科學研究入門讀物.ppt

1、科學研究入門讀物,科學研究如何開始,剛開始做科學研究或剛進入一個新領域的科學家常面臨的問題： 怎樣選擇研究的課題，或者選定了課題后做什么實驗 我想科研選題可有兩種方式，前瞻式與回顧式。 這兩種方式從截然不同的策略開始，但最終都可能使你對科學做出貢獻，同時又享受到探索與發(fā)現的樂趣。,前瞻式研究,前瞻式研究的第一步，你徹底檢索你感興趣的領域的文獻，精讀最新最熱雜志里最熱的文章，搞清楚這個領域里已解決的和未解決的問題。然后，你開始針對未解決的問題設計自己的實驗。這些問題常常是最近熱文章尚未涉及的下一步。這是一種正規(guī)的科研方式探索未知、追尋新知、一種往前看的前瞻式研究。 但是，這種方式對一個科研新手或

2、剛進入新領域的科學家是有問題的，因為在你完成你夢想的實驗之前，類似的實驗很可能早被已有成就的實驗室先發(fā)表了。很顯然，大多數未解決的重要問題的下一步工作，必定已在許多實驗室中進行。一個新手要和他們競爭，顯然是處于極為不利的地位。,回顧式研究,對新手來說，第二種回顧式研究則提供了一個比較合適的方式。 回顧式研究的第一步，你把所有熱雜志熱文章都暫擱一邊，讀幾篇你所選的領域里最近的權威綜述，從這些綜述中選出幾個你感興趣，在這領域里已被公認的、接受的概念和假說。 下一步就是去圖書館尋找這些假說所依據的原始文獻（這些文獻可能太老而無法從網上下載）。在仔細閱讀這些文章后，你開始設計一個新的實驗，用過去沒有的

3、新技術或方法，再度檢測這個假說（你不能完全依照舊方法去重復舊實驗，因為復制別人的實驗是不受重視的）。,回顧式研究,你的實驗可能有兩種結果。 第一，你可能證實了舊的實驗結果是正確的，因為你使用了新的實驗技術或方法，為一個公認的重要假說提供了新證據，對這個領域是有相當的貢獻，可以發(fā)表在高水平的雜志。 另一個可能是你的實驗結果與舊的實驗結果不符或甚至相反，那你就中獎了。你的證據可以對目前公認的假說提出質疑，流行的概念與假設需要重新考慮，你可以發(fā)表一篇熱文章，一連串的新研究課題也將從此誕生。,注意一,科學的進展就是不斷對目前流行的假說進行修正。 前瞻式研究從累積新的信息來迫使假說修正。 回顧式研究則從

4、檢測已知信息的可靠性直接指出假說的破綻。 在這個電子通訊和信息爆炸的時代，新一代科學家卻反而因信息陷入了一個嚴重的危機：不能有效選擇和消化輕易即可獲得的信息。我深深感到新入科研之門的年輕學生最不該做的，就是大量下載所有與他領域有關的文獻，而且努力去讀所有的文獻。一個科研新手往往很難判斷所得信息的可信度與其意義，已存在的大量信息難免造成不必要的困惑。事實上，科學界泛濫成災的文獻，對年輕科學家富有創(chuàng)造力的心智可能會造成窒息性的傷害。,注意一,大腦處理信息的創(chuàng)造性與大腦已存信息量之間有什么關系？為什么科學上最富有創(chuàng)造性的，尤其是在物理與數學領域，常常是在科學家年輕的時候完成的？為什么大腦的創(chuàng)造力似乎

5、隨年齡而衰退？ 我現在的假說是信息量與創(chuàng)造力之間可能是成反比的。每一個新存入神經網絡的信息，都是對創(chuàng)造性處理信息的一個新的約束。知識累積愈多，腦中各式各樣的框架也愈多，而這些已知的框架正是創(chuàng)新的主要障礙。因此，對知識極謹慎、有抵制性地選擇吸收，可能是保持創(chuàng)造力的重要一環(huán)。,科學研究工作的生命周期,科學問題和科研項目的來源 科研項目的前期工作 方案和計劃的制定 實驗室和實踐工作 資料積累與建立模型 成果的形成 論文寫作,1、科學問題和科研項目的來源,科學問題的來源 科學的連續(xù)性的需求DNA與蛋白組學 技術對科學的需求低損耗變壓器、新材料 生產對科學的需求系統(tǒng)科學 科研項目的來源 政府行為政府計劃

