第九講科學發現與科技發明的一般方法教師科學素養課程組第九講科學發現與科技發明的一般方法教師科學素養課程組一、從袁隆平的成功

談科學方法論一、從袁隆平的成功

談科學方法論3“雜交水稻之父”袁隆平袁隆平是世界上第一個研制成功雜交水稻并讓它的大面積種植成為現實的人，因此被稱為"雜交水稻之父"。據統計，目前，雜交水稻種植面積占我國水稻總種植面積的51%，而產量占總產量的60%。中國能用占世界10%的耕地養活占世界22%的人口，解決大多數人的溫飽問題，袁隆平功不可沒。3“雜交水稻之父”袁隆平袁隆平是世界上第一個研制成功雜交水稻4袁隆平的第一個科研項目最初他按照米丘林、李森科“無性雜交”學說進行教學和科學試驗。按照他們經典的理論，以及當時國際上的普遍觀點，水稻作為自花授粉的植物沒有雜交優勢，實驗沒有任何意義。袁隆平對這些學說產生了懷疑，而沿著當時被批判的孟德爾、摩爾根遺傳基因和染色休學說進行探索，這是需要很大勇氣的。

4袁隆平的第一個科研項目最初他按照米丘林、李森科5袁隆平的雜交稻選題開始袁隆平是新中國第一代大學生，1953年畢業于西南農學院，被分配到偏遠落后的湘西雪峰山麓安江農校教書。1960年，罕見的人禍天災降臨中國。大饑荒奪去數千萬人的生命。袁隆平新眼目睹了這場遍布神州大地、來勢兇猛的災難。嚴酷而沉痛的現實使他感到深深不安。他開始了他的水稻高產育種研究。5袁隆平的雜交稻選題開始袁隆平是新中國第一代大學6雜交水稻的歷史研究背景當時學術界流行的經典遺傳學觀點認為，水稻是自花授粉作物，經過長期的自然選擇和人工選擇，許多不良的因子已經被淘汰，積累下來的多是優良的因子，所以自交不會退化，雜交也不會產生優勢，從而斷言搞雜交水稻沒有前途。

6雜交水稻的歷史研究背景當時學術界流行的經典遺傳7袁隆平雜交水稻研究的第一步實驗

“１９６２年，我在一塊田里發現一株稻鶴立雞群，穗特別大，而且結實飽滿、整齊一致，我是有心人，沒有放過它。第二年我把它種下去，辛苦培育，滿懷希望有好的收獲，不料大失所望，再長出來的稻子高的高，矮的矮，穗子大小不一。這時候一般人感到失敗就放棄了，我坐在田埂上想為什么失敗了呢，我想到第一年選出的是一棵天然雜交種，不是純種，因此第二年遺傳性狀出現分離，而如果按照那棵原始株雜交種的產量來計算，畝產能達到１２００斤，這在６０年代是非常了不起的——我突發靈感，既然水稻有雜交優勢，我為什么非要選育純種呢？從此我致力于雜交水稻育種。”

7袁隆平雜交水稻研究的第一步實驗“１９６２年，我8袁隆平雜交水稻研究的第一篇論文論文雖然發表了，但學術界權威的質疑與反對，使袁隆平承受著巨大的輿論壓力。有人甚至說研究雜交水稻是“對遺傳學的無知”。然而無論是科學道路上的挫折、失敗，還是人為的干擾、破壞，所有的磨難都無法動搖袁隆平執著的夢想。8袁隆平雜交水稻研究的第一篇論文論文雖然發表了，9野敗的發現—毅力與運氣但是，到哪里去找水稻雄性不育性呢？袁隆平邁開雙腿，與他的助手們走進水稻王國的茫茫綠海，去尋找天然的水稻雄性不育株。1970年的一天，他們在海南島一片沼澤地的小池塘邊發現了雄性敗育的野生稻----“野敗”。9野敗的發現—毅力與運氣但是，到哪里去找水稻雄性10雜交水稻三系法的成功到1972年，第一個雄性不育系和保持系培育成功了，繼而育成了恢復系。1973年實現了“三系”配套，第一個具有較強優勢的雜交組合“南優2號”獲得成功，并立刻顯示了它的增產效應，畝產達到623公斤，單產一般比常規稻增產20%左右。

