重庆市公需科目考试 科学素养与科研方法 3

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1、重庆市公需科目考试 科学素养与科研方法 3重庆市公需科目考试 科学素养与科研方法(3) 学习文稿 2011年08月24日重庆市公需科目考试 科学素养与科研方法（3) 学习文稿 2011-08-24 13:30:34| 分类： 公需科目考试| 标签：|字号大中小 订阅 大家好！第三讲课题研究的典型方法现在开始，这一讲主要有以下几个方面的内容： 一，课题研究的典型方法，二，课题研究与工作的关系，三，单兵作战与团队攻关，四，要善于克服科研阻碍。 首先第一方面的内容，课题研究的典型方法，在这部分内容里面，我们要介绍一些科研的典型方法，科学研究是人类的一种具有创造性的活动，科研方法也是历代科研工作者，集

2、体智慧的一种结晶，也是从事科学研究和技术发明的，一种有效工具。大家知道，方法问题是科研工作当中，一个非常重要的问题，它事关科研工作的成效，那么科研工作的典型方法有哪些呢，我把它归纳成大的几个方面，一个就是逻辑的方法，主要从思维这个角度去考虑的。大家知道，哲学是科学的基础学科之一，逻辑思维和方法是哲学体系当中，极为重要的一部分，在科学体系中同一学科的内部，一般是具有严密的逻辑体系，为什么呢？因为科学是逻辑化的支持体系，不同学科的之间，也何以通过逻辑的关系，把它紧密的联系在一起，比如说物理和化学，它中间有物理化学，物理和生物它中间也有生物物理，等等。它也可以通过一种有效的逻辑，把它们严密地紧密地结

3、合在一起，在科学研究的过程当中，这个逻辑的方法它是发挥了巨大的作用，也就是说在科学发展的历程当中，特别是科学家还有科学巨匠，他们都很重视哲学方法的研究，这个逻辑方法里面，我们给大家归纳了这么几个方面，都是一对一对的，因为逻辑方法有矛就有盾。比如说，归纳与演绎，归纳与演绎，它实际上是从个别到一般，再从一般到个别，这种不断的认识过程和探索过程。从研究这个角度来讲，我们开始的时候，对问题不可能一下子考虑的非常全面，非常细致，总是要从一些比较容易做的，比较有特征的，去入手，这样的话，慢慢地把这些个别的问题研究透了，再慢慢由部分到整体，把它组建起来，由个别到一般，最后把大的问题解决了，这就是归纳与演绎的

4、方法。第二个这种逻辑的方法，是分析与综合的方法，分析与综合的方法，也是一对矛和盾的关系，从整体分解为部分，再从部分到整体不断的认识过程，你比如说研究天体，研究遥远的星系，我们肯定应该从它的整体考虑，比如说我们研究太系系的几大行星，金星，火星，木星，首先是研究它们在天体空间中，相互的运动轨迹，研究清楚了以后，有可能发射航天器到星球表明去探测，才能够一点点深入到内部，对不对，除了这之外，你比如说我们研究一个大的系统，总是要从系统的功能入手，而不能从系统里面电子元件，光器件，控制器，这个应该是通用的，但是执行什么功能，有什么样的要求，有什么样的指标，要从整体上（考虑）。所以分析与综合，从整体分解为部

5、分，再从部分归纳到（整体），它是一个不断的认识过程，这个是逻辑化方法的一个方面。第三，是抽象与具体。也就是事物研究，我们都是由表及里，由此及彼，从表层逐步深入到事物内部，发现它的本质规律的，从表象到事物的内在，它是一个不断深化的过程，而这个深化过程当中，它实际上要求我们用具体可行的方法，逐渐剥离事物表象的现象，然后发现里面的规律的内核，因此从逻辑的方法的角度来说，这几个是非常重要的，而且我们在工作过程当中，也是经常要用到的。下面给大家举一个抽象与具体方法，一种科研实例，大家都知道，能量是不能够产生也不能够消灭的，它只能从一种形式转化为另一种形式，这是我们在大学物理里面学过的，这个能量转化与守恒

