科学研究入门读物.ppt

1、科学研究入门读物,科学研究如何开始,刚开始做科学研究或刚进入一个新领域的科学家常面临的问题： 怎样选择研究的课题，或者选定了课题后做什么实验 我想科研选题可有两种方式，前瞻式与回顾式。 这两种方式从截然不同的策略开始，但最终都可能使你对科学做出贡献，同时又享受到探索与发现的乐趣。,前瞻式研究,前瞻式研究的第一步，你彻底检索你感兴趣的领域的文献，精读最新最热杂志里最热的文章，搞清楚这个领域里已解决的和未解决的问题。然后，你开始针对未解决的问题设计自己的实验。这些问题常常是最近热文章尚未涉及的下一步。这是一种正规的科研方式探索未知、追寻新知、一种往前看的前瞻式研究。 但是，这种方式对一个科研新手或

2、刚进入新领域的科学家是有问题的，因为在你完成你梦想的实验之前，类似的实验很可能早被已有成就的实验室先发表了。很显然，大多数未解决的重要问题的下一步工作，必定已在许多实验室中进行。一个新手要和他们竞争，显然是处于极为不利的地位。,回顾式研究,对新手来说，第二种回顾式研究则提供了一个比较合适的方式。 回顾式研究的第一步，你把所有热杂志热文章都暂搁一边，读几篇你所选的领域里最近的权威综述，从这些综述中选出几个你感兴趣，在这领域里已被公认的、接受的概念和假说。 下一步就是去图书馆寻找这些假说所依据的原始文献（这些文献可能太老而无法从网上下载）。在仔细阅读这些文章后，你开始设计一个新的实验，用过去没有的

3、新技术或方法，再度检测这个假说（你不能完全依照旧方法去重复旧实验，因为复制别人的实验是不受重视的）。,回顾式研究,你的实验可能有两种结果。 第一，你可能证实了旧的实验结果是正确的，因为你使用了新的实验技术或方法，为一个公认的重要假说提供了新证据，对这个领域是有相当的贡献，可以发表在高水平的杂志。 另一个可能是你的实验结果与旧的实验结果不符或甚至相反，那你就中奖了。你的证据可以对目前公认的假说提出质疑，流行的概念与假设需要重新考虑，你可以发表一篇热文章，一连串的新研究课题也将从此诞生。,注意一,科学的进展就是不断对目前流行的假说进行修正。 前瞻式研究从累积新的信息来迫使假说修正。 回顾式研究则从

4、检测已知信息的可靠性直接指出假说的破绽。 在这个电子通讯和信息爆炸的时代，新一代科学家却反而因信息陷入了一个严重的危机：不能有效选择和消化轻易即可获得的信息。我深深感到新入科研之门的年轻学生最不该做的，就是大量下载所有与他领域有关的文献，而且努力去读所有的文献。一个科研新手往往很难判断所得信息的可信度与其意义，已存在的大量信息难免造成不必要的困惑。事实上，科学界泛滥成灾的文献，对年轻科学家富有创造力的心智可能会造成窒息性的伤害。,注意一,大脑处理信息的创造性与大脑已存信息量之间有什么关系？为什么科学上最富有创造性的，尤其是在物理与数学领域，常常是在科学家年轻的时候完成的？为什么大脑的创造力似乎

5、随年龄而衰退？ 我现在的假说是信息量与创造力之间可能是成反比的。每一个新存入神经网络的信息，都是对创造性处理信息的一个新的约束。知识累积愈多，脑中各式各样的框架也愈多，而这些已知的框架正是创新的主要障碍。因此，对知识极谨慎、有抵制性地选择吸收，可能是保持创造力的重要一环。,科学研究工作的生命周期,科学问题和科研项目的来源 科研项目的前期工作 方案和计划的制定 实验室和实践工作 资料积累与建立模型 成果的形成 论文写作,1、科学问题和科研项目的来源,科学问题的来源 科学的连续性的需求DNA与蛋白组学 技术对科学的需求低损耗变压器、新材料 生产对科学的需求系统科学 科研项目的来源 政府行为政府计划

6、（863、973、基金） 企业行为企业委托合同 科技工作自身的延伸行为,2、科研项目的前期工作,充分了解背景和已有的工作基础 确定要解决的对象目标 文献检索（图书-网络-期刊-人员活的资料） 充分读懂2-3篇经典文献（科学思路、创新点、结构、结论、引文） 目标的可行性 科学的可解性，不悖与更上一层的知识 目标的有限性，相关知识的准备 必要的价值理性,3、方案和计划的制定,项目的执行方案 总体目标的确定，目标必要的分解 科学路线：科学思路推理过程的框图 技术路线：数据来源、设备、试验方法、计算方法、精度评估 项目的执行计划 项目过程的分解，PERT图 过程人员资源的配置 单个阶段的验收，向下一个