10雜交水稻三系法的成功到1972年，第一個雄性11“雜交水稻之父”袁隆平與同行們歷經9年的艱難探索，走過了困境，取得了兩個方面的重大突破：一是育成了適合長江流域作雙委早稻的優質、高產雙委早稻組合；二是選育了超高產亞種間苗頭組合，這些苗頭組合達到了每公頃日產量100公斤的超高產指標，比曾經轟動一時的國際水稻研究所制定的超級稻育種計劃提前了6年達標。11“雜交水稻之父”袁隆平與同行們歷經9年的艱12袁隆平學農的起源１９３０年９月，袁隆平出生于江西德安。他的童年及青少年時代主要是在武漢和重慶度過。對于這樣一個生長在大城市，并自小就上教會學校的人來說，在風華正茂的時候違背母親的意愿選擇學農，實在是出人意料。

“大約我６歲時一次郊游，曾在武漢郊區參觀了一個園藝場。滿園里郁郁蔥蔥，到處是芬芳的花草和一串串鮮艷的果實。我覺得那一切實在是太美麗了！美得我當時就想，將來我一定要去學農。”

12袁隆平學農的起源１９３０年９月，袁隆平出生于13兩系法的提出袁隆平對雜交水稻育種的戰略設想，分為三個戰略發展階段：即三系法品種單間雜和優勢利用；二系法亞種間雜種優勢利用；一系法遠緣雜種優勢利用。水稻育種更高層次的發展是通過生物技術利用遠緣雜種優勢。13兩系法的提出袁隆平對雜交水稻育種的戰略設想，14兩系法的成功二系法因發現了光敏核不育特性，在夏季長日光和秋季短日光下分別表現為雄性不育和雄性可育，可用來制種和自身繁殖，養活了工作量，降低了生產成本，而且優質、高產、高抗，是一大進步。而一系法不再需要年年制種，種子優勢沒有變異，更是一個由繁而簡，由低級向高級進步的過程。14兩系法的成功二系法因發現了光敏核不育特性，在15超級稻夢想的提出

“超級稻計劃”又稱水稻超高產育種計劃，最早是由日本人于1980年提出實施的。日本計劃用15年的時間，育成單產達到12噸/公頃的超高產水稻品種。1989年，國際水稻研究所提出培育“超級水稻”，后定名為“新株型育種計劃”，計劃于2000年育成產量12噸/公頃的超級稻。此后，世界各水稻生產國競相追隨，提出并實施自己的“超級稻計劃”。由于技術路線選擇失當，均未達到預期的目標，而不得不把實現計劃的時間推遲到2005年。中國的“超級稻計劃”始于1996年。當時袁隆平院士提議，在“九五”期間育成超高產雜交水稻新品系，高產指標為每公頃日產稻谷100公斤，以生長期為120天計算，也是12噸/公頃。提議被國家有關部門采納，作為“超級雜交稻選育”立項，進入了國家“863”計劃。15超級稻夢想的提出“超級稻計劃”又稱水稻超高16超級稻計劃的成功

袁隆平說：“一個品種的研究要經過8個世代，一個世代通常需要5個月的時間。海南島可以搞2個代。這樣，就需要4年的時間。我的目標是2010年前全國的水稻畝產達到900公斤。你想想，全國4.5億畝的水稻種植面積，如果有50％推廣種超級稻，每畝就算增產150公斤的話，一年就可以增產150億公斤吶。這相當中國一個中等省的全年的糧食產量，可以解決3000萬人口哩！”

