科研方法讲义(1)

第一章科学研究及一般程序

第一节科学研究的概念

一.科学研究的概念

1.科学

科学的概念很难定义,不同时期有着不同的解释。韦氏字典(Webster's Dictionary)对科学所下的定义是:从观察、研究、实验中所导出来的一门有系统的知识。科学的广义概念是指人们对客观世界的规律性认识,并利用客观规律造福人类,完善自我。

2.研究对象

科学研究的对象从广义上讲,是指客观世界(指自然界、社会和人类思维)。

本书涉及的科学研究对象主要是指某一具体学科的科学问题。

根据研究对象的不同,可以把科学大致分为自然科学和社会科学两大类。

3.科学研究

科学研究是科学认识的一种活动,是人们对自然界的认识和现象由不知到

知之较少,再由知之不多到知之较多,进而逐步深化进入到事物内部发现其本质规律的认识过程。具体来说,科学研究是整理、修正、创造知识以及开拓知识新用途的探索性工作。

4.科学分类

就自然科学分类而言,一种有代表性的观点认为,现代自然科学由基础科

学、技术科学和应用科学三部分组成。

(1) 基础科学:主要包括物理、化学、生物、天文学、地学和数学六个学科。

(2) 技术科学:按生产技术所需要解决的某些共同问题划分,如能源科学、

材料科学等。

(3) 应用科学:按物质生产部门所需要解决的应用问题划分,如水利工程学、医学等。

二.科学研究的特点

1.科研的继承性

科研的继承性是指科研是传承、连续、终身学习的不断认识过程,是科研

工作者一代一代进行探索、不断发现真理并累积科学知识的过程。

2.科研的创新性

科研的创新性是指科研工作者具有探索自然界奥秘的强烈兴趣,这种求是

的理念是人们认识自然、理解自然、利用自然规律为人类服务的内在动力源泉。科学研究的生命在于创新,创新是科学发展的前提。

三.科研方法及意义

1.科研方法

科研方法是从事科学研究所遵循的、有效的、科学的研究方式、规则及程序,也是广大科研工作者及科学理论工作者长期积累的智慧结晶,是从事科学研究的有

效工具。科学发展和技术进步是科研方法形成的培养基,而新的科研方法的创立,又使科研工作得以有效进行,从而促进科学和技术的新飞跃。

2.作用和意义

(1) 正确的科研方法对科研工作的成败起着至关重要的作用,它是构建知识

体系和科学大厦必不可少的要素,而且能扩展和深化人们的认知能力与辩识水平。

(2) 错误的科研方法会导致荒谬的结论甚至伪科学,有时会严重阻碍科学研

究发现的进程!

(3) 科研方法在一定程度上决定着科研的成败,在科学史上相应的事例不胜

枚举。

3.科研方法的开放性

科研方法是一个开放、发展的体系,它通过科研人员的灵活使用而贯穿于

研究工作的全过程。在科研工作中,借鉴、传承前人的科研方法是很有必要,而改革和创新科研方法更是不可或缺。科研工作者应结合学科特点学习、研究并自觉地使用科研方法,有效地指导自己的科研工作,在实践中不断丰富和发展“科研方法论”的知识体系。四.本书结构及特色

1.体系结构

本书的体系结构如图 1 所示,它由三个主要模块和一个辅助模块有机构成。

三个主模块分别为科研基础知识,科研方法技能和科研实践应用,它们共同形成体系的内核,属于结构的主体;一个辅助模块为科研相关因素,位处体系的外围。三个主要模块相辅相成、相互制约、促进。

科研基础

知识

科研方法

技能

科研实践

应用

科研相关

因素

(1)“科研基础知识”模块:第

一章和第二章。

(2)“科研方法技能”模块:第

三章和第四章。

(3)“科研实践应用”模块:第

五章至第九章。

(4) 辅助模块的“科研相关因

素”:第十章。

图1 《科研方法论》体系结构

2.主要特色

教材主要特色可概括为“体系创新,各章独立,研学结合,学以致用”。具

体为:

