第二章科学研究基本要素2013详解.ppt

科学研究方法论,2013年,2,第二章科学研究的基本要素,概论概念定义命题和假设推理,事实名词、术语变量理论分类,3,1概论,要素的必要性,以硕士和博士论文、学术论文和研究报告等形式反映的研究成果，犹如构造的建筑物，它离不开砖块、基石、支柱和连接件等基本构件，需要一些基本要素，包括概念（名词、变量）、假设、理论分类等。,学术研究要求所使用的名词准确无误，不仅研究者自己明确，也力求其他人能同样准确无误地理解和重复研究过程和结论。建筑物的基本构件需要规格、规范，科学研究的基本要素同样要有规范、规格。,4,研究要素的重要性,日常沟通中所使用的语言含意不可能十分清晰和精确。因此，即使日常所发表的很有价值的观点和内容并不能构成一项研究成果。基本要素的表达和运用反映了研究者的基本功和基础技能。研究者的水平和功底体现在这些要素层次的细节中。,5,2科学事实的概念,科学活动有两个层面：科学事实和科学理论所谓“事实”是对某种特殊的经验的陈述或判断，是人们通过感觉经验所感知到的现象或过程，是关于世界的个别性的判断，是世界曾经发生和正在发生着的事件。科学事实在研究活动中极为重要，一方面科学活动要收集事实，最终目的是建立能够解释并预见事实的理论，另一方面，科学理论正确与否要依靠科学事实的检验。,6,科学事实的判断,科学事实是进入到研究者研究视野中的现象，研究者将什么样的感觉经验作为研究活动的对象是有选择的；科学事实要通过科学的概念来描述；把什么样的现象认定为科学事实，并不只在于它是否在感觉经验中出现，而是它能否被研究者集体公共检验；科学事实也并不都是由感觉器官首先发现的，有的科学事实是由理论预见后才经感觉器官发现的。获取科学事实可通过两种途径：科学观察、科学实验。,7,3概念,概念(concept)是人们思维的产物。人们在现实生活中观测和感受到一群相关现象具有某种共同属性即同一性，于是将这种共性冠之以一个名词。供人们沟通中使用。概念是通过概括和抽象而得到的。,8,概念化和思维心象,概念和概念化还不是一个意思。人们通过心象(mentalimage)形成概念的过程称为“概念化”过程(conceptualization)。概念形成要经过一个概括相关共性的过程，或者说概念化过程。,9,概念“公用”，概念化过程“私有”,概念是“公用”，而概念化的过程各异。正是因为这种“私有”，研究者或论文作者对所运用概念的理解与合作者、同行及读者的理解显然也不可能完全相同。因此，很有必要在研究报告和论文中明确界定所应用的概念。简而言之，概念是对所观测事物本质的抽象表达，目的是简化思考，便于沟通，在一个名词下对事物的各种形态作一素描。,10,概念的表达,有些概念和事实或对象很接近，如白马、黑马、宽或窄；有些概念直接表达有困难，可从其他领域的语言中借用，如工作“重心”转移，感情有“距离”，“遗传算法”、“克隆算法”、“数据仓库”等；许多情况下，借用概念还不够，需要有些专门用语，或对一个词给予新的含义，如模型、模块、“虚拟组织”、“敏捷生产”等。,11,概念对象参照点,清晰概念的最终参照点必须依托于可直接观测的事实或确定无疑的属性。如“程序设计语言”、“存储器”等。科学研究中的一些概念往往不能依托于直接观测，而建立在和其他概念有某种逻辑关系的基础上，但最重要归结到某种确定的参照概念。如“面向对象”、“组件”、“网格计算”、“智能体(Agent)”,”数据仓库”、“数据挖掘”等。,12,观测对象分类,研究中观测的对象可概括为三类：第一类为可直接观测的，像苹果的颜色；第二类为间接观测的，需要用相对较复杂和间接的办法才能观测，如分子结构；第三类是推测性的，如“宇宙黑洞”。,13,4名词、术语,（1）概念名词乃为一个概念正名。一个概念必然有个名词加以表达，以便书面和口头交流。名词要贴切表达概念，汉字属象形文字，名词可引起人们对于概念的联想，如水、川、山、口等以及在此基础上变换出的文字，如河（左形右声），花（上形下声），病（内声外形）等。拉丁语系文字并不具备这种功能。,14,概念和名词表达方面的问题,从研究生论文写作的实际情况看来，概念和名词表述方面往往令人感到太随意。