6、（863、973、基金） 企業(yè)行為企業(yè)委托合同 科技工作自身的延伸行為,2、科研項目的前期工作,充分了解背景和已有的工作基礎 確定要解決的對象目標 文獻檢索（圖書-網絡-期刊-人員活的資料） 充分讀懂2-3篇經典文獻（科學思路、創(chuàng)新點、結構、結論、引文） 目標的可行性 科學的可解性，不悖與更上一層的知識 目標的有限性，相關知識的準備 必要的價值理性,3、方案和計劃的制定,項目的執(zhí)行方案 總體目標的確定，目標必要的分解 科學路線：科學思路推理過程的框圖 技術路線：數據來源、設備、試驗方法、計算方法、精度評估 項目的執(zhí)行計劃 項目過程的分解，PERT圖 過程人員資源的配置 單個階段的驗收，向下一個

7、階段前進,4、實驗室和實踐工作（有目標的數據獲?。?設計一個試驗 目的、方法、設備、流程、數據處理方法 數據收集，可靠性識別，誤差評估 數據處理 數據予處理，剔除干擾數據 利用設定的數據處理方法進行處理 結果分析，與預想的符合度 重復試驗方法,5、資料積累與建立模型,資料的有序積累 時間序列數據分類 空間序列數據分類 對比數據(對照組、對比通道) 從數據到曲線，從曲線到模型 從數據到曲線，完成了知識系統(tǒng)從曲線到模型，客觀世界抽象，完成了知識系統(tǒng),6、成果的形成,新知識的形成 新規(guī)律的發(fā)現 實例驗證，普遍性驗證，數學驗證，形成嚴密的結論新知識的形成 從知識到成果 創(chuàng)新點，新知識在知識系統(tǒng)中的位置

8、 社會評價系統(tǒng)的認同程度 形成公認的成果 產生新學說、新技術、新材料、新軟件、新系統(tǒng) 進入應用，進入產業(yè)鏈,7、論文寫作(初步知識),形式 題目、作者、單位 摘要（中、英文）、正文（科學問題、前人工作、科學思路技術路線、實驗過程、結果分析、結論） 引文（作者、題目、出版刊物、時間） 內容核心是創(chuàng)新 科學思想 or技術路線 or實驗方法 or測試技術 投向那里 國際刊物、會議，國內刊物、會議渠道 采用的原則：創(chuàng)新、格式、表達，接收與修改,科研工作的工具和環(huán)境,網絡環(huán)境 最重要的站點：資料站點、知識站點、消息站點 只能給你社會平均知識大眾網絡 文獻環(huán)境 檢索工具 前沿研究工作，了解同類人員的工作狀

9、況 知識的綜合帶來啟發(fā),科學研究工作組織藝術,組織團隊個人 組織是支撐系統(tǒng)，環(huán)境系統(tǒng)，服務系統(tǒng) 現代科學只有團隊才能成功人類基因組，（生物學+物理學） 科學精英在團隊中產生 個人在團隊中做小兵，要有大將風度（了解和把握全局），將來才能成為大將,科學研究工作組織藝術（1）,科學人格和科學能力的培養(yǎng) 要有明確的科學方向，明確的研究對象 從系統(tǒng)看問題，從部件做工作 選擇2-3種偏前沿的刊物，作為自己研究工作的參照物，不斷跟蹤 做1、2、3件事，做好1件事，決不要做10件事,科學研究工作組織藝術（2）,科學人格和科學能力的培養(yǎng) 交幾個學術界朋友（國內、國外） 熟悉若干項目的渠道 培育一批可靠的合作單位

10、 不說假話，不說大話 假定自己是“完美”的人，能夠包容有缺點的同事、同行、老師一起合作，在這個過程中學會認識和善待自己,大學研究所的未來合作必要性,大學：學術的自由 人才的源泉 學科的綜合,研究所：長期定點 研究、觀測 科學裝置 工程能力,學術、社會、經濟期望,政府、企業(yè)的需求.,社會需求. 目標系統(tǒng),合作精神的培育,“人文環(huán)境”的營造，“以人為本”的實踐 對自己的能力有清醒的認識； 永遠沒有“大而全”，學術和技術的不斷擴張?zhí)岣撸?帶頭人的魅力： 堅持科學精神而不是權利的擴大； 組織集成能力，總體把握和任務合理分配與組合； 充分的民主方法和目標檢查與管理； 帶頭人的魅力使隊伍的凝聚，基于共同工