6、定律，它实际上是在十九世纪30到40年代，这个期间，不是由一个国家的一个科学家，而是由很多的科学家，他们在不同的角度不同的领域，去研究这个问题，这就是不断从具体到抽象的过程，抽象到最后，自然界已经有重要的规律发现了，这个例子给我们有什么样的启示呢？我想有这么几个方面，第一事物的现象是具体的，但本质是抽象的，有那么多人发现了不同能量之间的转化。数值的等量关系、但是，这是一个表象，有很多的表象最后就能抽出事物的本质了，有这么多的能量转换，他们都遵循这样的规律，最后抽出了本质，这就是规律性的发现，大家做科研，做技术创新，我们关键在那里，还是找它最最要害的地方，就是它的本质是什么，就是内在的规律是什么

7、，这是最要紧的。 第二我们做研究工作，总是从具体到抽象，从部分到整体，从表象到深入，到本质，具体（科研方法）是对事物抽象的一个具体。我们在搞科学研究，技术发发明，我们不能忽略小事情，不能够忽略身边一点一滴的工作，要从这个入手才能够做大事。 第三有抽象思维的能力，也就是说抽象最终还需要回归到具体，你这个规律能够拿出来指导我们具体的工作，提高工作效率，比如说像热机效率，能量守恒转化定律一旦发现之后，对蒸汽机对能量的机械功率的转化，应该有很好的指导作用的，（能量之间的转化）它有个极限的，所以这个方面是利用了，抽象和具体之间的关系，来指导我们的具体工作。 最后，从研究方法上来讲，我个人认为，要把方法和

8、科研结合起来使用，要把方法，变成我们科研工作一种具体的行为意识，要物化在具体的工作当中去，就是我们所思，所想，所做，自觉去用它，而不是教条主义，现找我想这个是非常重要的的启示。 下面介绍科研的典型方法，经验方法也很多，从这个角度去考虑，科技创新需要科学事实的不断积累，只有获取了大量的感性的材料，并通过逻辑思维方式，对这样材料进行整理，提炼，和加工，然后才能取得科技创新的最后研究成果，这个研究也需要过程的，科学方法在这里面起作用，经验方法是什么呢，我个人理解，经验方法是收集第一手材料，获取科研事实的一种重要方法，它也是形成发展检验科学理论和技术创新的实践基础。历史上有非常多的研究工作者，特别是大

9、的科学家，在经验方法上做了非常多的工作，关于经验的方法这方面，我们给大家归纳的几个方面：一个是观察， 观察方法是探索未知世界的一个窗口，以往人类科学研究水平和技术水平不高，仅凭肉眼，仅凭目所能及的地方去观测，比如说我们看一个叶片，我要看到细胞的话，恐怕（用）眼睛就看不到了。我们要借助更高端的精密仪器，所以现在的观察和以往是不一样的，要借助高精密的一些科学仪器，科学观察是指人们通过感官，或者借助于精密仪器，有计划，有目的，对自然发生状态下的现象，和人为条件下发生的事物，进行系统考察和描述的一种研究方法，观察方法非常重要，观察方法的原则有客观性，我们观察的对象是客观存在的，如果不是客观存在的话，我

10、们就很难观察到，包括仪器，还是就是全面性，我们观察的时候，肯定要对这个事物做多角度多方位的去观察，仅仅从一个方面不够的，会挂一漏万，会以偏盖全，还有我们这个观察，由于我们对象的复杂性，变化性，不确定性， 所以我们还要选一些具有典型标志，或者典型标识的研究对象来进行观察，还要通过我们大脑的思维，通过我们的逻辑判断和思维推理来观察，因为有的时候我们观察这个现象，是表象是虚假的。大家知道，这个海市蜃楼，海上一片高楼大厦，可能吗？它是一种大气的折射现象，所以这个要透过现象看本质，同时观察还需要注意，要排除我们的主观和客观的误差，所以观察要把一些人为的，还有一些客观存在的一些误差，要排除掉，这样才有可能