存在的问题：同一概念，论文前后用不同的名词，或同一名词，前后代表不同属性。研究者在一项研究报告中要负责地推出所必需的学术名词，一旦出现后便要一以贯之。,15,存在的问题：,推出新名词而无后续内容。如果有些概念已有约定俗成或习惯沿用的名词，就应优先使用。尽量不要标新立异提出新名词，只有当原有名词难以表达所要描述的概念时才应该推出新名词，目的是利用这个新名词反映的新概念去研究问题。必要的新名词必然有后续的、原有名词不足以描述的研究内容。所谓后续的研究内容，是指探索新概念和其他概念之间的关联。新概念的设定只是为新发现作准备的必要环节。,16,存在的问题：,内容创新变成名词创新。综观一些研究论文，不能不指出存在一种追求新潮名词的缺陷。这些新名词仅仅是一些新颖名词，离内容创新还很遥远。,17,（2）注意的方面,翻译名词对翻译名词的正名、理解、运用更要慎重。只有真正理解一篇论文的内容后才能找到适当的汉文译名，即使如此，仍不可避免地保留译者“情景”的烙印。在英文学术论文翻译过程中，最难找到合适汉文名词之时，往往正是论文最关键最难懂之处。只要发现译文中有些文字不通顺或语义不清楚，往往就是翻译名词有误。研究工作涉及到重要外文文献，一定要阅读原文，尤其是与研究主题密切相关的代表性外文论文。,18,中性名词,科学研究应使用中性名词。所谓中性，就是指不包含主观价值判断。价值语言在日常生活中往往包含了情绪。例如中性语言描述是“某经理一星期有五天在酒店、饭馆用餐”，情绪语言就可能为“这位经理整天吃喝，几乎不在家吃饭”。英国哲学家曾提出有名的“你我他定理”，我是立场坚定的，你是不轻易为他人折服的，他是花岗岩式的顽固脑袋，三种情绪、三种语言表达同样的一种性格，“很有原则”、“立场坚定”、“执着”体现了陈述者的情绪。,19,情绪语言还原为中性语言的方法,将情绪语言还原为中性语言有个简单但不精确的办法，即删掉形容词。不过动词也可能是情绪、价值语言，例如甲骂乙，也可能是甲批评乙或甲规劝乙，但陈述者却主观地判断是“骂”。,20,情绪语言和中性语言各有不同的使用范围,文学中缺少情绪语言则无美感可言。例如“皎洁的月儿轻柔地洒下一丝丝银白的月光，隐隐地透过树梢，使凯莎林的粉颊呈现出令人痴痴欲醉的红晕”，如改写成“月亮反射太阳的光线，经过树枝中间的缺口，照在凯莎林的脸颊，留下了红色的印记，这个红色多么迷人。,21,科技论文语言的应用,科技论文的美感则在于它严谨的逻辑性和精练的中性语言，一些稍许带点“价值性”的言词，像“贵重金属”要写为“稀有金属”。“民族工业”以用“本土工业”为宜。“依法惩处”改成“依法判处”。“因变量”、“自变量”、“充分必要条件”等都是中性名词，如以“无需要的变量”来命名就有价值判断的成分，并不合适。学术论文中常出现一些说自己的结论有“重要价值”等词句，这些都不属于论文的规范语言。,22,5、定义,（1）定义的概念定义亦称界说，是提示概念和名词所表达的共同属性即内涵的逻辑方法。一篇研究论文能否经得起推敲，从定义界定清晰与否去考察最能说明问题。研究论文中关键名词的界定反映研究者的基本功。如果关键名词定义清晰而且准确，至少表明研究者思考的成熟程度和对此项研究把握的深度。,23,（2）定义的选择,24,（3）定义的建立方式,同义词界定。界定端包含与被界定端同义的名词。指明法。给出定义集合的外延。数学表达式,25,数学表达式举例,为清晰有效地表述谓词分类的方法，对有关概念形式化定义如下：定义1：谓词给定一个关系R(A1,A2,An)，其中Ai是定义在论域Di上的属性，定义于关系R上的谓词pi为AiVi，其中=,，ViDi。定义2：谓词间的关联度设Q为用户以往查询统计的语句集合，P为Q中出现的谓词集合，pi、pjP，则pi、pj间的关联度d(pi,pj)为pi和pj在集合Q中同时出现的语句数。定义3：谓词邻域给定数值0，且piP，则谓词pi的邻域为(pi)=pj，其中pjPd(pi,pj)。,26,语义定义（semanticaldefinition),语义定义:该方式是科学研究中最适用而且应用最多。