16超級稻計劃的成功袁隆平說：“一個品種的研究要經過8個17袁隆平的榮譽觀把科研成果當作全社會所有袁隆平，當年剛剛發現“野敗”最新材料的時候，就及地地毫無保留地向全國育種專家和技術人員報告，又慷慨地把辛勤培育的寶貴“野敗”材料奉獻出來，分送給全國有關單位協作攻關。到1971年，全國共有13個省、市、自治區的50多名農業科學工作者來到海南參加試驗。多年來，袁隆平把自己與美國水稻技術公司合作所得的每年1.5萬美元顧問費全捐獻出來，設立了“袁隆平雜交水稻獎勵基金”，一有科研人員取得較有希望和潛力的苗頭時，他都給予扶持，幾乎每年都有近十個課題組獲得5.8萬元的資助。17袁隆平的榮譽觀把科研成果當作全社會所有袁隆18雜交水稻走向世界現在，已有20多個國家引種雜交稻，聯合國糧農組織把在全球范轉內推廣雜交稻技術作為一項戰略計劃，90年代以來專門立項支持在世界一些產稻國家發展雜交水稻。袁隆平受聘為聯合國糧農組織的首席顧問，這些年他每年都出國指導，還派出了許多專家擔任顧問，多次赴印度、越南、緬甸、孟加拉等國指導，并為這些國家培訓技術專家。從1981年至1998年，湖南雜交水稻研究中心共舉辦了38期國際雜交水稻培訓班，培訓了來自15個以上國家的100多各科技人員。1998年，越南和印度種植面積已分別超過了10萬公頃和20萬頃，并且取得了每公頃增產1噸----2噸的效果。雜交水稻在解決世界饑餓問題上正日益顯示出強大的生命力。18雜交水稻走向世界現在，已有20多個國家引種二、什么是科學技術方法論？二、什么是科學技術方法論？20

科學技術方法論是關于科學技術研究中常用的一般方法的理論，是關于科學研究和工程技術研究一般方法的性質、特點、內在聯系和變化發展的理論體系。20科學技術方法論是關于科學技術研究中常用的一般212122三、科學技術研究的一般方法1、搜集信息的方法；2、選題方法；3、獲取科學事實的方法1——觀察方法4、獲取科學事實的方法2——實驗方法5、觀察實驗中的機遇6、進行思維加工的方法1——邏輯方法7、進行思維加工的方法2——非邏輯方法8、直覺和靈感9、創建科學理論的方法——假說方法22三、科學技術研究的一般方法1、搜集信息的方法；四、科學發現的一般思路四、科學發現的一般思路24什么是科學？如果我們要問這樣三個問題：第一，什么是科學？第二，科學開始于何處？第三，作為一個優秀的科學家，他最重要的品質首先是什么？你該如何回答呢？24什么是科學？如果我們要問這樣三個問題：25我們可以這樣回答：第一，科學是對于未知的一種遠征；第二，科學開始于好奇，科學開始于猜謎，猜謎就是假說！第三，作為一個優秀的科學家，他最重要的品質首先是要有神圣的好奇心。科學家最高的獎賞，不在于獎金和贊揚，而在于他的好奇心得到了滿足。25我們可以這樣回答：26科學發現的一般思路假說—選題、觀察試驗求證—觀察實驗邏輯思維新的假說或理論—創新思維驗證—觀察實驗26科學發現的一般思路假說—選題、27三系法——兩系法——超級稻袁隆平邁出的每一步，都是假說在前，實驗在后，在“知識＋汗水＋靈感＋機遇”的循環中最終取得成功的。袁隆平曾經做過一個夢，夢見水稻長得像高粱一樣高，稻穗長得像掃把一樣長，米粒長得像花生米那么大。然后，幾個朋友坐在水稻下面乘涼……這也可以看作是一種假說呀！27三系法——兩系法——超級稻袁隆平邁出的每一步，都五、技術發明的

一般思路五、技術發明的

一般思路29科學的兩個來源科學一開始就有兩個來源，首先是好奇心，以及獲得一個整體世界觀的內在要求。人類永遠需要為自己的心靈創造一個家園，一個不會因為千變萬化的眼前現象而經常改變的理解框架，一種系統地理解世界的方式。這種內在的要求構成科學史上的哲學家傳統。29科學的兩個來源科學一開始就有兩個來源，首先是30

