科學(xué)研究方法(盧寶榮)

Bao-RongLu

(盧寶榮)DepartmentofEcology&EvolutionaryBiologyMinistryofEducationKeyLaboratoryforBiodiversityScience&EcologicalEngineeringResearchinterests:Conservationbiology,systematicevolution,molecularecology,biosafetyMajorcommittees:President:InternationalSocietyforBiosafetyResearch(ISBR)Member:ChineseNationalBiosafetyCommitteeEditors:EnvironmentalBiosafetyResearch,CropResearch,AsianJofPlantSciences,JSystematics&evolution,BiodiversityScience,JPlantGeneticResources,RiceScience復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一頁，共143頁。名校校長對學(xué)生的三個基本要求北大校長：許智宏作好人作好學(xué)問服務(wù)社會StanfordUniversity校長:JohnHennessy

StrongcuriosityStudyhardEncouragecreativity德才Capacity!復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二頁，共143頁。復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三頁，共143頁。M.法拉第:(1791-1867),英國物理學(xué)家、化學(xué)家，著名的自學(xué)成才的科學(xué)家G.孟德爾:(1822-1884),奧地利，是遺傳學(xué)的奠基人，被譽為現(xiàn)代遺傳學(xué)之父A.弗萊明:

(1881-1955),英國細菌學(xué)家,首先發(fā)現(xiàn)青霉素L.居里:(1867-1934),世界著名科學(xué)家L.巴斯德:(1822～1895),法國微生物學(xué)家,化學(xué)家C.達爾文:英國生物學(xué)家，進化論的奠基人復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四頁，共143頁。

基本訓(xùn)練……

正確的方法——

事半功倍（gettwicetheresultwithhalftheeffort）科學(xué)思維方法科學(xué)研究能力的提高高水平的研究結(jié)果為什么要學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法？復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五頁，共143頁。復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六頁，共143頁。

基本訓(xùn)練……

科學(xué)論文的格式科學(xué)論文的組織方法

科學(xué)論文的投稿程序提高論文寫作能力

高論文的接受和發(fā)表率為什么要學(xué)習(xí)論文寫作方法？復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七頁，共143頁。課程安排：上篇：科學(xué)研究方法下篇：科學(xué)論文撰寫與發(fā)表復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八頁，共143頁。一、緒論：科學(xué)研究與論文寫作方法二、科學(xué)及科學(xué)方法概述三、科學(xué)研究的一般程序四、科學(xué)問題和科學(xué)假說五、科學(xué)研究（實驗）設(shè)計六、科學(xué)研究的實施上篇：科學(xué)研究方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九頁，共143頁。下篇：科學(xué)論文撰寫與發(fā)表一、科學(xué)論文及其撰寫方法二、題目、作者署名及地址的撰寫三、論文摘要的撰寫四、如何撰寫前言五、如何撰寫材料和方法六、如何撰寫結(jié)果七、如何撰寫討論八、如何撰寫致謝和引用參考文獻九、如何投稿十、論文的審稿和發(fā)表過程復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十頁，共143頁。教材介紹：

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十一頁，共143頁。/%E8%8B%B1%E8%AF%AD%E5%86%99%E4%BD%9C%E5%8E%9F%E7%89%88%E5%BD%B1%E5%8D%B0%E7%B3%BB%E5%88%97%E4%B8%9B%E4%B9%A6%E2%80%A2%E5%AD%A6%E6%9C%AF%E8%AE%BA%E6%96%87%E5%86%99%E4%BD%9C%E6%89%8B%E5%86%8C-%E6%B8%A9%E5%85%8B%E5%8B%92/dp/B001I45DKY/ref=pd_sim_b_6#_復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十二頁，共143頁。/book/tushu/03-009468-9.html教材介紹：復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十三頁，共143頁。1951復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十四頁，共143頁。1980復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十五頁，共143頁。一、緒論：科學(xué)研究與論文寫作方法

跛足而不迷路能趕上雖健步如飛卻誤入歧途的人

——FrancisBacon復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十六頁，共143頁。1）為什么要學(xué)習(xí)科學(xué)方法？科學(xué)研究本身就是方法學(xué)的研究科學(xué)理論的探索也都是方法的探索科學(xué)創(chuàng)造過程中也伴隨著科學(xué)方法的創(chuàng)新

