《如何提升学生的学习能力（中文版）/思想者指南系列丛书》：
努力做到精准测量（主要影响因素和实验结果之间的精准定量关系是怎么样的？）科学家们会努力测定主要影响因素和实验结果之间的确切定量关系。
寻求提出自然定律（我们能否用定律说明精确的量化关系？）自然定律是指那种有明确限制条件的定量因果关系。比如说，科学研究发现恒温下定量气体的体积与施加给它的压力成反比；也就是说，压强越大气体体积越小，压强越小气体体积越大。只要压强在一定范围内，这种反比关系适用于大多数气体。这种关系被称为波义耳定律。它之所以是一则自然定律，是因为它定义了一种因果关系，但它并没有解释这种关系。
研究相关或相似的现象（当我们在研究许多相关或相似的现象时，我们能否给出概括性的阐释？）进行一项针对相关或相似现象的研究通常是为了探究是否存在可以解释这些现象的概括性的阐释或假设。
提出普遍适用的假设或自然理论如果某个理论概括是合理的，那么它就会被提出。比如说，气体运动理论的提出就是为了解释波义耳定律。根据这一理论，气体是一些不断运动、相互碰撞的离散分子的聚合物。同时这些分子也会和器壁发生碰撞，它们占据的空间越小，和器壁表面发生的碰撞就越强烈。寻求检验、修改和完善假设在作出一项理论概括后，科学家们会进行全面的研究和实验来检验、修改和完善它，将其拓展到所有可能与之有联系的已知现象，必要时限定它的应用范围，或在探究、预测新现象时拓展其应用领域。
寻求提出普遍适用的自然定律和全面的自然理论普遍适用的自然定律和全面的自然理论在预测和解释物质世界方面应用很广泛。比如说，万有引力定律就是一则普遍适用的自然定律。根据该定律，任何两个物体之间都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比。达尔文的进化论是一种全面的自然理论。该理论认为，所有动植物都是从早期形态通过遗传和少量变异世世代代进化而来的，而自然选择决定哪些形态能够存活下去。
不断地从研究和理论发展中寻求看待物质世界的变革性方式有经验的科学家在观察物质世界时不会被旧有的方式禁锢，他们会基于新信息不断发展科学理论，而不是仅仅将新信息吸收到现存理论中。如果有必要，他们甚至会重建原先的理论，重新评估原先的事实，这是一个需要投入多年时间和大量人力的变革性探索过程。这样一来，整个理论体系会改变，科学家一直以来理解、看待物质世界的方式也会随之变化。
思考以下例子：
在哥白尼（1473-1543）之前，人们认为地球是宇宙的中心。这种错误主张以托勒密体系为基础，并从公元二世纪起一直盛行。哥白尼革命的理论基础是地球绕其轴心自转并绕太阳在圆形轨道上公转。尽管约翰·开普勒（1571-1630）认可哥白尼所述的圆形轨道之美感，但他认为地球公转的轨道并不是正圆形而是椭圆形。他表示，每个行星都在椭圆形的轨道上绕太阳公转，而太阳位于这些椭圆轨道的焦点上，行星运行的速度随着距离太阳的远近而变化。他提出了一种数学算法，这种算法可以把行星归到一个和谐的体系中。如果开普勒的说法是正确的，他的理论将颠覆已经主导物理学界和天文学界一千多年的亚里士多德的理论。而最终驳倒亚里士多德的是伽利略（1564-1642），他建立了对于天体和地球同样适用的惯性原理。该原理表明，力不是保持物体运动的原因（亚里士多德则认为力是保持物体运动的原因），而是阻止物体运动或使物体偏离轨道的原因。因此伽利略将科学从亚里士多德的定性思维的束缚中解放出来，并为牛顿的研究铺平了道路。艾萨克·牛顿进而将伽利略的理论和发现整理成了完整的体系。在爱因斯坦时代之前，牛顿的三大力学定律一直主导着物理界。
本课程的总计划
本课程注重练习而不是讲授。你应该通过自己的思考解决物质世界中的问题，而不是记忆课本上的知识。在日常课堂上，你会在小组中锻炼严谨的、科学的思维方式。你会经常被要求按照课上讨论的原则和标准来评估自己的学习成果。在学期的任何阶段，如果你对自己的成绩有不确定的地方，你应该请导师给出评价。
每个授课日，你都要读课本中的一些内容，另外也要完成一份书面作业（大多数是课本上的作业），这份作业需要你严谨、科学地思考。
不管是在课上参与活动还是在课下完成作业，你需要想一想：如果一位独立的观察员仔细观察你，他会得出什么样的结论-一“你能够独立思考并对物质世界形成自己的理解和看法”还是“你是靠死记硬背取得的成果，只是在按部就班地完成任务罢了”。
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