(1) 结构创新:本书在体系结构设计方面有创新,基本构架由三个主要模块

和一个辅助模块构成,他们共同构成了“科研方法论”的体系结构。

(2) 各章独立:全书共十章,各章内容均具有一定的独立性。在教学过程中,

教师可根据实际需要进行选章教学。读者(包括学生)可根据学习和工作需要进行选读或选学。

(3) 研学结合:本书根据科研工作的特点,紧密结合科研实际编撰而成,其

中的一些实例源于作者所在课题组的科研工作实践,也是作者多年科研和教学工作的结晶。

(4) 学以致用:学习的目的在于应用。本书提供了诸多科研实例,为读者学

习和实践科研方法提供参考,帮助初学者在科研领域尽快入门,并在实际课题研究中学以致用。

五.本科生学习科研方法论的意义

本科生正处于学习方式由教师传授为主到自我学习为主的转化阶段,该阶段

的特点是以知识学习为主要目的,具有“现象学”的特点。在此阶段,要求本科生能够逐渐获得探索世界、独立解决问题的能力。《科研方法论》恰恰能够给本科生提供一些非常必要的研究方法和基本技能,为本科生尽快了解科研工作过程,为今后从事科研工作做好方法上的准备。

科研方法的学习,最好的途径就是多参加科研实践,如参加数学建模竞赛、

“挑战杯”赛、电子设计大赛等,在科技活动中体会、感悟科研方法的精妙!要多听些课,多了解一些怎样做研究的知识和方法,多与不同的老师接触,多向成功人士请教,从中发现自己的不足,尽早弥补缺漏,为在学术领域中上更好地发展奠定基础。

六.研究生学习科研方法论的意义

研究生已经迈入了研究领域的大门。若掌握了基本的科研方法,就会在科研

选题及课题研究中处于有利的地位。在硕士生阶段,其特点是知识的学习是以探索和研究为目的,要探究事物的本质属性,具有“溯源学”的特点。调查发现:对科研方法有所了解的研究生进入课题要快一些,而对科研方法不了解的研究生则相对缓慢;有过科研经历的研究生要比无科研经历的研究生,在课题研究中出成果的速度要相对要快一些。

在博士生阶段,其特点是知识的扩展和技能的提高,是以从事科技创新和技

术发明为目的,要获得属于自己的创新性研究成果,在科研工作中要自觉、有效地运用科研方略去解决新问题,该阶段具有“方法论”的特点。经验告诉我们:研究领域愈是前沿、研究课题愈是重大,科研方法与思维方式在科研工作中所起的作用就愈重要。

第二节科学研究一般程序

科学研究程序是指在科学研究中所采用的最基本、最有成效之步骤。研究领域不同,科研程序亦有所不同。

一.自然科学研究一般程序

自然科学研究程序一般包括以下五个主要环节:

1.确立科研课题

该阶段在整个课题研究中具有战略意义,课题的选择与可行性论证,对科研的成败至关重要。

2.获取科学事实

获取科学事实是课题研究的基础,该阶段主要工作是按照课题的需求收集和整理科学事实。

3.提出科学假说

从经验上升到理论,再由感性上升到理性,科学假说对课题研究的创新性意义重大。

4.理论实验检验

该阶段的主要任务是对已提出的假说进行理论证明或实验检验,逐步发展成为科学理论。

5.建立科学体系

把分立的假说或理论统一纳入到一个自洽的体系中,构成严谨、逻辑的科学

体系。

二.社会科学研究一般程序

社会科学研究不同于自然科学研究,其主要原因在于二者所处的发展阶段、

研究对象以及解释能力上有所不同。以社会调查为例,它一般包括以下五个主要环节:

1.确立调查课题

2.设计研究方案

3.资料收集整理

4.资料分析判断

5.撰写研究报告

其中,前两个步骤是调查前的准备工作。于是,社会调查研究的一般程序可

以划分为四个阶段:即调查准备阶段、调查实施阶段、分析研究阶段和总结应用阶段。社会调查研究的四个阶段是一个相互关联的、完整的循环过程。

三.从事科学研究的一般程序

立项审查

构建方案

结束或提出新问题研究评估验证试制样机实验探索检查结果满意否? Y

N

满意否? Y

N

正确否? Y

N

N

Y

通过否?