科學(xué)方法是科學(xué)家通過很多代的努力總結(jié)和歸納的經(jīng)驗和瑰寶

掌握了適宜的科學(xué)研究方法，就能夠少走彎路多出成果復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十七頁，共143頁。NewfindingsMethodologyProgressofsociety復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十八頁，共143頁。為什么要學(xué)習(xí)科學(xué)方法？我們很多同學(xué)都在做科研，但對科學(xué)研究的方法卻不甚了解沒有好的科研方法會造成時間的浪費和資源的浪費科研能力的培養(yǎng)，除了思維能力的訓(xùn)練，科學(xué)方法的了解也很重要復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第十九頁，共143頁。為什么要學(xué)習(xí)科學(xué)方法？

方法學(xué)的問題“刻舟求劍”和“刻舟求魚”

跳蚤的聽力與腿的功能復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十頁，共143頁。2）為什么要寫科學(xué)論文？科學(xué)論文是科研結(jié)果和成果的記錄和表述科學(xué)論文是科學(xué)理論和知識延續(xù)和傳播的載體

科學(xué)家研究筆記（例）森林中倒下的大樹復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十一頁，共143頁。為什么要寫科學(xué)論文？科學(xué)論文是一項科學(xué)研究結(jié)束的標(biāo)志和符號科學(xué)論文是對科學(xué)理論進行評價的藍本科學(xué)論文是對科學(xué)成果進行驗證的依據(jù)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十二頁，共143頁。為什么要寫科學(xué)論文？

因此，科學(xué)論文沒有完成就表明科學(xué)研究沒有完成科學(xué)論文的發(fā)表情況用來衡量一個科研工作者復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十三頁，共143頁。3）學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法的重要性

揭示出重要的科學(xué)規(guī)律產(chǎn)生重要的科學(xué)方法產(chǎn)生有影響的科研結(jié)果解決科學(xué)發(fā)展和實踐的問題好的科學(xué)研究方法：復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十四頁，共143頁。4）學(xué)習(xí)論文寫作方法的重要性

宜于科學(xué)理論和方法的交流符合現(xiàn)代人的思維方式和節(jié)奏容易被同行和大眾接受可發(fā)表性強、效果好好的科學(xué)論文：復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十五頁，共143頁。5)Relationbetweenresearchmethod&paperwritingResearch:toexplorescientificquestionsPaper:torecord(evaluate)&passonscientificPoorresearchresultscannotproducegoodpaperApoorpaperhardlyspreadtheresearchresults復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十六頁，共143頁。Questions復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十七頁，共143頁。二、科學(xué)及科學(xué)方法概述

在探索的認識中，方法也就是工具，是主體方面的某個手段，主體方面通過這個手段和客體發(fā)生關(guān)系?！狦.W.F.Hegel復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十八頁，共143頁。（一）什么是科學(xué)方法1、什么是科學(xué)？科學(xué)：是人類對客觀世界的認識進行總結(jié)并使之系統(tǒng)化的活動過程因此，科學(xué)是人類活動的一個范疇科學(xué)的職能是總結(jié)關(guān)于客觀世界的知識并使之系統(tǒng)化科學(xué)是一種社會意識形式科學(xué)可以轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力科學(xué)的直接目的是對客觀世界作理論表述復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第二十九頁，共143頁。科學(xué)與其他領(lǐng)域（如藝術(shù)）的不同？1.理性的思維方式2.非感官（范式），解惑3.客觀存在性，實證性4.科學(xué)尋找真理，藝術(shù)尋找美。真理=美？5.批判性，自我更新6.直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力7.Scienceisawayofthinking,whileartisaexpressionofemotion.8.尋求共性與追求個性9.科學(xué)與藝術(shù)是否相互獨立？

