關于科研方法的一些思考.ppt

關于科研方法的一些思考,戴世強 上海市應用數學和力學研究所 上 海 大 學 2004年10月21日,西安交通大學報告,楔 子,時代呼喚大批德識才學兼?zhèn)涞目萍加⒉牛?機遇只垂青于那些懂得怎樣追求她的人； 工欲善其事必先利其器，方法極其重要； 正確運用科研方法可收到事半功倍之效； 團隊精神是攻克科學難關的勝利保證； 后來者任重道遠，應繼往開來激流勇進。,大 綱,一、 引言 二、 科研工作者的必備素質淺論 德識才學兼?zhèn)?三、 科研工作的準備 四、 科研工作的方法要點 五、 科研工作的組織 六、 結束語,一、引 言,問題： 科研工作者應該具備怎樣的基本素質？ 科研工作要取得優(yōu)秀業(yè)績應做怎樣的準備？ 科研工作的基本方法和技巧是什么？ 作為學科帶頭人，怎樣組織科研攻關？,一、引 言,名人名言： “觀察自然，研究它們所生的萬物；追求萬物，推究其普遍或特殊的關系；再想法抓住自然界中的秩序，抓住它行進的方向，抓住它發(fā)展的法則，抓住那些變化無窮的構成自然界的秩序所用的方法；這些工作在我看來，乃是追求真實知識的唯一法門。這等工作還能給我們以真正的益處；同時還能給我們找出許多最溫暖、最純潔的樂趣，以補償生命場中不能避免的苦惱。” J.拉馬克,一、引 言,名人名言： 方法論的重要性： “跛足而不迷路的能趕過雖健步如飛但誤入歧途的人?！?F.培根 “認識一位天才的研究方法，對于科學的進步并不比發(fā)現本身更少用處，科學研究的方法經常是極富興趣的部分?！?P.S.拉普拉斯,一、引 言,名人名言 (獻身精神) “我作為一個科技工作者，活著的目的就是為人民服務?！?錢學森 “我的人生哲學是工作，我要揭開大自然的奧秘，并以此為人類造福?！?T. 愛迪生,一、引 言,名人名言(獻身精神) “人的天職在勇于探索真理。” 哥白尼 “希望你們年青一代，也能像蠟燭為人照明一樣，有一分熱，發(fā)一分光?！?T.法拉第,一、引 言,名人名言（獻身精神） “熱愛是最好的老師。” A.愛因斯坦 “機遇只偏愛那種有準備的頭腦。” L. 巴斯德 “發(fā)明是百分之一的靈感加上百分之九十九的血汗?！?T.A.愛迪生,一、引 言,名人名言（獻身精神） “研究人員分為三種：一種人從事科學工作是因為科學工作給他們提供了施展他們特殊才能的機會，他們之所以喜好科學正如運動員喜好表現自己的技藝一樣；一種人把科學看成是謀生的工具，如非機遇也可能成為成功的生意人；最后一種人是真正的獻身者。這種人為數不多，但對科學知識所做的貢獻卻極大?！?A.愛因斯坦,一、引 言,名人名言（求真務實） “我不知道，在別人看來我是什么樣的人；但在我自己看來，我不過就像是一個在海濱玩耍的小孩，為不時發(fā)現比尋常更為光滑的卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜，而對于展現在我面前的浩瀚的真理的海洋，卻全然沒有發(fā)現?！?I.牛頓,一、引 言,名人名言 （求真務實） “實踐是檢驗真理的唯一標準?！?鄧小平 “我要做的是讓我的愿望符合事實，而不是事實與我的愿望調和，你們要像一個小學生那樣坐在事實面前，準備放棄一切先入之見，恭恭敬敬地照著大自然指的路走，否則就會一無所得?！?T.赫胥黎,一、引 言,名人名言 （求真務實） “世人何嘗知道：在那些通過科學研究工作者頭腦的思想和理論當中，有多少被他自己嚴格的批判、非難的考察默默地、蔭蔽地扼殺了。就是最有成就的科學家，他們得以實現的希望、愿望以及初步結論，也只不到十分之一?！?T.法拉第,一、引 言,名人名言 （求真務實） “實踐是檢驗真理的唯一標準?！?