语义定义即逻辑学中所谓属加种差的定义。所谓甲类是乙类的属，或乙类是甲类的种，即甲类高于乙类一个层次。在一个属“甲”下，可以有几个和“乙”并列的种。乙种具有不同于其他种的那些属性，就叫做乙种的种差。定义项由属加种差组成：种概念=种差+属概念待定义的名词可称之为种（species），该名词隶属于属（genus）的范围内，种差（differentia）指该名词和同类中其它种名词的质的差异。,27,(4)属和种,属和种属于两个层次的事或物，界定一个名词，首先要弄清它属于哪一个更大集合类内的事或物，沿此方向去界定其涵义。种属关系辩明后，种概念的共性就不用专门交待，唯一要弄清的是该名词在同类中的个性。定义的语法结构形式为：被定义之物=种差+属名定义设定中存在种种问题：一种是并不把清晰地设定定义当一回事，作者以为把自己观点表达完了就行，读者自然会接受自己心目中对此概念和名词的界定，不去考察读者诠释和概念化过程的差异。另一种是由于不了解定义设定的规范而引发出错误。,28,容易出现的问题可概括如下,以例代定义。如：字典界定为“像英汉词典那样的书”。以偏盖全，读者无法应用此定义。正确的做法是在判定种差给出定义后，举出读者熟悉的例子，有助于读者理解名词的内涵。有的论文提出一个新概念和名词，接着就举出若干事例来解释，回避规范的界定，这属于概念不清晰，反映著者对此概念深入思考不够，未发现概念的特征，即种差。,29,容易出现的问题,种差被忽视，或者描述范围不恰当。如“人者，动物也”，缺少种差内容。界定端必须与被界定端切合，亦即两者的范围必须大小相等。种差，顾名思义应该从同一层次的种族间去找特征属性，而不能从更高层次“属”的属性中去找种差，更不能从本属种体系以外的其他属种体系去找种差。,30,容易出现的问题,“属”被忽视或选择不当。被界定的名词归于何“属”是应首先判别的事，这一点不可回避。如“大学学位是授予已通过相应考试的学生”，学位和学生是不同的类，学位不能归类于学生，其属学生是不对的。界定端的属概念及种差的说明不可用暧昧的而必须用明白意义的表词。建立定义，常常源于名词的语义不明，这才需要以意义明白的表词来界定它。,31,容易出现的问题,采用负词。否定词可否定主词与宾谓之间的关系，表明其各不相属，但其意义无从判明。如“人者，非禽兽也”。可作为判别之词，不成定义。语句冗长，啰嗦。定义用词以简练明确为贵，不需要无谓的修饰词，忌冗长、噜嗦。,32,（5）举例,33,6变量,1）定义：变量(variables)指具有可测性(measurable)的概念。2）变量的属性(attributes)：变量的属性在幅度上和强度上的变化程度可加以度量。如工作满意度、劳动生产率等。,34,变量和属性,变量和属性的概念密不可分，属于两个层次，且易混淆。属性指客体的某种特性；变量则是按逻辑归类的一组属性。变量包含若干属性，属性总是依附某个变量而言的。,变量属性,性别男、女年龄老、中、青等年产量10-100台满意度01开放度0，100,35,变量的重要性,变量处于中心地位，概念、名词等对于变量起到铺垫的作用，而后续的假设、理论和分类等要素，都是以变量为出发点。变量之间关联的研究，构成研究工作的主要内容。可以说，整个研究工作是用变量语言来完成的，科学方式的实证、清晰、客观等特征，只有用可度量的变量语言才能达到要求。,36,学术刊物(journal)和普通杂志(magazine),学术刊物(journal)和普通杂志(magazine)上所刊载的文章有重要差别。学术刊物的文章必须使用变量语言而不是抽象的概念，必须具备变量与变量之间关联及变化规律的假说和论证，并要有新发现。而普通杂志上的文章，创新并非必要，一般也不需要实证的支持。,37,举例,例如，有位国有企业主管根据多年管理经验，总结出企业内部处理上下级关系的要点：统揽不包揽，敢断不武断，关心不买心，传帮不拉帮，大度不失度。这应该说有新意，给人以启迪，杂志会乐意登这些文章。但学术期刊就不会满足，要追问“统揽”、“包揽”等这一连串概念的内涵及其可度量性。,38,变量与自然科学、社会科学和人文学科,利用变量语言进行研究是区分自然科学、社会科学和人文学科研究方法的一个标准。