11、作目標下的資源優(yōu)化配置，任務的分解和集成。,合作形式的探索,大學為合作的靈魂，研究所為合作技術體系，企業(yè)為組織管理核心 大學文化：創(chuàng)造性思維，科學的表達，團隊水平的提升； 研究所文化：學科的創(chuàng)新和技術體系的建設； 企業(yè)文化：經濟責任、嚴密組織、工程化操作。,如何選擇好的研究課題,選擇好的研究課題必須遵循的選題原則 1、價值性原則（有理論價值與實踐價值） 2、新穎性原則（時代感、內容新、方法新、角度新） 3、具體性原則（不空泛籠統(tǒng)，也不過于具體狹窄） 4、量力性原則（量力而行，考慮主客觀因素，完成的可能性） 選題的基本途徑 從理論的空白處、不足處、“錯誤”處和邊緣學科、交叉學科中選題,發(fā)現問題的

12、思維策略,1、懷疑（熟悉學科內容，養(yǎng)成反思習慣，懷疑權威論斷）； 2、逆向思維（變換角度，反向思考）； 3、類比（與其他領域的現象事實有相似共通之處）； 4、深入探究事物,文獻調查,文獻調查法也叫二手資料查閱法，就是通過收集有關的各種文獻資料，摘取其中對所研究課題有用的信息的方法。 采用這種方法獲取資料比較容易和方便，省時省力，但是要花費大量的時間去查閱有關文獻，并要求研究者有一定的相關知識和經驗。 一篇好的研究論文在開頭的序論部分應該確認問題并進行文獻評論。學術性的問題，一定是在某一理論背景下提出的，即一個學術問題總是在一定理論啟發(fā)、指導下提出的。這樣，學術問題總是與一定理論相聯(lián)系的，與其說

13、是確認了一個問題，不如說是尋找到了一個觀察問題的理論視角。文獻評論主要是對于與確認問題有關的研究領域進行綜述和評論，這是一個學術性研究必備的環(huán)節(jié)?？茖W研究是一種知識積累的過程，每一項具體的科學研究都是對科學知識系統(tǒng)的檢驗和補充。這樣就有必要說明自己的研究與以往研究的關系，特別是要針對所研究的問題說明別的研究采用哪些方法，進行了哪些研究，形成了哪些理論，還存在哪些不足。,文獻篩選,文獻評論前一般要對研究文獻進行篩選，在相同研究領域的前提下特別要注意： （1）選取與自己所研究的問題和采用的理論框架相近的研究文獻。 （2）選取發(fā)表時間比較晚、年代較近的研究文獻。 （3）選取那些被研究者引用頻度較高的

14、研究文獻。 （4）選取學術刊物上的研究文獻。 科學研究貴在創(chuàng)新，重復勞動沒有意義。人類對任何問題的認識和研究，總是一個連續(xù)積累的過程。如果無視和否定前人的工作，那就意味著一切都將要從零開始。熟悉前輩學人對研究進展情況，目的在于對前人的研究成果能有所了解，把前人的終點作為自己的起點，以科學的世界觀和方法論作指導，繼續(xù)前進，努力解決前人沒有解決或沒有完全解決的那些問題。,文獻檢索文摘期刊利用：SCI,SCI檢索方法和步驟,文獻檢索文摘期刊利用：EI檢索實例,文獻檢索文摘期刊利用： CA編排,文獻檢索文摘期刊利用： SA檢索實例,充分利用情報資源,十大情報源 所謂“十大情報源”，是指人們在進行科研及