7、阶段前进,4、实验室和实践工作（有目标的数据获取）,设计一个试验 目的、方法、设备、流程、数据处理方法 数据收集，可靠性识别，误差评估 数据处理 数据予处理，剔除干扰数据 利用设定的数据处理方法进行处理 结果分析，与预想的符合度 重复试验方法,5、资料积累与建立模型,资料的有序积累 时间序列数据分类 空间序列数据分类 对比数据(对照组、对比通道) 从数据到曲线，从曲线到模型 从数据到曲线，完成了知识系统从曲线到模型，客观世界抽象，完成了知识系统,6、成果的形成,新知识的形成 新规律的发现 实例验证，普遍性验证，数学验证，形成严密的结论新知识的形成 从知识到成果 创新点，新知识在知识系统中的位置

8、 社会评价系统的认同程度 形成公认的成果 产生新学说、新技术、新材料、新软件、新系统 进入应用，进入产业链,7、论文写作(初步知识),形式 题目、作者、单位 摘要（中、英文）、正文（科学问题、前人工作、科学思路技术路线、实验过程、结果分析、结论） 引文（作者、题目、出版刊物、时间） 内容核心是创新 科学思想 or技术路线 or实验方法 or测试技术 投向那里 国际刊物、会议，国内刊物、会议渠道 采用的原则：创新、格式、表达，接收与修改,科研工作的工具和环境,网络环境 最重要的站点：资料站点、知识站点、消息站点 只能给你社会平均知识大众网络 文献环境 检索工具 前沿研究工作，了解同类人员的工作状

9、况 知识的综合带来启发,科学研究工作组织艺术,组织团队个人 组织是支撑系统，环境系统，服务系统 现代科学只有团队才能成功人类基因组，（生物学+物理学） 科学精英在团队中产生 个人在团队中做小兵，要有大将风度（了解和把握全局），将来才能成为大将,科学研究工作组织艺术（1）,科学人格和科学能力的培养 要有明确的科学方向，明确的研究对象 从系统看问题，从部件做工作 选择2-3种偏前沿的刊物，作为自己研究工作的参照物，不断跟踪 做1、2、3件事，做好1件事，决不要做10件事,科学研究工作组织艺术（2）,科学人格和科学能力的培养 交几个学术界朋友（国内、国外） 熟悉若干项目的渠道 培育一批可靠的合作单位

10、 不说假话，不说大话 假定自己是“完美”的人，能够包容有缺点的同事、同行、老师一起合作，在这个过程中学会认识和善待自己,大学研究所的未来合作必要性,大学：学术的自由 人才的源泉 学科的综合,研究所：长期定点 研究、观测 科学装置 工程能力,学术、社会、经济期望,政府、企业的需求.,社会需求. 目标系统,合作精神的培育,“人文环境”的营造，“以人为本”的实践 对自己的能力有清醒的认识； 永远没有“大而全”，学术和技术的不断扩张提高； 带头人的魅力： 坚持科学精神而不是权利的扩大； 组织集成能力，总体把握和任务合理分配与组合； 充分的民主方法和目标检查与管理； 带头人的魅力使队伍的凝聚，基于共同工

11、作目标下的资源优化配置，任务的分解和集成。,合作形式的探索,大学为合作的灵魂，研究所为合作技术体系，企业为组织管理核心 大学文化：创造性思维，科学的表达，团队水平的提升； 研究所文化：学科的创新和技术体系的建设； 企业文化：经济责任、严密组织、工程化操作。,如何选择好的研究课题,选择好的研究课题必须遵循的选题原则 1、价值性原则（有理论价值与实践价值） 2、新颖性原则（时代感、内容新、方法新、角度新） 3、具体性原则（不空泛笼统，也不过于具体狭窄） 4、量力性原则（量力而行，考虑主客观因素，完成的可能性） 选题的基本途径 从理论的空白处、不足处、“错误”处和边缘学科、交叉学科中选题,发现问题的

12、思维策略,1、怀疑（熟悉学科内容，养成反思习惯，怀疑权威论断）； 2、逆向思维（变换角度，反向思考）； 3、类比（与其他领域的现象事实有相似共通之处）； 4、深入探究事物,文献调查,文献调查法也叫二手资料查阅法，就是通过收集有关的各种文献资料，摘取其中对所研究课题有用的信息的方法。 采用这种方法获取资料比较容易和方便，省时省力，但是要花费大量的时间去查阅有关文献，并要求研究者有一定的相关知识和经验。 一篇好的研究论文在开头的序论部分应该确认问题并进行文献评论。学术性的问题，一定是在某一理论背景下提出的，即一个学术问题总是在一定理论启发、指导下提出的。这样，学术问题总是与一定理论相联系的，与其说