如“枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马，夕阳西下，断肠人在天涯”。作者将枯藤、老树、昏鸦、古道西风、瘦马、夕阳等概念有机整合，层层逼近地描绘一种凄沧的境界，令人回味无穷。但从科学方法来看，便要寻求凄沧这个名词的特征属性。如果枯藤老树等作为属性的话，还要进一步要求可测，度量枯藤、老树能反映凄沧到什么程度，这种要求可能会使人贻笑大方，但确实是科学研究的规范要求，这也正是科学和艺术难以弥合的差异。,39,举例,40,41,42,43,7命题和假设,1)概念命题(Proposition)是两个或两个以上概念之间关系的陈述。命题的形式是一个非真即伪的陈述句。,44,2)命题类型,命题按其作用可以分成几种类型：(1)公理(axiom,postulation)：做为理论推演的基点，从公理可以推导出其他的理论命题。公理本身无法由经验直接验证。例如西蒙提出的有限理性论认为，任何管理者在决策中所获得的信息都是有限的，从而推出管理决策只能采用满意而不能采用最优的准则。,45,命题类型,(2)定理：由公理推导出，它可以由经验检验和验证。(3)设定(assumption)：未经过也不准备在研究工作中验证，但从逻辑上承认这种自行设定的假设。设定并非研究主题，而作为一种前提条件或约束条件存在。(4)假设(hypothesis):在研究开始时提出的待检验的命题，它构成了研究的主题。假设的提出和验证是研究工作的主线。,46,定理举例,定义4：谓词可达设p、qP，给定数值0，若存在p1,p2,pn,其中p1=p，pn=q，且pi+1(pi)，则称p、q为谓词可达；若q(p)，则称q是从p直接可达。定义5：谓词关系设Q为用户以往查询统计语句集合，P为Q中出现的谓词集合，给定数值0，定义集合P上的关系T为：T=，其中piPpjP，且pi、pj谓词可达定理2：定义5的谓词关系T是等价关系。证明：（1）根据定义3，pi(pi)，因此T，故关系T是自反的；（2）假设T，则p、q谓词可达，即存在p1,p2,pn,其中p1=p，pn=q，且pi+1(pi)，根据定理1可知，若pi+1(pi)，则pi(pi+1)，因此有pn,p2,p1其中pn=q，p1=p，且pi(pi+1)，根据定义4，q、p为谓词可达，由定义5有T，故关系T是对称的,47,判断假设价值的几个方面(1),假设应建立在可靠的理论基础之上任何假设都是现有理论的扩展和继续，不可能离开某种理论体系去孤立地研究某项假设。假设无疑要创新，去发现人们尚未攀登的知识高峰中的某个“山峰”。提出有价值的假设，不是对过去已有理论的回避，更不是不承认，而是要充分地掌握利用，并特别注意不要与业已证明的科学原理相违背。,48,判断假设价值的几个方面(2),假设要尽可能清晰和具体地表述变量之间的关系一项研究工作所要解决的问题是什么，应清晰、确切。如果要研究什么及其研究的实际和理论背景都是用模糊语言表达的话，这种假设便不可能得出有意义的结论。假设清晰有赖于变量界定清晰，一般假设先描述自变量，它被视为主动的原因变量，然后再界定因变量。,49,判断假设价值的几个方面(3),假设必须是可以验证的如果假设无法验证，无法用观测、试验的事实来支持或拒绝这一假设，这种研究就无法进行下去。研究人员在验证假设时，变量的度量技术和方法，数据的收集和分析方法都要心中有数，否则难以提出可供验证的假设。一般可以根据常识和各人的知识结构来判断一项假设是否合理。,50,举例,51,52,8理论,1）理论的组成理论是一组结构化的概念、定义和命题，用来解释和预测现实世界的现象。理论须由三个要素组成,53,说明,一项新的理论并非指发现个别新概念或命题，更不是一两个新名词，而是若干新的概念和命题组合，也可能是若干新的概念与原有的概念和命题组和在一起，使得原来未曾发现的现象之间的关联得以连通。,假设和命题的内涵与表达形式是一样的，只是假设尚有待论证和验证。从研究者角度更看重假设，新理论的出现缘于提出新的假设，新的假设经过验证便和若干已有的命题一起形成新的理论。