浅析科学技术方法论在材料科学中的作用
摘要：科学方法论是“自然科学方法论”的简称。它既是马克思主义认识论的具体体现，又是对各门自然科学的认识方法的概括和总结。它所涉及到的观察、实验、测定、数据处理、分类、提出假说、验证假说、得出结论等步骤，正体现了材料研究方法的一般规律。所以，科学方法论是正确认识材料的重要理论依据，又是培养解决实际问题能力的基本途径和步骤。
关键词：科学技术方法论 材料 实验 方法
所谓科学技术方法论就是关于科学技术研究中常用的一般方法的理论体系，是关于科学研究和工程技术研究一般方法的性质、特点、内在联系和变化发展的理论体系。这与研究材料性能的方法极为符合。因此，在材料研究的学习中，科学技术方法论给我们提供了研究材料科学的方法依据以及理论依据，就如前进的道路上有了一盏明灯照耀。
一、认识科学技术方法论
1、诞生条件
亚里士多德在《形而上学》一书中说：“哲学和科学的诞生有三个条件。第一是‘惊异’，是人们对自然现象和社会现象所表现出来的困惑和惊奇。有了惊异也就感受到了自己的无知，自知其无知者为了摆脱无知就追求知识，求知并非为了实用的目的，而是纯粹是一种对智慧的热爱。第二个条件是‘闲暇’。知识阶层不用为着生活而奔波劳碌，因为，整天从事繁重体力劳动没有闲暇的人，是无法从事求知这种脑力劳动的。第三个条件是‘自由’。哲学知识是自足的，它不以别的什么目的而存在。它是一门自由的学问，它要求自由地思
考、自由地发表意见，不受他种目的和利益支配。”由此可见，科学技术方法论最初是因好奇而起，经过无数前辈们的无数次实验总结而来的。它涵盖了社会各个领域，它既是马克思主义认识论的具体体现，又是对各门自然科学的认识方法的概括和总结。
2、主要内容
方法论，就是人们认识世界、改造世界的一般方法，是人们用什么样的方式、方法来观察事物和处理问题。概括地说，世界观主要解决世界“是什么”的问题，方法论主要解决“怎么办”的问题。科学方法的定义是指：人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。简单地说，科学方法就是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确方法。科学方法论是关于科学的一般研究方法的理论，探索方法的一般结构，阐述它们的发展趋势和方向，以及科学研究中各种方法的相互关系问题。
科学方法论有广义狭义之分。狭义的仅指自然科学方法论即研究自然科学中的一般方法，如观察法、实验法、数学方法等。广义的则指所有正确的方法论，即科学的方法论。20世纪随着自然科学的发展出现了许多新方法，如控制论方法、信息方法、系统方法等，促进了方法论研究的高度发展。
科学方法论愈来愈显示出它在科学认识中确立新的研究方向、探索各部门的新生长点、提示科学思维的基本原理和形式的作用。唯物辩证法是从人类的实践中总结和概括出来的正确的哲学方法，是科学研究的普遍的方法论。它对自然科学的一般研究方法起指导作用，并将随着科学实践的发展而发展。
3、科学技术方法论原则
贯彻在科学方法论中的基本原则包括如下几点。按照人类社会的本来面目来认识和理解人类历史，这是任何社会科学方法论的首要的前提。尽管我们永远不可能把握纯而又纯的社会客体，但是，客观性的要求却是绝对必须的。在社会历史领域，坚持客观性的原则，就要求我们始终坚持认识论的实践标准、历史观的生产力标准和价值观的人民利益标准（以人为本的标准）。主体性原则要求我们，一要注重从主体的维度去观察社会客体；二要注重把真理原则和价值原则结合起来；三要注重坚持群众史观，反对英雄史观。整体性原则实质上系统性原则。系统性原则要求我们从系统的观点来观察人与自然的关系，处理好人与自然的和谐关系。系统性原则要求我们从系统的观点来看待人个与社会的关系，坚持集体主义的精神。系统性原则要求我们局部和整体的关系，树立全局性的观念。具体地分析具体情况，是马克思主义的活的灵魂。这是因为，真理是具体的，而不是抽象的，因此，一切要以时间、地点和条件为转移，离开了一定的时空条件，我们就无法作出正确的判断。发展性原则要求我们用运动、变化和发展的观点去观察和分析问题，反对用静止和孤立的观点去观察和分析问题。在认识社会现象的时候，要善于从合理性中发现不合理性，从不合理性发现合理性。“辩证法要本质上是批判的和革命的”，批判性是发展性原则的必然要求。
4、学习科学技术方法论的意义
学习科学技术方法论的意义是十分重大的，因为整个理论涵盖了人类的整个社会生活。简而言之，学习科学技术方法论有以下几点重要意义：一是可以为社会科学提供认识世界的总观点、总方向，为理论科学本身所建立起来的理论提供了一个准则。列宁曾说：“任何科学都是应用逻辑”。就是说，在各门科学中应当用辩证法的观点来分析和认识问题。科学方法论的基本观点，如矛盾的观点、发展的观点等，可以在我们分析科学理论问题的时候，起到一个指路的作用。二是可以提供科学技术研究上的启发、借鉴和指导，帮助人们更早出成果，得出更多的成果。人的认识不是沿着直线进行的，而是无限地近似于一串园圈，
近似于螺旋的曲线。只有正确地认识和掌握认识规律的人才能在认识世界的过程中，才能少走弯路，减少错误，反之，不认识不掌握认识规律，就会走到错误和泥坑中去。三是可以提高科学素养，增加才干，培养科学鉴赏力。科学家萨顿曾说过：在科学领域，方法至为重要。科学技术方法论就好比是一套有形或者无形的工具，在遇到某些问题的时候，它能够帮助我们解决问题。同时，如果我们掌握了科学技术方法论，它就会给我们提供正确的思维方法，那么我们对事物的认识水平就会有所提高。