13、是确认了一个问题，不如说是寻找到了一个观察问题的理论视角。文献评论主要是对于与确认问题有关的研究领域进行综述和评论，这是一个学术性研究必备的环节。科学研究是一种知识积累的过程，每一项具体的科学研究都是对科学知识系统的检验和补充。这样就有必要说明自己的研究与以往研究的关系，特别是要针对所研究的问题说明别的研究采用哪些方法，进行了哪些研究，形成了哪些理论，还存在哪些不足。,文献筛选,文献评论前一般要对研究文献进行筛选，在相同研究领域的前提下特别要注意： （1）选取与自己所研究的问题和采用的理论框架相近的研究文献。 （2）选取发表时间比较晚、年代较近的研究文献。 （3）选取那些被研究者引用频度较高的

14、研究文献。 （4）选取学术刊物上的研究文献。 科学研究贵在创新，重复劳动没有意义。人类对任何问题的认识和研究，总是一个连续积累的过程。如果无视和否定前人的工作，那就意味着一切都将要从零开始。熟悉前辈学人对研究进展情况，目的在于对前人的研究成果能有所了解，把前人的终点作为自己的起点，以科学的世界观和方法论作指导，继续前进，努力解决前人没有解决或没有完全解决的那些问题。,文献检索文摘期刊利用：SCI,SCI检索方法和步骤,文献检索文摘期刊利用：EI检索实例,文献检索文摘期刊利用： CA编排,文献检索文摘期刊利用： SA检索实例,充分利用情报资源,十大情报源 所谓“十大情报源”，是指人们在进行科研及

15、技术工作时使用频率比较高的十种情报来源的总称。也是最主要的十种科技文献。,1、科技图书,是对某专门知识或某学科进行系统的论述或概括的一种情报来源。科技图书包括专著、论文集、教科书、百科全书以及字典、词典和手册等。一般说，科技图书的出版周期较长，对新成就、新观点、新技术等的介绍，不如科技期刊来得快。,2、科技期刊(periodical),又称连续性出版物（serials),是一种定期或不定期连续出版的文献载体，它一般有同样的名称，按一定时间编定卷号，每一卷又分若干期。科技期刊出版周期短，因而发表论文速度快；科技期刊种类多，因而能反映各个领域的成果和水平。查阅科技期刊，对于了解第一手资料、掌握进展

16、情况、开阔思路最有参考价值。 类型：i.学术性、技术性刊物，是科技期刊的核心部分。刊名一般为：Acta（学报）、Journals（杂志）、Annuals（纪事）、Bulletin（通报）、Transactions（汇刊）、Proceedings（会刊）、Review（评论）、Progress;Advances in .（进展）等。ii.快报型。Communication（通讯）、letters（通讯）、bulletin等。iii.消息性（newsy journals）。news（新闻）、news letters等。iv.资料性（data journals)。data、event等。,3、科技报

17、告,报道（记录）研究和开发调查工作的成果或进展情况的一种文献类型，一般都编有号码以供识别。 常用的报告名称有： 按报告的形式可分为：report（报告书），technical notes（技术札记）,memorandum（备忘录），papers（论文），bulletin（通报），technical translations（技术译丛），special publications（特种出版物）。 按研究的进展情况分：primary report（初步报告），progress report（进展报告）， interim report（期中（临时）报告），final report（最终报告）。 国际上

18、比较著名的科技报告如美国的AD国防部(ASTIA Document)报告、NASD报告、PB报告。,4、会议文献,指学术会议文献，它往往反映出科学技术的发展趋势，其特点是与最新成果的间隔时间短，但其内容与期刊相比可能不太成熟。会议类型大致可分为国际会议、全国性会议及地区会议等。会议和会议文献常用的主要名称有conference（大会）、meeting（小型会议）、symposium（讨论会）、proceeding（会议录）、paper（单篇论文）、transaction（汇报）等。 如美国冷泉港定量生物学讨论会 (Cold Spring Harbor Symposia on Quantitat