第二個來源是，為滿足人類的物質生活需要，人類必須提高自己制造、使用和改進工具的技藝和能力，廣而言之，人類需要提高自己支配自然界為自己服務的能力。在這里形成了技術和工藝的進步，以及近代大工業的發展，這構成了科學史上的工匠傳統。30第二個來源是，為滿足人類的物質生活需要31什么是技術？科學史上的哲學家傳統與工匠傳統的區別在于：前者在于“有所發現”，不管這種發現是否有用（如哥德巴赫猜想）；后者則在于“有所發明”，制造出來的產品必須有用，最好能為公眾所用。所以，技術的實質就在于依據一定的科學原理，發明或改進、創新某種人們需要的產品。因此，技術發明的一般思路，與科學發現就有所不同。31什么是技術？科學史上的哲學家傳統與工匠傳統的區別32技術發明的一般思路提出創意或創新尋求科學原理或技術路線反復試驗或試制投放市場獲取反饋32技術發明的一般思路提出創意或創新第九講科學發現與科技發明的一般方法教師科學素養課程組第九講科學發現與科技發明的一般方法教師科學素養課程組一、從袁隆平的成功

談科學方法論一、從袁隆平的成功

談科學方法論35“雜交水稻之父”袁隆平袁隆平是世界上第一個研制成功雜交水稻并讓它的大面積種植成為現實的人，因此被稱為"雜交水稻之父"。據統計，目前，雜交水稻種植面積占我國水稻總種植面積的51%，而產量占總產量的60%。中國能用占世界10%的耕地養活占世界22%的人口，解決大多數人的溫飽問題，袁隆平功不可沒。3“雜交水稻之父”袁隆平袁隆平是世界上第一個研制成功雜交水稻36袁隆平的第一個科研項目最初他按照米丘林、李森科“無性雜交”學說進行教學和科學試驗。按照他們經典的理論，以及當時國際上的普遍觀點，水稻作為自花授粉的植物沒有雜交優勢，實驗沒有任何意義。袁隆平對這些學說產生了懷疑，而沿著當時被批判的孟德爾、摩爾根遺傳基因和染色休學說進行探索，這是需要很大勇氣的。

4袁隆平的第一個科研項目最初他按照米丘林、李森科37袁隆平的雜交稻選題開始袁隆平是新中國第一代大學生，1953年畢業于西南農學院，被分配到偏遠落后的湘西雪峰山麓安江農校教書。1960年，罕見的人禍天災降臨中國。大饑荒奪去數千萬人的生命。袁隆平新眼目睹了這場遍布神州大地、來勢兇猛的災難。嚴酷而沉痛的現實使他感到深深不安。他開始了他的水稻高產育種研究。5袁隆平的雜交稻選題開始袁隆平是新中國第一代大學38雜交水稻的歷史研究背景當時學術界流行的經典遺傳學觀點認為，水稻是自花授粉作物，經過長期的自然選擇和人工選擇，許多不良的因子已經被淘汰，積累下來的多是優良的因子，所以自交不會退化，雜交也不會產生優勢，從而斷言搞雜交水稻沒有前途。

6雜交水稻的歷史研究背景當時學術界流行的經典遺傳39袁隆平雜交水稻研究的第一步實驗

“１９６２年，我在一塊田里發現一株稻鶴立雞群，穗特別大，而且結實飽滿、整齊一致，我是有心人，沒有放過它。第二年我把它種下去，辛苦培育，滿懷希望有好的收獲，不料大失所望，再長出來的稻子高的高，矮的矮，穗子大小不一。這時候一般人感到失敗就放棄了，我坐在田埂上想為什么失敗了呢，我想到第一年選出的是一棵天然雜交種，不是純種，因此第二年遺傳性狀出現分離，而如果按照那棵原始株雜交種的產量來計算，畝產能達到１２００斤，這在６０年代是非常了不起的——我突發靈感，既然水稻有雜交優勢，我為什么非要選育純種呢？從此我致力于雜交水稻育種。”

