问题与科学研究课件.ppt

1、问题与科学研究问题与科学研究一、一、问题与科学问题问题与科学问题二、二、问题的产生与问题的结构问题的产生与问题的结构三、三、科学研究与博士论文科学研究与博士论文谢谢大家！谢谢大家！一、问题与科学问题这些可以作为论文题目吗？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建设校园文化价值观思考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校园文化价值观与高校思想政治教育论文题目有何要求？论文题目有何要求？我们会问问题吗？我们会问问题吗？当你听到当你听到“植物不能在黑暗中生长植物不能在黑暗中生长”这个这

2、个陈述，请提三个问题，你会问什么？陈述，请提三个问题，你会问什么？1.1.问题有什么用？问题有什么用？爱因斯坦：爱因斯坦：问题是科学发展的契机！物理学进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！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。而提出新的问题，新的可能性，从新的技能而已。而提出新的问题，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，而且的角度去看旧的问题却需要创造性的想象力，而且标志着

3、科学的真正进步。标志着科学的真正进步。”希尔伯特希尔伯特认为认为“问题是科学和数学发展的灵魂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。力；而问题的缺乏则预示着独立发展的衰亡和终止。”最富有生命力的最富有生命力的2323个问题，即著名的个问题，即著名的“希尔伯特问希尔伯特问题题”。这些问题，从提出那天起，就始终像一块强大的。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

4、在今天，这些问题仍然具有诱人的魅力，虽发展。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。究途径；还有些问题尚在研究之中。著名物理学家著名物理学家海森堡海森堡：“提出正确的问题往往等于提出正确的问题往往等于解决了问题的大半解决了问题的大半”著名英国动物病理学家著名英国动物病理学家贝弗里奇贝弗里奇：“确切地陈述问确切地陈述问题有时是向解决问题迈出了一大步题有时是向解决问题迈出了一

5、大步”在科学中，提出问题，特别是提出深刻的问题，都在科学中，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。与伦比的。科学的历史证明，科学的历史证明，一个深刻而重要的问题的提出，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往往意味着开拓出一个新的研究领域。为什么为什么“问题问题”能在科学研究或科学发展中起能在科学研究或科学发展中起到如此重要的作用呢？到如此重要的作用呢？它起作用的机制又是什么呢？它起作用的机制又是什么呢？“问题问题”的实质究竟是什么呢？的实质究竟是什么呢？它的结构又是怎样

6、的？它的结构又是怎样的？何谓好问题？何谓好问题？何谓正确的问题？何谓错误的问题？何谓正确的问题？何谓错误的问题？何谓真问题？何谓伪问题？何谓真问题？何谓伪问题？2.2.科学研究始于什么？科学研究始于什么？科学研究从哪里开始呢？科学研究从哪里开始呢？是从学习前人的知识开始吗？是从学习前人的知识开始吗？是从实验观察开始吗？是从实验观察开始吗？2020世纪中叶以前，科学界、哲学界都认为科学研世纪中叶以前，科学界、哲学界都认为科学研究究“始于观察始于观察”。2020世纪世纪5050年代以后，卡尔波普尔年代以后，卡尔波普尔科学发现的逻科学发现的逻辑辑问世，在国际科学界和哲学获得了广泛的影响。问世，在国际

7、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，承认科学研究是新的观念，承认科学研究是“始于问题始于问题”而不是而不是“始始于观察于观察”。“问题问题”的产生固然常常与观察事实有关，但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观察到的事实，甚至是以往人们不曾观察到过的“新事实新事实”，也只会让人熟视无睹，无动于衷，让其，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。从眼前闪过

8、，并不会引导科学家进入研究。如，如，科学史上关于科学史上关于X X射线的发现射线的发现。观察若不引起问题，绝不会导致探索过程观察若不引起问题，绝不会导致探索过程。只有当。只有当观察与已有知识进行比较、分析，在观察与已有知识观察与已有知识进行比较、分析，在观察与已有知识（或者说是现有理论）之间（或者说是现有理论）之间产生了矛盾产生了矛盾，才会产生问才会产生问题题。如果没有理论知识的武装，就捕捉不到如果没有理论知识的武装，就捕捉不到“问题问题”。注意：注意：仅仅接受前人或旁人所创造的知识，不能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，认为已经进入研究；但是，从背景知识的分析中形成

