文档介绍：第三章观察方法和实验方法
本章将重点介绍观察、实验方法的特点、基本类型、在科研中的作用,以及在运用观察、实验方法时应遵循的一些原则,实验方法的一般程序,观察和实验中的机遇等问题。
第一节科学观察方法
所谓科学观察方法,是指人们通过感官或借助于仪器,有目的、有计划地感知和描述研究对象,从而获取科学事实的一种科研方法。
一、观察方法的特点
1. 它是一种感性认识活动。(现象、外在属性、外部联系;内在本质、规律性)
2. 它具有目的性、计划性。(对象、目的、方式、途径、条件)
3. 观察与实验不同,观察所考察的研究对象处于自然状态,不施加人工干预。
4. 观察是一种多种感官同时参与的活动。
二、观察方法的基本类型
1. 根据观察的手段和方法不同,可划分为直接观察和间接观察。
(1)直接观察。即凭借人的感官直接感知研究对象,而不借助于仪器。
其优点是:运用方便、最少干扰,比使用仪器更具有直接的现实性。
其缺点是:对于高难度的研究对象,在一定条件下要受到感官能力的限制。~,~(紫外线)、~1000微米(红外线)是感知不到的。人的耳朵只能听到频率在20~2万赫兹范围内的声波,对次声波、超声波是听不到的。人的感官对外界的刺激强度、变化频率以及量的精确度等方面的感受能力也是有限的。
(2)间接观察。也叫仪器观察。即人们借助于仪器或其它技术手段间接地从外部获取感性材料的一种方法。它在现代科学发现活动中显得尤为重要
其优点是:延长了人类的感官,扩大了感知的范围和种类,提高了观察的精确度和反应能力,使人们对于自然界的认识能力得到了很大的提高。
其缺点是:由于仪器本身的复杂性和干扰性,易带来一些认识上的错觉和误会。(如法国仑德洛的N射线)
2. 根据观察的性质和内容,又可分为质的观察
和量的观察。
质的观察,亦称性质观察。即考察事物具有或不具有某种属性和特征以及它与其它事物是否具有何种性质联系的一种观察方法。(三棱镜:日光的赤橙黄緑青蓝紫;达尔文20多年对数千种生物的观察)
量的观察,即对研究对象的某些性质和特征进行数量描述和测定的一种观察方法。(人体血浆PH值:~,PH值<7酸中毒, PH值>)
三、观察方法在科研中的作用
1. 它是收集科学事实,形成科学认识的基础。(奥地利耳科医生巴雷尼:眩晕、眼球急速转动、耳朵灌水三者之间有必然联系。1910~1914《半规管的生理学与病理学》、《前庭装置的机能实验》,1914获诺贝尔生理学与医学奖)
2. 它是检验假说和理论的重要标准。
哥白尼“日心说”、牛顿万有引力定律(理论)之后,1845年法国勒维烈预言“天王星之外有一颗行星”(假设),1846年德国加勒发现海王星。
四、运用观察方法必须遵循的原则
1. 客观性原则。
这一原则要求观察者必须客观的、实事求是地反映所观察到的事实,既不能随意增减观察到的事实,又不能臆造一些不存在的事实。影响观察客观性的干扰因素大致有以下几个方面:
(1)事物的非本质现象混淆了事物的本质现象。
①发高烧的病人反而表现出寒战;
②出血性休克的早期病人可能测得其血压略有升高;
③美国天文学家西瓦尔曾通过15年对火星的观察,认为火星上有运河,有智力发达的生物。后来美国发射的火星探测器在火星表面上着陆,结果发现所谓的运河只不过是由山石的暗斑排列而成,根本没有什么生物体存在,西瓦尔只是把假象当作本质现象来观察。
2002年美国的“奥德赛”号探测器绕火星飞行,近些年来“勇气”号和“机遇”号火星探测器在火星的表面着陆,都试图发现火星上是否有水和生命存在的迹象。2008年的“凤凰”号火星探测器发现:在火星的永冻层下面的土壤内存在水冰。目前美国科学家正企图利用这一发现,来探讨在火星的演化历史上这些水冰是否曾融化过并形成更适合生命存在的环境,但至今并未发现生命存在的痕迹。
(2)环境对观察的影响。不同的观察环境会对观察结果产生一定的影响。
(3)观察者的角度不同,会产生不同的观察结果。(宋代文人苏轼、医学影像光片)
(4)受观察者生理或心理因素的影响。
(5)观察渗透理论。所谓观察渗透理论是指在观察中掺杂着理性因素的影响。也就是说在观察研究对象过程中观察者会受到原有理论、知识、经验的影响以及对所使用的仪器原理的认识程度的影响。