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十頁，共143頁。方法（method)一詞源于希臘語“沿著（meta)和道路（hodos)的合成詞本意指沿著某一道路或按照某種途徑，達到某種目標(biāo)或做某事的程序或過程方法：是主體從實踐或理論上把握客體時采用的一般思維手段和操作步驟之總和2、什么是方法？復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十一頁，共143頁。認識自然或獲得科學(xué)知識的程序或過程的手段，科學(xué)研究中常用的（一般）方法例如：天文觀察人類基因組研究植物分類邏輯推理數(shù)學(xué)演算3、什么是科學(xué)（研究）方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十二頁，共143頁?？茖W(xué)方法科學(xué)研究中使用的方法繁雜，可以將其分為：1）各門學(xué)科的特殊研究方法，如生物化學(xué)中的原子示蹤法，遺傳多樣性檢測中的分子標(biāo)記法等2）各門科學(xué)研究的一般方法，如觀察實驗方法、科學(xué)抽象方法、邏輯方法、技術(shù)預(yù)測和評估方法、系統(tǒng)方法、數(shù)學(xué)方法等3）哲學(xué)認識方法，如：歸納方法、演繹方法、矛盾分析法等復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十三頁，共143頁。我們所指的科學(xué)方法（Scientificmethodology）通常是指科學(xué)研究的一般方法各種不同的科學(xué)研究方法之間相互聯(lián)系的“特殊與一般”的關(guān)系復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十四頁，共143頁?？茖W(xué)方法：是科學(xué)認識主體從實踐和理論上把握科學(xué)認識客體而采用的一般思維手段和操作步驟之總和它包括如下方法：復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十五頁，共143頁。1）科學(xué)研究的實驗方法、觀察方法2）科學(xué)抽象方法3）邏輯思維方法4）數(shù)學(xué)方法5）創(chuàng)造思維方法6）構(gòu)建理論的方法7）綜合科學(xué)方法8）科學(xué)評價方法等等復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十六頁，共143頁。與我們生命（實驗）科學(xué)研究關(guān)系比較密切的有：科學(xué)研究的經(jīng)驗方法（觀察、測量、實驗方法等）科學(xué)研究的理性思維法（邏輯、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計方法等）科學(xué)理論的評價方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十七頁，共143頁。4、科學(xué)研究認識論的要素1）科學(xué)認識的主體

——（科學(xué)工作者）他們具有一般社會存在物的特點，而且有知識經(jīng)驗、方法技能、價值標(biāo)準和從事科學(xué)實踐活動等方面的特性2）科學(xué)認識的客體

——（科學(xué)研究對象）客觀事物中的特定部分，使進入主體認識和實踐范圍的客觀事物3）主客體相互作用的中介

——（科學(xué)工具）指科學(xué)研究中所用的儀器和方法、符號、語言等復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十八頁，共143頁。SOImportanceofS,O&Minresearch復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第三十九頁，共143頁。SMONewfindings!ImportanceofS,O&Minresearch復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十頁，共143頁。不同的主題對同樣客體的認識Acarpenter,aschoolteacher,&scientistweretravelingbytrainthroughScotlandwhentheysawablacksheepthroughthewindowofthetrain:‘Aha’saidthecarpenter:‘IseethatScottishsheepareblack’‘Hmm’saidtheschoolteacher:‘YoumeanthatsomeScottishsheepareblack?’‘No’saidthescientist:‘Allweknowisthatthereisatleast1sheepinScotland&thatatleast1sideofthat1sheepisblack’復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十一頁，共143頁。5、科學(xué)方法論及其研究對象1）科學(xué)方法論是關(guān)于科學(xué)一般方法的理論是關(guān)于科學(xué)研究一般方法的性質(zhì)、特點、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展的理論體系是關(guān)于獲取科學(xué)知識的一般程序的系統(tǒng)理論科學(xué)研究的一般方法包括：

發(fā)現(xiàn)問題的方法、觀察實驗方法、科學(xué)抽象方法、邏輯方法、數(shù)學(xué)方法、創(chuàng)造思維方法、系統(tǒng)科學(xué)方法、跨學(xué)科方法等等復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十二頁，共143頁。2）科學(xué)方法論的研究對象科學(xué)認識的一般過程：發(fā)現(xiàn)和提出科學(xué)問題通過實驗獲取科學(xué)事實在此基礎(chǔ)上運用各種科學(xué)研究方法經(jīng)科學(xué)抽象提出假說確證后形成科學(xué)理論科學(xué)理論形成后要加以實驗和邏輯的檢驗，還要進行社會評價復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十三頁，共143頁。Questions復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十四頁，共143頁。三、科學(xué)研究的一般程序

