科学研究的过程

科学理论的发现与科学理论的区别在于：前者无逻辑可言，后者有逻辑可循。正如波普尔受爱因斯坦影响很深。从爱氏扭转牛顿时空观的革命看来，爱因斯坦并没有太多的证据支持自己的猜想，只不过是凭借聪明才智与推理和猜想。波普尔认为科学理论的出现没有逻辑可循，但科学理论的证成确有一定的规则在运作。1. 大胆臆测（可否证性愈高的假设愈好，冒愈大的出错风险的假设愈好）：说得愈多，预测得愈准确，应用范围愈广。例一：「所有行星皆以椭圆轨迹绕太阳」，这宣称的可否证性高过「火星以椭圆轨迹绕太阳」。例二：「火星以椭圆轨迹绕太阳」的可否证性高过「火星以封闭轨迹绕太阳」。2. 从大胆臆测的假设演绎出可观察测试的结果来。3. 实验测试理论所预测的结果是否为真： (i)如果预测失败，则理论遭到否证，被淘汰；(ii)如果预测成功，则理论未被否证。但这并不表示理论为真，或很有可能为真，或理论比测试之前更可能为真。 4. 从大胆臆测的假设演绎出另一个可观察的结果来。5. 再次进行否证的尝试，直到理论果真被否决为止。倘若理论经过相当多严格的测试，但始终没有被否证。我们便说理论是至今尚未被否证的理论，no more。 我们应该继续不断进行否证理论的尝试，却不应该由于理论已经通过种种测试而增强我们相信理论为真的信心。不管理论过去的表现是多么优异，我们对于理论应该采取批判的态度，不应守旧。虽然波普尔认为科学理论无法被证据给支持而成立，但科学仍旧是以真实地描述世界作为逐渐逼近的终极目标。特置假设（ad hoc hypothesis）当假设被否证后，科学家应该设法提出大胆臆测的假设，而不应提出特置假设（ad hoc hypothesis）。一个理论的修正，如果它改变了或增添了一些假设，而这些假设的加入，无法产生出任何原理论没办法预测的新结果，这种假设就是特置假设，无法使得理论可以做出更多的预测结果。最经典的例子是伽利略与亚里士多德主义者。亚里士多德的世界观称霸西方世界相当长的一段时间，他认为世界以月球上下作分界，上界是理想的，组成构造与运作方式和下界不同，而属于上界的月球自然也是理想的、完美的，亚里士多德瞎掰说月球是圆的，圆得完美无缺、无懈可击。但当伽利略拿出望远镜让那些亚里士多德的追随者瞧瞧天上时，这些追随者用望远镜看看其他地方，看起来这东西好像确实是可以帮助自己瞧见远方没错，那看看月球，赫然发现月球上竟然有坑坑洞洞的，怎么会这样？什么？你说阿姆斯壮登陆月球也没踩着透明晶体？这你就不懂了，透明晶体是完美的，当然是精神体，你怎么踩得到？正当伽利略在观测时，亚里士多德的追随者们便提出顽强挣扎：「哪啊！其实月球还有个表面，这个表面是完美无瑕的，使得月球仍是完美的球形，只不过这是透明的晶体，所以你没看见罢了！」据说伽利略这么回应：「其实这个表面上还有个表面，这个额外表面是坑坑洞洞的，只不过这是透明的晶体，所以你没看见罢了！ 」拉瓦锡的化学革命另一个典型的例子是燃素理论。在拉瓦锡之前，人们认为有些东西之所以可以燃烧，是因为这些东西有燃素的成分。当东西燃烧时，燃素会减少，直至燃素烧完后就无法再燃。但后来发现，很多东西燃烧后反而重量增加了。科学家为了解决这个问题，于是只好改说燃素的重量是负的。但这种修改没有增加任何可验证的预测结果，因此是特置假设。科学进展的过程就是理论的大胆臆测与力求否证的过程。科学的进展过程是借着尝试错误（trial and error），从错误中学习的方式来进行的。每一次的理论否证，都是科学的一次进展。科学是在不断的理论提出、否证、提出、否证…当中才得以进展，而不断逼近真理的。问题是，以falsifiability(可证伪性)作为科学与非科学之间的划界判准是否恰当？科学理论一定可被否证，而非科学理论一定无法被否证吗？可被否证的理论一定是科学理论吗？