7袁隆平雜交水稻研究的第一步實驗“１９６２年，我40袁隆平雜交水稻研究的第一篇論文論文雖然發表了，但學術界權威的質疑與反對，使袁隆平承受著巨大的輿論壓力。有人甚至說研究雜交水稻是“對遺傳學的無知”。然而無論是科學道路上的挫折、失敗，還是人為的干擾、破壞，所有的磨難都無法動搖袁隆平執著的夢想。8袁隆平雜交水稻研究的第一篇論文論文雖然發表了，41野敗的發現—毅力與運氣但是，到哪里去找水稻雄性不育性呢？袁隆平邁開雙腿，與他的助手們走進水稻王國的茫茫綠海，去尋找天然的水稻雄性不育株。1970年的一天，他們在海南島一片沼澤地的小池塘邊發現了雄性敗育的野生稻----“野敗”。9野敗的發現—毅力與運氣但是，到哪里去找水稻雄性42雜交水稻三系法的成功到1972年，第一個雄性不育系和保持系培育成功了，繼而育成了恢復系。1973年實現了“三系”配套，第一個具有較強優勢的雜交組合“南優2號”獲得成功，并立刻顯示了它的增產效應，畝產達到623公斤，單產一般比常規稻增產20%左右。

10雜交水稻三系法的成功到1972年，第一個雄性43“雜交水稻之父”袁隆平與同行們歷經9年的艱難探索，走過了困境，取得了兩個方面的重大突破：一是育成了適合長江流域作雙委早稻的優質、高產雙委早稻組合；二是選育了超高產亞種間苗頭組合，這些苗頭組合達到了每公頃日產量100公斤的超高產指標，比曾經轟動一時的國際水稻研究所制定的超級稻育種計劃提前了6年達標。11“雜交水稻之父”袁隆平與同行們歷經9年的艱44袁隆平學農的起源１９３０年９月，袁隆平出生于江西德安。他的童年及青少年時代主要是在武漢和重慶度過。對于這樣一個生長在大城市，并自小就上教會學校的人來說，在風華正茂的時候違背母親的意愿選擇學農，實在是出人意料。

“大約我６歲時一次郊游，曾在武漢郊區參觀了一個園藝場。滿園里郁郁蔥蔥，到處是芬芳的花草和一串串鮮艷的果實。我覺得那一切實在是太美麗了！美得我當時就想，將來我一定要去學農。”

12袁隆平學農的起源１９３０年９月，袁隆平出生于45兩系法的提出袁隆平對雜交水稻育種的戰略設想，分為三個戰略發展階段：即三系法品種單間雜和優勢利用；二系法亞種間雜種優勢利用；一系法遠緣雜種優勢利用。水稻育種更高層次的發展是通過生物技術利用遠緣雜種優勢。13兩系法的提出袁隆平對雜交水稻育種的戰略設想，46兩系法的成功二系法因發現了光敏核不育特性，在夏季長日光和秋季短日光下分別表現為雄性不育和雄性可育，可用來制種和自身繁殖，養活了工作量，降低了生產成本，而且優質、高產、高抗，是一大進步。而一系法不再需要年年制種，種子優勢沒有變異，更是一個由繁而簡，由低級向高級進步的過程。14兩系法的成功二系法因發現了光敏核不育特性，在47超級稻夢想的提出