鄧小平 “我要做的是讓我的愿望符合事實，而不是事實與我的愿望調和，你們要像一個小學生那樣坐在事實面前，準備放棄一切先入之見，恭恭敬敬地照著大自然指的路走，否則就會一無所得?！?T.赫胥黎,一、引 言,名人名言 （求真務實） “測定智力技能的唯一最佳標準可能是檢測并摒棄謬誤的速度?！?F. 巴特利特 “優(yōu)秀的數學家常犯錯誤，但能很快發(fā)現和糾正?！?J. 阿達瑪 “要真正做到多思，我們必須甘心忍受并延續(xù)那種疑惑的狀態(tài)，這是徹底探究的動力，這樣就不至于在未獲得充足理由之前就接受某一設想或信念?！?J. 杜威,一、引 言,名人名言（無私無畏） “在最后突破、豁然開朗之前，那在黑暗中對感覺到了卻又不能表達出來的真理進行探索的年月，那強烈的愿望，以及那種時而充滿信心，時而擔憂疑慮的心情所有這一切，只有親身經歷的人才有體會。” A.愛因斯坦,一、引 言,名人名言（無私無畏） “古往今來，凡成就事業(yè)，對人類有所作為的，無不是腳踏實地艱苦攀登的結果?！?錢三強 “追求科學需要特殊的勇敢?！?G. 伽利略,二、科研工作者的必備素質,科研工作者必須德識才學兼?zhèn)?德，指的是道德； 識，指的是膽識； 才，指的是才干； 學，指的是學問。,二、科研工作者的必備素質,德識才學兼?zhèn)涞臉藴剩?鮮明正確的政治立場和臻于完美的道德品質； 高屋建瓴的遠見卓識和洞若觀火的大局觀念； 卓越非凡的觀察、實驗、推理、分析、操作的實際才干； 豐富淵博的學問根底和牢固扎實的知識基礎。,二、科研工作者的必備素質,美德的標準： 愛國敬業(yè)、銳意創(chuàng)新、求真務實、無私無畏； 開拓者的品格：事業(yè)心和進取心；迎戰(zhàn)困難的決心；難以滿足的好奇心；循序漸進的耐心；服從真理的平常心,二、科研工作者的必備素質,卓識的標準： 目光銳利、大局在握、胸有成竹、運籌帷幄； 帥才的風度：以洞察全局的心胸掌握科學發(fā)展態(tài)勢；以與時俱進的眼光把握科研前沿方向；以只爭朝夕的心態(tài)果斷進行決策行動；以匠心獨具的慧眼拋棄細枝末節(jié)，抓住實質和要害。,二、科研工作者的必備素質,高才的標準： 明察秋毫、思維活躍、善于實踐、方法精當； 實干家的才華：善于發(fā)現問題、歸納問題；善于解決問題、闡釋問題,二、科研工作者的必備素質,博學的標準： 博大精深、融會貫通、縱橫捭闔、運用靈活 大學問家的底蘊：終生學習，博覽群書，一業(yè)為主，博采眾長。,二、科研工作者的必備素質,德識才學的關系： “德”是指揮部，做出正確的戰(zhàn)略指導； “識”是參謀部，指引正確的主攻方向； “才”是戰(zhàn)斗隊，開展有效的戰(zhàn)術行動； “學”是后勤部；提供必要的智力保障。,二、科研工作者的必備素質,德識才學的關系： 有才無德，則貽害無窮； 有德無才學識，則有志難成； 有才無識，則只能蠅茍于雕蟲小技； 有才無學，則難以創(chuàng)業(yè)； 有學無才無識，則只能空懷滿腹經綸， 孤芳自賞。,二、科研工作者的必備素質,德識才學的關系（古訓）： “夫才須學也，學貴識也。才而不學，是為小慧；小慧不識，是為不才?！?章學誠（清） “夫有學無才，猶愚賈操金，不能殖貨；有才無學，猶巧匠無楩柟斧斤，弗能成室。” 劉知幾（唐） “學如弓弩，才如箭簇。識以領之，方能中鵠。善學邯鄲，莫失故步；善求仙方，不為藥誤。我有神燈，獨照獨知，不取亦取，雖師勿師。” 袁枚（清）,三、科研工作的準備,科研工作的六大環(huán)節(jié)： 學習選題調研 立題運作總結 前四個環(huán)節(jié)屬于準備階段，而“學習”是貫穿始終的基本環(huán)節(jié)。,三、科研工作的準備：學習,基本環(huán)節(jié)學習 夯實基礎，厚積薄發(fā)； 帶著問題，追求學問； 孜孜不倦，終生學習； 不取亦取，雖師勿師。