不可被否证的理论一定不是科学理论吗？波普尔对falsifiability(可证伪性)一词的界定足够清楚吗？一旦拒绝承认归纳法的可靠性之后，如何交代rational prediction（理性预测）这一回事？当面对两个都尚未被否证的假设T1与T2，其中T1已经通过很多严格的测试（well-corroborated），都没有被否证。T2是刚被设想出来，尚未予以测试，从而也尚未被否证的假设。当要用来预测某现象或是用来建造某个重大工程时，选择哪一个理论来做预测会比较合理呢？什么时候科学会取得重大的进展呢？当大胆臆测的假设被否证吗？如此的科学研究活动，可以寻找圣杯作为比喻。科学家就像寻找圣杯的骑士，这世上有很多伪造的假圣杯，但真正的只有一个，骑士到处旅行不断寻找，将一个个伪造的圣杯排除，为的是那唯一而真正神圣的圣杯。科学家正如这样的骑士，虽然假的很多，但真正的却只有一个。而科学家无法知道自己手中的杯子是不是最终的那个，但科学家可以排除假的杯子，透过逐步地排除赝品，科学家即便还是无法知道哪个理论是真正的真理，却仍是逐步通向真理之路。相较于逻辑实证论把科学抬到至高无上的地位，波普尔虽然对实证论重重回了一击，但波普尔心目中的科学形象仍然是正面而理性的，甚至是如此的神圣。据说科学界有做过投票，结果以波普尔第一高票当选，是最受科学家认同的科学哲学家所描绘的科学图像。

科学研究高大上 很深奥，我实属门外汉，但我对这方面还是有点兴趣 有所思考的，想到了一些科研方法自我感觉应该是有些道理的，特分享出来 供学习与吐槽！怎么做科学研究？一.发现科研课题苹果为什么是从上往下落 而不是向上？这是牛顿发现的经典科研课题，许多人说：“此课题的发现是牛顿的幸运灵感闪现而已，极少数人能有此幸运发现类似经典课题的。”真的是如此吗？并非如此，到今天已经出现了超多的自然理论，若真的是几十年一遇的灵感造就，那么今天的自然理论恐怕不会有多少个，能有很多是因为发现科研课题与得到理论都是有其方法的，可以有目标性的快速发现科研课题。有目标性的快速发现科研课题的方法：发问法。所谓发问法指的是对现象或事物进行发问，发问的关键词有“为什么” “怎么”“什么”等疑问词。比如对苹果落地这个现象进行发问，为什么+苹果会往地上落？如此这个经典的苹果落地课题轻松发现，若不发问就很难想到课题，这就是老师常说的“多问个为什么”的好处。为什么苹果成熟了是红的？为什么苹果长在树上 而不是地下？有些问题看上去很sb 实则很复杂，人们的认知是那个事物原本就是应该那个样子的 常识而已，所以真正解释起来却只能用“就是如此无需解释”来解释，做科研就是要深入研究这些常识现象背后的本质（原理机制），现象如同几何证明题中的结论，而原理是科研要寻找的公理论据，一个原理可以解释很多同类问题 很多应用，原理的归纳作用 让人类理解自然变得简单。二.研究目标对象的哪些方面主要有这些方面：如何产生 有什么用途性质（物理化学生物） 构成 如何变化（随着因素的变化规律）拿火来说明，研究如何产生火？火的用途？火的物理化学性质？火的构成？变化（氧气增多火势更旺）。其实按照编程中类的组成，可说成研究目标对象的属性与方法，至于属性和方法通常会有许多，抓住重要的来研究就行。三.如何了解目标对象了解目标对象就是要研究出二中所说的哪些方面，这需要观察对象 收集数据 统计分析 做实验等科研常有方法。四.如何解答关于对象的为什么比如扫帚为什么是一根根细细的弹性杆扎成的？解释为什么通常是从这样情况下的用途出发，说出这样设计的用途（证明有好处）就解释了为什么，这里扫帚的为什么：我想是因为细杆能够接触到极小的缝隙将缝隙中的垃圾清理出来，密集的细杆组成的整体可以将坑坑洼洼的地上的垃圾打扫得很全面，若是粗杆或放大到面板小坑中的垃圾清理不到。五.