11、获得真实的客观图像。第二就是实验方法，这个实验方法，从伽利略时代就开始了，实验方法是发现科学奥秘的一个钥匙，因为有很多的自然现象它的规律，可以通过我们的实验的设计，把它内在规律发现出来，科学实验是指根据一定的研究任务和目的，利用一定的科学研究实验仪器， 或者设备等这样的一些物质手段，主动干预或控制研究对象发生，和发展的过程，在特定的条件和典型的环境当中，我们把一些非重要的一些次要因素，把它先剥离掉，突出主要因素，去研究主要因素之间的关联，相互作用，通过这样的一种探索客观规律的方法，来认识世界，来发现事物之间的规律，这个就是实验方法。实验的特点，有这么几个方面值得注意：第一个就是，因为实验大多是

12、人为设计的，所以它有主动性，我设计这个实验要排除一些干扰因素，突出一些重要因素，第二我这个实验是可控的，我们这个氢弹要通过热核反应，要控制不住的话会很危险的，人工核反应要在一个加速器里面进行控制，我们利用核能来发电，也要控制，有天灾人祸就有可能失控，会造成很大的灾难，所以这个实验，特别是这种有危险的实验，一定要有可控性。除了这个之外，因为实验我们就要通过一些因素的设计，通过一些结构的设计，一个实验过程的设计，发现这个实验的整个变化过程，它是有原因就必然有结果的。因此它这个实验是有因果性的，实验完了以后没有结果，可能你这个实验方案不对，或者说哪个环节出现了问题，特别要注意实验过程当中出现的一些虚

13、假现象。本来这个位置不应该出现这样的波形，现在出现，它是杂波，是背景的一个干扰波，被你误认为是一种新的现象，这就有可能导致你这个实验是失败的。但是也不要忘记，实验过程当中发现的一些异常现象，有可能是科技创新，发现新的科学现象的重大契机。同时在实验里面还要注意，非常重要一个因素就是实验误差，要多做实验反复做有这样的一个肯定，不能做一次就结了。而且做实验往往我们在工程里面，比如说要加压比如说温控，我先从低温到高温，再从高温到低温，我加压先从低压到高压， 再从高压到低压，那么在这里面，实验过程当中，偶然误差，系统误差，用什么方法测量，怎么样去排除，这些方面都要向专业的技术人员咨询，也要考虑设备它本身

14、的精度。 第三经验的科研方法就是类比，类比非常重要，有好多的研究工作是通过类比取得的，类比方法是通向科技创新的一种桥梁，我在研究工作过程当中，也有很多类比的体会，类比是以比较为基础是根据两个研究对象，在某些特征上的相似形性的基础上，进而推测它们在其他特征上，也可能存在相似性的，这样的一种科研方法，类比我的理解就是要，异中求同，就是不一样的里面，要找一样的东西，同样的东西里面再探索不一样的，就是，同中求异。比如说我们在研究工作过程当中，经常把电流比作水流，当然了，电流是电子的运动，它不是水流，但是它的一些规律跟水流有类似。 还有一个，我们在做光学器件设计的时候，在精度不高的情况下，往往可以把光线

15、的波动性忽略，只看它的传输性，不考虑色散，在这个里面就把光变成一种直线，就是射线用光线来代替光波的运动，这是一个。再举一个最常见的，你比如说，折叠椅，最早的时候就是这个腿四个变成两个，现在大家看到的折叠椅有很多，可以在椅子的各个方面去改造，包括折叠床包括折叠账篷，包括现在大型体育比赛里面的折叠看台，都有很好的类比，这是一个方面的内容。第四个经验的科研方法就是测量方法，测量方法它实际上是检验理论的一种判据，我们这个理论我们这个模型，是否可靠，是否可行，要通过测量来检验，好多工作是要通过测量来判定它的可行性，所以测量是对所确定的研究内容或参量，也就是这个指标，进行有效的观察与量度，这样的一个研究方

16、法，具体而言，测量是根据一定的规则，将数字或符号，分派于研究对象的特征，也就是研究变量之上的，从而使自然，社会等现象数量化或类型化，这样的一种方法。测量方法应该是属于定量的研究方法，测量我们要注意它的有效性，有时候我们的测量很可能，由于你的测量方法和仪器没有达到要求，而导致你的测量是失效的，因此测量的有效性包括这么几个方面，一个是准确性，第二是完备性，第三个是互斥性。这几个是对测量的一个非常强的要求。第五是统计方法，统计方法不仅仅是在自然科学，工程技术，在社会学研究里面也应用了的统计学，所以统计方法现在是非常有意义的，有用的有价值的研究方法， 统计方法以数量特征来解释规律的方法，它是运用统计学

