科学方法与研究

科学方法与研究

“科学方法”和“研究”是两个很时髦的名词；究竟是从研究而产生科学方法呢？抑或是要利用科学方法才能达成研究之目的呢？

要解决这一问题，且先讨论一下科学方法和科学的关系，英国皮尔生教授在他著名的科学的典范一书中曾说过：“科学的范围无限，取材无穷，所有自然的现象，社会的生活，文化发展的过去与未来，皆可成为科学的资料。科学的主体在其特异的方法，而不在其资料的种类……无论对何事，凡应用科学方法而处理之者，皆可称为科学家……一言以蔽之，资料不是决定科学的关键，方法才是其关键”。既然一切科学的建立，皆依赖科学的方法，那就好像先有科学方法，然后有科学。

但事实上却又不然。

事实上，谁都不能否认，远在西洋的希腊，已经有了若干合乎现代科学的发明或发见，而在东方的我国，早在几千年前的三大发明，也当然有合于现代的科学。不过科学方法这个名词还是最近二三百年的新产物。这样看起来，又好像因果倒置，先有科学然后有科学方法了。

老实说，古代科学之发明，仍然是利用科学方法，只是那时候科学方法之名词还未产生，发明之人在深思熟虑之后，或者是依赖奇异的天才，想出了一个暗合科学方法的办法，并不知就是科学方法，却实行而收效。不仅西洋和世界他地有不少这样的例子，即在我国也屡见不一见，现在叙述如左[1]：

一是在三国时代，曹魏家族中的一个神童，名叫曹冲的故事。某次南越贡一大象，庞然大物，大家不知其重量，那时候却无法提供可以称一称数千斤以上重量的大秤。许多聪明人士都想不出办法，却被十岁左右的曹冲顺利解决了。他叫人把大象拉到泊在河边的小船上，先察看空船的浮水线，划了一道痕，再察看载有大象后该船的浮水线，另划一道痕。然后将大象拉上岸，使小船立刻恢复原有的浮水线，于是叫人把许多石块搬到船上，直至小船的浮水线降到载有大象时的一道痕。这时候才叫人将小船上所有的石块一一算其重量，合计其总重量，便认为是大象的重量。因为小船的浮水线随所载重量而升降，一只大象和许多石块使空船的浮水线降至同一道痕，这些石块的总重量便等于大象的重量，大象太重，无法一次把它的重量算出，石块的重量可以分别算出，合计起来，便等于整个大象的重量。这方法确是巧妙，算得是科学方法之一，但曹冲这位神童绝对没有研究过科学方法，也当然不会知道这方法叫什么名。

二是元朝一位运粮官名叫董搏霄的故事，他要在一天之内，把一千石的米粮，从陆地上运送到距离一百里的所在。那时候因为牲口缺乏，只得全靠人力运送，但是百里的路程很长，挑着或背着很重的米粮走路尤其辛苦。他经过深思熟虑之后，发见了一个很舒服的运送办法，首先是把米粮分别用二千五百个布袋装载，每袋一律装载四斗，约等于四十斤。然后把运送米粮的人组织起来，从运送起点到距离一百里的终点，排成长长的一个行列，每人相距十步，即五十尺，三十六人排成一里长的行列，三百六十人排成十里长的行列，三千六百人便排成百里长的行列；于是他发令每人从起点背着四斗米一袋，前行十步，即五十尺，把该袋交前面的一人接递，前面的人亦照样办理，陆续转递到站在终点的一人；这样一来，这袋米一口气便转递到相距百里的终点。他要每人往返各走五百次，来时背着米袋，回去便是空手。由于每次运送四斗，五百次便可运送二百石，每人所走的路合计只有二十八里，而空手行走的却占了半数。照这样情形，每人每日所走的路不多，所背的米袋也很轻，一下子，便可借三千六百人把二百石米粮转送到相距百里的地点。如将人数增加五倍，即一万八千人，排成五个行列，同时从起点运送，也同时到达终点，于是所运送的米粮恰好是五千石。这方法是否巧妙呢？这位运粮官当然没有研究过什么科学方法，尤其不会知道方法的名称。

三是一位现在生存的老头儿，他在距今约四十年之民国十四年间，发了一个宏愿，想把康熙字典二百十四个部首扩充为几万个部首，使到每一部首只包含一个字，检查定然异常方便，但因部首既多，部首的顺序如何决定，却又成为一个大问题；于是他想使部首都变成号码，因为号码具有最自然的顺序，那个号码在那个地位，不管多到怎样，总是一检即得，但是这些号码如何产生又是一个重大问题，如果不是含有意义的号码，可以一望而知，那就号码之产生当不是简单容易的。照我国向例，要把号码代替部首，只有把每个字的笔划计算一下，如五码所收都是五笔的字，十五码所收都是十五笔的字，因为汉字的笔数最多不能三十几笔，所以只能产生三十几部，容易是容易了，但每码所合的字，比诸每一部首所含的字还要多出许多倍，不仅丝毫没有比部首方便，还不免增出不少的困难。后来这位老头儿日思夜想，毕竟给他发明了一个每字五位号码的方法，那就是把向来每字一起计算笔数的习惯办法，改为按照五种笔类分别计算的新方法。具体说出来，就是把笔类分为左列五项，即：

