科学问题与科研选题

第五章科学问题与科研选题,一、科学研究的起点,一、科学研究的起点,开普勒、瓦特、牛顿、达尔文巴甫洛夫：观察、观察、再观察！,亚里士多德,弗朗西斯培根,科学始于观察：观察记录事实分析事实归类归纳导出结论验证结论,巴甫洛夫,请观察！,一、科学研究的起点,波普尔的科学发展模式：P1TTEEP2,科学问题是科学研究的起点。,波普尔(英),（TentativeTheory;EliminationofError）,二、什么是科学问题,1、科学问题的含义,指一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又未解决的矛盾，它包含着一定的求解目标和应答域，但尚无确定的答案。科学问题的条件。科学问题的转换。例，宇宙起源科学问题的应答域。例，脚气病,2、科学问题的分类,1）按学科性质基础理论问题和应用研究问题。2）按问题的重要程度关键问题和一般问题。3）美国科学哲学家劳丹：经验问题可分为：（1）未解决的问题；（2）已解决的问题；（3）反常问题。概念问题分为：内部概念和外部概念两种。,三、科学问题的来源,爱因斯坦：提出一个问题往往比解决一个问题更重要。解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技能而已，而提出新的问题却需要有创造性的想象力。,希尔伯特的23个问题，推动了20世纪数学的发展。,希尔伯特(德),爱因斯坦,三、科学问题的来源,1、为寻求实事之间的联系提出问题。,詹纳接种牛痘,破解重庆彭水长寿村秘密,统计表明：全村1900多人，10年内上百岁的老人共7个；90岁以上健在的老人6个；80岁以上健在的老人50多。,按造国际通用方法，百岁老人占总人口比例达到万分之0.75就可以判定为长寿村，而茨塘村的这个比例是万分之21。,英国官方研究称克隆牛肉及奶制品可安全食用,英国食品标准局（FoodStandardsAgency）日前确认，来自克隆牛的牛肉和牛奶与常规法生产的牛肉和牛奶之间并不存在本质差异，不可能产生食品安全风险。目前在美国，出售来自克隆动物的食品是合法的，但这种行为在欧洲是被禁止的。（2010-11-27，网易探索）,三、科学问题的来源,2、从理论与事实之间的矛盾中发现问题。,能量连续与光电效应,盖伦与哈维的血液循环理论,三、科学问题的来源,3、从理论内部的矛盾中发现问题。悖论：飞矢不动悖论、康托尔悖论、罗素悖论佯谬：双生子佯谬、光度佯谬、薛定谔猫佯谬,三、科学问题的来源,4、从不同理论之间的分歧中发现问题。火成说和水成说、粒子说和波动说、进化论和突变论。,热力学第二定律,克劳修斯(德),达尔文（英）,三、科学问题的来源,5、从社会需求与已有生产技术手段的差距上发现问题。,经济发展、国防建设、医疗卫生和文化教育需要。,四、科学问题的选题,（一）科研选题的意义(1),1、课题选题关系到研究方向是否正确，具有战略意义贝尔纳:“课题的形成和选择，无论是作为外部的经济技术要求，抑或作为科学本身的要求，都是科研工作中最复杂的一个阶段。一般来说，提出课题比解决课题更困难。所以评价和选择课题，便成了研究战略的起点。”袁隆平：“选题正确与否是科研中的首要问题。要想选题正确，必须跟踪世界最新科技成果。”,（一）科研选题的意义(2),2、课题选择影响到科研的行动方案、步骤和方法。爱因斯坦：钻木板。3、课题选择决定着科研成果的水平及成果所带来的科学、社会、经济价值。,（二）科研选题的基本原则,1、需要性原则（1）,1）社会发展需要经济发展、国防建设、医疗卫生和文化教育需要。如，中国古代科技；电子信息技术、生物技术、航天技术、新材料新能源技术从本质上说，社会需要是科技发展的源泉，是原动力。恩格斯：“社会一旦有技术的需要，则这种需要就比十所大学更能把科学推向前进。”,袁隆平研发的亩产830公斤超级稻即将收割,目前，“世界杂交水稻之父”袁隆平赠送给故乡江西省德安县“Y两优二号”超级稻就要开镰收割。预计今年试种田产量可达每亩830公斤，比普通超级稻每亩增产200公斤左右。（中国新闻网，09-10-10）,加利福尼亚州：世界最大太阳能发电厂之一的帕赛尔工厂，最高水平：在一个阳光明媚日子的正午时分，太阳能园区产电能力可以达到11兆瓦的电力，足以为8000户人家供电。在暴风雨天，工厂仍能生产。,美空军“雷鸟”泰国航展表演,医学研究中的需要性原则,尽量选择防病治病中有重要意义或迫切需要解决的关键问题。例如，常见病多发病的防治研究、地方病、职业病、传染病、心脑血管疾病、恶性肿瘤、老年病等影响人类健康疾病的研究，以及对提高劳动者健康水平、促进医学发展的理论、基础研究。需要性原则还应符合主管部门需要。