9、从背景知识的分析中形成问题，却是研究的开始问题，却是研究的开始。科学研究的过程，就是对问题的求解过程。科学研究的过程，就是对问题的求解过程。“问题问题”推动研究、指导研究推动研究、指导研究，问题的深入就是问题的深入就是研究的深入研究的深入。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。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，贯穿于科学研究的问题是科学研究的真正灵魂，贯穿于科学研究的始终。始终。3.3.什么是问题什么是问题（1 1）不同科学家的认识）不同科学家的认识英国著名科学哲学家英国著名科

10、学哲学家玻兰尼玻兰尼在其在其解决问题解决问题（19571957）一文中认为：）一文中认为：“一个问题，就是一个智力上的一个问题，就是一个智力上的愿望愿望。”过宽、过于含糊过宽、过于含糊。美国科学哲学家美国科学哲学家图尔敏图尔敏在其在其人类理解人类理解（19721972）一书中，把问题定义为一书中，把问题定义为解释的理想与目前能力的差距解释的理想与目前能力的差距，“科学问题科学问题=解释的理想解释的理想-目前的能力目前的能力”有启发性，有启发性，但过窄但过窄。2020世纪国际最著名的科学哲学家世纪国际最著名的科学哲学家卡尔卡尔.波普尔波普尔在在客观知识客观知识一书中：一书中：“问题就是背景知识中

11、固有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预期与其所提出的观察或某种假说等新发现之间的冲突的冲突”过窄过窄，不能把科学中诸如为了追求逻，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。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当代日本的著名哲学家岩奇允胤岩奇允胤和物理学家和物理学家宫原宫原将平将平在合著的在合著的科学认识论科学认识论一书中：一书中：“问题是基问题是基于一定的科学知识的完成、积累，为解决某种未知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而提出的任务。”既含糊，又过窄既含糊，又过窄，问题不一，问题不一定是要解决

12、科学上未知的任务。定是要解决科学上未知的任务。上述定义中的上述定义中的合理成分合理成分主要有两个方面：主要有两个方面：一是一是把问题看作是一个把问题看作是一个与智能活动相联系与智能活动相联系的概的概念，即自然界或自然事物本身并不存在什么问题，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，才会造成或产生行智能活动，才会造成或产生“问题问题”；二是二是问题都是与智能主体的某种问题都是与智能主体的某种目标状态相联目标状态相联系系的，不管这种目标状态是的，不管这种目标状态是“愿望愿望”也好，也好，“预期预

13、期”也好，或者也好，或者“解释的理想解释的理想”也好，也好，“为解决某种未为解决某种未知而提出的任务知而提出的任务”也好。也好。我国人工智能专家我国人工智能专家何华灿何华灿指出：指出：“问题是一个抽问题是一个抽象概念，表示某个给定过程的象概念，表示某个给定过程的当前状态当前状态与我们所要求与我们所要求的的目标状态目标状态之间存在某种之间存在某种差异差异。”“”“问题求解，就是问题求解，就是消除这个差异消除这个差异”。我国著名科学哲学家我国著名科学哲学家林定夷林定夷先生：先生：“问题，是某问题，是某个个给定的智能活动给定的智能活动过程的过程的当前状态当前状态与与智能主体智能主体所要求所要求的的目

14、标状态目标状态之间的之间的差距差距。”“”“问题求解，就是设法消问题求解，就是设法消除给定的智能活动过程的当前状态与智能主体所要求除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。的目标状态之间的差距。”如果用如果用P P表示问题，以表示问题，以S St t表示智能主体所要求的表示智能主体所要求的“目标状态目标状态”，以，以S Sp p表示给定智能活动过程的表示给定智能活动过程的“当当前状态前状态”，则有，则有P=SP=St t-S-Sp p注意注意：我们这里提出了一个智能主体的概念。：我们这里提出了一个智能主体的概念。智能主体智能主体，是指具有思维能力的主体，特别是人。，是