横一直丨　撇丿　点捺、㇏折

然后把每字依笔类顺序计算，缺某笔类者，则代以○号。

例如

天字有二横○直一撇一点捺○折，故其号码为二〇一一〇

地字有二横二直○撇○点捺二折，故其号码为二二〇〇二

日字有二横一直○撇○点捺一折，故其号码为二一〇〇一

月字有二横○直一撇○点捺一折，故其号码为二〇一〇一

由于每字均有五位的号码，故最多可得九九九九九部，真是部首比字数还多，检查自毫无困难，而部首虽多，号码却有自然的顺序，和这位苦心思索者的理想正相符。

这种计算笔数的特殊办法，使原来至多只有三十几笔的字，却因把笔类分别计算，故产生无量数的号码，这方法也的确算得奇妙，但其发明之人，在那时候，简直没有知道科学方法，纵然他现在往往被称为科学方法的专家。

这位老头不是别人，就是此刻对诸位讲话之我，这方法称为号码检字法，后来详加研究，发见其有行不通之处，遂予放弃。续经长期研究，才达成现在流行的四角号码检字法。

总之，这三个故事的主人翁，当时都不知道何为科学方法；然而他们所采取的方法，却明明是科学方法之一种，其名为分析Analysis。分析之意义有四，其中第一个意义，就是由整而分，正如用化学方法把“水”分析为氢氧二气一般。曹冲把整个大象的重量分析为许多石块的重量，董搏霄把整个百里的长程分析为三千六百个五十尺的短程，一石的米粮分析为两个又半袋的四斗米粮，我把整个字所含的笔数分析为五类的笔数。第一种办法的目标在使不容易衡量的大象变为可以衡量的石块，第二种办法的目标在使很远的路程和很重的米粮变为较短的路程和较轻的米粮，第三种办法的目标在使仅能构成一二位的号码变为可以构成五位的号码。法国学者笛卡尔在他所著的方法论中提出四个原则的第二个，就是说对于任何问题不要整个来解决，应该尽先分析为若干分问题，逐个解决后，则整个问题自然解决，而且更容易解决，仿佛对于一块食物不要囫囵吞下，应该把它嚼碎然后吞下，那就更容易消化一般。

现在言归正传，由于上举的几个例子，我们可以断言科学是借知道的或不知道的科学方法而产生，研究也要赖科学方法而收效。

我们无论研究哪一个问题，如能利用科学方法，纵然不能作彻底的解决，或者获致理想的解决，定然可以得到较佳的解决。

姑取年来报章上常常见到的一个问题，就是初中入学免试常识问题，如果利用科学方法加以研究，其程序将是：

一、尽量收集有关此一问题的言论和报导。——这在科学方法中称为观察。

二、追溯此问题发生的原因。——这在科学方法中称为第三意义的分析，即逻辑的分析。

三、把这个问题破为若干个分问题，逐一研究解决。——这在科学方法中称为第一意义的分析，即化学的分析。

四、把各个分问题依其难易的程度，先易后难，依序研究解决。——这在科学方法中称为第二意义的分析，即数学的分析。

五、就各个分问题研究的结果，对于应予纠正者先予纠正，认为无问题者分别保留或剔除，然后就纠正保留或剔除的结果，恢复为整个题目。——这在科学方法中称为综合。

六、在研究过程中，对于利弊得失加以衡量。——这在科学方法中称为比较。(https://www.daowen.com)

七、检讨各种可能解决的办法——这在科学方法中分别称为考核和比较。

八、试提一种解决的办法——这在科学方法中称为假设。

九、就所提解决办法，从反面加以批评——这在科学方法中称为考核和比较。

十、如证明所提解决办法无懈可击或利多害少；即予以确定——这在科学方法中称为结论。

上开程序还可增补发展，现在姑止于此；且进一步作较具体的研究：

程序一的观察方法，端赖读书阅报和访问参观，这是研究任何问题首先应予采行的程序。关于本问题，即初中入学免试常识问题，杂志报章刊载的言论报导不少，首先应尽量检取一读，此外还有赞成及反对的人士，亦可一加访问，与之讨论，以达成此一程序。

