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破解新课程高中物理教材（8）伽利略的科学方法

1第二章的最后一节是伽利略对自由落体运动的研究，简要介绍了伽利略研究自由落体的经过，最后总结出了一个“伽利略的科学方法”，用课本的说法是伽利略“创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法”，“给出了科学研究过程的基本要素。”书本接下来给出了一个科学研究过程的流行图：

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对于这个流程图，我有一点质疑。

第一，缺少一个非常重要的环节或要素：提出问题。

第二，从伽利略研究自由落体这一事例来看，对现象的一般观察这个环节是没有的（或者说这个环节伽利略之前的人已经完成了）。

第三，伽利略的研究过程中还有一个在我看来是非常重要的环节，就是对前人思想的继承和质疑。至少，伽利略肯定是研究过亚里士多德关于落体运动的观点的。

另外，伽利略研究落体运动，提出假设这一环节应该是在运用逻辑得出推论之后。

所以，仅就伽利略研究落体运动来讲，科学研究的流程应该是这样的：

对前人观点的研究→运用逻辑推理对前人观点提出质疑→提出问题→提出新的假设→根据假设得出推论→通过实验对推论进行验证→推论得到证实，说明假设成立。

如果把亚里士多德的研究也包括在内，那么人类研究落体运动经历了这样一个流程：

对一般现象的观察→提出问题→提出假设→运用逻辑推理、数学演算（或结合实验）来论证假设→假设被推翻→重新假设→通过运用逻辑推理、数学演算（或结合实验）来论证假设→……，如此反复，直到假设成立为止。

当然，科学研究的流程并不是非得这样，但从伽利略研究落体运动这一具体事例，我们只能看出是这样一个过程。

至于科学研究的一般方法或流程，在这里对学生作全面地介绍并不妥当，因为一般方法和流程是从大量具体事例中总结出来的，在学生没有了解大量的具体事例之前，最好免谈。

所以，我认为，这里只介绍一下伽利略研究落体运动的具体流程就已经足够了，最多说明一下，很多情况下科学研究都是这样进行的。因为新课程理念告诉我们，凡事有个过程，教学是不能够“一步到位”的。

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其实科学研究的诸多环节要素，并非完全是由伽利略创造的，有一些要素在伽利略之前就已经非常流行，比如伽利略之前的很多哲学家将理性思维（即逻辑推理和数学推演）视作科学研究的唯一途径和方法――正是这一错误观念导致了科学在近千年的时间内停滞不前。伽利略的突出贡献，应该是把科学实验引入到科学研究中，尤其是把实验和逻辑推理结合起来的思想实验，这种实证精神和思想方法也是现代物理学的最基本特征（爱因斯坦认为思想实验的方法是伽利略对科学的最大贡献）。

另外，我认为在向学生介绍科学方法时，必须强调下面两点：

1、“科学质疑”不是随便怀疑。不畏权威、敢于质疑是科学精神的重要方面，但科学质疑不是随便怀疑，更不是怀疑一切。科学质疑与怀疑主义的根本区别，在于科学质疑必须有逻辑和实证作为支撑。比如伽利略质疑传统的观点，是以他的逻辑证明为基础的。正如某诺贝尔物理学奖获得者所说（不记得是谁了），做科学研究，“第一，要怀疑；第二，要怀疑；第三，不要总是怀疑。”

2、“科学假设”不是随便假设。科学需要作大胆的假设或猜想，但科学的假设和猜想必须是基于事实的，符合逻辑的，绝不是胡猜瞎想。比如提出一个假设，这个假设首先必须在逻辑上是成立的，然后才有寻求实验验证的必要。那种无所顾忌地胡思乱想，是科学所坚决反对的。即使是科学幻想，也必须有一定的科学理论或事实作为依据（可以不充分），否则就不是科学幻想，而是魔幻神话了。

离开了逻辑和事实的质疑和猜想，不是科学精神的体现。其实伪科学在质疑和猜测方面是远胜于科学的。当然，逻辑或事实有时候会禁锢人的思想，成为科学发展的牵绊。但史实证明，科学上没有哪一次突破，是通过违反逻辑的假设或猜测而取得的；相反，科学史上的每一次突破，都是因为提出了更加符合逻辑的假设。

总之，“勇于质疑”、“大胆设想”都必须与“小心求证”相结合的，盲目地质疑或胡乱地猜测，都是与科学精神相悖的，而很可能让伪科学大行其道

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