都得依靠对照实验来鉴定评价。
 以上四种方法只是科学研究中的常见类型，不常见的还有结构分
析实验、中间实验等等。这些实验有一个共同特点，都是在研究对象身
上进行。所以又称之为直接实验。
 二、科学实验方法的特点
 1.可控性。科学实验与科学观察一样，都是搜集科学事实的基本
方法，但两者有所区别。科学观察是在不可控的自然发生条件下进行
的，它只能搜集到自然界客观对象常态下所能提供的东西；而科学实
验是在人为地控制、于预研究对家的条件下进行的，它可以突出主要
因素，排除次要因素，使研究对象得到简化和纯化，可以利用实验的控
制条件，使自然过程得到延缓和加速，使自然现象得到强化和再现。因
而，实验方法不仅克服了单纯观察的局限性，比单纯观察更深刻、更精
确、更能充分验证因果关系和必然性，而且有利于发挥入的主观能动
性。从科学观察发展到实验中的观察，是人类获取科学事实手段上的
一次飞跃。
2.创造性。科学实验就其人为地控制、变革自然过程而言，应属于
社会实践的范畴。它从生产实践中分化，却又高出于生产实践，有别于
生产实践。首先，科学实验与生产实践的直接目的不同。生产的直接目
的是改造自然；实验的主要目的是认识自然，当然，改造自然首先还得
认识自然，而认识自然的最终目的也是为了改造自然。但是，在科学实

验中，认识自然是是第一位的。其次、科学实验与生产实践的具体内容
不同，生产实践是创造物质财富的活动，在具体的劳动内容上，尽管随
着生产和科学的发展，智力支出的比重在增加。但是，体力劳动、重复
性劳动仍然是主要的。科学实验虽然也要消耗体力，也有重复性劳动，
但设计实验过程、取得实验结果，最基本的还是创造性劳动。正因为科
学实验是以认识变革自然为直接目的，以脑力和创造性劳动为基本特
征，所以也更易达到科学研究的目的。
3.重复性。实验是在人为控制、干预条件下进行的，因此人们所进
行的各种实验，都是可以重复的，这是科学实验的又一显著特点。科学
实验的可重复性表现在两个方面：一是实验对象和实验过程可重复进
行；二是实验条件和实验结果可重复出现。科学实验的这一特点，对科
学研究乃至科学发现、技术发明、革新创造都具有十分重要的作用，它
既有益于科学工作者对实验本身的计划、设计等进行不断地修改、补
充和完善，对生产中的创造发明和革新建议进行选择、评价和淘汰；而
且还能成为科学假说和科学理论验证的一种有效手段。
三、科学实验方法的程序

任何一项科学实验，一从开始到结束，大体需要经过以下几个阶
段。
 1.实验构思。实验构思是根据已有的知识经验和一定的科学事
实，精心构思实验原理，提出实验工作假设。这一阶段虽不要求工作假
设一定正确，但却要求做出这种假设的因果判断是清晰的，逻辑推理
是严谨的。因此，实验者在构思前必须尽可能地研究有关文献资料，深
入分析研究对象的各种属性，对实验对象的情况了如指掌。
 2.实验设计。实验设计是根据工作假说，对科学实验的方法、手段
作出合理安排。主要内容包括：实验方法和技术路线的确定，仪器设
备、实验材料、样品、试剂的设计和选择，以及限制实验范围、作用、形
式的附加条件等等。实验设计过程是一种精细的复杂劳动，良好的实
验设计方案，不仅能够使实验原理物化在其中为实验观察创造最有利的条件，而且有时还能够收到意想不到的效果，使实验结果呈现高
度的重现性。
3.实验实施。实验实施是通过物质手段和行为操作，把蕴含在实
验构思和设计中的理性方案再现出来。其主要内容包括：实验仪器设
备的研究、安装；进行尝试性实验；实验过程的操作、观察和记录等等。
实验结果的好坏，取决于实验仪器的精确度、精密度和安全性能是否
达到设计的要求，同时也和实验者的操作技能、熟练程度以及观察记
录是否系统、完整和准确有密切关系。
4.实验结果的数据处理。现代科学实验的直接结果大多是用各种
信号显示的原始数据，客观上需要经过一定的技术手段分析处理，才
能转化为一目了然的实验资料。另外，实验中各种主客观因素的作用，
实验结果也难免会出现种种误差，如系统性误差，随机性误差，等等。
因此，为提高实验结果的可靠性，研究者还必须运用各种技术分析手
段，对实验取得的各种资料进行加工处理。一方面修正误差，提高纯
度，使实验观察结果更加接近于客观实在；另一方面借助于统计方法，
将实验数据描绘成函数曲线、图表等，以充分揭示实验数据中的本质
联系。
5.实验结果的理论分析。理论分析是指研究者以已知的科学理论
和假说为依据，对实验结果进行分析、评价的认识过程。如果实验结果
与现有理论相符合，或能证明某一假说的正确性，那么整个实验过程
可以告一段落；如果实验结果与现有科学理论、假说发生矛盾，则还要
进一步深究其原因。一般讲，矛盾主要来自三方面：一是实验结果本身
存在错误；二是假说错误或理论不够完善；三是实验结果和理论、假说
都正确，矛盾来自于某种未知因素的作用。深入分析各种可能性，是做
出准确判断的前提。