機遇只垂青那些懂得怎樣追求她的人?！槔怼つ峥茽枏?fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十五頁，共143頁。科學(xué)認識的一般過程發(fā)現(xiàn)和提出“科學(xué)問題”通過資料查詢和實驗獲取“科學(xué)事實”在此基礎(chǔ)上運用各種科學(xué)研究方法進行“科學(xué)抽象”提出可能性“假說”確證（通過實驗）后形成“科學(xué)理論”科學(xué)理論形成后要進一步加以驗證和邏輯檢驗要進行社會評價復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十六頁，共143頁。（1）選題（提出科學(xué)問題）“科學(xué)問題”是科學(xué)研究的源泉如果沒有科學(xué)問題存在，科學(xué)研究就存在盲目性，科研也就成了無源之水而沒有意義科學(xué)問題一般是在社會生產(chǎn)實踐過程中產(chǎn)生有技術(shù)性問題和科學(xué)理論研究中的機理和機制問題復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十七頁，共143頁。提出科學(xué)問題科學(xué)問題的發(fā)現(xiàn)和確認，對于研究選題具有戰(zhàn)略性和關(guān)鍵的意義提出科學(xué)問題的原則：通常有許多的問題，但是要選出有意義的科學(xué)問題來作為科學(xué)研究的題目具有國家重大需求具有重要理論意義問題要有：科學(xué)性、可操作性復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十八頁，共143頁。（2）獲取科學(xué)事實按照已定科學(xué)研究選題的目標(biāo)和需求，大量收集和整理科學(xué)事實和素材一方面要通過大量文獻資料的搜尋和檢索，獲得間接的經(jīng)驗另一方面，通過大量的觀察和一定的實驗（預(yù)實驗）獲得直接的經(jīng)驗獲得科學(xué)事實的過程不是毫無方向和完全脫離理性思維的復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第四十九頁，共143頁。（3）提出科學(xué)假說對獲取的科學(xué)事實進行思維加工和整理利用已有的直接和間接的事實和材料運用邏輯思維、形象思維、直覺思維的方法，進行科學(xué)抽象形成科學(xué)假說：1、2、3…

…復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十頁，共143頁。提出科學(xué)假說這一步在整個科學(xué)研究的過程中具有非常重要的作用科學(xué)研究的創(chuàng)造性表現(xiàn)得很明顯，創(chuàng)造性思維方法也起著十分重要的作用復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十一頁，共143頁。（4）驗證假說（最難的一步）針對科學(xué)假說的具體內(nèi)涵，通過一定的科學(xué)實驗設(shè)計，對已形成的假說逐一進行實驗檢驗通過將假說演繹出的預(yù)言與實驗的結(jié)果進行比較，對假說的正確性和完善程度逐一進行接受和否定的驗證，將被觀察和實驗接受或確認的假說進行肯定并在此基礎(chǔ)上分析經(jīng)肯定的假說與科學(xué)問題之間的關(guān)系這一驗證的過程主要是通過觀察和實驗來進行的，但常常應(yīng)輔之以邏輯判斷

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十二頁，共143頁。（5）形成理論將已確證的、與科學(xué)驗證相符合的假說上升為理論并將之與已有的理論進行比較，盡可能將它們統(tǒng)一起來這樣新形成的理論與原有的理論就可能形成比較嚴密的、有內(nèi)在邏輯關(guān)系的體系在這一過程中公理方法，即：從抽象上升到具體的方法，邏輯與歷史統(tǒng)一的方法均十分重要復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十三頁，共143頁。（6）檢驗和評價理論科學(xué)理論一經(jīng)建立，是否具有普遍性，這還需經(jīng)過社會實踐的評價包括對于科學(xué)理論的認識論評價（實驗和邏輯的檢驗評價）價值論評價（對科學(xué)理論的經(jīng)濟的、社會的、物質(zhì)的、精神的、人文價值的全面評價）實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準，只有經(jīng) 過檢驗和評價的理論才是“真理”

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十四頁，共143頁?；A(chǔ)科學(xué)研究的程序通常包括以下六大環(huán)節(jié)：3.提出假說4.驗證假說6.檢驗和評價理論5.形成理論2.獲取科學(xué)事實1.選題（提出問題）復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十五頁，共143頁。一種簡單有效的科學(xué)研究方法有這樣的方法嗎？How?以假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)研究方法Ahypothesisdrivenapproachofscientificresearch復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十六頁，共143頁?？茖W(xué)研究的四步法從大量（自然）現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)和凝練科學(xué)問題建立相關(guān)問題的科學(xué)假設(shè)設(shè)計和開展科學(xué)實驗驗證假設(shè)分析實驗結(jié)果形成科學(xué)理論（結(jié)論或發(fā)現(xiàn)）復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十七頁，共143頁。-科學(xué)結(jié)論-科學(xué)發(fā)現(xiàn)-科學(xué)理論科學(xué)問題科學(xué)假設(shè)實驗驗證(設(shè)計&實施)分析以假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)研究方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十八頁，共143頁。在進行研究的時候不斷問自己：Whatscientificquestion(s)Iamaddressing?WhathypothesisIamtesting?復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第五十九頁，共143頁。Book2:highlights:復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十頁，共143頁。Questions復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十一頁，共143頁。四、科學(xué)問題和科學(xué)假說