17、原理，对研究所得到的一些数据，进行综合处理，分析，以揭示事物内在规律一种科学方法，统计方法现在已经被用于社会科学研究，并且正在向深度和广度发展，它有很多的数理统计的理论，来支撑我们社会调查与研究，它也是定量研究社会现象一种重要的，不可或缺的手段，统计方法它也有一些特点，这个特点一个是数量，就是要有一定的样本。社会统计学里面，样本少了是不行的，自然科学里面也是如此，样本少了也是不行的。特别是大的一些模拟，大家知道现在的卫星云图，大型计算机计算，海量数据的信息的处理，这都需要有理论模型来做的，统计方法具有数量性，技术性，条件性的特点。它的作用是分析解释现有的社会现象，自然现象，同时统计方法还可以简

18、化描述的过程，因为通过数据来说明问题，大家都知道GDP数据，还有其他物质生活的一些统计数据，包括人口，包括事业发展，研究成果等等，好多都是数据统计，此外它还有判断推理等一些特征。下面我给大家再举一个，关于实验与测量方法的例子，华裔物理学家丁肇中的，他是1974年11月10号，由xmlnamespace prefix =st1 ns =urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags /丁肇中教授所领导的课题小组，经过多年的高能物理的实验，他在美国纽约州的一个实验室里面，发现了一种新的基本粒子，丁肇中就把它命名为J，在那一天，也就是74年的上午9点20分，很巧

19、呀，你科学有发现，别人同时也有，美国的另一位科学家叫里希特，他领导的小组，在加利福尼亚史丹佛直线加速器中心，也发现了这样类型的一个粒子，后来他把这个粒子命名为粒子，最后科学界为了纪念他们两个的工作，就变成了J/粒子，关于这个实验，对我们有什么样的启示，它也是实验和观测结合起来，也就是当代物理学，或者是我们现在大的一些实验，重大发现，一定要借助高精密的实验仪器。单靠以前那种低端的，肉眼的，人力的观测是不可以的。第二要有高超的实验观测技能，也就是张老师说的科研技能里面，掌握基本的科研方法，和必备的科研技能，即高超的科研技能，除了这个之外，还要有创新的思维，科学研究技术发明只有第一名，没有第二名，我

20、们从工作这么多年的经历来看，我们的研究工作一定要想办法往前赶，慢了一步，晚了一拍，你前面的工作很可能前功尽弃，前面这个例子就是一个明证，如果丁肇中小组，在里希特小组之后发现的话，（学术成就）就不是他的了。第三个是高素质的研究团队， 以及良好协作的攻关意识，是保证发现重大的科学现象，取得重大科学成果的一个先决条件。 第三是数理方法，数理方法是科技创新所需要的，科技创新需要科学事实进行不断的积累，而且要通过理论建模，通过我们的思维逻辑的推理，和判断来获取对现象的判断和解析，在逻辑思维方法，和进一步的判断整理加工过程当中，使我们能够对现有的研究工作的实验材料，收集一些第一手材料，进行创新性的判断，经

21、验方法实际上在前面介绍了，它收集第一手资料，获取科研事实这是没有问题的，但是很要紧的是在后一个阶段，如何提炼，如何建模，如果从理论这个方面再把它提升，再发现其中的相互关关系这更重要，方法在这里面起到了不可替代的作用，也就是说，数理方法是形成发展，检验科学理论和技术创新的一种基础。关于数学，我想多说一句，我们搞研究的人都知道，数学基础非常要紧，所以我们在本科学习期间在工作岗位。如果系统地学习数学的基础知识，并且把它很好地掌握了，那对于以后的工作是非常有利的。数学方法是简明精确的形式化语言，数学方法是将研究对象进行提炼，通过构建数学模型，使科学概念符号化，公理化，采用数学符号进行逻辑运算和推导，从