,54,2）理论的形成过程,理论的形成过程分为四步：,感觉疑难,辨识疑难,提出假设,推理论证,面临疑难，用恰当的概念把疑难表达出来。这就是研究报告或论文中的“问题提出”。,借鉴他人经验，追忆过去，比较现在，构成研究论文中综述部分的内容。,根据已辨识的疑难，提出假设，从研究工作过程来说便是研究设计。,假设是否正确，须经过推理论证，其也可说是理论探索过程中的实体内容。,55,3）“理论”理解的说明,理论是由若干个而不是一个命题组成；所提出的理论能构成一套演绎体系，要求这种理论在形式上是有多层次的不同抽象等级的命题构成；理论要能解释现实。,56,4）“理论”的自洽性,自洽指研究者提出的科学理论、学说（或假说）应具有内在的一致性，即在内容、体系上是完整的，并与公认的理论或学说在逻辑上不矛盾，能够自圆其说。自洽是一种和谐，理论的自洽性在科学上则体现出了一种美。假如科学理论不能用简洁的数学语言来描述，从科学美的角度看则存在一定的缺憾。,57,9推理(reasoning),1）概念推理是从命题出发，逻辑地推出另一个命题。推理过程涉及一组结构化的命题，这组命题分为两类：前提（已知判断）和结论（推出的新判断）。推理如同概念、判断一样，具有其客观基础，推理过程中涉及的研究对象是非孤立的，具有内在一致的联系性。,58,推断,推理研究包含对推理程序的研究。所谓推理程序就是逻辑学所注重的推理所依据的推衍形式，也称之为推断（inference)。推断中一切作为前提的“理”都被抽掉了，所剩下的是共同推理的程序，这就是推断。科学研究需要推理，否则道理无法解释，无实现价值；同时，也要推断，否则概念不衔接，表达不规范。犹如化工生产过程，既要设计各种容器、反应炉及管道这些“空道”，又要研究这些“空道”中的各相物流及其反映过程。前者类似“推断”的作用，后者类似“推理”。,59,2）推理分类,推理分归纳和演绎两类。实际推理中，演绎和归纳方法总是相互交替运用。下图所示为华莱士总结的科学研究过程推理模型。,60,10分类,1）概论概念有内涵和外延两方面。内涵指概念所反映事物的特有属性，定义就是界定概念的内涵。外延指具有概念所指特有属性的事物，分类则是辨明概念外延的逻辑方法。科学研究中对关键概念即要赋予清晰的定义，同时也离不开对概念外延的探讨，外延探讨是研究深入的图径和标志。,61,2）分类的作用,分类是科学研究的主要内容。象动物学、植物学等有了分类才成为科学。分类是深化研究的一种途径研究者研究任何事物情况都自觉或不自觉地会选定某种视角和某个层次来看问题。分类和定义之间有密切联系定义项一般情况下是属加种差，而归类就是把属分为若干种，给定义提供条件，否则种差内容无法辨识。,62,3）分类规则,论文研究计划中，即使不进行分类研究也涉及分类问题。如论文中经常会提到“分几个方面.”,一篇研究生论文目录，目录的各级标题符合分类规则的话，也是作者思路清晰、结构严谨的标志之一。,有的研究生论文概括“特征”时，总是有许多点，就显得太随意。从分类规则来看，往往能发现层次不清或分类依据不一或相互混淆等毛病。,63,分类规则（1）,完备性划分出来的种的总和，应当等于属概念的外延。,M=P1+P2+Pn,64,分类规则（2）,准则的唯一性每一层次的分类只能有一个分类准则。如果采用两个以上的准则，那么便形成跨越分类（crossdivision），这是科学研究工作的一大忌。,M,P1Q1P1Q2P2Q1P2Q2,跨越分类,65,异质分类,同一层次的类概念可能有质的差异，因此每一类可容许按不同的准则划分种群，P1下层的种按Q的准则分为Q1，Q2，而P2下层的种按R的准则分为R1，R2，这样的分类称为“异质分类”,M,P1,P2,Q1,Q2,R1,R2,异质分类,66,分类规则（3）,种的独立性根据种差划分出来的各个种项应互不相容或成全异关系。如果任何一个被分类的对象既属于这个种项，又属于另一个种项，便会引起混乱。违反了这条分类规则的错误，叫做子项相容错误。如果分类对象之间相关，并非独立，也是一种相容错误。,67,分类规则（4）,分类中不得跳跃逻辑等级此规则虽非绝对必要，但违背它会使分类丧失其