需求分析

根据上述自然科学与社会科学研究的一

般程序,可以归纳整理出从事科学研究所经历的一般程序为:问题→筛选→立题→积

累(观察、实验、调查、分析等)→抽象→ 假说→验证→修正→再验证→下一

个问题→……。科学研究就是这样周而复始,循环往复地进行的。其中各个相互联系的阶段体现了科学研究的逻辑过程。

图 2 是作者在汲取有关科学研究一般程

序的基础上,根据科研经验构建的科研工作流程图。该流程图具体含义如下:

1.需求分析

2.立项审查

3.构建方案

4.实验探索

5.试制样机

6.评估验收

图2 科研工作流程图

第三节如何进行科研准备

对于刚刚踏进科研大门的初学者,需要在以下四个方面做好准备:一是要明

确研究动机,二是要进行知识技能学习,三是要掌握研究要领,四是要着手研究问题。

一.明确研究动机

研究动机是激励研究者努力从事研究以实现人生目标的最大动力。研究动机

一般有以下几种:个人兴趣、工作需要、获得学位、追求价值等。

1.个人兴趣

兴趣对科研具有积极且重要的促进作用。因此,培养做研究的兴趣,是从事

科研工作的前提。

2.工作需求

大专院校、科研机构、高科技企业等单位都需要具有科研经历、大量从事科

研工作的人。

3.获得学位

为获得硕士、博士学位,需要从事科研工作,以取得与其申请的学位相匹配

的科研成果。

4.价值追求

科研人员因其成果丰硕能够获得相应的荣誉表彰和物质奖励,并受到他人及

社会的尊重。

二.知识技能学习

科学研究是一种艰苦的知识探索性劳动,没有专业知识,不掌握科研技能就

无从做起。知识技能的学习是科研工作的第一要件,必须平时需做好准备并打好基础,临阵磨枪是很被动的。知识的学习应做到:

夯实基础,厚积薄发;

提出问题,追求学问;

不取亦取,虽师勿师;

孜孜不倦,终生研习。有关技能学习具体包括以下六个方面:

1.学无止境,常学常新,常研常进

2.初学者应请教本行中有经验者

3.对涉及有关自己选题的文献应精读细研

4.批判性阅读,独立性思考,切忌因循守旧

5.参加学术会议,聆听高水平报告或讲座

6.学习科研论文写作规范和技巧

三.掌握研究要领

1.要能够完成

选定一个适宜的课题进行研,采取的策略是“有限目标,能够完成”。

2.思路要清晰

课题研究思路和重点、难点要清晰,方案制订要科学、可行,研究进程要控制、把握。

3.方法要简单

课题研究采用的科研方法要尽量简单,灵活应用,如此可以提高工作效率。

4.不要怕失败

若实验结果与预期不符,不要气馁,应该认真分析其中的原因,不盲目重复。

四.着手研究问题

初学者着手研究问题应做到:

面向实际,细致观察;

查阅文献,详略有致;

统揽全局,明确方向;

抓住要害,深钻细究。

着手研究问题具体包括以下六个方面:

1.首先决定研究课题的题目

2.明确该领域已做过哪些研究

3.整理资料,弄清资料之间的相互关系

4.将课题分解成若干子问题,从实验入手

5.精心设计为这些问题提供答案的实验

6.对已取得的实验结果进行理论解释

五.进实验室做研究

对初学者特别是在校的本科生,进实验室做研究应在以下几个方面做准备: (一)进入实验室应具备的基本条件

作为本科生,进实验室做研究需要具备以下两个基本条件:

1.要有足够的时间到实验室做研究

2.要有很强的自学能力和吸纳本领

(二)进入实验室后如何做研究

1.要正确地为自己定位

(1) 以虚心的态度向老师和学长们学习

(2) 以助手的姿态协助老师和学长们实验

2.如何做实验

(1) 在实验室不单是做实验,而是要做研究

(2) 实验前准备得越充分,实验就越顺利

(3) 实验操作要规范,实验记录要真实、详尽

(4) 要经常复习实验记录,并从中发现新问题

3.如何阅读文献

(1) 先看综述,后看论著

(2) 先看导师论文,再看学长学位论文

(3) 要挖掘出文献真正有价值的内容

(4) 要把做实验与阅读文献结合起来

(三)问什么样的问题和怎样问问题

1.问什么样的问题

2.怎样问问题

(四)要学会几项基本技能

1.学会上网检索文献,掌握几个重要的搜索网站。

2.学会做Powerpoint文件,为在学术会议上发言做准备。

3.学会常用的科学计算软件和绘图程序,为实验数据的处理做准备。