1、科学研究方法与学术论文写作,福建农林大学 周新年 教授 博导,讲授内容回顾,科研工作的六大环节：四个准备环节(学习选题调研立题)运作总结，“学习”贯穿始终。 何谓科学？何谓科学研究？科学与技术关系？ 阐述 3 类科学研究(基础研究；应用研究；开发研究)并比较。 讲授 8 种传统科学研究方法(观察、实验 、模拟、逻辑、测量、统计、经验、调查)、4 种现代科学研究方法(数学、系统、控制论、信息论)与 5 种复杂方法(耗散结构、协同学、混沌、混沌吸引子理论、分形基本理论)。,第三章 科学研究与学术论文选题,福建农林大学 周新年 教授 博导,Topic selection of scientific
2、research and academic paper,第三章 科学研究与学术论文选题,福建农林大学 周新年 教授 博导,目 次,第一节 科研课题与学术论文 第二节 选题原则与选题途径 第三节 课题模式与课题构思,一、科研课题,第一节 科研课题与学术论文,1课题概念 课题就是尚未解决的问题。科研课题是已知和未知的辩证统一。,2科研选题 (1) 研究方向：研究人员在一个较长时期内，从事研究活动的领域 。(2) 研究课题：科学领域中尚未被认识和解决的问 题。能从自己所探索的领域内发现，提出和形成一个有 科学意义的问题，本身就是一个了不起的成就。,森林生态采运理论与技术,工程索道理论 及工程应用,森
3、林工程机械 装备的研发,森林工程学科主要研究方向,森林生态采运理论与技术,工程索道理论 及工程应用,森林生态采运理论与技术,工程索道理论 及工程应用,森林生态采运理论与技术研究课题,3提出问题的重要性,1900年，著名数学家希尔伯特站在当时数学研究的最前面，提出了数学上未解决的 23个问题。 这23个问题有19个得到解决，4个有进展。,名人名言： 提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。爱因斯坦,3提出问题的重要性,提出问题比解决问题更重要，因为
4、： (1) 提出问题要敢于摆脱陈旧学说和传统观念。,(2) 提出问题要有创造性的想象力。,(3) 提出问题意味着在科学前沿发出新的进军令，可能酝 酿着科学上新的突破和革命。,(4) 提出问题不仅确定了研究工作的主攻方向、制高点和 突破口，而且在一定程度上规定了解决问题的行动方案、步骤和方法。,3提出问题的重要性,思考：成果或论文归属计算方法？,二、学术论文,国家标准局发布的GB 7713一2006科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式中定义“学术论文”：学术论文是某一学术课题在试验性、理论性或观测性上具有新的研究成果或创新见解和相关知识的记录；或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学总
5、结。用以提供学术会议上宣读、交流或讨论；或在学术刊物上发表；或作其它用途的书面文件。,二、学术论文,学术论文，也称科学论文、科研论文、研究论文、学业论文、学位论文，简称论文。是对某一学科领域中的问题作比较系统、专门的研究和探讨，表述科学研究成果的理论性文章。,1科研论文科研论文，是记述创新性研究成果的书面文章。这种学术论文主要用于期刊公开发表或在学术会议上公开宣读。,二、学术论文,2学业论文学业论文主要是指在高等院校的大学生、研究生写的论文，包括：(1) 学年论文(2) 毕业论文毕业论文是高等院校专科、本科学生及研究生毕业时的作业。,二、学术论文,3学位论文(选题) 问 题 答 案(1) 学士