二、科学技术方法论在材料研究领域的作用
人类对材料的使用都是建立在实践的基础上的。就拿中国的发展来看，从山顶洞人的穴居到现代人类的钢筋混凝土摩天高楼，从原始部落的棍棒、石头工具到现代的钢铁、铝质器皿，材料的使用几乎贯穿着人类社会历史发展的始终，而且反映了人类不同历史时期对材料的认识水平和实践水平，可以毫不夸张的说，人类对材料的使用完全是从社会人文学科发展起来的一门科学，因此对材料的认识方法和实践手段与社会人文科学的研究思维有很多的共通性，贯穿其中的马克思主义科学方法论，时刻都在影响着人们的认识和实践的过程。自从有了人类，就有了人们对社会的认识。在不同的历史时期这种认识的方式和达到的水平是很不相同的。建造房屋时人类最早的生产活动之一，人类居住的房屋从由石头、木头建造到现代钢精水泥建造，经历了漫长的发展历程。在15~16世纪文艺复兴时期，建筑广泛吸收科学技术成就，并把这些成就巧妙地应用于修建城市、宫殿、府邸、园林、公共建筑、宗教建筑等，为现代材料工程的发展奠定了深厚的方法论基础。
1、科学技术方法论对发现问题的作用
学习材料科学，我们不可能说完全按部就班于前人的研究成果而止步不前，我们要不断地去发现新材料，同时不断加深对已有材料属性的认识，以至于更好地造福人类。这时
候，发现问题就是我们不断前进的动力。科学始于问题。爱因斯坦曾经说过，提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个数学上的或者实验上的技巧而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。根据科学技术方法论可知问题的来源主要有四种：一是观察、实验结果与原有理论的矛盾；二是理论内部的逻辑悖论或佯谬；三是不同学派、不同理论之间的争论；四是个人兴趣、好奇心、审美意识。所有事物都是符合一定规律的，一旦事物不按规律发展，必然有其他因素对其有了干扰。当某一种材料出现与实际应该出现的现象不符时，我们就能够依据科学技术方法论所述的各种观察法、分析法、实验法，结合观察与实验找出问题所在。
2、科学技术方法论对解决问题的作用
就如爱因斯坦所说，提出一个问题往往比解决一个问题更重要。当我们发现问题所在之后，我们就应当沿着问题出现的原因思考解决问题的办法。了解材料的性能，才能更好地使用材料，发挥材料的功能。当发现了问题所在之后，我们就能够针对问题进行观察，收集已有的科学事实，并且利用科学技术方法论的理论的指导进行不断的实验，或者提出一定的假说，然后通过实验不断地验证假说是否成立，得出结论之后用真理去检验结果是否正确，从而解决问题。纵观人类历史，人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。1万年以前，人类对石器进行加工，从而进入新石器时代。新石器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代。随着技术的进步，又发展了钢的制造技术。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后，科学技
术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。材料科学的发展几乎贯穿着人类社会历史发展的始终，而且反映了人类不同历史时期对社会的认识水平和实践水平，材料科学的认识方法和实践手段与社会人文科学的研究思维有很多的共通性，贯穿其中的马克思主义科学技术方法论，时刻都在影响着人们的认识和实践的过程。
3、科学技术方法论对实验的作用
众所周知，材料科学离不开大量的实验。唯有经过实验，我们才能了解材料的性质；唯有经过实验，材料科学才能有所创新，更进一步，材料才会更加物尽其用。达·芬奇曾说：“科学如果不是从实验中产生并以一种清晰实验结束，便是毫无用处的，充满谬误的，因为实验乃确定性之母。”而科学技术方法论的实验方法的特点是：实验可以进一步纯化和简化对象；实验可以强化研究对象；实验可以加速或延缓自然过程；实验可以再现自然现象。这对于需要经常做实验的我们来说无疑是有备无患。实验方法主要有：定性实验、定量实验、析因实验、对照试验、模拟实验、理想实验六种。掌握这些方法，我们就能够根据实验目的，选择最合适的实验方法进行实验，从而达到事半功倍的效果。
三、总结
科学技术研究离不开辩证思维。分析与综合、归纳与演绎、抽象到具体、历史与逻辑的统一，这些辩证思维的形式体现和贯彻在科学家、工程师的具体科学技术研究中。马克思主义的创立为人们正确解释社会历史提供了科学的方法论指导，在社会历史研究中实现了革命性的伟大变革。自从有了人类，就有了人们对社会的认识，随着人类实践手段的发展和实践范围的拓展，人类对社会的认识也得到了迅猛的发展，科学技术方法也得到了迅速的发展。人类学会使用劳动工具是人类的一大进步，从远古人类诞生伊始，材料就一直随着人类的进步而进步，与人类的生活息息相关。纵观人类进化史，人类使用工具的进步，
其实就是工具材料的进步。好的材料能够横跨历史，不仅成为人们研究相应历史时期人文及科学的重要参照物，而且还作为人类的精神财富，给人们以精神上的启迪。
参考文献
[1]杨威《社会科学方法论课程讲授大纲》
[2]《马克思主义与社会科学方法论》编写组马克思主义科学方北京：高等教育出版社，2012
[3]谷晓芸《科学技术方法论》
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