15、技術工作時使用頻率比較高的十種情報來源的總稱。也是最主要的十種科技文獻。,1、科技圖書,是對某專門知識或某學科進行系統(tǒng)的論述或概括的一種情報來源?？萍紙D書包括專著、論文集、教科書、百科全書以及字典、詞典和手冊等。一般說，科技圖書的出版周期較長，對新成就、新觀點、新技術等的介紹，不如科技期刊來得快。,2、科技期刊(periodical),又稱連續(xù)性出版物（serials),是一種定期或不定期連續(xù)出版的文獻載體，它一般有同樣的名稱，按一定時間編定卷號，每一卷又分若干期。科技期刊出版周期短，因而發(fā)表論文速度快；科技期刊種類多，因而能反映各個領域的成果和水平。查閱科技期刊，對于了解第一手資料、掌握進展

16、情況、開闊思路最有參考價值。 類型：i.學術性、技術性刊物，是科技期刊的核心部分。刊名一般為：Acta（學報）、Journals（雜志）、Annuals（紀事）、Bulletin（通報）、Transactions（匯刊）、Proceedings（會刊）、Review（評論）、Progress;Advances in .（進展）等。ii.快報型。Communication（通訊）、letters（通訊）、bulletin等。iii.消息性（newsy journals）。news（新聞）、news letters等。iv.資料性（data journals)。data、event等。,3、科技報

17、告,報道（記錄）研究和開發(fā)調查工作的成果或進展情況的一種文獻類型，一般都編有號碼以供識別。 常用的報告名稱有： 按報告的形式可分為：report（報告書），technical notes（技術札記）,memorandum（備忘錄），papers（論文），bulletin（通報），technical translations（技術譯叢），special publications（特種出版物）。 按研究的進展情況分：primary report（初步報告），progress report（進展報告）， interim report（期中（臨時）報告），final report（最終報告）。 國際上

18、比較著名的科技報告如美國的AD國防部(ASTIA Document)報告、NASD報告、PB報告。,4、會議文獻,指學術會議文獻，它往往反映出科學技術的發(fā)展趨勢，其特點是與最新成果的間隔時間短，但其內容與期刊相比可能不太成熟。會議類型大致可分為國際會議、全國性會議及地區(qū)會議等。會議和會議文獻常用的主要名稱有conference（大會）、meeting（小型會議）、symposium（討論會）、proceeding（會議錄）、paper（單篇論文）、transaction（匯報）等。 如美國冷泉港定量生物學討論會 (Cold Spring Harbor Symposia on Quantitat

19、ive Biology)會議錄、歐洲生化學會聯(lián)合會(Federation Of European Biochemical Society， FEBS) 專題會議錄等等。,5、專利文獻,在實行專利制度的國家，凡是本國或外國的個人和企業(yè)有了創(chuàng)造發(fā)明，都可以根據專利法的規(guī)定，向本國或外國專利局提出申請，經審查合格，批準授予在一定年限內享有創(chuàng)造發(fā)明成果的權利，并在法律上受到保護，這樣一種受到法律保護的技術專有權利叫做專利。專利是與產業(yè)活動密切相關的，因而其實用性非常強。 根據專利的技術水平和應用情況，其類型有invention（發(fā)明）、utility patent(實用新型）、和design pate

20、nt（外觀設計）等。,6、標準文獻,標準化主要包括三個方面： .產品標準化，即產品質量要符合技術規(guī)定； .產品規(guī)格化和系列化，即產品按型號大小來分檔，成系列的發(fā)展，從而保證以較少的品種來滿足廣泛的要求； .零部件通用化，即同類機型零部件，特別是易損件要做到最大限度的通用互換性 經過公認權威當局批準的標準化工作成果，可以采用文件形式或規(guī)定基本單位（物理常數）這兩種形式固定下來、以文件形式出現的標準化工作成果，就是標準文獻。,7、學位論文,高等學校畢業(yè)生、研究生在評定學士、碩士、博士等學位時提出的論文。因為它是經過一定審查的原始研究成果，一般都帶有獨創(chuàng)性和學術性，所以也有一定的參考價值。 學位論文