,三、科研工作的準備：學習,前輩教誨： “所謂在科學上成年人思維上的發(fā)展，只能到達青年時期打的基礎所能到達的高度的說法，確實有一定的道理?！?W.貝弗里奇 “讀書時不要盡信書上所言，而要推敲細思。” F.培根,三、科研工作的準備：學習,前輩教誨： “要有知識積累，才能無往而不勝?！?郭永懷 “學習是享受，學無止境。” 王淦昌 “平居有古人，而學力方深；落筆無古人，而精神始出?！?袁枚,三、科研工作的準備：學習,前輩教誨： “可能有人說我這個錢偉長是有才能的，其實不然。我愿意不隱諱地告訴青年朋友們，如果我曾作出了一點成績的話，那么這點成績也確確實實是用艱苦學習、不懈努力取得的。這幾十年來，無論在國外還是在國內，也無論條件好壞、環(huán)境優(yōu)劣，我都一直是盡力而為的。因為我清楚地知道，任何人，不管他的天資如何，成就多么大，只要停止了努力就不能繼續(xù)進步。今天不努力，明天就落伍；長期不努力，那就必然完蛋！正因為我堅守這個信念，二十多年來雖然經受了各種各樣的磨難，但我從未放棄過努力，所以我自信在專業(yè)上沒有掉隊?！?錢偉長,三、科研工作的準備：學習,前輩教誨： “我28歲學力學，44歲學俄語，58歲學電池知識。不要以為年紀大了不能學東西，我學計算機是在64歲以后，我現在也搞計算機了，當然不像年青人那么好，不過也嚇不倒我。真理只有一條，國家需要你干，你就學?？捎袀€基礎，這個基礎是靠你們在正規(guī)的教育里培養(yǎng)的，不要輕視了基礎。沒有我當時的物理、數學、化學的基礎，我現在就什么也干不了，學什么東西都有困難。所以，我不是天才，我的學習是非常勤奮的，我發(fā)現很多東西我還不懂，需要，我就學。” 錢偉長,三、科研工作的準備：學習,前輩教誨： “到現在晚上八點以后是我的自學時間，一直到12點。晚上最安靜，我可以安安靜靜地自學，獲得我所不懂的東西。我畢竟是有經驗，自學得很快，這是我長期鍛煉出來的。我可以說，我沒有懶過，我的知識沒有老化?！?錢偉長,三、科研工作的準備：學習,前輩教誨： “我有很多20年前、40年前不懂的東西，現在還不懂，我有功夫再把它們拿出來解決，有的解決了，我覺得就是很大貢獻；有的沒解決，有時晚上還經常在想，怎么這個問題到現在還沒解決？不要緊，將來有人解決。學問就是這樣，應該覺得自己不懂的東西很多，那你就是很有學問；你覺得什么東西都懂，你大概是沒有學問的。” 錢偉長,三、科研工作的準備：學習,前輩教誨： “學生的主要任務是學習。除了學習自然科學和技術知識以外，還要學點文史知識，學點經濟知識，學點管理知識，也要參加生產勞動和社會實踐?！?錢偉長,錢偉長先生在書房（時年80歲）,錢偉長先生在夜間工作（時年74歲）,錢偉長先生在伏案工作（時年68歲）,三、科研工作的準備：選題,選題四原則： 必須有前沿性； 必須有新穎性； 必須有重要性； 必須有可行性。,三、科研工作的準備：調研,調研要領： 面向實際，細致觀察 細查文獻，詳略有致（精讀與略讀) 統(tǒng)攬全局，明確方向 抓住要害，窮追猛打,三、科研工作的準備：調研,前輩教誨 “你要解決一個問題，就需要收集情況，也需要向已經寫出的書本學習，要向許多龐雜的資料進行學習，還要到現場去看問題發(fā)生的情況，背景怎么樣？這樣才能弄清楚這個問題的本質，才能想出處理這個問題的方法，”錢偉長,三、科研工作的準備：立項,立項要點： 明確主攻方向，有限的時間完成有限目標 合理分解課題，提出分段實現的目標 制定研究方案（實驗、計算計劃） 組成課題組 提出課題申請，爭取多方支持,三、科研工作的準備：立項,寫課題申請書五招： 1）言簡意賅地寫好立項依據。