学习能力人类造物多来自于对自然造物的学习，学习能力是人类的天赋能力，通过学习可以掌握想要的许多能力（本领），比如语言 文字 唱歌 做饭 工作等，可是如果不去学习就根本不可能天生就会这些，学习带来能力的提高与增加，人与人的差距也因学习程度的不同 而突显出来，做科研更是如此 有学习意识 善于勤于学习才能不断提高自我。六.借力意识科研目标是研究对象的能力，可以弄清对象能力实现的原理 人造机器应用原理实现相同能力，也可以直接利用对象的能力帮助自我，这就叫做借力，比如牛力气大 用其拉货；用毛驴 磨豆浆；用树藤做绳子；用石头做武器。借力也可说成是利用外部工具吧。百度知道里的一些关于爱问为什么的回答：小时候喜欢提出问题的科学家 　答：1、瓦特：他在厨房里看祖母做饭。灶上坐着一壶开水。开水在沸腾。壶盖啪啪啪地作响，不停地往上跳动。瓦特观察好半天，感到很奇怪，猜不透这是什么缘故，就问祖母说？什么玩艺使壶盖跳动呢" 　2、 牛顿：直到有一天，当牛顿在花园的苹果树下思索，一个苹果落到他的脚边时，牛顿终于获得了顿悟，他的问题也逐渐被解决了. 　　3、爱因斯坦：爱因斯坦5岁的时候，有一天，爸爸从兜里掏出个指南针给他玩。他拿着摇来摇去，发现里面的小针总是指着一个方向。他想看看是什么东西吸着小针，打开一看，什么也没有发现。难道是小针在作怪吗？他开始对科学产生了（兴趣 爱好）。我女儿今年6岁很聪明，老爱问为什么，听人说小孩爱问为什么就说明他有可能成为科学家，请教哪位大虾指点。答：这是这个年龄段的孩子普遍存在的现象，因为他想了解这个世界，当然聪明的孩子如果好好引导，努力培养，成为科学家也是有可能的，这说明你的女儿先天潜质不错，还需外在力量培养造就。为什么说小孩爱问问题会比较聪明？答：不是说爱问问题的小孩就一定聪明，而是爱问问题的小孩好奇心和探究欲很足，好好维护、培养他的这种天性，将来大有用处。聪明有很多种，也许这是一种。

体现了人的实践主体性。对同一问题持不同的信念， 会产生不同的研究结论。在科学研究中， 假设命题占据着重要地位， 它提供了一种潜在的知识， 并有待将来经验的验证。本论文以假设命题为线索， 分析主体在科学研究的各阶段对假设命题及相关经验事态所采取的主观态度， 即意向状态。主要以形式研究的方式， 展现主观信念对科研结果产生影响的机制， 并阐释有效假设的意向性基础。科学研究是人类主动获取知识的实践活动。传统意义上的自然科学研究包含以下几个主要环节：提出问题、建立假设、验证假设、修正假设、形成结论等。其中， 科学假设贯穿整个科学研究：为了合理地回答所提出的问题， 需要对这个问题进行某种假定或猜测， 并且在后续的研究工作中进行验证和修正， 以期获取符合客观真理的结论。假设的建立， 是对观察到的现象或前期的实验结果进行总结和发展， 建立假设的意义并不在于假设一定为真， 而在于它提供了一种潜在的知识， 指导科学研究的方向， 如诺瓦利斯所言：“假设是网：只有撒网的人才能捕获”

【对科学本身研究的基础】对科学本身的研究也需要基础，也需要有一定的条件，没有这些条件，即使是有专门的研究也得不出结果。这一栏目是对这一问题的叙述。前提研究，由这一研究可以进入科学，以此形成对科学本身的研究。四个基本概念仍属于围绕科学的基本研究，是基于人性、事理等研究以后所作的继续。a、人的需要（科学的目的，经由行为科学研究得出的结果）b、系统（指世界、宇宙，包括社会，精神和物质等，一体概念）c、管理（对思想、行为、行政和科学本身等所有一切的管理）d、科学（指对科学本身的研究，科学学、科学性等，与母体同名）以上研究的过程人的需要、系统、管理、科学，是科学的四个基本概念，由以上可形成对科学本身的研究。这些概念是从哪里来的呢？