15、指具有思维能力的主体，特别是人。（2 2）关于问题实质的讨论）关于问题实质的讨论第一，这是一个具有广泛普适性的第一，这是一个具有广泛普适性的“问题问题”定义。定义。不但适用于描述不但适用于描述科学科学问题，也适合描述工程技术问题，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。问题。在任何智能活动过程中，只要存在并描述了它的当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。前状态和目标状态的差异或差距，它就可构成一个问题。举例举例：一位幼儿园老师向孩子提出的问题，：

16、一位幼儿园老师向孩子提出的问题，“5 5个个苹果加苹果加6 6个苹果，一共是多少个苹果？个苹果，一共是多少个苹果？”也构成一个真也构成一个真正的问题。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。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。试解下述方程组表述问题。试解下述方程组2/(x+1)+5/(y-2)=22/(x+1)+5/(y-2)=21/(x-1)+3/(y-2)=21/(x-1)+3/(y-2)

17、=2“How do you do?How do you do?”、“How are you?How are you?”是问题吗是问题吗？注意注意：疑问句是表达问题的一种形式，但却不能说：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凡问题都要以疑问句的形式来表达”或者或者“凡疑问句都是凡疑问句都是用来表达问题的用来表达问题的”。第三，试图提出或理解一个问题时，应当着力于把第三，试图提出或理解一个问题时，应当着力于把握它的握它的“当前状态当前状态”和和“目标状态目标状态”。对于任何一个问题，都是应当而且可以做出对于任何一个问题，都是应当而且可以做出客观描客观描述述的，不会

18、造成因人而异的主观性，更不会造成的，不会造成因人而异的主观性，更不会造成“不成不成问题的问题问题的问题”之类的悖论。之类的悖论。也就说是说，不应当造成一个问题也就说是说，不应当造成一个问题“既是问题，又既是问题，又不是问题不是问题”的语意混乱；也不应当造成一个问题的语意混乱；也不应当造成一个问题“对我对我是问题，对他不是问题是问题，对他不是问题”这种描述上的主观性。这种描述上的主观性。对对问题的理解问题的理解，首先是对所提问题的显含的或隐含，首先是对所提问题的显含的或隐含的的“当前状态当前状态”和和“目标状态目标状态”的理解的理解。老师讲物理课经常会说老师讲物理课经常会说:“先找出显含的和隐含

19、的物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。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，明确解题活动所面这就是要求学生结合背景知识，明确解题活动所面临的临的“当前状态当前状态”和和“目标状态目标状态”，从而理解和把握问，从而理解和把握问题本身。题本身。在科学研究中，明确地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,仔细地仔细地分析清楚问题中所包含的分析清楚问题中所包含的“当前状态当前状态”和和“目标状态目标状态”就就更为复杂和重要更为复杂和重要。第四，在任一具体的解题活动中，所面临的具体第四，在任一具体的解题活动中，所面临的

20、具体问题的问题的“目标状态目标状态”是确定不变的，但随着解题活动是确定不变的，但随着解题活动的进展，其的进展，其“当前状态当前状态”却是随着解题活动的进展而却是随着解题活动的进展而向前推移和改变的。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，操作的手段）和程序，不断地改变智能活动过程中的不断地改变智能活动过程中的“当前状态当前状态”S”Sp p，使之不断地接近并最终达到，使之不断地接近并最终达到“目标目标状态状态”S St t

21、。注意注意：学生所处理的非创新性训练的练习题与科研人员：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，其所处理的科学问题，其SpSp的情况的情况是有重大差别的。是有重大差别的。练习题练习题的的SpSp是充分的，问题的答案在背景知识中也是已是充分的，问题的答案在背景知识中也是已知的。知的。科学问题科学问题的的SpSp常常是不充分的，在求解过程中，会包含常常是不充分的，在求解过程中，会包含有许多新的发现，以不断充实和改变有许多新的发现，以不断充实和改变SpSp，才能最终消除，才能最终消除SpSp与与StSt的差距，而且问题的答案在背景知识中也是未知的。的差距，而且问题的答案在背景知识