              第四节　　调查研究方法
调查研究是从宏观入手，以群体现象为研究对象，通过现场考察或对比分析，以便达到摸清事实、积累材料、发现事物本质和规律的一
种方法。它不仅是社会科学研究的重要方法，而且在自然科学研究中
也有重要的作用。
一、调查研究方法的类型
调查研究有广义和狭义之分。狭义的调查是指科研课题确定之
后，针对某一确定问题所进行的考察或搜集、整理文献资料的活动。广
义的调查是指科研中一切熟悉情况和搜集、分析材料的活动。它表现
为历史调查与现状调查、实地考察与文献查阅、直接调查与间接调查、
前瞻性调查与回顾性调查等多种形式。历史调查重在了解对象的来龙
去脉和运动发展过程，从历史发展中把握对象；现状调查重在了解对
象的变化特征，从现状中把握对象，并揣度它的发展趋势。直接调查是
与研究对象发生接触，直接从研究对象身上获取事实材料（现场调查
属此种）；间接调查是与研究对象同类或相关的对象发生关系，以间接
了解研究对象的具体情况（文献调查属此种）。前瞻性调查是研究对象
尚未发生或出现前，预先所进行的调查活动；回顾性调查是研究对象
出现以后，为了解它过去的运动变化特征等所进行的调查。
根据调查对对象的范围、性质和目的不同，还可将调查研究区分为
普遍调查与个案调查、典型调查与抽样调查、追踪调查与决策调查等
等。在科学研究中，调查研究方法的应用十分广泛，涉及到理论研究、
实验研究、技术开发等各个领域。
二、调查研究方法的特点
调查研究作为获取科学事实的方法，和观察、实验等一样，都要借
助于一定的物质技术手段，但调查是从宏观入手，以群体为对象，通过
考察分析、定量描述和统计处理来综合地把握对象的总体特征。调查
的这一特点有别于观察与实验。观察虽然也以把握对象的总体特征为
目的，且包含定量描述，但它无法在确定性质和定量描述的基础上作
进一步的量化分析。实验有助于从微观层次上探讨事物的本质和内在
机制，但它又不能从整体或宏观层次上对事物的总体特征作出综合评
价和概括。因此，调查研究对观察、实验具有补充作用。
调查研究不单纯是寻找事实、搜集材料，还表现为对事实材料的
加工整理、量化分析、综合评价等研究。前者是感性活动，后者是理性
研究，调查中有研究，研究中有调查。因此，调查研究方法具有融感性
认识与理性认识为一体，集搜集材料与整理材料于一身，将发现规律
与寻找规律结为统一的方法学特点。
三、调查研究方法的程序
1.确定调查项目。调查工作的第一步是从研究领域的历史现状与
社会需要之间、理论与事实之间、理论和事实本身内在种种矛盾的分
析中，提炼和确定调查项目。这一过程要求研究者事先做好科学论证
和可行性考察，并通过图书资料、情报检索或小范围的“预调查”对调
查项目的科学价值作出正确估价。如果调查对象是文献资料，则在确
定调查项目之前，研究者还必须借助图书资料、检索系 系统等多种渠道，
摸清有关文献资料的来源，分布等情况，编制文献检索，对调查对象的
范围作出具体规定。
2.设计调查指标。调查指标是用来判断被调查对象或某些特殊事
实、现象是否存在的准则和依据，对整个调查活动起标志和向导作用。
调查结论某种程度上也依赖从调查指标提炼的经验事实材料中推导
出来。调查指标的设计过程，实际上是构思调查“工作假说”的过程，它
是否真正全面地反映了被调查对象的本质特征，是否符合调查的统计
学要求，对调查活动至关重要。合理的工作假说能使调查活动起到事
半功倍的效果，反之亦然。假如是文献调查，指标设计应着重明确各种
文献资料的性质和需涉及的程序，并制订出阅读程序，规定对各文献
的阅读方法和态度。
3.调查实施。即按照规定的目标和计划开展调查活动。在此过程
中，调查者不可朝秦暮楚，见异思迁，除非抓住有价值的新线索或遇上
难以克服的困难和挫折，否则不可改变调查计划，更易调查指标。调查
中还须认真做好调查记录，如实反映实际情况，不得随意更改记录。
四、调查研究方法的技巧
1.勤奋学习，深入实际。调查研究是一项严肃的工作，它要求调查
者深入到社会生产、生活和科学实验中去，从中了解、收集各种知识经
验。此外，参加学术活动，同其他科学工作者建立直接联系和接触，也
是获得知识经验的一种有效途径。它不仅可以增加信息传递的通道，
提高信息的传递速率，帮助研究者及时了解学术动态；而且能够形成
信息的多次反馈和共鸣，使研究者萌发创造灵感，为调查研究提供新
的思路和线索。
2.善于利用文献资料。人类认识的全部成果，大多以书本形式
保存下来了。因此，为避免重复，少走弯路，在调查研究中还要善于利
用前人和同代人的研究成果，注意从书籍文献中汲取知识营养。特别
是在确定调查项目和设计调查指标时，要注意前人对这一课题有过什
么样的研究成果和教训；哪怕是全新的调查项目，也要了解它同人类
已有知识经验之间的关系，从中寻找可借鉴的东西。文献资料的利用
是一项繁杂性工作，正确的方法是借助于文献检索工具有目的、有计
划地进行。一般来说，与调查项目直接相关的文献资料，要精阅并认真
做好摘录；与调查项目不很密切的文献资料，可在博览的基础上进行
取舍；假如资料不全，也可查、用结合，在使用中不断补充与完善。