由更为基础的研究而得来，首先是对人性、事理的研究，以此形成对人性、事理的初步认识，然后是对世界的研究，以此对社会进行观察，发现社会的一切就两点，一是人，二是事，由此确定人性、事理是科学和社会研究的基础。循环，从懵懂到清晰，一个思想和认识逐渐抬高的循环——螺旋。然后再以此寻找与人性、事理对应的研究，确认行为科学、系统科学、管理科学和科学学为科学的基础学科，当确认了以上以后，对每一学科作继续研究，经以上的系列，确认了科学以上的四个基本概念。对科学四个基本概念的确认过程以上是一个经由多学科、多要素、许多问题相互交织，相互作用，反复研究的结果，经过许多循环，由此可以使人的认识得不断的提高。以上较为抽象，这里不做详细的叙述。以上是科学的最基础内容，由此，可形成对科学本身的研究，接着继续，可形成对科学的一步步的认识。关系说明以上有几个维度的思考，在对整个科学研究以前，还需要对以上概念的关系做一个说明。人的需要、系统、管理、科学，是科学本身的概念，在以上的概念中，人的需要是科学的目的，所有科学的活动，目的都是为了人的需要，由此形成了研究的基点；系统、管理、科学，则是为完成目的对科学的要求。以上涵盖几个维度，可以认为，科学就是由以上几个概念，或由以上几个不同维度的思考形成的。经系列的研究确定，科学就是由以上几个概念，或由以上几个不同维度的思考形成的。世界是一个人的世界，人的行为，一切都是为了人的需要，包括科学以及对科学本身的研究和认识都是人的需要，所以，确认人的需要是科学研究的基点。世界是一个人的世界，人的行为及一切都是为了人的需要，所以，确认人的需要是科学研究的基点。关于人的需要人的需要有感性、理性和实际的需要三种情况，对科学本身的研究，是一种实际需要，而且没有什么比它更为重要，因此对它必须有科学和理性的认识。但是由于人往往没有理性思维，缺乏一定的条理性，所以并未能从科学的角度确定以上是人的需要，也因此才有了对这一研究的忽略。只是原因之一。关于系统、管理、科学另外三个概念，系统、管理、科学，a可视为是为完成目的对科学的要求；b科学本身的需要；c科学本来的状况；d或是人对问题的研究必须达到的一种状态。由此可形成对科学的组织，形成对所有研究的指导。系统、管理、科学：a 可视为是为完成目的对科学的要求；b 科学本身的需要；c 科学本来的状况；d 或是人对问题的研究必须达到的一种状态。由此可形成对科学的组织，形成对所有研究的指导。下面对系统、管理、科学三个概念做一个解释。对系统、管理、科学的解释a 系统。这是对科学的第一个要求。在2-4-1有一个“一体论”，该理论阐述了世界一体的状况，一切都属于世界，包括国家、社会，精神、物质，与世界都是一体的；科学是社会的组成部分，因此，科学也是世界的一个存在。以上的所有一切又都是一个个独立的系统，因此，科学也是一个系统。科学的职责是对所有一切的研究，包括物质、生命、社会、思想、文化、国家和行政等所有的一切，由此构成一个体系。对世界的研究，不但要有系统思维，不但要有整体研究，还需要有对世界一切的一个个研究，而且都必须有将它们视为是系统的系统研究。因此，人在以科学对问题的研究以前，首先应是将科学作为一个系统作系统的研究，探知科学本身的系统状况，探知它的产生、发展的规律。有点拗口。系统是科学本身的一个概念，是一种思想，由此可形成对所有研究的指导，因此，在对科学研究之前，还必须有对系统的研究，需建立系统的学科，形成学科体系，必须明确系统的内涵、概念和构造。这里指的是思想，是对思想的研究，不是对子系统、母系统，系统与系统，系统与要素等的描述。对系统的研究就是对科学的研究，这里是一个强调。这里只是一个概述，暂时作这么多叙述。b 管理。也是对科学的要求。重要性不亚于系统的概念。管理，首先指的也是思想，这个思想首先指的是对思想的梳理、整理和管理，问题的研究，从思想开始就必须有管理，包括对科学本身的研究，以及对所有一切的梳理、整理，以此弄清所有一切的来龙去脉。