22、中也是未知的。学生做非创新性训练的学生做非创新性训练的练习题练习题对背景知识而言，对背景知识而言，不提供不提供新东西新东西；对；对科学问题科学问题的求解，则能对背景知识的求解，则能对背景知识提供新东西提供新东西，即便是没有最终即便是没有最终“解决问题解决问题”也能提供新东西。也能提供新东西。第五，在解题过程中，改变第五，在解题过程中，改变SpSp使之不断接近直至使之不断接近直至达到达到StSt，这种，这种“改变改变”不是任意的，必须遵守在问题不是任意的，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。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。解题规则是问题

23、结构的重要要素之一。举例举例：“河内塔河内塔”智力游戏。智力游戏。第六，关于第六，关于“问题问题”的定义具有某种递归性质，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，构成某种深入、越来越基本的问题，构成某种“问题序问题序”。举例：数独游戏举例：数独游戏九宫填数问题。九宫填数问题。4.4.什么是科学问题什么是科学问题为什么会出现为什么会出现“不是问题的问题不是问题的问题”这样的问题呢？这样的问题呢？因为因为“疑难疑难”的存在。的存在。定义：定义：疑难疑难=df=df求解的理想与智能主体当前能力的求解的

24、理想与智能主体当前能力的差距差距。如果以如果以PuPu表示疑难表示疑难,I(P),I(P)表示对问题表示对问题P P的求解理想，的求解理想，A A表示智能主体当前的能力，则有表示智能主体当前的能力，则有Pu=I(P)-APu=I(P)-A对于一个问题对于一个问题P P的求解理想的求解理想I(P)I(P)，就是要，就是要消除它的消除它的当前状态当前状态S Sp p与目标状态与目标状态S St t之间的差距之间的差距。而目标状态。而目标状态S St t是是不变的，问题求解是通过一系列信息提取和信息加工不变的，问题求解是通过一系列信息提取和信息加工不不断地改变断地改变S Sp p，使之不断地，使之不

25、断地接近直至达到接近直至达到StSt的状态。的状态。如果把求解过程开始之前所包含的如果把求解过程开始之前所包含的“当前状态当前状态”记记作作S Sp0p0，把求解过程终结并已解决了问题时的，把求解过程终结并已解决了问题时的“当前状当前状态态”记作记作S Spepe，则实现，则实现求解的理想就是要使求解的理想就是要使S Spepe=S=St t。故可。故可以把问题以把问题P=SP=St t-S-Sp p的求解理想的求解理想I(P)I(P)表示为表示为S St t-S-Spepe=0=0，或者，或者S Spepe=S=St t，其中，其中S Spepe为求解过程终结时问题的为求解过程终结时问题的“

26、当前状态当前状态”如果公式如果公式P Pu u=I(P)-A=I(P)-A中的这个中的这个A A，是指一定条件下，是指一定条件下的科学技术背景能力，而问题的科学技术背景能力，而问题P P的求解理想的求解理想I(P)I(P)与这与这一特定历史条件下的科学技术背景能力有差距，则一特定历史条件下的科学技术背景能力有差距，则这一问题将构成这一问题将构成科学疑难科学疑难。如果以如果以Bs(t)Bs(t)表示表示t t时刻的科学技术背景能力，时刻的科学技术背景能力，以以PusPus表示科学疑难，则有表示科学疑难，则有Pus=I(P)-Bs(t)Pus=I(P)-Bs(t)科学疑难科学疑难反应问题反应问题P

27、 P的求解理想的求解理想I(P)I(P)与当前科学与当前科学技术背景能力之间的差距。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第一，疑难是求解理想与智能主体当前能力的差距，P Pu u=I(P)-A=I(P)-A，因此，因此,“疑难疑难”仍然是一种仍然是一种“问题问题”,是是“问题问题”这个大类中具有特殊性质的一个子类，显然这个大类中具有特殊性质的一个子类，显然P Pu u包含于包含于P P。注意注意:这里这里P Pu u与与P P是不同的是不同的,目标状态和当前状态都不同。目标状态和当前状态都不同。P Pu u反映的是该智能主体的当前能力与对问题反映的是该智能主体的