科學(xué)和知識的增長永遠始于問題，終于問題——愈來愈深化的問題，愈來愈能啟發(fā)新問題的問題?！ㄆ諣枏?fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十二頁，共143頁。-科學(xué)結(jié)論-科學(xué)發(fā)現(xiàn)-科學(xué)理論科學(xué)問題科學(xué)假設(shè)實驗驗證(設(shè)計&實施)分析以假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)研究方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十三頁，共143頁。Formulatingascientificquestionisthefirststepforresearch!復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十四頁，共143頁。1.1問題是科學(xué)研究的源泉弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素的例子（NobelPricewinner）斯科特，古再由直發(fā)現(xiàn)了相同現(xiàn)象，但沒有提出問題與諾貝爾獎擦肩而過1.

科學(xué)問題

Scientificquestions復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十五頁，共143頁。2.2科學(xué)問題的類型“What”–thenatureofobjectives,e.g.whatis“atom”?whatis“gene”?“How”–thestateandmovementofobjectives?e.g.howgenecanmove?“Why”–themechanismofthestateandmovementofobjectives,e.g.whyanapplefallsonthegrand,whyevolutionhappens?復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十六頁，共143頁。1.3Scientificvs.non-scientificquestionsLogicquestionsMathematicsquestionsMetaphysics(形而上學(xué))questionsFalse-scientificquestionsReligiousquestions復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十七頁，共143頁。1.4

科學(xué)問題的產(chǎn)生或提出

科學(xué)問題是在一定的背景知識下提出，絕對的無知是不可能導(dǎo)向知識的:對自然界事物的觀察對事情的未知而又想知道科學(xué)問題出現(xiàn)在于驚奇科學(xué)問題出現(xiàn)在于尋求知識體系邏輯統(tǒng)一性的努力復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十八頁，共143頁。1.5

科學(xué)問題的分類經(jīng)驗問題：涉及所已經(jīng)對象的結(jié)構(gòu)和關(guān)系概念問題：涉及科學(xué)討論、爭論中的疑難或科學(xué)理論結(jié)構(gòu)與該領(lǐng)域的方法論前提的不協(xié)調(diào)內(nèi)部概念問題和外部概念問題復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第六十九頁，共143頁。1.6

科學(xué)問題與解答每一次科學(xué)發(fā)現(xiàn)都經(jīng)歷了問題與解答的過程探索的開始也是最重要的一步即：提出問題提出問題需要科學(xué)家的創(chuàng)造力和想象力“提出一個問題往往比解決一個問題更重要”——愛因斯坦如何選擇問題是科學(xué)研究的重要戰(zhàn)略，甚至決定一個科學(xué)家的命運復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十頁，共143頁。提出科學(xué)問題時應(yīng)考慮：問題是否科學(xué)（科學(xué)性）？問題是否有價值（重要性）？問題是否客觀可行（可驗證性）？問題是否能產(chǎn)生新問題（豐富性）？問題是否具有發(fā)展前途（創(chuàng)新性）？是否與當(dāng)代重大的科學(xué)（理論價值）和社會實踐（經(jīng)濟價值）有關(guān)？復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十一頁，共143頁。提出的科學(xué)問題應(yīng)該：

簡單明確、無歧意可驗證一個好的科學(xué)研究方向，可使人終生受益，否則將會浪費掉一個科學(xué)家的才華和生命復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十二頁，共143頁。如何提出科學(xué)問題：案例分析復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十三頁，共143頁。三個科學(xué)問題DoseedsofallWRhavedormancy?Ifnot,cannon-dormantWRseedssurvivethroughwinter?Ifyes,whatmechanismsregulateWRseedgerminationafterfallintosoil?復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十四頁，共143頁。2.