19、ive Biology)会议录、欧洲生化学会联合会(Federation Of European Biochemical Society， FEBS) 专题会议录等等。,5、专利文献,在实行专利制度的国家，凡是本国或外国的个人和企业有了创造发明，都可以根据专利法的规定，向本国或外国专利局提出申请，经审查合格，批准授予在一定年限内享有创造发明成果的权利，并在法律上受到保护，这样一种受到法律保护的技术专有权利叫做专利。专利是与产业活动密切相关的，因而其实用性非常强。 根据专利的技术水平和应用情况，其类型有invention（发明）、utility patent(实用新型）、和design pate

20、nt（外观设计）等。,6、标准文献,标准化主要包括三个方面： .产品标准化，即产品质量要符合技术规定； .产品规格化和系列化，即产品按型号大小来分档，成系列的发展，从而保证以较少的品种来满足广泛的要求； .零部件通用化，即同类机型零部件，特别是易损件要做到最大限度的通用互换性 经过公认权威当局批准的标准化工作成果，可以采用文件形式或规定基本单位（物理常数）这两种形式固定下来、以文件形式出现的标准化工作成果，就是标准文献。,7、学位论文,高等学校毕业生、研究生在评定学士、硕士、博士等学位时提出的论文。因为它是经过一定审查的原始研究成果，一般都带有独创性和学术性，所以也有一定的参考价值。 学位论文

21、一般不单独出版，质量比较高的论文，多发表在有关专业的期刊上。,8、产品资料,一般是指品样本，即产品说明书。好的产品说明书含有丰富的内容，包括产品规格、产品特点、产品专利号等多种对生产有用的信息。,9、技术档案,在生产建设中和科技部门的技术活动中形成的，有一定的工程对象的技术文件的总称。,10、科技报纸,在报纸上刊载的科技文献，主要是指关于科技方面的新闻报道。 由于报纸报道及时、包含的信息量大，所以，它可使我们及时得到一些重要的科技消息。同时，报纸上的有关科技专栏，也是我们了解国内外科技动态和科技珍闻的一个窗口。 十大情报源中，最重要的是期刊、会议、学位论文和专利。,文献检索科技文献的搜集,收集

22、的原则 准：搜集的文献应是针对特定要求，能为其研究课题内容提供可靠的依据。 全：所搜集的情报文献资料应能反映其所研究的学科领域或课题内容的全貌，能揭示问题的本质，反映其研究课题内容的来龙去脉和发展的全过程。 深：当今科技领域相互交叉，相互渗透，学科的细化，科学研究的综合化、全球化，文献资料的搜集应注意打破门户界限，注意相关和交叉学科，既要搜集国内的也要搜集国外的，既要有公开的，又要有内部的，不仅有新的，也要搜集老的文献。,文献检索科技文献的搜集,搜集的方法 随着科学技术的迅速发展，记录新发现、新发明、新知识的手段也在不断地增加，从而产生了数量庞大、品种繁多的科技期刊、科技图书和特种文献资料。科

23、研人员要从浩如烟海的文献中，搜集所需的参考文献资料的难度也随之加大。为此，科研人员必须学会选择与使用各种类型的文献资料、检索工具和现代化检索手段。 查找文献资料的方法一般有三种：,文献检索科技文献的搜集,引文追索法 这种方法是利用已阅文章后面的参考文献为检索引线。 论文撰写过程中一般都要参考他人的论文。对于所参考的论文都要在自己文章末尾加以注明，即所谓的“参考文献”，这种“参考文献”的数量多少不等，有的35篇，有的30-50篇，有的上百篇。人们可以通过“参考文献”发现与论文有关的资料，并可根据出处查找原文。如此继续追溯，逐渐扩大，直到达到满足为止。 适用于没有正规检索工具的情况下使用,文献检索

24、科技文献的搜集,检索工具法 利用检索工具进行查找文献资料。该法准确、快速，科技人员最常用。 方法和步骤： (1)分析研究课题，确定主题词 如果是由情报人员代查，首先应当了解课题内容，掌握能够代表主题的概念。 (2)确定检索专业和时间范围 比如查找某种军用化学毒剂损伤特点的文章。 第步就要找到医药卫生大类，然后再从军事医学类别里找到化学损伤和某种化学毒剂损伤的有关目录和出处。如果是文摘，便可立即了解它们的大体内容。,文献检索科技文献的搜集,其次确定时间范围，有的需要查阅12年内的近期资料，有的要查10年之内的有关资料。如果要了解一项技术的发展历程，还要扩大时间范围。有时还要确定地域范围。在一般情