28、当前能力与对问题P P的求解理想之的求解理想之间的差距。那么，求解问题间的差距。那么，求解问题P Pu u，是通过提高智能主体的当前，是通过提高智能主体的当前能力能力A A的方式来解决。的方式来解决。对于对于“科学疑难科学疑难”P Pusus，它的目标状态仍然是，它的目标状态仍然是I(P)I(P)，但是，但是它的它的“当前状态当前状态”却是却是“当前（或当前（或t t时刻）的科学技术背景时刻）的科学技术背景能力能力”。对于科学疑难。对于科学疑难P Pusus，它的，它的S St t=I(P)=I(P)，而，而S Sp p=B=Bs(t)s(t)。第二，第二，“疑难疑难”P”Pu u所描述的是某

29、一特定问题的求解理想与智能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主体的当前能力的关系,那么如何对任一问题那么如何对任一问题P P在特定背景下的在特定背景下的“难难度度”进行估量呢进行估量呢?由于智能主体不同，任一问题的难度由于智能主体不同，任一问题的难度D D可做两种表述：可做两种表述：D(Bs(t),P)D(Bs(t),P)，表示问题，表示问题P P对于当前的科学技术背景能力所构成的难对于当前的科学技术背景能力所构成的难度，其中度，其中Bs(t)Bs(t)表示表示t t时刻的科学技术背景能力；时刻的科学技术背景能力；D(b(t),P)D(b(t),P)，表示，表示表示问题

30、表示问题P P对于解题者的当前能力所构成的难度，其中对于解题者的当前能力所构成的难度，其中b(t)b(t)表示表示t t时时刻解题者的能力。刻解题者的能力。任何一项任何一项科研课题科研课题的申报、评审和开题都要求对此作出估计。的申报、评审和开题都要求对此作出估计。一是一是对于课题对于课题P P的当前状态的当前状态SpSp和目标状态和目标状态StSt做出尽可能详尽而清晰做出尽可能详尽而清晰的描述；的描述；二是二是对于对于D(Bs(t),P),D(Bs(t),P),即课题即课题P P相对于当前科学技术背景能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；力所构成的难度做出描述和评价；三是三是

31、对于对于D(b(t),P)D(b(t),P)，即课题，即课题P P相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。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第三，所谓科学探索问题，原则上应当是既具有D(b(t),P)D(b(t),P)值，又具有值，又具有D(Bs(t),P)D(Bs(t),P)值的问题。值的问题。如果如果只具有只具有D(b(t),P)D(b(t),P)值值，这类问题属于，这类问题属于“知识性问知识性问题题”。如果一项科研课题只具有。如果

32、一项科研课题只具有D(b(t),P)D(b(t),P)值，就应属值，就应属于于选题不当选题不当。如：学 生 所 做 的如：学 生 所 做 的“习 题习 题”，都 是 具 有 一 定 的，都 是 具 有 一 定 的D(b(t),P)D(b(t),P)值，但却不具有值，但却不具有D(Bs(t),P)D(Bs(t),P)值的问题。值的问题。任何一项科学研究，既要解决某些具有任何一项科学研究，既要解决某些具有D(Bs(t),P)D(Bs(t),P)值值的问题，也要解决大量的仅仅具有的问题，也要解决大量的仅仅具有D(b(t),P)D(b(t),P)值的值的“知识知识性问题性问题”。第四，是否善于提出问题