6、论文 本科生 有 有(2) 硕士论文 硕士生 有 没(3) 博士论文 博士生 没 没,二、学术论文,思考：最少字数多少？,第二节 选题原则与选题途径,一、选题原则1 必要性原则 2 科学性原则 3 创造性原则 4 可能性原则5 经济性原则 6 行情性原则7 优势性原则 8 发展性原则 前4个(必要性、科学性、创造性、可能性 四大原则)为最基本原则，缺一不可。先讲后4个根据问题需要，选取相关的原则。,1必要性原则,课题选择先要满足社会需要和科学自身发展需要，也称需要性原则。研究课题必须面向实际，它分为两个层次：一是科学外部的社会生产、经济和其它方面实际需要；二是科学内部的知识的发展状况实际需要。
7、,袁隆平杂交稻选题起因,视频1,2科学性原则,所选课题必须符合科学理论及客观规律，具有明确的指导思想和科学根据，又称方向性原则。科学无禁区，选题有限制。因此，纯属迷信荒谬课题不选；违反科学原理课题不选；科学实践一再证明行不通课题不选。否则就不是科学研究，甚至是伪科学的研究。,3创造性原则,创造性是科学研究的灵魂，包含着两层意思：要保证课题本身内在的先进性、新颖性，即课题确定是前人或他人没有或没有完全解决科学问题；要保证课题预期结果的独创性、突破性，即通过对该课题的研究，能发现或充实前人或他人没有发现的真理，或已经发现但不完全的真理。,袁隆平倾谈失败和突破,视频2,4可能性原则,可能性原则是指具
8、备一定主客观条件的选题，才有预期成功的可能。从主观条件来看，研究人员在选题时应当充分考虑自身的条件，做到量力而行，扬长避短。科研人员一般都应当具备合理的知识结构，较强的研究能力，灵活的战术技巧等等；从客观条件看，注意和考察研究课题是得以成功的物质技术基础，故应从人力、物力、财力和时间上给予保证。 例：爱因斯坦的统一场论失败,爱因斯坦统一场论失败,爱因斯坦统一场论失败,四种基本力,相互作用名称 强度 作用规律 力程(m) 强相互作用 1 ？(渐近自由) 10-15 电磁相互作用 10-2 麦克斯韦方程 长程 弱相互作用 10-5 ？(弱电统一) 10-17 引力作用 10-38 万有引力定律 长
9、程,上述科研选题的 4 项原则，是相互联系又相互区别的。 需要性原则制约了科学研究的根本方向，即科研必须服务于社会和科学自身需要； 科学性原则体现了科学研究的内在依据，即科研必须以经过科学实践反复检验证实的客观规律为基础，才能避免陷入困境； 创造性原则显示了科学研究的本质特征，即探索未知世界的新现象和新规律； 可行性原则表征了科学研究的现实条件，即科研必须以主、客观条件的满足为前提，才能达到既定目标。,4 项基本原则相互关系,1社会生产实践中提出问题生产中的实际问题，各省市已汇集成册，供研究人员从中进行选题。只要留心，定能找到最有价值和意义的课题。如：生产实践中，半悬集材索道捆木过程分析。捆木
10、环节占集材工序时间最多(约占集材循环时间的47.7%) ，如何缩短捆木时间，实用价值高。,二、选题途径,巴氏消毒法,巴斯德路易斯(1822-1895)（LouisPasteur），法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。 法国啤酒业在欧洲是很有名的，但啤酒常常会变酸。 巴斯德把封闭酒瓶放在铁丝篮子里，泡在水里加热，试图杀死乳酸杆菌，又不把啤酒煮坏，终于找到 “巴氏消毒法” ：只要把酒(牛奶)放在5060 的环境里，保持30分钟，就可杀死酒里的乳酸杆菌，此法至今使用。 巴氏灭菌法(pasteurization)，亦称低温消毒法，冷杀菌法，是一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物