程序之二所谓逻辑的分析方法，便是追溯免试常识的原因。大家当已知道，那是由于国民学校常识一科的范围颇广，而初中入学对此一科目的试题往往过深或过僻，以致国校学生有志升学者，必须严格补习，致陷于所谓恶性补习，因而影响到儿重的健康，教育家和家长们曾有广泛的呼吁，教育当局为针对此项呼吁，遂从根本上取消初中入学对于常识一科之考试，期借此减少恶性补习，以保持儿童健康；但反对之者则谓升学考试如不考常识，则常识一科儿童可不予注意，结果等于虚设，有损于学生的程度。

程序之三所谓化学的分析，即将本问题尽量破裂为若干分问题，姑举例如左：

（一）初中入学考试常识，是否确有害于儿童健康？

（二）如仍考试常识，有无方法可使不妨害儿童健康？

（三）国民学校既仍设常识一科，纵使升学时不予考试，但在学时仍不能不考试，是否也会妨害儿童健康？

（四）倘设科学习而不考试，其弊是否等于不设此科？

（五）升学免试常识，则仅考之国语算术两科，竞争更烈，淘汰作用更大，是否将使此两种科目更陷于恶性补习，仍不免有害于儿童健康？

（六）十二岁以下之儿童须经过热烈的竞争试验，是否有害于健康？

（七）有无根本办法，可使儿童升学不经竞争考试，或考试而无害于健康？

…………

程序之四，即数学的分析，就是从已知推及未知或从易到难的研究方法，自可由研究者就程序三列举的各个分问题，就其本人认为易与难之程度，分别先后研究解决。

程序之五，即所谓综合的方法，系就各种分析研究之结果，分别予以修正或剔除保留，然后回复为整个的新面貌。

程序之六，即所谓比较的方法，是因任何事难免都有利有害，只有比较利害的多少，然后决定采取利较多而害较少的处置。就本问题而言，害的方面，是因考试常识引起恶性补习，因而妨害儿童健康；利的方面，则因免试常识，可免儿童恶性补习，而有补于健康。两者能精密地权衡轻重，则其抉择当较稳健。

程序之七，即所谓考核和比较的方法，系就可能的解决办法加以研究。如众所周知，若干年前曾由彼时任教育部长之张其昀先生试行免试升入初中办法，最近又有现任教育部长黄季陆先生之延长义务教育年限办法。两者原则实相同，而黄先生的办法似更积极；不过张先生从前试办而不得不停顿的理由，正可为黄先生今后的借镜。那就是公家的负担因此而加重，如因不胜负担而勉强为之，难免使一般学生的程度陷于低落。然从负担方面来说，就张先生的主张而言，因初中仍然收费，比诸黄先生的延长义务教育年限，公家负担比较还要较少一点。

程序之八，如果要我假设一种解决的办法，我却有一个折衷于张先生黄先生两种办法中的另一办法，那就是不必照张先生那般必须增设许多初级中学，以容纳许多增出的免试升学国校毕业生；也无需照黄先生的办法增加了国民学校几年的负担。我所拟议的办法，是就约莫半数的国民学校增设两年的继续教育，其程度等于初中的前二年，并酌增职业课程；这不是义务教育之延长，所以仿照初级中学，仍需收费，以减轻公家的负担。儿童经过此二年的继续教育后，因年龄已达十四岁，对于就业或升学较有抉择的能力，除愿就业者外，其有志升学者，可考入高中附设之一年预备班，该班程度等于初中第三年，而侧重升学所需之科目。如此则初级中学不仅无需增设，还可酌量情形，改组为职业学校或附设一年预备班之高级中学。照此办理，则国民学校毕业后无需经过任何升学考试，可径行升入国民学校附设之继续班，续行肄业两年。不仅常识用不着恶性补习，国语和算术也没有恶性补习之虞。同时还有一项更好的副作用，便是把向来循着一条直线升学的旧习惯，由于高中纯粹以准备应升大学为目的，注重选择与淘汰，第一步经过预备班之严格试验，始予入学；第二步续经一年后应升高中本科时的再度严格试验；凡不能通过此两度试验者，只得改而就业，或改入职业学校，或改升专科学校，借此而建立双线的教育制度。

程序之九，即就程序八之假设办法，作反面之批评，从正反两方面详加比较。

程序之十为最后之结论，经过程序九之反驳，而仍能确立不移者，始予以采取。

最后一句话：遇事必须研究，研究必须依赖科学方法。这不仅在现代的西方国家为然，即在我国的古代，也早已具有此一观念。中庸第二十章有“博学之，审问之，慎思之，明辨之”一段话，已隐寓科学方法的原则。所谓博学，等于科学方法的观察；所谓审问，括有分析综合等种种客观的方法；所谓慎思，当指内心之推理假设等程序；所谓明辨，即等于结论。

（五十三年三月二日为国立政治大学诸生讲）