33、是科学训练方面的一第四，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。种重要的能力素养。对 于对 于 科 学 家科 学 家 强 调 的 问 题，主 要 是 指 具 有强 调 的 问 题，主 要 是 指 具 有D(Bs(t),P)D(Bs(t),P)值的科学探索问题。值的科学探索问题。对于对于学生学生而言，即使提出仅仅具有而言，即使提出仅仅具有D(b(t),P)D(b(t),P)值值的问题，也会存在深度上的巨大差异。的问题，也会存在深度上的巨大差异。“善思善思”才能才能“善疑善疑”，所以在学习中是否，所以在学习中是否“善疑善疑”，是一个学生学习好坏的最重要的标志。，是一个学生学习好坏的最重

34、要的标志。第五，关于目标约束和条件约束。第五，关于目标约束和条件约束。在对问题在对问题P P的目标状态的目标状态StSt的描述中，通常会有许多附加的的描述中，通常会有许多附加的约束，这种约束，这种约束影响问题的难度约束影响问题的难度。比如，前面提到的。比如，前面提到的“河内塔河内塔”问题，如果限定在问题，如果限定在3 3分钟内解决，困难就大多了。分钟内解决，困难就大多了。在解决各种科学问题的时候，也可能附加许多在解决各种科学问题的时候，也可能附加许多目标约束目标约束，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

35、的目标状态，从而会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增加和改变问题的难度难度。除了目标约束，还有除了目标约束，还有条件约束条件约束，一种是属于，一种是属于解题规则解题规则方面方面的，一类是属于的，一类是属于问题的问题的“当前状态当前状态”方面的，如资金、技术、方面的，如资金、技术、资料、课题组的能力等。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目标约束和条件约束都会影响到“问题的难度问题的难度”。第六，解决问题第六，解决问题P P以及解决由此引起的疑难以及解决由此引起的疑难P Pu u，是解，是解决同一问题过程中的两个不同的方面，解决问题决同一问题过程中

36、的两个不同的方面，解决问题P P是要是要以解决以解决P Pu u为条件的。为条件的。解决问题的真正关键在于通过解决问题的真正关键在于通过提高能力提高能力A A来解决来解决P Pu u和和 P Pusus。第七，第七，“科学问题科学问题”P Ps s是两方面要素之和。是两方面要素之和。一方面是具有一方面是具有D(Bs(t),P)D(Bs(t),P)值这种性质的问题本身，值这种性质的问题本身，记作记作P Psese；另一方面，是由另一方面，是由P Psese所引起的所引起的“科学疑难科学疑难”P Pusus。返回返回二、问题的产生与问题的结构1.1.问题从哪里来？问题从哪里来？（1 1）关于）关于

37、“三个三个”世界世界卡尔卡尔.波普尔在波普尔在19671967年年8 8月月2525日的日的“第二届逻辑、第二届逻辑、方法论和科学哲学国际讨论会方法论和科学哲学国际讨论会”上，提出了上，提出了“三个世三个世界界”。第一第一，物理客体或物理状态的世界；，物理客体或物理状态的世界；第二第二，意，意识状态或精神状态的世界，或关于活动的行为意向的识状态或精神状态的世界，或关于活动的行为意向的世界；世界；第三第三，思想的客观内容的世界，尤其是科学思，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。想、诗的思想以及艺术作品的世界。他认为，他认为，“第三世界第三世界”虽然是虽然是“第二世界

38、第二世界”即人的精神状态的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独立存在的客观性，就，就可以像可以像“第一世界第一世界”那样，当作一个客观对象进行研究，具有某种那样，当作一个客观对象进行研究，具有某种发展的自主性发展的自主性。所以，。所以，第三世界是第三世界是“客观意义上的观念的世界客观意义上的观念的世界。”根据波普尔的观点，根据波普尔的观点，“问题问题”如何产生，显然可以从两种不同如何产生，显然可以从两种不同的角度研究。的角度研究。一是一是从从“客观的第三世界客观的第三世界”角度上进行研究角度上进行研究，看看在那个看看在那