11、质风味不变的消毒法。,2从日常的生活中寻找选题 在现实社会生活中，商标、广告、电视字幕，有用繁体字的倾向，由此产生多种用字错误；评论不规范的语言现象，减少对青少年教育产生了不良影响。 如：武夷山自然保护区桃源峪悬索桥。,有一次，鲁班走在陡峭的山路上，快要摔倒的时候，抓住了一堆茅草。他一看，他的手被茅草划破了。他仔细测量了茅草，他发现这堆茅草的叶子上有很多又细又小的尖齿。他找来铁匠，按照茅草叶子的样子，做了一根长长的细条。拿着细条去砍伐大树，果然又快又省力。鲁班说：“就叫它锯吧”。,鲁班发明锯,3从专业心得体会形成选题论题背景知识 ；将问题凝练语句表达，确定论文题目。,如：结构力学中的图乘法，V
12、ereshagin于1925年提出的，他当时为莫斯科铁路运输学院学生。,4从自己兴趣的地方去选题 有兴趣的选题，使人在收集和整理资料，以及整个写作过程中，都充满快乐。如：索道/索桥/生态采运。,莱特兄弟发明飞机,圣诞礼物(橡皮筋扭紧，一松手像风车一样玩具就飞到空中了)。1900年，制成像老鹰飞翔的第一架飞机。先只有 1 m多高，后能100多m高了,只有风才能飞，称滑翔机。看到汽车上发动机：用发动机加螺旋桨。海边试飞，故障很多(发动机、螺旋桨、驾驶技术等)。看到报道兰莱发明的一架飞机试飞时坠入大海，从中获得宝贵经验。进而先斜坡安置两根木头轨道，试飞没成功；后把轨道安置平地上，再试飞。飞到3 m多
13、高，能水平向前飞，飞了30 m左右，稳当地落到地上。莱特兄弟从圣诞礼物到飞机研制成功用了26年。,莱特兄弟发明飞机,视频3,5从文献综述研究进展选题综述论文通过对已发表材料的组织、综合和评价，以及对当前研究进展的考察来澄清问题。综合述评是对某一特定课题科技发展水平的叙述分析、综合以及评论的情报性的科技研究产品。自 20 世纪 80 年代以来，每 5-8 年，对我国工程索道科研方向进行综述或述评。,6怀疑已有理论观点和结论用批判的眼光看待已有的理论、传统的观点和结论，寻找它们的缺陷和矛盾，然后，再设法证明这种怀疑是否正确。如：工程索道专著在索道侧型设计中，研究弯折角、弯挠角与安全靠贴系数的计算规
14、律，解决了索道的国际技术难题。,7学术争论中所提出的问题学术争论在科学史上从来就没有间断过。 如：代数函数法 3 种悬索理论(抛物线、悬索曲线、摄动法)的计算误差争论不休，公证研究此课题，平息学术争论，学术价值高。,燃素说：燃烧是一种分解过程，物质燃烧时释放出一种叫做“燃素”的东西；但燃素说解释不了金属燃烧后增重事实。 1775年，法国化学家 A.L.拉瓦锡在氧的发现基础上，提出燃烧的氧化说。氧化说：物质燃烧(包括金属)不是分解反应，而是与空气中氧的化合反应。它既解释了燃素说所能解释的所有现象，又解决了金属增重这个难题。,燃素说与氧化说之争,8对前人著作或理论的讨论 对于前人或他人在科学上提出
15、的开创性理论，常吸引一大批研究人员对其进行详细讨论或检验。如：东北林学院倪元增教授，1985东北林学院学报上发表的论文中，报道说索道可以搞优化设计，立即申报科研课题，立项 研究 完成得奖。,9从新的角度认识已有成果同一问题，或众说纷纭、或有局部分歧、或几种观点针锋相对，大家各持己见 。或赞成、或反对、或另辟路径。如：在风景旅游区建设客运索道，处理好保护和开发的关系的研究课题，实用价值就高了。,10研究工作中的“反常”现象,研究工作中常会遇到一些“反常”现象，所出现的问题是预先实验设计中不应出现，或操作失误而出现的不正常现象。这里所说的异常或反常，实际上只是相对于传统理论、习惯见解、流行看法的异