科學(xué)假說

Scientifichypothesis

只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說?！鞲袼箯?fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十五頁，共143頁。Establishingahypothesisisthesecondstepforresearch!復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十六頁，共143頁。-科學(xué)結(jié)論-科學(xué)發(fā)現(xiàn)-科學(xué)理論科學(xué)問題科學(xué)假設(shè)實驗驗證(設(shè)計&實施)分析以假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)研究方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十七頁，共143頁。Hypothesis:astatementofexpectedresultsorapossibleresponsetotheresearchquestion假說：根據(jù)已知科學(xué)規(guī)律和科學(xué)事實對一定范圍內(nèi)的事物、現(xiàn)象的本質(zhì)、規(guī)律和原因的一種推測性說明科學(xué)研究：試探性地對經(jīng)驗事實作出的解釋，并對未來作出預(yù)測的過程1.2

假說的定義復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十八頁，共143頁。Hypothesis:Possibleresponses(orrelation)tothescientificquestionsHypothesis(H1):aproposedrelationshipforanobservedphenomenon(必然性)Nullhypothesis(H0):norelationshipbetweentwomeasuredphenomena(偶然性)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第七十九頁，共143頁。孟德爾（G.Mendel）的豌豆實驗

精彩的實驗（經(jīng)驗方法）與精彩的推理（理性思維）的結(jié)合

1.科學(xué)問題？

2.科學(xué)假說？復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十頁，共143頁?？茖W(xué)問題：WhytheF1hybridsoftallshortplantsarealwaystall?WhytheF2softallshortplantsalwayssegregateinto3tall:1short?科學(xué)假說：個體的屬性（相對性狀）由親本雙方的遺傳因子（基因）所控制遺傳因子可分為獨立的“顯性因子”和“隱性因子復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十一頁，共143頁。孟德爾（G.Mendel）的豌豆實驗3.驗證假說

豌豆實驗（7對性狀）高株(TT)：矮株(tt)

紫花(PP)：白花(pp)…

通過研究數(shù)以萬計的豌豆復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十二頁，共143頁。假說是作為科學(xué)問題的解答而提出來的相應(yīng)于科學(xué)問題的類型不同，假說的內(nèi)容、形式也不同因此，要正確不同類型的區(qū)分假說，特別是科學(xué)與非科學(xué)的假說好的假說往往會伴隨產(chǎn)生好的科研成果復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十三頁，共143頁。好科學(xué)假說的標(biāo)準可驗證性豐富性（可解釋設(shè)定現(xiàn)象，還可解釋其他相關(guān)和預(yù)測未知的事實）成熟性（預(yù)見度高）精確性（準確性）邏輯簡單沒有特設(shè)性（不能解釋反例）復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十四頁，共143頁。提出科學(xué)假說的有效思維形式

比較

分類溯因推斷

類比推斷分析與綜合

……復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十五頁，共143頁。如何建立科學(xué)假設(shè)：案例分析復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十六頁，共143頁。三個科學(xué)假設(shè)NotallWRhaveseeddormancySomenon-dormantWRseedscansurvivethroughwinterTemperatureregulatesWRseedgerminationafterfallintosoil復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十七頁，共143頁。Questions復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十八頁，共143頁。五、科學(xué)研究（實驗）設(shè)計