3.运用科学方法，提高工作效率。调查研究难以面面俱到，只能是
通过样本考查来推知总体的情况。为了使样本调查具备普及总体的可
能性，调查者要遵循随机性原则，正确运用以下技巧和方法：简单随机
取样法（即从总体中任意抽取部分单位作为调查对象）；系统随机取样
法（即在排列好了的总体中，按一定间隔抽出个别单位作为调查对
象）；分层随机取样法（即先将总体按照一定标准划分为若干个层次或
类型，然后按各层次或类型在总体中的比例抽取样本作为调查对象）。
此外，由于总体的本质和规律只有在样本达到足够数量时才会显示出
来，因此，在随机取样的同时，调查者还必须根据实际需要，估计出样本的最小必需数量。随机性和足够的样本数量，是提高调查对象代表
性的两个重要条件。
4.计划性与灵活性结合。调查计划对调查活动具有明确的导向作
用、但调查活动又不能固守原定计划，尤其是遇上困难、挫折或有价值
的新线索时期，调查者应自觉发挥主观能动性。例如，在调查对象较多
而人手与时间不够或原定计划无法实现时，为防止调查活动中止，调
查者可先从重点或典型对象开始，逐渐过渡到一般对象。若调查范围
太大，调查者也可先从外围或小范围开始，分阶段、分步骤进行，最后
实现总体计划。

第五节　　观察实验中的若干认识论问题
探讨和研究观察实验中的认识论问题，对于我们进行科学观察和
科学实验具有重大的理论意义。
一、观察渗透理论
二、测量问题

三、观察、实验中的机遇

（一）机遇的概念和特点
如前所述，观察、实验活动具有明确的目的性和计划性。但不可否
认的是，由于科研过程的探索性和科研结果的难完全预见性，在观察、
实验中仍难免会碰到一些出乎人们意料之外的事实现象。例如，要观
察现象；期待得到现象，却意外地遇上了某种预期结果，而实际
上得到的却是另一种结果。这种在观察、实验中出现的出乎人们目的、
计划之外的新事实、新现象、新发现，就是机遇。
（二）机遇产生的原因
1.客观原因
机遇产生的客观原因在于自然界本身就是偶然性与必然性的辩
证统一。事物的发展有必然性与偶然性两种趋向，必然性是由事物内
在本质所决定的、确定不移的发展趋势；偶然性是事物发展过程中由
外部的、非本质因素所决定的、不确定的发展趋势，两者共同构成事物
发展的整体趋势
2。主观原因
未知领域的客观存在和科学研究的探索性，是机遇产生的主观原
因，即认识论根源。

（三）捕捉机遇的条件

1.主观条件

（1）知识的准备：包括理论知识与经验知识的准备

（2）能力的准备：包括洞察力、判断力、想像力等。洞察力表现为对
机遇的高度敏感和注意；判断力表现为对机遇的及时识别、深刻理解
和准确判断；想像力表现为在机遇提供的线索面前开动脑筋，拓开思
路，产生新的联想或想像
客观条件
机遇不是每个人都能捕获到的另一个原因是，机遇并非随时随地
都会光临，它多存在于科研的前沿地带、未知领域或各门学科的边缘
地带，跟认识主体不懈的科研探索活动分不开，因此，要捕捉机遇，光
有主观条件还不行，客观上他还必须勤于科研实践，勇于科研探索。

作者：杨光华