由此延伸到行为，继续向下，会一步步走到所有方面，进入所有的组织，走到行政，由此可形成对所有组织的管理。进入国家，可形成对政治、经济等所有一切的管理。以上是一个从思想开始，从基础一直到行政——对科学的全程要求。 与系统一样，管理也是一种思想，一个理论。以上思想可用于所有的研究，用于所有研究的指导，所以在以管理思维对所有问题的研究之前，也必须有对管理本身的研究，对它的研究就是对科学本身的研究。这里是对管理也是对科学的一个强调。c 科学。科学的又一概念。这一概念与母体重名，讲的是对科学本身的研究和审视，讲的实际是“科学学”和“科学性”的问题，既是对问题研究科学性、有效性的研究，也是对科学本身的研究和审视，首先是对科学本身的研究。由此可形成一个专门的学科，以科学的科学，科学的科学的科学对科学作专门的研究。具体的方法：将科学的最基础内容——人性、人的需要、系统、管理，以及上述内容放在一起，将它们融会贯通，然后对科学的本身、本来，以及科学各方面的概念和问题作反复研究，由此形成对科学本身的系统研究和系统认识。经以上的反复，可形成以管理思维、管理理论和系统论，对科学和科学研究的科学管理，以此使科学形成一种系统的运作，接着进入应用。经过以上，可以使没有进入科学的研究进入科学，使已经进入科学的研究，变得更加科学（主要指方法和思维方式），由此，可以使所有的科学形成加速。 整理以上高度抽象。对以上现在只是简介，在全部的资料中有对以上的不断解释和叙述。对科学四个基本概念的研究，最后可形成行为科学、系统科学、管理科学和科学学四个学科，以上几个学科的研究相互交织，全部属于横断研究，由此可代表科学的四个方面。科学与社会本为一体，以上四个概念，既是对科学本身的研究基础，也是社会研究的基础，因此，以上概念会随着问题的研究一直走到最后，对所有的研究都会发生作用

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比较研究方法比较研究法就是对物与物之间和人与人之间的相似性或相异程度的研究与判断的方法。比较研究法可以理解为是根据一定的标准，对两个或两个以上有联系的事物进行考察，寻找其异同，探求普遍规律与特殊规律的方法。按属性的数量，可分为单向比较和综合比较。按时空的区别，可分为横向比较与纵向比较。按目标的指向，可分成求同比较和求异比较。按比较的性质，可分成定性比较与定量比较。按比较的范围，可分为宏观比较和微观比较。3. 文献研究方法文献研究法主要指搜集、鉴别、整理文献，并通过对文献的研究形成对事实的科学认识的方法。文献法是一种古老而又富有生命力的科学研究方法。文献法的一般过程包括五个基本环节，分别是：提出课题或假设、研究设计、搜集文献、整理文献和进行文献综述。文献法的提出课题或假设是指依据现有的理论、事实和需要，对有关文献进行分析整理或重新归类研究的构思。研究设计首先要建立研究目标，研究目标是指使用可操作的定义方式，将课题或假设的内容设计成具体的、可以操作的、可以重复的文献研究活动，它能解决专门的问题和具有一定的意义。| 话语分析话语分析作为一种专门的学科研究对象的出现，特别是在法语领域的出现，一般来说，是语言学发展过程中，特别是自20世纪60年代末以来，必然会出现的现象。这个新领域与语言学保持着复杂的关系，而这种关系又是经济被重新定义的。话语分析作为一种活动，正如它的内涵一样，它存在的前提是：特殊对象的生成、观念系统的状态、新颖恰当的研究对象的方法论的框架系统的状态。批评话语分析（critical discourse analysis）,以下简称CDA是当代语言学研究的一个新兴分支。批判话语分析的主要方法：系统功能语法分析、语篇体裁交织性分析、话语历史背景分析。