從實際和理論角度闡明本項目意向、立題意義、國內外動態(tài)、預期產生的效果。第一小段（100150字）為“項目眼”，相當于新聞報道中的“新聞眼”（新聞導語），概括點明上述各項，下面再展開；所述的國內外研究動態(tài)必須正確、具體；立項意義要強調迫切性、可用性，但不宜夸大；,三、科研工作的準備：立項,寫課題申請書五招： 2）鮮明生動地寫好研究內容。突出地羅列申請的特色和創(chuàng)新點（即與眾不同之處）及技術路線。課題申請?zhí)貏e重視創(chuàng)新，強調做國內外前人沒做過的工作，即，有前沿性和開創(chuàng)性的工作；敘述內容時應避開艱澀深奧的術語堆砌，技術路線要具有可信性和可行性，切忌過分抽象；要用心鋪敘擬解決的關鍵問題，強調獨特性；,三、科研工作的準備：立項,寫課題申請書五招： 3）實事求是地寫好研究基礎。說明：自身素質和經歷、何時開始關心、注意該課題、有何高師指點、已獲何種成績（列出本人論文總篇數及與申請有關的篇數和篇名，別列出不相干的論文），突出你的種種優(yōu)勢，使人相信此類項目非你莫屬，由你來做最合適；但也要避免列出本人太多的成果，不然有人要說，你都已經做完了，干嗎還來申請？,三、科研工作的準備：立項,寫課題申請書五招： 4）畫龍點睛地寫好內容提要。不要超過規(guī)定字數，可與上述“項目眼”適當重復（最好用不同的語言），使人看了提要后，后面內容不看也行。通常最后才寫提要；,三、科研工作的準備：立項,寫課題申請書五招： 5）恰如其分地表述申請內容。既不過于張狂，也不必過于謙恭。盡量做到敘述生動、具體，切忌羅嗦、重復；要有一種平常的申請心態(tài)，切莫急于求成，要做到不達目標，決不罷休。這樣，你就不會夸大事實、急于表現，也不會過分謙讓、底氣不足、畏縮不前；允許自己申請失敗一兩次，失敗了總結經驗，來年再殺“回馬槍”。,四、科研工作的方法要點：應用數學過程,四、科研工作的方法要點：,八大主要科研技巧： 注重實驗觀察； 善于抓住機遇； 長于提出假說； 發(fā)揮想象能力； 充分利用直覺； 正確推理分析； 下定決心攻關； 不斷總結規(guī)律。,四、科研工作的方法要點：實驗,實驗、觀測要領： 有明確的目的性； 有準確性和排他性； 有簡單性和可行性； 有可再現性和魯棒性； 注意結果的正常性和反常性。,四、科研工作的方法要點：實驗,前輩教誨： “實驗有兩個目的， :觀察迄今未知或未加解釋的新事實；以及判斷為某一理論提出的假說是否符合大量可觀察到的事實。” R.J.杜博斯 “應該盡可能在研究工作的開頭進行一項簡單的關鍵性實驗，以判斷所考慮的基本架設是否成立?！?W.I.B.貝弗里奇,四、科研工作的方法要點：機遇,偶然的機遇導致重大發(fā)現的實例： 弗萊明發(fā)現青霉素； 伽伐尼發(fā)現電流； 奧斯特發(fā)現電磁感應； 倫琴發(fā)現X射線； 琴納發(fā)現牛痘疫苗； ,四、科研工作的方法要點：機遇,抓住機遇的必要條件： 1）有扎實的知識基礎，對可能的反?，F象能做出及時反應； 2）要有海闊天空的、不拘一格的想象力，善于進行創(chuàng)造性思維。 天王星的發(fā)現就是一個明顯的例子。,四、科研工作的方法要點：機遇,前輩教誨： “人們猜想，對大自然最細微逸出常規(guī)舉動十分注意，并從中得益，這種罕見的才能是否就是最優(yōu)秀研究頭腦的奧秘，是否有些人能出色地利用表面上微不足道的偶然事件而取得顯著成果的奧秘。在這種注意的背后，則是始終不懈的敏感性?！?A.格雷格,四、科研工作的方法要點：假說,假說技巧要點： 1）發(fā)揮想像能力，大膽假設； 2）運用各種技巧，小心求證； 3）隨時擯棄謬誤，服從真理； 4）不斷更新觀念，修正設想； 5）及時總結經驗，推陳出新。