現代自然科學研究方法 1
一、科學實驗法 2
(一)科學實驗的種類 2
(二)科學實驗的意義和作用 4
1．科學實驗在自然科學中的一般性作用 4
2．科學實驗在自然科學中的特殊作用 4
二、數學方法 5
(一)運用數學方法的基本過程 5
(二)數學方法的特點 6
(三)數學方法的種類 7
(四)提煉數學模型的一般步驟 9
(五)數學方法在科學中的作用 9
三、系統科學方法 10
(一)系統科學方法的特點和原則 11
(二)常用的幾種系統科學方法簡介 12
四、資訊方法 14
(一)資訊的內涵與特點 14
(二)資訊理論與資訊方法 14
(三)資訊方法中的反饋與反饋方法 15
(四)資訊方法的作用和意義 16
五、控制論方法 16
(一)控制、控制論和控制論方法 16
(二)控制論方法的六大特點 17
(三)運用控制論方法的步驟 18
(四)控制論方法在科研中的作用 18
六、複雜性科學研究方法 18
(一)耗散結構理論 19
(二)協同學 22
(三)混沌理論 23
(四)混沌吸引子 23
(五)分形理論 23
自然科學方**實質上是哲學上的方**原理在各門具體的自然科學中的應用。作為科學，它本身又構成了一門軟科學，它是為各門具體自然科學提供方法、原則、手段、途徑的最一般的科學。自然科學作為一種高階複雜的知識形態和認識形式，是在人類已有知識的基礎上，利用正確的思維方法、研究手段和一定的實踐活動而獲得的，它是人類智慧型和創造性勞動的結晶。
因此，在科學研究、科學發明和發現的過程中，是否擁有正確的科學研究方法，是能否對科學事業作出貢獻的關鍵。正確的科學方法可以使研究者根據科學發展的客觀規律，確定正確的研究方向；可以為研究者提供研究的具體方法；可以為科學的新發現、新發明提供啟示和借鑑。因此現代科學研究中尤其需要注重科學方**的研究和利用，這也就是我們要強調指出的乙個問題。
一、科學實驗法
科學實驗、生產實踐和社會實踐並稱為人類的三大實踐活動。實踐不僅是理論的源泉，而且也是檢驗理論正確與否的惟一標準，科學實驗就是自然科學理論的源泉和檢驗標準。特別是現代自然科學研究中，任何新的發現、新的發明、新的理論的提出都必須以能夠重現的實驗結果為依據，否則就不能被他人所接受，甚至連發表學術**的可能性都會被取締。
即便是乙個純粹的理論研究者，他也必須對他所關注的實驗結果，甚至實驗過程有相當深入的了解才行。因此，可以說，科學實驗是自然科學發展中極為重要的活動和研究方法。
科學實驗有兩種含義：一是指探索性實驗，即探索自然規律與創造發明或發現新東西的實驗，這類實驗往往是前人或他人從未做過或還未完成的研究工作所進行的實驗；二是指人們為了學習、掌握或教授他人已有科學技術知識所進行的實驗，如學校中安排的實驗課中的實驗等。實際上兩類實驗是沒有嚴格界限的，因為有時重複他人的實驗，也可能會發現新問題，從而通過解決新問題而實現科技創新。
但是探索性實驗的創新目的明確，因此科技創新主要由這類實驗獲得。
從另乙個角度，又可把科學實驗分為以下型別。
定性實驗：判定研究物件是否具有某種成分、性質或效能；結構是否存在；它的功效、技術經濟水平是否達到一定等級的實驗。一般說來，定性實驗要判定的是「有」或「沒有」、「是」或「不是」的，從實驗中給出研究物件的一般性質及其他事物之間的聯絡等初步知識。
定性實驗多用於某項探索性實驗的初期階段，把注意力主要集中在了解事物本質特性的方面，它是定量實驗的基礎和前奏。
定量實驗：研究事物的數量關係的實驗。這種實驗側重於研究事物的數值，並求出某些因素之間的數量關係，甚至要給出相應的計算公式。
這種實驗主要是採用物理測量方法進行的，因此可以說，測量是定量實驗的重要環節。定量實驗一般為定性實驗的後續，是為了對事物性質進行深入研究所應該採取的手段。事物的變化總是遵循由量變到質變，定量實驗也往往用於尋找由量變到質變關節點，即尋找度的問題。
驗證性實驗：為掌握或檢驗前人或他人的已有成果而重複相應的實驗或驗證某種理論假說所進行的實驗。這種實驗也是把研究的具體問題向更深層次或更廣泛的方面發展的重要探索環節。
結構及成分分析實驗：它是測定物質的化學組分或化合物的原子或原子團的空間結構的一種實驗。實際上成分分析實驗在醫學上也經常採用，如血、尿、大便的常規化驗分析和特種化驗分析等。
而結構分析則常用於有機物的同分異構現象的分析。
對照比較實驗：指把所要研究的物件分成兩個或兩個以上的相似組群。其中乙個組群是已經確定其結果的事物，作為對照比較的標準，稱為「對照組」，讓其自然發展。
另一組群是未知其奧秘的事物，作為實驗研究物件，稱為實驗組，通過一定的實驗步驟，判定研究物件是否具有某種性質。這類實驗在生物學和醫學研究中是經常採用的，如實驗某種新的醫療方案或藥物及營養晶的作用等。
相對比較實驗：為了尋求兩種或兩種以上研究物件之間的異同、特性等而設計的實驗。即把兩種或兩種以上的實驗單元同時進行，並作相對比較。