,1、需要性原则（2）,2）科学本身发展需要开拓科学领域、发展科学理论、改进科学方法。需要有长期需要和近期需要之分。对于人类未来的需要并不容易判断。像火车、飞机刚出现时，都曾被认为是没有发展前途的。因此，对于基础性研究，只要能推动科学自身发展，也应支持。,2、开创性原则,理论研究在一定程度上作出新发现，提出新见解，得出新概念、新理论、新原理。应用研究创造出新技术、新工艺、新设计、新材料、新品种、新方法选题前必须掌握拟研究领域的国内外研究状况、方法、水平及最新研究动态及发展趋势李政道：“做什么事情，都要跳到最前线去作战。问题不是怎么赶上，而是怎么超过。不能老是跟，那就永远跑不到前面去。要下决心走自己的路，才能做出创造性的工作。”,按照创造性原则选出的课题一般有以下几种情况,1、前人或他人未研究过的，以此课题来填补空白；2、前人或他人已提出来，但未取得研究成果或未取得同行、专家或学术界的认可；3、前人或他人虽作过研究，并提出了一些观点或技术上的创新，但根据自己所提出的问题、所做的实验的，能进一步发展、补充、修正或否定前人的研究成果；4、国外已有人研究，但尚未结合我国实际进行创新性研究，以此课题来填补国内某领域空白；5、把其他领域的理论成果或技术成果移植、借鉴到本研究领域；6、进行新的技术创造或革新。,3、科学性原则,选定的课题要有一定的科学理论或科学事实作为根据。选无根据地违背已确证的理论作为课题，就失去了起码的科学性原则。限于认识水平，科学和伪科学之间并没有一条鸿沟，像伦琴在发现X射线时，物理学家开尔文竟斥责为骗局；而星相说、水变油这样的伪科学都曾风靡一时。只需把科学性原则视为一般性前提，而不应绝对化，僵硬化。否则，也就违背了科学的创新精神，像寻求磁单极子、超光速的研究。这些课题既存在着较大风险，但也蕴藏着巨大的机遇。,英国发明造能装置能量守恒定律或被打破,英国Ecowatts公司科研人员耗时10年开发出一种名为“热能箱”的装置，能把1倍电能转化为最多2倍热能。英国约克大学的吉姆里昂对该系统进行了独立评估，结果发现这套系统运转起来后，不用费力就能获得是输入电能1.5倍至2倍的热能。据悉，英国贸易和工业部为这项耗资1400万英镑的研究提供了资金支持，旨在帮助低收入家庭获得负担得起的供暖服务。,4、可行性原则,选定科研课题时要根据已经具备的或者经过努力可以具备的条件确定课题。如，牛顿、爱因斯坦。1）主观条件选题时就需要考虑自身的知识结构、研究能力、兴趣爱好以及对课题的认识水平。2）客观条件选择课题时必须考虑科研经费、实验设备、原材料供应、图书情报资料，以及导师及合作者的研究情况。恩格斯：“我们只能在我们时代的条件下进行认识，而且这些条件达到什么程度，我们便认识到什么程度。”,小结,需要性：科研目的科学性：科研依据创造性：科研价值可行性：科研条件这四条原则，都是限制性原则，它们互相制约，把所选择的课题限制在较小范围，有利于判断。,五、选题来源（申请渠道）,国内涉及医药卫生的主要科研计划和科学基金,国家科技攻关计划国家级课题国家高技术研究发展计划（863）国家重点基础研究计划（973）国家自然科学基金国家新药研究基金部级课题国家卫生部科学研究基金省自然科学基金省级课题省科技计划项目省医药卫生基金,（一）国家级,1、国家科技部项目：国家财政拨款、按科研领域和层次组织项目国家攻关项目：医学领域项目由卫生部组织论证、评审、选项、管理和验收。五年制定一次“五年计划”。目标：经济和社会发展、研究和应用目标明确、面向全国公开招标、跨地区、跨单位联合课题。,863计划,1986年3月，王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位老科学家联合向中共中央写了一封信，题为关于跟踪世界战略性高科技发展的建议，信中指出，面对着世界新技术革命的挑战，中国应该不甘落后，要从现在就抓起，用力所能及的资金和人力跟踪新技术的发展进程，而不能等到十年、十五年经济实力相当好时再说，否则就会贻误时机，以后永远翻不了身。这封信得到了小平同志的高度重视，亲自批示：“这个建议十分重要。”在随后半年中，经过广泛、全面和极为严格的论证后，中共中央、国务院批准了高技术研究发展计划（863计划）纲要。由于计划的提出与邓小平同志的批示都是在1986年3月进行的，因此此计划被称为“863计划”。,“十一五”期间，863计划将以信息技术、生物和医药技术、新材料技术、先进制造技术、先进能源技术、资源环境技术、海洋技术、现代农业技术、现代交通技术和地球观测与导航技术等关键高技术领域为重点，按照专题和项目两种方式，组织开展对技术的研究开发。“十一五”期间，863计划将在上述高技术领域安排38个专题和一批重大、重点项目。