,四、科研工作的方法要點：假說,前輩教誨： “假說是研究工作中最重要的智力活動手段。” W.I.B. 貝弗里奇 “沒有大膽的猜測就沒有偉大的發(fā)現?！?C.F.高斯 “過于相信自己的理論或設想的人，不僅不適于作出新發(fā)現，而且會做很壞的觀測?！?C.貝爾納,四、科研工作的方法要點：假說,前輩教誨： “我一貫力求思想不受拘束，這樣當某一假說為事實證明錯誤時，不論我對自己的假說如何偏愛，我都放棄它。我想不起哪一個最初形成的假說不是在一段時間過后就被放棄，或被大加修改的。” C.R.達爾文,四、科研工作的方法要點：想象,想象（創(chuàng)造性思考）的來源： 困難的刺激； 好奇心的激勵； 討論的啟迪。 創(chuàng)造力知識量發(fā)散型思維,四、科研工作的方法要點：想象,前輩的教誨： “有了精確的實驗和觀測作為依據，想象力便成為自然科學理論的設計師。” J.廷德爾 “要真正做到多思，我們必須甘心忍受并延續(xù)那種疑惑的狀態(tài)，這是對徹底探究的動力，這樣就不至于在未獲充足理由之前接受某一設想或肯定某一信念?！?J.杜威,四、科研工作的方法要點：想象,前輩的教誨： “牛頓從落下的蘋果想到月亮的墜落問題，這是有準備的想象力的一種行動。根據化學的實際，道爾頓富于建設性的想象力形成了原子理論。戴維特別富有想像力；而對于法拉第來說，他在全部實驗之前和實驗之中，想像力都在不斷起作用并指導著他的全部實驗。作為一個發(fā)明家，他的力量和多產，在很大程度上應歸功于想像力給他的激勵?！?J. 廷德爾,四、科研工作的方法要點：想象,前輩的教誨： “具有豐富知識和經驗的人，比只有一種知識和經驗的人更容易產生新的聯想和獨到的見解?！?E.L.泰勒,四、科研工作的方法要點：直覺,直覺突然躍入腦際的、能解決問題的觀念或思想。或謂頓悟。 科學創(chuàng)造心智過程： 對問題的長時間思考“腦風暴” 平凡的觀念組合涌現非凡的新觀念、新思想（也可能出現在腦風暴平息后的無意識狀態(tài)中）。,四、科研工作的方法要點：直覺,直覺產生的必要條件及其利用： 1）對問題的持續(xù)自覺思考（思想準備）； 2）排除一切干擾的思慮（排他性思維）； 3）無中斷之虞的外部環(huán)境； 4）有張有弛的思維（存在無意識狀態(tài)）； 5）與他人的思想接觸，碰擦“火化”（討論、閱讀等）； 6）隨時記錄頓悟結果。,四、科研工作的方法要點：直覺,直覺成功的例子： 阿基米德發(fā)現阿基米德定理； 達爾文頓悟生物進化論； 華萊士頓悟“適者生存”； 龐加萊演繹非歐幾里德幾何變換方法。,四、科研工作的方法要點：推理,推理的種類： 演繹型推理； 歸納型推理； 類比型推理； 歸謬型推理。,四、科研工作的方法要點：推理,推理要領： 推理需要充分的基礎； 推理需要反復深入的思索； 推理要基于正確的假定； 推理要有正確的邏輯； 推理中不能將事實混同于對事實的解釋,四、科研工作的方法要點：攻關,科研工作的困難： 科研工作的本性：對未知的探索； 習慣勢力和傳統(tǒng)觀念的阻遏； 真理與謬誤的共存。 正確的態(tài)度： 知難而進，堅忍不拔，從善如流,四、科研工作的方法要點：攻關,前輩的教誨： “科學上沒有平坦的大道，真理長河中有無數礁石險灘。只有不畏攀登的采藥者，只有不怕巨浪的弄潮兒，才能登上高峰采得仙草，深入水底覓得珍珠?！?華羅庚,四、科研工作的方法要點：總結,總結=成果表述：論文、報告、專利 總結的基本原則： 實事求是； 準確全面； 鮮明生動； 言簡意賅。,四、科研工作的方法要點：總結,科技寫作“八股”： 標題摘要引言正文 結論致謝文獻附錄,四、科研工作的方法要點：總結,1）標題：概括全文要旨 不宜過長、過短：合適的長度 中文1015個字；英文1218個詞