22、而定量揭示研究对象的客观规律，的一种数理方法，这种方法具有高度的抽象性，高度的精确性，严密的逻辑性和辩证性，它也有随机性这样的特点，数学的作用是提供简洁精确的形式化语言，为科学研究提供定量分析和理论的计算方法，所以所有的学科如果离开了数学，有可能它描述的是不完备的。第二个数理方法是模拟方法，模拟方法是再现模型的运动规律，模拟方法是根据相似的理论，首先设计并制作一个与研究对象，及其发展过程相似的模型，这个模型叫原型。然后通过这个模型的这种实验，或者仿真研究，间接的研究原型的性质，并探索这个原型里面的内在规律性，这样的一种方法是模拟方法。比如说我建立一个电路，来模拟这个水流的流动过程，这个是可以的

23、，我把一些水坝涵洞按比例缩小，做一下抗震，抗压，抗毁的实验等等，这些方面也是一个模拟，甚至说模拟自然界的情况，雷，电，风暴，地震等等。，那么在这里的话，模拟的方法还是一种间接的方法，不是一个直接的方法。它可以提高质量，有可能缩短研制周期，但是要注意。它在这里面有可能忽略的一些重要因素。有可能一些因素的作用，没有在模拟过程当中展现出来，这个要小心的，模拟有几种形式，包括物理的，数学的，现在还有一种大家要注意的就是智能模拟。，就是说有一些模型它有智能性，比如我搞光纤传感，网络有很多层，这个网络仅仅是一种被动式的，是不可以的，比如说突然断网，比如有个地震有一个塌陷，有一个什么样的一个天灾，或者是有一

24、个什么样的变化，网断了就不能够运行。怎么办呢？我们提出了新的理念，如果这个网，在某个一个节点断了的话，因为它是网状的，立体的，所以就可以通过自组织组网，把与它最近的一个节点，通过无线传输或是应急的沟通的链接的方式，把它沟通好，告诉它（中央控制端）我在这，但是我的前面断了，告诉我们的中心基站，这样的话就有可能对以往的网络，有很大的改善。第三个是理想化的方法，理想化的方法，是突出了问题的本质，抽出了问题的关键，理想化方法又称所谓的理想方法，是指根据科学的抽象原则，有意识地突出研究对象的主要因素，弱化次要的因素剔除无关的因素，将实际的研究对象加以合理的推论和外延，在思维中构建出理想模型和理想实验，进

25、而对研究对象进行规律性的探索，理想化的方法一个重要的应用，就是建立理想化的模型，而且可以通过理想化的模型，进行理想化的实验。最著名的实例就是爱因斯坦的光速的实验，爱因斯坦设想光速非常快，如果他驾驭光，跟光一样的速度去看这个世界，是一个什么样子的，这是常人所想不到的，他能想到这个问题，才对最后立狭义，以及广义相对论，有了很好的基础。 第四就是假说，我们有时候，对研究工业是有一部分规律知道，有一部分规律不知道，这个时候，我们不能等全部规律都知道以后，再去对现有的现象加以解析，怎么办？我们去做一些假设，通过这些假设，再解释一些现有的现象，能不能自圆其说，然后再推动我们的理论的构建。科学假说是科学研究

26、理论的先导，它是指在科学探索过程当中，人们还没有深刻的认识规律，或者只认识其中一部分规律之前，往往先以一定的经验材料，和已知的科学事实做为基础，对已经掌握了的科学知识和经验把作为依据，那些未知的研究对象，以及它反应出来的现象，去进行解释去对本质探索，研究其变化发展的规律，并且做出不同的猜测或者推论，这样的方法，假说可以采用直接的验证方法，或者间接的验证方法，还有逐步逼近的方法，排除法，反证法等等。还有很多，第四个方面的内容，也就是典型的科研方法，是现代方法。现在随着科技的快速发展，各种交叉学科不断出现，所以研究方法也向前面发展，不断地前进，有些旧的方法被赋予新的内容，还有新的方法也在出现，最重