例如：如果有一部有关第三世界的纪录片始终把第三世界的穷人当做及物动词性的宾语，那就必然给读者、听者留下这样的印象：穷人是被动的牺牲品，而不是斗争的参与者。例如：对何人使用何种称谓，体现着作者（讲话者）的态度。情态是人际功能的体现形式之一，主观情态反应话语生成者与陈述者的亲近性，而客观情态则模糊了个体和团体的观点。| 内容分析内容分析法：是一种对于传播内容进行客观，系统和定量的描述的研究方法。其实质是对传播内容所含信息量及其变化的分析，即由表征的有意义的词句推断出准确意义的过程。内容分析的过程是层层推理的过程。内容分析法的信度指两个或两个以上的研究者按照相同的分析维度，对同一材料进行评判结果的一致性程度，它是保证内容分析结果可靠性、客观性的重要指标。ROST content mining是一款免费的大型内容分析研究性工具平台，主要功能包括：辅助各学科进行研究，协助完成文本分析和内容分析方面的研究，凡是需要分析论文、微博、博客、论坛、网页、书籍、聊天记录、电子邮件、本地文本类格式文件、数据库中各类文本字段的学科，都可以使用本软件，分析方法目前支持：分词、字频统计、词频统计、聚类、分类、情感分析（含简单和复杂）、共现分析、同被引分析，依存分析、语义网络、社会网络、共现矩阵等分析方法。| 质性研究一种在社会科学及教育学领域常使用的研究方法，通常是相对量化研究而言。质性研究实际上并不是一种方法，而是许多不同研究方法的统称，由于他们都不属于量化研究，被归成同一类探讨。其中包含但不限于民族志研究，人类学研究，论述分析，访谈研究等。1. 民族志研究民族志，是一种写作文本，是人类学独一无二的研究方法，是建立在人群中田外野地工作基础下第一手观察和参与之上的关于习俗的撰写。民族志内容主要为相关人的访问内容、档案记录的检视、与衡量与访问内容的可信度，从此内容，可找出特定团体与组织之间的关联，并为关心大众以及专业的同行撰写整个故事的来龙去脉。而民族志学家则记录人们的日常生活。研究的焦点放在人类思想和行为中较可预测的型态上。为了真实纪录，1930年代后，民族志的产生通常需要相当冗长时间的实际体验。2. 口述史研究口述史亦称口碑史学。口述史在国际上是一门专门学科，即以搜集和使用口头史料来研究历史的一种方法，或由此形成的一种历史研究方法学科分支。1948年，美国哥伦比亚大学的艾伦内文斯（Allan Nevins）教授在该校创立了口述史研究中心，第一次使用了“口述史”这个概念。标志着现代口述史学术领域的成立口述历史是通过有准备、以音像设备为工具的采访，记述人们口述所得的具有保存价值和尚未得到过的原始资料。3. 行动研究行动研究是一种适合于广大教育实际工作者的研究方法。它既是一种方法技术，也是一种新的科研理念、研究类型。行动研究是从实际工作需要中寻找课题，在实际工作过程中进行研究，由实际工作者与研究者共同参与，使研究成果为实际工作者理解、掌握和应用，从而达到解决问题，改变社会行为的目的的研究方法。它是一种行动研究理论与实践相结合，在于资料收集、合作探讨、自我反省、多方总结最后解决问题的方法；一种主题明确、思路清晰的解决问题的方法。4. 扎根理论研究扎根理论研究法是由哥伦比亚大学的AnselmStrauss和BarneyGlaser两位学者共同发展出来的一种研究方法。是运用系统化的程序，针对某一现象来发展并归纳式地引导出扎根的理论的一种定性研究方法。5. 个案研究个案研究(case study)也称个案调查。对某一特定个体、单位、现象或主题的研究。这类研究广泛收集有关资料，详细了解、整理和分析研究对象产生与发展的过程、内在与外在因素及其相互关系，以形成对有关问题深入全面的认识和结论。