這種方法在農作物雜交育種過程中經常採用，通過對比，選擇出優良品種。
析因實驗：是指為了由已知的結果去尋求其產生結果的原因而設計和進行的實驗。這種實驗的目的是由果索因，若果可能是多因的，一般用排除法處理，乙個乙個因素去排除或確定。
若果可能是双因的，則可以用比較實驗去確定。這就與**案的偵破類似，把懷疑物件乙個乙個地排除後，逐漸縮小懷疑物件的範圍，最終找到**者或主犯，即產生結果的真正原因或主要原因。
判決性實驗：指為驗證科學假設、科學理論和設計方案等是否正確而設計的一種實驗，其目的在於作出最後判決。如真空中的自由落體實驗就是對亞里斯多德錯誤的落體原理(重物體比輕物體下落得快)的判決性實驗。
此外，科學實驗的分類中還包括中間實驗、生產實驗、工藝實驗、模型實驗等型別，這些主要與工業生產相關。
人類對自然界認識的不斷深化過程，實際是由人類科技創新(或稱為知識創新)的長河構成的。科學實驗是獲取新的、第一手科研資料的重要和有力的手段。大量的、新的、精確的和系統的科技資訊資料，往往是通過科學試驗而獲得的。
例如，「發明大王」愛迪生，在研製電燈的過程中，他連續13個月進行了兩千多次實驗，試用了1600多種材料，才發現了白金比較合適。但因白金昂貴，不宜普及，於是他又實驗了6 000多種材料，最後才發現炭化了的竹絲做燈絲效果最好。這說明，科學實驗是探索自然界奧秘和創造發明的必由之路。
科學實驗還是檢驗科學理論和科學假說正確與否的惟一標準。例如，科學已發現宇宙間存在四種相互作用力，它們之間有沒有內在聯絡呢?愛因斯坦提出「統一場論」，並且從2023年開始研究到2023年去世為止，一直沒有得到結果，因此許多專家懷疑「統一場」的存在。
但美國物理學家溫伯格和巴基斯坦物理學家薩拉姆由規範場理論給出了弱相互作用和電磁相互作用的統一場，並得到了實驗證明而被公認。這表明理論正確的標準是實驗結果的驗證，而不是權威。
科學實驗是自然科學技術的生命，是推動自然科學技術發展的強有力手段，自然界的奧秘是由科學實驗不斷揭示的，這一過程將永遠不會完結。
自然界的事物和自然現象千姿百態，變化萬千，既千差萬別，又千絲萬縷的相互聯絡著，這就構成錯綜複雜的自然界。因此在探索自然規律時，往往會因為各種因素糾纏在一起而難以分辨。科學實驗特殊作用之一是：
它可以人為地控制研究物件，使研究物件達到簡化和純化的作用。例如，在真空中所做的自由落體實驗，羽毛與鐵塊同時落下，其中就排除了空氣阻力的干擾，從而使研究物件大大的簡化丁。
科學實驗可以憑藉人類已經掌握的各種技術手段，創造出地球自然條件下不存在的各種極端條件進行實驗，如超高溫、超高壓、超低溫、強磁場、超真空等條件下的實驗。從這些實驗中可以探索物質變化的特殊規律或製備特殊材料，也可以發生特殊的化學反應。
科學實驗具有靈活性，可以選取典型材料進行實驗和研究，如選取超純材料、超微粒(奈米)材料進行實驗。生物學中用果蠅的染色體研究遺傳問題同樣體現了科學實驗的靈活性。
科學實驗還具有模擬研究物件的作用，如用小白鼠進行的病理研究等。科學實驗可以為生產實踐提供新理論、新技術、新方法、新材料、新工藝等。一般新的工業產品在批量生產前都是在實驗室中通過科學實驗製成的，電晶體的生產就是如此。
科學實驗就是自然科學研究中的實踐活動，尊重科學實驗事實，就是堅持唯物主義觀點，無視實驗事實，或在實驗結果中弄虛作假，都是唯心主義的作法，最終必然碰壁。任何自然科學理論都必須以豐富的實驗結果中的真實資訊為基礎，經過分析、歸納，從而抽象出理論和假說來。乙個科學工作者必須腳踏實地，這個實地就是科學實驗及其結果，因此，唯物主義思想是每乙個自然科學工作者都應該具備的基本素質之一。
二、數學方法
數學方法有兩個不同的概念，在方**全書中的數學方法指研究和發展數學時的思想方法，而這裡所要闡述的數學方法則是在自然科學研究中經常採用的一種思想方法，其內涵是；它是科學抽象的一種思維方法，其根本特點在於撇開研究物件的其他一切特性，只抽取出各種量、量的變化及各量之間的關係，也就是在符合客觀的前提下，使科學概念或原理符號化、公式化，利用數學語言（即數學工具）對符合進行邏輯推導、運算、演算和量的分析，以形成對研究物件的數學解釋和**，從而從量的方面揭示研究物件的規律性。這種特殊的抽象方法，稱為數學方法。
自然科學研究中所廣泛採用的實驗方法
自然科學研究中所廣泛採用的實驗方法，在近幾個世紀內獲得了長足發展，並不斷向著社會科學領域滲透和遷移。實驗方法運用於教育研究中便產生了一種新的研究型別 教育實驗研究。一 教育實驗研究概述 一 教育實驗研究的含義 教育實驗研究方法是研究者按照研究目的，合理地控制或創設一定條件，人為地變革教育物件，從而驗...
江蘇省高校自然科學研究計畫
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自然科學簡史
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