39、个“自自主的主的”、“思想的客观内容的世界思想的客观内容的世界”里里，“问题问题”是如何产生的。是如何产生的。二是二是从从“第三世界第三世界”是是“第二世界第二世界”即人的精神状态的世界的即人的精神状态的世界的产物的角度上进行研究，看看作为产物的角度上进行研究，看看作为“第三世界第三世界”之重要成员的之重要成员的“问问题题”和和“问题境况问题境况”是怎样与人的精神状态相联系而被产生的。是怎样与人的精神状态相联系而被产生的。a.a.怀疑精神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，科学鼓励怀疑和质疑，即便是那些高度成熟的理论，也鼓励也鼓励有根据的怀疑和质疑有根据的怀疑和质疑。科学需要

40、怀疑精神，怀疑精神是科学的最基本精神，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，是是从事科学探索的第一把钥匙，是产生产生“问题问题”之源之源。没有怀疑精神，就不会有创造性的思维，就不会有科没有怀疑精神，就不会有创造性的思维，就不会有科学的发现。学的发现。爱因斯坦爱因斯坦在在自述自述中说，从少年时代起，那种中说，从少年时代起，那种“对对所有权威的怀疑，对任何社会环境里都会存在的信念完所有权威的怀疑，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。全抱一种怀疑态度，这种态度再也没有离开过我。”哥白尼哥白尼：如果不是对：如果不是对“地球中心

41、说地球中心说”产生怀疑并提出产生怀疑并提出质疑，就不可能创立质疑，就不可能创立“太阳中心说太阳中心说”。达尔文达尔文：如果不是对自己原来所信奉的：如果不是对自己原来所信奉的“突创论突创论”、“物种不变论物种不变论”发生怀疑并提出质疑，就不可能创立生发生怀疑并提出质疑，就不可能创立生物进化论的学说。物进化论的学说。西方有一句谚语：西方有一句谚语：“怀疑是智慧之母怀疑是智慧之母”。法国哲学家法国哲学家阿拉伯尔阿拉伯尔指出：指出：“在学问上最好的解决方在学问上最好的解决方法是坚持怀疑和经常怀疑，法是坚持怀疑和经常怀疑，怀疑把我们引向研究，怀疑把我们引向研究，研究使我们认识真理研究使我们认识真理”。宋

42、朝哲学家宋朝哲学家朱熹朱熹：“学贵善疑学贵善疑”明代著名学者明代著名学者陈献章陈献章：“疑者，觉悟之机也疑者，觉悟之机也”。“大疑则大悟，小疑则小悟，不疑则不悟大疑则大悟，小疑则小悟，不疑则不悟”马克思马克思：“怀疑一切怀疑一切”英籍匈牙利科学哲学家英籍匈牙利科学哲学家拉卡托斯拉卡托斯：“科学行为的科学行为的标志是甚至对最受珍爱的理论都持某种怀疑。盲目信标志是甚至对最受珍爱的理论都持某种怀疑。盲目信奉奉某种理论不是智力上的美德，而是努力上的罪过某种理论不是智力上的美德，而是努力上的罪过”注意注意：我们这里强调的怀疑，是在：我们这里强调的怀疑，是在对事实和知识对事实和知识进行分析基础上的怀疑进行

43、分析基础上的怀疑，而，而不是无端怀疑不是无端怀疑，更不是盲更不是盲目的否定一切的目的否定一切的“怀疑怀疑”。科学研究中，。科学研究中，“疑疑”并不并不是目的，是目的，“释疑释疑”才是目的才是目的。b.“b.“疑疑”和和“思思”“疑疑”意味着意味着“思思”，推动着，推动着“思思”，疑问和疑难激，疑问和疑难激发起人的好奇心，开拓出创造性思维的涌泉。发起人的好奇心，开拓出创造性思维的涌泉。“善思才能善疑善思才能善疑”。爱因斯坦爱因斯坦：“学习知识要学习知识要善于思考、思考、再思考善于思考、思考、再思考，我就是靠这个学习方法成为科学家的。我就是靠这个学习方法成为科学家的。”并强调说并强调说“发展发展独

44、立思考和独立判断独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而的一般能力，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。为其培训内容的人来，一定会更好地适应进步和变化。”牛顿牛顿：“思索，持续不断地思索，以待天曙，见及思索，持续不断地思索，以待天曙，见及光明光明如果我对世界