27、要的我们知道三论，就是控制论，系统论，信息论，这几个都非常重要。中国古人在系统的工程方面有很好的工作，大家知道古代有一个叫“一举三得”的工程。第二个方面我想介绍一下，课题研究和工作的关系。前面我们介绍一些科研方法，我们在科研工作过程当中，怎么样去应用，处理好一些关系。首先第一个方面是理念，我们在工作过程当中，应该以问题为先导，把工作作为一种研究性工作去做，以研究的方法进行工作，会有很多新的发现。善于从实际工作中，发现具有科学研究价值，和技术创新的课题和问题，以科研方法为指导，寻求有效的途径加以解决，会使自己有成就感，会提高我们的业绩，关系的话，我想是这样的，我的研究性工作和科研工作或研究性学习

28、，它是可以通过科研来提升我们工作的质量，以科研为助力，把科研工作当中获得的研究成果，转化为实际工作当中的科研经验，或者科研技术，提高研究工作的质量，促进我们工作水平的提高。我想还有一个很要紧的，要把我们基本工作做好，不能就说为了研究而去做工作，而是说要把工作和研究结合起来，善于发现问题，立足现有岗位完成我们的工作，同时有研究的成果，这才是最好的一种结局，准备的话，我想是这样，要明确研究的动机是什么，同时，我们以后要向哪个方向发展，同时评估自身的条件， 是否有很强的自学能力和吸纳本领，是不是适合搞研究，是不是适合搞科研管理，发挥我们最长的特点。第三个我想简单说一下，在研究过程当中，单兵作战和团队

29、攻关，现在的科研实际上是讲究质量和效率的，个人的能力与集体协作是息息相关的，但是集体的团队的综合实力，是与你每个成员单兵作战能力密切关联的，从某种意义上讲，是直接影响你能不能与他人合作，能不能与他人共事的先决条件。现在的科研活动，团队各个成员通过协作攻关，科研工作质量和效率往往有很大的提升，在这里面有几个方面大家要注意就是现代科研特别是重大课题，需要集体一起来做，但是每个人的能力不要忽略，要提升自己的能力，你只有把自己的能力提高了，才有可能与别人合作，所以第二个，在当代课题研究当中与他人合作的前提，是个人有较强的独立科研能力，这个独立科研能力，包括发现科学研究问题和技术创新的能力，第三个更重要

30、作为团队的核心人物，团队的leader（领导者），既要有单兵作战的能力，同时又要有与他人合作，善于协调的沟通能力，这样两个方面结合起来，大家就会信任你，你就能做更大的事情，领导更大的课题，去做更大的课题研究。第四个方面，简要介绍一下科研阻碍以及如何去克服，我们工作过程当中，特别是搞研究，有很多一些困难需要克服，有一些客观也有一些主观，所以在这里面我们把统统称之为科研阻碍，这个科研阻碍是指在科学发展进程中，由于社会的心里的，认识的，法律的，等一些因素作用，导致某些研究成果不能够及时发表，公认或应用，甚至使科研工作者遭受不应有的磨难，这样的一些现象，我们称之为科研阻碍，科研工作者对科研阻碍要有充分

31、的心里准备，并尽量准备一些克服的方式方法来应对，科研阻碍的一些成因有这么几个方面，第一是传统的观点和势力阻挠，你提出一个新的观点，发现一个新的现象，发明一项新的技术，不容易让人家或者同行认可，怎么办？要有耐心，科学知识与认识水平的局限，你不能要求很多不是你的同行，或者不像你研究这么深透的人，去理解你的研究成果，所以有时候，要有个过程，也是不容易做到的。第三，技术发展滞后阻碍科学发现，我们有很多设想，很好的一些研究思路，但是技术跟不上，我们不能够去实现，这个也是有科研阻碍的。第四个也很重要，科学管理的一些方式方法，如果不科学，不有效的话，也会阻碍科学研究。包括它的进程，怎么去克服，我想提几个思路。第一个，要了解发现公认的过程，任何新发展都需要有被公认的过程，这个过程有时候比较慢，大家要有耐心。第二要讲究消除这种科研阻碍的策略，要健全科技法制法规，重视科技滞后现象的危害，同时完善科技化民主化的评审制度，同时提高全民族的科学文化水平，还有一个，要加大打击科学不端，学术不端的力度，这一章讲的内容就到此结，谢谢大家！ 特别声明：1：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。