25、况下，知道是哪个国家，就去查这个国家编制出版的检索工具。 (3)选定检索工具：人们查阅文献常用的方法是检索工具法。究竟选择何种检索工具合呢?这就需要熟悉国内外检索工具的种类、特点和使用方法。,文献检索科技文献的搜集,(4)确定检索途径 (I)书名检索途径：它是利用书名目录或资料目录进行检索的途径。书名检索工具的特点同查字典类似，用时把书名按字顺序排列。如外文或汉语拼音字母排序，找出题目之后便可得知收藏出处。 ()作者检索途径：这种检索工具有个人作者索引和团体作者索引，均按名字或名称字顺编排。作者索引较为常用，因在一位知名作者名下，可以发现较多的同类题目文献。 ()分类检索途径：这是利分分类索引

26、、分类号或类别进行检索。,文献检索科技文献的搜集,()主题检索途径：这是以文献内容的主题作为查找文献的线索。这一类检索工具的编制又分主题索引、关键词索引、单元词索引、叙词索引。主题索引和关键词索引是常用方法，而单元词索引和叙词索引；主要用于电子计算机检索。 (V)号码检索途径：号码检索包括报告号、专利号、标准号、合同号检索等。这种检索是以已知号码作为查找文献的线索。 (5)索取原始文献：根据已经查得的线索：(在各种目录中都有索取号，便可向文献收藏单位或编写单位索取原件和复制件。,文献检索科技文献的搜集,综合法 在实际工作中，常常把“引文追溯法”与“检索工具法”结合起来交替使用 检索文献资料的途

27、径和方法及工具书不能一概而论，应因检索目的和对象的不同而不同。 电子通讯技术、计算机网络技术以及激光、光盘技术的发展与推广应用；特别是通讯卫星大大加速了信息的传递，增强了信息(情报)的时效性，同时给文献收集加工、数据库网络的建设及应用创造了优越条件，计算机检索、光盘检索等先进技术应运而生。,科学的研究方法有: 理论分析和计算； 物理模型试验,模型方法,一 科学模型及其两种形式 科学模型的定义：在结构的重要方面和所研究的系统相似的，真实的或想象的系统模型。它往往能为大范围的观察事实提供解释。,物质形式的科学模型,实物模型：对要研究的客体，按照一定的研究目的，寻找一种天然存在的具有相似性的实物或者

28、人工地制造一种具有相似形的实物，作为原形客体的实际模拟物，即实物模型。运用这种实物模型，进行模拟实验或模型实验，以获取关于客体的某种规律性认识。 天然模型：以天然存在物作为模型。最为典型和运用得最多的就是生物模型。 人工模型，即以人工制作物作为科学模型。,思维形式的科学模型,对要研究的对象，按照一定的研究目的，经过科学的分析而抽象出它的本质属性 特征，构造一种思维形式的模拟物，即思维模型，常表现为抽象的、数学的、理论的形态。 （1）理想模型：是对研究对象的一种简化和理想化。 （2）数学模型： （3）理论模型： （4）半经验半理论模型：,二 建立模型的方法论原则,1模型具有工具性与对象性双重性质

29、。 2建立模型的方法论原则： （1）相似性与简单性的统一。要求具有本质上的相似性。 （2）可验证性。 （3）多种知识和方法的综合运用。,三 科学模型的多重功能,1科学模型的研究纲领作用； 2科学研究的间接方法； 3思维模型可以起到思想实验的目的。思想实验实际上是思维操作亦即逻辑推理的结果。 是实际实验的逻辑补充。 4模型是研究复杂系统的关键。 5模型研究对实践的指导作用。,四 模型的多样性和有限性,1 多样性 2 局限性：过于简化。,数学方法,一 数学方法及其特点 1数学方法概念：是指以数学为工具进行科学研究的方法，即用数学语言表达事物的状态、关系和过程，经推导、演算和分析，以形成解释、判断和

30、预言的方法。,2数学方法的特征：,高度的抽象性； 数学方法具有严密的逻辑性； 数学方法具有应用的广泛性。,二 数学方法在科学认识中的作用,1 为科学技术研究提供简洁精确的形式化语言 2 为科学技术研究提供数量分析和计算的方法： 3 为科学研究提供逻辑推理的工具,三 数学方法的应用,1 数学模型方法 数学模型是对于某个特定对象或一定问题，采用形式化数学语言来描述其特征及数量相依关系的一种数学结构，它是一组数学关系式或一套具体的数学算法。 确定性数学模型； 随机性数学模型； 模糊性数学模型； 突变性数学模型。,2 数学实验（计算机实验）方法：,即这所要研究问题的数学模型，转换为能输入计算机进行数值运算的形式，或直接建立计算机仿真模型，在计算机上通过系统地变换参数作大量数值计算。,探索复杂性的方法,一 探索简单性 研究相对简单的对象特别是把用简化的方法研究事物，即为探索简单