专题是将探索性强、代表世界高技术发展方向、对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用，并有望获得原始性创新成果的前沿技术作为研究开发任务，以增强原始性创新能力和获取自主知识产权为目标，支持科研人员在确定的前沿技术方向，进行新概念、新方法，以及概念模型和原理样机的探索研究。项目是将集成性强、有望形成未来战略产品和技术系统、可以进行应用示范、有利于产业技术更新换代，并具备较好的人才队伍和研究开发基础的高技术作为研究开发任务，以增强集成创新能力和形成战略产品原型或技术系统为目标，以国家战略需求为背景，进行组织实施。,973计划,1997年6月，原国家科技领导小组决定要制定和实施国家重点基础研究发展规划，随后由科技部组织实施了国家重点基础研究发展计划（亦称973计划）。制定和实施973计划是党中央、国务院为实施“科教兴国”和“可持续发展战略”，加强基础研究和科技工作作出的重要决策。战略目标：加强原始性创新，在更深的层面和更广泛的领域解决国家经济与社会发展中的重大科学问题，以提高我国自主创新和解决重大问题的能力，为国家未来发展提供科学支撑。主要任务：1）围绕农业、能源、信息、资源环境、人口与健康、材料等领域的重大科学问题，开展多学科综合性研究，提供解决问题的理论依据和科学基础；2）部署相关的、重要的、探索性强的前沿基础研究；3）培养高科学素质、有创新能力的优秀人才；4）重点建设一批高水平、能承担国家重点科技任务的科学研究基地，形成若干跨学科的综合科学研究中心。,2、国家自然科学基金,经费来源：主要是国家财政拨款，同时接受国内外单位和个人的捐款资助：基础研究、部分应用基础研究三个层次,面上项目,自由申请：根据基金会每年发布的国家自然科学基金项目指南提出资助范围、鼓励研究的领域、定向研究课题、结合自己优势、自由选题。优先资助创新性强、交叉领域的项目、3年、每项约20余万元高新技术探索：要求同上、资金来源由“863项目”、基金委代管、见项目指南公布的招标项目申请青年科学基金：要求同自由申请、35岁以下地区基金：要求同自由申请、仅10个省,重点项目,国家目标、根据已有的基础、抢占国际学科前沿申请要求：同自由申请、项目内容见项目指南中的重点项目招标定向申请、35年、约150万元条件:a）高水平、活跃在学科前沿的学术带头人和相应的研究队伍b）有国内领先的研究工作基础c）合理的研究方案和实验研究条件,重大项目,国家目标、重大战略意义的科学技术问题申请要求：填写“国家自然科学基金重大项目联合研究申请书”子课题申请书“国家自然科学基金申请书”统一规划、定向招标、5年约500万元条件：a）必须2个以上单位联合申请b）学科交叉、融合c）有学术造诣高、组织能力强的带头人、相应研究梯队d）有国内领先的研究工作基础和研究条件,专项基金,主任基金新概念、新构思、探索基金国家杰出青年科学基金海外学者合作基金港、澳青年学者合作基金国家基础学科人才建设基金创新研究集体基金国家重点实验室研究基金优秀研究成果专著基金,(二)省、部级项目,1、省、市级项目：强调为本地区、经济、社会发展服务应用目标？经济、社会效益如何？2.部、委级项目：各部省基金项目3.厅、局级项目：厅、局科研经费4.名人基金项目：吴阶平基金、默沙东基金（均为卫生部代管）5.其它基金项目：WHO基金、国际儿童基金,国家中长期科技发展规划纲要（20062020）,医学科研的重点范围与优先主题安全避孕与出生缺陷防治心脑血管病、肿瘤等重大非传染病防治城乡社区常见多发病防治中医药传承与创新发展先进医疗设备与生物医用材料医学科研的重大专项重大新药创制艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治医学科研的前沿技术靶标发现技术基于干细胞的人体组织工程技术医学基础科研脑科学与认知科学人类健康与疾病的生物学基础,20世纪医学十大成就（1）,1900年奥地利生理学家兰德斯坦纳等发现了人类的ABO血型系统1928年英国微生物学家弗莱明发现青霉素1936年前苏联首次成功进行肾移植1953年美国生物学家沃森和英国物理学家克里克首次确定人类DNA双螺旋立体结构1953年塞尔得格应用自制的器械成功地进行了动脉血管造影；1956年Dedman等又成功地完成了选择性腹腔动脉和肠系膜上动脉造影,20世纪医学十大成就（2）,1978年7月25日，世界上第一名“试管婴儿”路易布朗在英国诞生20世纪70年代柯马克和纽博尔德洪兹菲尔德发明了电子计算机X线断层显像技术（CT），80年代又出现了磁共振显像技术（MRI）1987年法国医生莫瑞特首先利用膀胱镜完成了世界上第一例内镜下胆囊手术1996年7月英国爱丁堡卢斯