21、一般不單獨出版，質量比較高的論文，多發(fā)表在有關專業(yè)的期刊上。,8、產品資料,一般是指品樣本，即產品說明書。好的產品說明書含有豐富的內容，包括產品規(guī)格、產品特點、產品專利號等多種對生產有用的信息。,9、技術檔案,在生產建設中和科技部門的技術活動中形成的，有一定的工程對象的技術文件的總稱。,10、科技報紙,在報紙上刊載的科技文獻，主要是指關于科技方面的新聞報道。 由于報紙報道及時、包含的信息量大，所以，它可使我們及時得到一些重要的科技消息。同時，報紙上的有關科技專欄，也是我們了解國內外科技動態(tài)和科技珍聞的一個窗口。 十大情報源中，最重要的是期刊、會議、學位論文和專利。,文獻檢索科技文獻的搜集,收集

22、的原則 準：搜集的文獻應是針對特定要求，能為其研究課題內容提供可靠的依據。 全：所搜集的情報文獻資料應能反映其所研究的學科領域或課題內容的全貌，能揭示問題的本質，反映其研究課題內容的來龍去脈和發(fā)展的全過程。 深：當今科技領域相互交叉，相互滲透，學科的細化，科學研究的綜合化、全球化，文獻資料的搜集應注意打破門戶界限，注意相關和交叉學科，既要搜集國內的也要搜集國外的，既要有公開的，又要有內部的，不僅有新的，也要搜集老的文獻。,文獻檢索科技文獻的搜集,搜集的方法 隨著科學技術的迅速發(fā)展，記錄新發(fā)現、新發(fā)明、新知識的手段也在不斷地增加，從而產生了數量龐大、品種繁多的科技期刊、科技圖書和特種文獻資料?？?/p>

23、研人員要從浩如煙海的文獻中，搜集所需的參考文獻資料的難度也隨之加大。為此，科研人員必須學會選擇與使用各種類型的文獻資料、檢索工具和現代化檢索手段。 查找文獻資料的方法一般有三種：,文獻檢索科技文獻的搜集,引文追索法 這種方法是利用已閱文章后面的參考文獻為檢索引線。 論文撰寫過程中一般都要參考他人的論文。對于所參考的論文都要在自己文章末尾加以注明，即所謂的“參考文獻”，這種“參考文獻”的數量多少不等，有的35篇，有的30-50篇，有的上百篇。人們可以通過“參考文獻”發(fā)現與論文有關的資料，并可根據出處查找原文。如此繼續(xù)追溯，逐漸擴大，直到達到滿足為止。 適用于沒有正規(guī)檢索工具的情況下使用,文獻檢索

24、科技文獻的搜集,檢索工具法 利用檢索工具進行查找文獻資料。該法準確、快速，科技人員最常用。 方法和步驟： (1)分析研究課題，確定主題詞 如果是由情報人員代查，首先應當了解課題內容，掌握能夠代表主題的概念。 (2)確定檢索專業(yè)和時間范圍 比如查找某種軍用化學毒劑損傷特點的文章。 第步就要找到醫(yī)藥衛(wèi)生大類，然后再從軍事醫(yī)學類別里找到化學損傷和某種化學毒劑損傷的有關目錄和出處。如果是文摘，便可立即了解它們的大體內容。,文獻檢索科技文獻的搜集,其次確定時間范圍，有的需要查閱12年內的近期資料，有的要查10年之內的有關資料。如果要了解一項技術的發(fā)展歷程，還要擴大時間范圍。有時還要確定地域范圍。在一般情

25、況下，知道是哪個國家，就去查這個國家編制出版的檢索工具。 (3)選定檢索工具：人們查閱文獻常用的方法是檢索工具法。究竟選擇何種檢索工具合呢?這就需要熟悉國內外檢索工具的種類、特點和使用方法。,文獻檢索科技文獻的搜集,(4)確定檢索途徑 (I)書名檢索途徑：它是利用書名目錄或資料目錄進行檢索的途徑。書名檢索工具的特點同查字典類似，用時把書名按字順序排列。如外文或漢語拼音字母排序，找出題目之后便可得知收藏出處。 ()作者檢索途徑：這種檢索工具有個人作者索引和團體作者索引，均按名字或名稱字順編排。作者索引較為常用，因在一位知名作者名下，可以發(fā)現較多的同類題目文獻。 ()分類檢索途徑：這是利分分類索引