45、有些微贡献的话，那不是由于别如果我对世界有些微贡献的话，那不是由于别的，去只是由于我的的，去只是由于我的辛勤耐久的思索辛勤耐久的思索所致所致”，并一再强，并一再强调调“我的成就应当归功于精心的思索我的成就应当归功于精心的思索”。达尔文达尔文：“我忍耐地回想任何悬而未决的问题，甚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至连费数年亦在所不惜”。事实上，为了解决生物如何。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。进化的问题，他整整思索了几十年。“怀疑怀疑问题问题思索思索”，这是任何一名科学家，这是任何一名科学家取得成就的第一个必备条件。取得成就的第一个必备条件。梅里特梅里

46、特：“有多少迂腐的学究，辛辛苦苦了四有多少迂腐的学究，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，却单单没有学会还要厉害，看起来什么都学过了，却单单没有学会思考。思考。”贝弗里奇贝弗里奇告诫说：告诫说：“阅读文献时应该用自己的阅读文献时应该用自己的批判力和思考力批判力和思考力，不要只是为了积累资料而做一个，不要只是为了积累资料而做一个书呆子书呆子。太相信文献会束缚一个人的想象力和创造。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，就会使人注意到一力，但是多读文献再加上思考，就会使人注意到一个

47、问题的关键，从而能解决一个问题。个问题的关键，从而能解决一个问题。”c.c.好奇心好奇心“好奇心好奇心”也是也是“第二世界第二世界”的一种状态，同样是的一种状态，同样是“问问题题”之源之源。科学科学“问题问题”常常可分为常常可分为两种形式两种形式：一种取：一种取一般疑问句一般疑问句的形式，常常表示为的形式，常常表示为“是否是否S?”S?”或或“是否是否T?”T?”的形式，其中的形式，其中“S”S”为某一命题，为某一命题，“T”T”为某种理论。另一种问题取为某种理论。另一种问题取特殊疑特殊疑问句问句的形式，通常表示为的形式，通常表示为“是什么？是什么？”、“，为什，为什么？么？”或者或者“是怎样

48、的？是怎样的？”等不同的问句形式。等不同的问句形式。一般而言，一般而言，怀疑产生的是第一种类型的问题怀疑产生的是第一种类型的问题，即对科学，即对科学中已有的命题或理论提出中已有的命题或理论提出“是否是否”的疑问；的疑问；“好奇心好奇心”则是则是产生第二种类型的问题产生第二种类型的问题，从，从“好奇好奇”中不断穷根究底地想弄中不断穷根究底地想弄清楚究竟清楚究竟“是什么是什么”、“为什么为什么”、“怎么样怎么样”的问题。的问题。（2 2）科学目标与科学问题）科学目标与科学问题a.a.科学目标与科学理论评价科学目标与科学理论评价科学追求的科学追求的总目标总目标是以下三项的合取，即：是以下三项的合取，

49、即：科科学理论与经验事实的匹配学理论与经验事实的匹配，包括理论在解释和预言两，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；量两个方面的要求；科学理论的统一性和逻辑简单科学理论的统一性和逻辑简单性的要求性的要求；科学在总体上的实用性科学在总体上的实用性。在相互竞争的各种理论中，理论的在相互竞争的各种理论中，理论的可接受性标准可接受性标准或择优的标准或择优的标准应是：理论应具有应是：理论应具有高度的可证伪性高度的可证伪性、高高度的似真性和尽可能大的逻辑简单性度的似真性和尽可能大的逻辑简单性。这里要说明三点：这里

50、要说明三点：可证伪性标准可证伪性标准涉及科学理论的可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；的这些要求中导出的；似真性标准似真性标准涉及涉及科学理论与经验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；事实的匹配，同时也涉及科学理论的统一性；逻辑简单逻辑简单性标准性标准涉及思维经济原则或科学的美学要求，是科学目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。标的一种直接体现。所以，只有所以，只有越可证伪越可证伪而而又具有高度似真性又具有高度似真性，并，并具有具有尽可能大的逻辑简单性尽可