“超級稻計劃”又稱水稻超高產育種計劃，最早是由日本人于1980年提出實施的。日本計劃用15年的時間，育成單產達到12噸/公頃的超高產水稻品種。1989年，國際水稻研究所提出培育“超級水稻”，后定名為“新株型育種計劃”，計劃于2000年育成產量12噸/公頃的超級稻。此后，世界各水稻生產國競相追隨，提出并實施自己的“超級稻計劃”。由于技術路線選擇失當，均未達到預期的目標，而不得不把實現計劃的時間推遲到2005年。中國的“超級稻計劃”始于1996年。當時袁隆平院士提議，在“九五”期間育成超高產雜交水稻新品系，高產指標為每公頃日產稻谷100公斤，以生長期為120天計算，也是12噸/公頃。提議被國家有關部門采納，作為“超級雜交稻選育”立項，進入了國家“863”計劃。15超級稻夢想的提出“超級稻計劃”又稱水稻超高48超級稻計劃的成功

袁隆平說：“一個品種的研究要經過8個世代，一個世代通常需要5個月的時間。海南島可以搞2個代。這樣，就需要4年的時間。我的目標是2010年前全國的水稻畝產達到900公斤。你想想，全國4.5億畝的水稻種植面積，如果有50％推廣種超級稻，每畝就算增產150公斤的話，一年就可以增產150億公斤吶。這相當中國一個中等省的全年的糧食產量，可以解決3000萬人口哩！”

16超級稻計劃的成功袁隆平說：“一個品種的研究要經過8個49袁隆平的榮譽觀把科研成果當作全社會所有袁隆平，當年剛剛發現“野敗”最新材料的時候，就及地地毫無保留地向全國育種專家和技術人員報告，又慷慨地把辛勤培育的寶貴“野敗”材料奉獻出來，分送給全國有關單位協作攻關。到1971年，全國共有13個省、市、自治區的50多名農業科學工作者來到海南參加試驗。多年來，袁隆平把自己與美國水稻技術公司合作所得的每年1.5萬美元顧問費全捐獻出來，設立了“袁隆平雜交水稻獎勵基金”，一有科研人員取得較有希望和潛力的苗頭時，他都給予扶持，幾乎每年都有近十個課題組獲得5.8萬元的資助。17袁隆平的榮譽觀把科研成果當作全社會所有袁隆50雜交水稻走向世界現在，已有20多個國家引種雜交稻，聯合國糧農組織把在全球范轉內推廣雜交稻技術作為一項戰略計劃，90年代以來專門立項支持在世界一些產稻國家發展雜交水稻。袁隆平受聘為聯合國糧農組織的首席顧問，這些年他每年都出國指導，還派出了許多專家擔任顧問，多次赴印度、越南、緬甸、孟加拉等國指導，并為這些國家培訓技術專家。從1981年至1998年，湖南雜交水稻研究中心共舉辦了38期國際雜交水稻培訓班，培訓了來自15個以上國家的100多各科技人員。1998年，越南和印度種植面積已分別超過了10萬公頃和20萬頃，并且取得了每公頃增產1噸----2噸的效果。雜交水稻在解決世界饑餓問題上正日益顯示出強大的生命力。18雜交水稻走向世界現在，已有20多個國家引種二、什么是科學技術方法論？二、什么是科學技術方法論？52

科學技術方法論是關于科學技術研究中常用的一般方法的理論，是關于科學研究和工程技術研究一般方法的性質、特點、內在聯系和變化發展的理論體系。20科學技術方法論是關于科學技術研究中常用的一般532154三、科學技術研究的一般方法1、搜集信息的方法；2、選題方法；3、獲取科學事實的方法1——觀察方法4、獲取科學事實的方法2——實驗方法5、觀察實驗中的機遇6、進行思維加工的方法1——邏輯方法7、進行思維加工的方法2——非邏輯方法8、直覺和靈感9、創建科學理論的方法——假說方法22三、科學技術研究的一般方法1、搜集信息的方法；四、科學發現的一般思路四、科學發現的一般思路56什么是科學？如果我們要問這樣三個問題：第一，什么是科學？第二，科學開始于何處？第三，作為一個優秀的科學家，他最重要的品質首先是什么？你該如何回答呢？24什么是科學？如果我們要問這樣三個問題：57我們可以這樣回答：第一，科學是對于未知的一種遠征；第二