26、、分類號或類別進行檢索。,文獻檢索科技文獻的搜集,()主題檢索途徑：這是以文獻內容的主題作為查找文獻的線索。這一類檢索工具的編制又分主題索引、關鍵詞索引、單元詞索引、敘詞索引。主題索引和關鍵詞索引是常用方法，而單元詞索引和敘詞索引；主要用于電子計算機檢索。 (V)號碼檢索途徑：號碼檢索包括報告號、專利號、標準號、合同號檢索等。這種檢索是以已知號碼作為查找文獻的線索。 (5)索取原始文獻：根據已經查得的線索：(在各種目錄中都有索取號，便可向文獻收藏單位或編寫單位索取原件和復制件。,文獻檢索科技文獻的搜集,綜合法 在實際工作中，常常把“引文追溯法”與“檢索工具法”結合起來交替使用 檢索文獻資料的途

27、徑和方法及工具書不能一概而論，應因檢索目的和對象的不同而不同。 電子通訊技術、計算機網絡技術以及激光、光盤技術的發(fā)展與推廣應用；特別是通訊衛(wèi)星大大加速了信息的傳遞，增強了信息(情報)的時效性，同時給文獻收集加工、數據庫網絡的建設及應用創(chuàng)造了優(yōu)越條件，計算機檢索、光盤檢索等先進技術應運而生。,科學的研究方法有: 理論分析和計算； 物理模型試驗,模型方法,一 科學模型及其兩種形式 科學模型的定義：在結構的重要方面和所研究的系統(tǒng)相似的，真實的或想象的系統(tǒng)模型。它往往能為大范圍的觀察事實提供解釋。,物質形式的科學模型,實物模型：對要研究的客體，按照一定的研究目的，尋找一種天然存在的具有相似性的實物或者

28、人工地制造一種具有相似形的實物，作為原形客體的實際模擬物，即實物模型。運用這種實物模型，進行模擬實驗或模型實驗，以獲取關于客體的某種規(guī)律性認識。 天然模型：以天然存在物作為模型。最為典型和運用得最多的就是生物模型。 人工模型，即以人工制作物作為科學模型。,思維形式的科學模型,對要研究的對象，按照一定的研究目的，經過科學的分析而抽象出它的本質屬性 特征，構造一種思維形式的模擬物，即思維模型，常表現為抽象的、數學的、理論的形態(tài)。 （1）理想模型：是對研究對象的一種簡化和理想化。 （2）數學模型： （3）理論模型： （4）半經驗半理論模型：,二 建立模型的方法論原則,1模型具有工具性與對象性雙重性質

29、。 2建立模型的方法論原則： （1）相似性與簡單性的統(tǒng)一。要求具有本質上的相似性。 （2）可驗證性。 （3）多種知識和方法的綜合運用。,三 科學模型的多重功能,1科學模型的研究綱領作用； 2科學研究的間接方法； 3思維模型可以起到思想實驗的目的。思想實驗實際上是思維操作亦即邏輯推理的結果。 是實際實驗的邏輯補充。 4模型是研究復雜系統(tǒng)的關鍵。 5模型研究對實踐的指導作用。,四 模型的多樣性和有限性,1 多樣性 2 局限性：過于簡化。,數學方法,一 數學方法及其特點 1數學方法概念：是指以數學為工具進行科學研究的方法，即用數學語言表達事物的狀態(tài)、關系和過程，經推導、演算和分析，以形成解釋、判斷和

30、預言的方法。,2數學方法的特征：,高度的抽象性； 數學方法具有嚴密的邏輯性； 數學方法具有應用的廣泛性。,二 數學方法在科學認識中的作用,1 為科學技術研究提供簡潔精確的形式化語言 2 為科學技術研究提供數量分析和計算的方法： 3 為科學研究提供邏輯推理的工具,三 數學方法的應用,1 數學模型方法 數學模型是對于某個特定對象或一定問題，采用形式化數學語言來描述其特征及數量相依關系的一種數學結構，它是一組數學關系式或一套具體的數學算法。 確定性數學模型； 隨機性數學模型； 模糊性數學模型； 突變性數學模型。,2 數學實驗（計算機實驗）方法：,即這所要研究問題的數學模型，轉換為能輸入計算機進行數值運算的形式，或直接建立計算機仿真模型，在計算機上通過系統(tǒng)地變換參數作大量數值計算。,探索復雜性的方法,一 探索簡單性 研究相對簡單的對象特別是把用簡化的方法研究事物，即為探索簡單