好的開始等于成功了一半?！袊裱詮?fù)旦大學(xué)盧寶榮第八十九頁，共143頁。-科學(xué)結(jié)論-科學(xué)發(fā)現(xiàn)-科學(xué)理論科學(xué)問題科學(xué)假設(shè)實驗驗證(設(shè)計&實施)分析以假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)研究方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十頁，共143頁。-科學(xué)結(jié)論-科學(xué)發(fā)現(xiàn)-科學(xué)理論科學(xué)問題科學(xué)假設(shè)實驗驗證(設(shè)計&實施)分析以假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)研究方法Whatisthegapbetweenhypothesis&theory?復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十一頁，共143頁。實驗設(shè)計的基本要求實驗設(shè)計應(yīng)該根據(jù)驗證科學(xué)假設(shè)的目的是否充分驗證科學(xué)假設(shè)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十二頁，共143頁。研究（實驗）的目的TesthypothesesdevelopedfromscientificquestionsusingapropermethodologyExploretheunknownworldinascience-basedwayProvetheoriesproposedpreviously復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十三頁，共143頁。實驗設(shè)計應(yīng)該考慮的因素Whatarescientificquestions&hypothesistested?Whatareexperimentalconditions:sites,climate,distance,labs?Whatareexperimentalmaterials?Experimentallayout&designLabfacilitiesDatacollection&analysis…復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十四頁，共143頁?！皩φ諏嶒灐北夭豢缮佟皩φ諏嶒灐笔巧飳W(xué)實驗中最重要的概念之一生物學(xué)實驗多采用“比較實驗”的方法“對照組”——作為比較標(biāo)準“實驗組”——比較實驗結(jié)果差異“空白組”——檢驗實驗條件復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十五頁，共143頁?！半S機性”的原則科學(xué)實驗在不同環(huán)境中進行為了排除人為和環(huán)境條件影響對“取樣”、“操作過程”和“空間設(shè)置”都要保持隨機性設(shè)置“重復(fù)”是保證隨機性的有效方法之一“控制條件”也是非常有效方法復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十六頁，共143頁?！敖y(tǒng)計學(xué)”的理念生物學(xué)實驗最重要的是要有“可重復(fù)性”實驗結(jié)果是“小概率”事件，還是具有普遍規(guī)律？獲得的差異是否具有“顯著性”？沒有統(tǒng)計的支持很難下結(jié)論實驗設(shè)計之初就要將實驗結(jié)果將如何統(tǒng)計考慮在內(nèi)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十七頁，共143頁。如何進行實驗設(shè)計？在實驗或研究開始之前制定一個開題計劃

(projectproposal)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十八頁，共143頁。Writedownawell-plannedresearchproposalwith:TitleoftheexperimentRational&Objectives

(references)Mainresearchcontents&activities(Core)Technicaldetails(Core)Timeframe(deadlines)ExpectedoutputsBudget復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第九十九頁，共143頁。1)ProposeaTITLEoftheexperimentComparethetitlewiththatinpaperwriting!復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百頁，共143頁。Threeimportantcomponentsinatitle:TheexpectedfindingsMaterialstobeincludedMethodstobeused復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零一頁，共143頁。復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零二頁，共143頁。Examples:(projecttitle)Predictingenvironmentalimpactsoftransgenicoutcrossingtowild&weedysoybeansinChina水稻轉(zhuǎn)基因逃逸及其生態(tài)風(fēng)險的生物學(xué)基礎(chǔ)MolecularcomparativestudiesofphylogenyofNorthAmerican&AsianElymusspecies通過染色體加倍創(chuàng)造多倍體花卉新品種復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零三頁，共143頁。2)RATIONAL&OBJECTIVESWhatisthescientificproblem(itsglobalstatus)WhatisthesignificancetoaddresssuchaproblemWhathavebeensolved&whataretheremaining(knowledgegaps)WhatishypothesisregardingtheproblemWhatareobjectivesoftheprojectWhatwillbecarriedout(researchcontents)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零四頁，共143頁。

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零五頁，共143頁。Scientificquestions?復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零六頁，共143頁。3)ResearchCONTENT&ACTIVITIESStatewhatwillbeinvestigatedintheproject(orplannedresearch)RelatingresearchcontentstoobjectivesWillthestudyanswerthescientificquestionsCanthestudytestthehypothesisArrangeactivitiesinalogicway復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零七頁，共143頁。

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零八頁，共143頁。

研究內(nèi)容：（實例）建立花粉介導(dǎo)的水稻轉(zhuǎn)基因逃逸預(yù)測模型

構(gòu)建抗蟲（Bt和CpTI）和抗除草劑（EPSPS）轉(zhuǎn)基因水稻與野生稻/雜草稻的雜交及自交、回交后代試驗群體檢測轉(zhuǎn)基因在雜種和不同世代群體中的表達水平和遺傳規(guī)律分析轉(zhuǎn)基因在特定選擇壓力下對野生稻/雜草稻適合度的影響分析含轉(zhuǎn)基因的野生稻個體在群體中的生存、競爭能力、擴散過程及其進化潛力復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百零九頁，共143頁。4)TechnicalDETAILSProvidedetailinformationregardingresearchprojectForexample:TechnicalroadmapsExperimentalsitesExperimentalmaterialsFieldexperimentallayoutLabexperiments復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十頁，共143頁。分子進化研究A)Technicalroadmaps復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十一頁，共143頁。B)SelectingEXPERIMENTALSITES