16、常。因此，科研人员要有敏锐的观察能力和直觉思维能力。如：人们发现天王星轨道的摄动现象与牛顿引力定律的矛盾，这一矛盾导致海王星的发现(26岁的英国剑桥大学教师亚当斯) 。,11结合工程项目设计中选题 若研究者具有较强的工程设计实践能力，熟悉行业规范标准和生产实际，这种选题最为合适。选题工程化，实际参与工程项目和收集实际工程资料，可以做到真题真做。 如：武当山玄帝殿特殊吊装索道设计研究(1926年火灾，2003年修复)。,12学科交叉所产生的空白区,(1) 一门学科内各分支学科的交叉结合。如生态采伐；(2) 各门科学相互交叉结合，包括社会科学和自然科 学、哲学的交叉结合；(3) 科学与技术、科学与
17、艺术日益紧密结合； (4) 软科学、软技术大量出现；(5) 数学向一切科技领域渗透。如数学模型；(6) 系统论、信息论、控制论等新型学科向自然科学、 技术科学和社会科学领域渗透等。,13科学史上记载的未解难题,历代科学家对大自然的探索和研究，解决了许多科学难题，同时也留下许多的难题。如：国际上柔索多跨悬链线理论至今尚未解决。,陈景润（1933-1996）生于福建福州。 由于华罗庚教授的赏识，陈景润被调到 中国科学院数学研究所。1973年发表了 （1+2）的详细证明，被公认为是对哥 德巴赫猜想研究的重大贡献。 哥德巴赫猜想：每一个不小于 6 的偶数都可以写成两个素数之和。,14从学科发展的前沿去
18、选题,随便做什么事情，都要跳到前线去作战，问题不是怎么赶上，而是怎么超过，要看准人家站在什么地方，有些什么问题不能解决。 李政道如：福建农林大学全自动遥控跑车系列研发。,视频4,DNA双螺旋结构的发现,15从跨学科中获得新的启示,不同的学科对同一问题的看法，角度不一，研究方法也各异，思维方法也不同。王选院士是跨领域研究中选题的突出代表。1958年王选北京大学毕业，留校无线电系助教，一直在硬件第一线上跌打滚爬；1961年，从硬件转向软件，软硬件相结合研究；1976年，他负责“汉字精密照排系统”研制 ；1988年，经济日报社成为彻底废除了中文铅字印刷厂；1993年，国内99%报社和95%以上书刊印
19、刷厂采用国产系统，掀起了“告别铅与火、迎来光与电”的技术革命，照排系统的外国公司全部退出中国市场。 他1980年副教授 ， 1984年教授。,巴斯德发现致病微生物是酒发酵变酸原因。 一直在为手术感染率高，死亡率高苦苦思索 的英国医生李斯特(1827-1912) 很自然地联想 到，罪魁祸首会不会也是致病微生物？按巴 斯德方法，在显微镜下进行观察，探索预防 感染的无菌方法。,外科消毒法,1865年8月12日，一位叫格林列士男孩因被马车撞倒而造成胫骨骨折。在医学史上，李斯特首次用浸过石碳酸的亚麻布绷带来包扎骨折病人的伤口。经过六个星期的定期更换，伤口完全愈合，手术终获成功！这样，一个全新的无菌手术方
20、法诞生了，医院的感染率、死亡率从此大幅下降。,16导师的意见或待研究课题,在科学研究中，认真听取导师意见是很重要的，有时候在请教导师时，会得到令人满意的课题。,第三节 课题模式与课题构思,一、课题形成模式1梯状课题模式 所谓梯状课题模式，是指研究课题的形成和发展趋势是由浅入深，从低到高，由一个层次到另一个层次，从一个阶梯向另一个阶梯，形成多层次、多等级、多阶梯的课题发展系列。,如：对无机界运动形式的研究，总的系列是与物质结构层次相似，按宏观物理运动、化学运动、微观物理运动的方向形成课题系列，而其中对宏观物理运动的研究，又有从简单的机械运动，深入到声、热、电、磁、光等较复杂的物理运动，形成比较复