Betypical&Representative,abletoanswerthequestionsConsiderclimateinfluencesConsiderhuman&animalinfluencesAvoidtoolargedifferences/heterogeneouswithinthesites復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十二頁，共143頁。C)CollectingresearchMATERIALSSufficienttoaddressthequestions(statisticalpower)Considersamplingstrategy(randomvs.structured)Living&freshmaterialsReplicates復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十三頁，共143頁。D)ExperimentalLAYOUTExperimentTreatmentVariablesReplicatesRandomizedlayoutRandomblockinglayout復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十四頁，共143頁。E)LabexperimentDESIGNChemicalBiochemicalMolecularPhysiological(referringtoexp.Layout)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十五頁，共143頁。F)DataCOLLECTIONVariables(replicates&treatment)PlanaheadthedatacollectionQuality(accuracy,replicatesetc.)Spatial&timeconsiderationStatisticallysound復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十六頁，共143頁。G)DataANALYSISSimplemean/average(withSD)SinglevariantanalysisMultivariateanalysisDifferentanalyticalsoftwarepackage(Popgene,Ntsyset.)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十七頁，共143頁。

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十八頁，共143頁。5)TIMEframeListallresearchactivitiesagainsttimeperiod2009-2010…20010-2011…2011-2012…復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百一十九頁，共143頁。6)ExpectedOUTPUTSWhatwillyouachieveWhatresultsyouareexpectingPapersforpublicationTechnicalreports復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十頁，共143頁。預(yù)期成果(實例):獲得亞洲含SY基因組30個Elymus和3個Psedoroegneria物種的matK、ITS和Adh的序列建立亞洲含SY基因組Elymus物種的系統(tǒng)進化樹（Genetree）揭示這些物種中S基因組的起源及其與母本供體的關(guān)系闡明亞洲含SY基因組Elymus物種染色體同源性地理分化的分子學(xué)基礎(chǔ)項目完成后將在國內(nèi)、外刊物上發(fā)表論文3-6篇，其中SCI收錄的刊物上3-5篇復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十一頁，共143頁。

復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十二頁，共143頁。7)BUDGETIndicatefundsneededfortheprojectListalltheitems(includingpersonnel)tobeusedintheprojectExplainthebudgetedfundsagainsteachitem/researchactivity復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十三頁，共143頁。復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十四頁，共143頁。CaseanalysisDesignexperimenttoaddressthehypotheses復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十五頁，共143頁。ThreehypothesesNotallWRhaveseeddormancySomenon-dormantWRseedscansurvivethroughwinterTemperatureregulatesWRseedgerminationafterfallintosoil復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十六頁，共143頁。ThreesetsofexperimentsSeedgerminationtotestdormancySeedburialexperimenttotestsurvivethroughwinterSeedgerminationunderdifferenttemperaturetotestgermination-temperatureresponses復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十七頁，共143頁。1.Seedgerminationexperiment35WRpopulationswerecollectedworldwide5fromtropicalriceregion30fromtemperatericeregionAllseedswereharvestedfromacommongardenexperiment復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十八頁，共143頁。Seedgerminationexperiment90seedsfromeachpopulationweredividedinto3replicatesSeedgerminationonmoistfilterpaper6dayafterharvestAgrowthchamberatconstant28°CAlight/darkcycleof16/8h復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百二十九頁，共143頁。GerminationofWRpopulationsfromtemperate&tropicalregionsTropical復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百三十頁，共143頁。ConclusionWRfromtemperateregiondonothaveseeddormancySeeddormancyinWRfromtropicalregionisvariableSuggest:

WRoftemperateregionlikelyevolvedfromthenon-dormantcropprogenitors(CVrice)復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百三十一頁，共143頁。2.SeedsurviveexperimentSeedsfrom4populationsweresubjectedtoseedburialexperimentbetweenNov–March(nexty)8bags(replicates)containing50-80seedswereburiedca.2cmdeepSeedsweregerminatedafterburialfor20,40,80&100days復(fù)旦大學(xué)盧寶榮第一百三十二頁，共143頁。Seedsurvivalofthe4populationsafterburialinsoilPopulationSeedgerminationratio(%)20days40days80days100daysP197.5(96.9~98.1)83.08(80.9~85.1)88.2(83.3~93.1)83.7(80.0~89.4)P1058.9(53.4~64.4)45.0(44.3~45.7)31.3