21、杂的梯状课题系列。,2树状课题模式,树状课题模式，反映了自然科学各门学科不 断分化，形成大量分支学科的系统。树越长大， 出现的新枝就越多，就是说形成的新课题就越多， 结果导致学科越来越分化和专门化。,较成熟学科，新课题的生长点有 3 方面：学科领域的对象中尚未认识的事物；领域的一般性知识用于特殊条件下；对象已部分或基本发生变化的情况。,力学树的课题模式,工程索道的树状课题模式,各门学科在不断分化的同时，又在相互交叉点上产生综合，从而形成有诸多学科交织而成的课题网。课题从树状分化的模式，演变为网状综合的模式的势态愈来愈成为科学的主流。,3网状课题模式,一门学科内部由各分支学科交叉结合。 各门学科
22、相互间交叉结合。 基础学科和应用学科、科学和技术间交叉结合。,二、选题常规方法,选题方法按科学活动的方式可分为 两大类： 一是以科学工作者个人活动方式进行的选题方式； 二是以科学工作者集体活动方式进行的选题方式。,个人离不开研究集体，集体活动有赖于其中每个人的创造性思维。以下着重介绍通过集体活动来预测和选择课题的三种方法：智力激励法、集体启发法和特尔斐法。,1智力激励法,智力激励法是找对某一领域有知识、有见解的专家， 他们掌握大量科学情报，从科学发展的趋势，对有关领 域未来课题，与会自由发表各种意见、设想和方案，后 由决策者综合起来，进行挑选。如使用恰当，创造健康的会谈气氛，敞开思想，相 互激
23、发，极易导致思想的连锁反应，提出一系列意想不 到的课题方案和解决问题的奇特设想。这种方法是美国 学者奥斯本提出来的。被人们形象地称为“智囊团法”和 “脑风暴法”。 如林业生产规划的撰写过程。,2集体启发法,集体启发法和智力激励法相似，也以集体探讨方式 预测和提出课题方案的。不同之处是会议主持人或决策 者通过提问和提出有价值情报来引导启发与会专家，使 大致围绕某个问题讨论，而又不披露主题。它是集体智慧和开动个人脑筋相结合的方法(个人、 直接、象征类比等)， 是由美国心理学家戈顿提出来的， 又称为“群辩法”。如松根采集运贮研究课题。,3特尔斐法,由专家集体背靠背地填写意见征询表，预测和提出 研究课
24、题方法，由戈顿和美国兰德公司提出和倡导起来 的特尔斐法，由一组专家不直接出面，间接填写意见表 来预测未来的方法。 由于特尔斐法能把众多专家对选题的直觉估计，逐 步求得较为一致结果，说明形式上的主观意见蕴含着一 定客观意义，又比较简单，不用花费太多时间和经费， 因此得到广泛应用。如架空索道理论与实践工程 索道与柔性吊桥理论 设计 案例工程索道与悬 索桥的撰写过程。,三、课题构思设计,1明确核心内容，拟定总体设想首先，弄清课题研究的核心内容，抓住问题的主要 症结，确定研究的未知因素；其次，提出研究的总体构思和划分研究阶段的步骤。,2确定研究手段，构思实验装置对于理论性课题，要确定采用数学工具，拟出
25、阐明研究对象可能的数学模型类型；对于实验性课题，要在对实验对象进行分析基础上，构思实验原理，设计实验装置。,3把握研究进程，预计科研成果要对研究过程中采用研究手段和方法的有效性与可靠 性，有足够估计。如用数学工具是否能恰当描述对象。,理论研究的课题设计模式,技术研究的课题设计模式,本 章 小 结,一、重点：反复讲解，讲深讲透1研究课题的 16 类来源。2集体活动方式选题的 3 种常规方法。二、难点：注意对比，深入浅出1提出一个问题比解决一个问题更重要。2两类科研课题的设计模式。三、疑点：提出思考，预习复习1树状的课题模式。2如何确定研究方向和选题原则。,T,H,E,E,N,D,谢谢！,祝诸位身体健康！,