个案研究的单位可以是个人、群体、组织、事件或者某一类问题，由此而产生人员研究个案，各生活单位或社会团体个案、传播媒介个案，以及各种社会问题个案等。6. 文本分析从文本的表层深入到文本的深层，从而发现那些不能为普通阅读所把握的深层意义。新批评细读法“新批评”细读法不是一种自我感兴趣的印象式批评，而是一种“细致的诠释”，是对作品作详尽分析和解释的批评方式。其操作过程大致分为以下三个步骤：首先是了解词义，然后是理解语境，再次是把握修辞特点。叙述学分析法叙述是人类社会性活动中的一个重要部分。“叙述学”分析法，主要是故事分析(包括故事序列分析，故事类型分析等等)，与叙述视角分析(包括叙述者的人称、位置、可信度；叙述者的声音、叙述的速度等)。| 社会网络分析社会网络分析用于描述和测量行动者之间的关系或通过这些关系流动的各种有形或无形的东西,如信息、资源等。根据分析的着眼点不同,社会网络分析可以分为两种基本视角：关系取向和位置取向。关系取向关注行动者之间的社会性粘着关系,通过社会联结本身——如密度、强度、对称性、规模等——来说明特定的行为和过程。位置取向则关注存在于行动者之间的、且在结构上相处于相等地位的社会关系的模式化(patterning),它讨论的是两个或以上的行动者和第三方之间的关系所折射出来的社会结构,强调用“结构等效”来理解人类行为。| 引文分析引文分析法，就是利用各种数学及统计学的方法进行比较、归纳、抽象、概括等的逻辑方法，对科学期刊、论文、著者等分析对象的引用和被引用现象进行分析，以揭示其数量特征和内在规律的一种信息计量研究方法。引文分析的主要内容：引文年代分析、引文量分析、集中和离散规律分析、引文类型分析、引文语种分析、引文国别分析。引文分析的主要作用是：测量学科的影响和重要性、研究学科结构、研究学科信息发布、确定核心期刊、研究文献老化规律等。| 统计学分析1. 统计描述它研究如何用科学的方法去搜集、整理、分析经济和社会发展的实际数据，并通过统计所特有的统计指标和指标体系，表明所研究的社会经济现象的规模、水平、速度、比例和效益，以反映社会经济现象发展规律在一定时间、地点、条件下的作用，描述社会经济现象数量之间的关系和变动规律，也是进一步学习其他相关学科的基础。2. 方差分析方差分析(Analysis of Variance，简称ANOVA)，又称“变异数分析”或“F检验”，是R.A.Fisher发明的，用于两个及两个以上样本均数差别的显著性检验。由于各种因素的影响，研究所得的数据呈现波动状。造成波动的原因可分成两类，一是不可控的随机因素，另一是研究中施加的对结果形成影响的可控因素。方差分析是从观测变量的方差入手，研究诸多控制变量中哪些变量是对观测变量有显著影响的变量。3. 二元相关因果关系分析方法之一种。二元线性回归分析法是在一元回归基础上的延伸,式中y是因变量；x1、x2是自变量；a、b1、b2是回归系数。二元线性回归法适用于分析有两个主要自变量的预测，一般运用计算机进行计算。4. 元分析元分析(meta-analysis)统计方法是对众多现有实证文献的再次统计，通过对相关文献中的统计指标利用相应的统计公式，进行再一次的统计分析，从而可以根据获得的统计显著性等来分析两个变量间真实的相关关系。元分析程序输入参数包括：各个观察到的相关系数(已有研究文献中变量间的相关统计分析，从而可以根据获得的统计显著性等来分析两个变量间真实的相关关系。5. 多元回归“多元回归”在工具书中的解释：1、研究一个依变量、依两个或两个以上自变量的回归。2、亦称为多元线性回归,是反映一种现象或事物的数量依多种现象或事物的数量的变动而相应地变动的规律。3、建立多个变量之间线性或非线性数学模型数量关系式的统计方法。在肥料试验中广泛应用。6. 多元变量分析多元分析，是指同时考虑多个反应变量的统计分析方法。其主要内容包括两个均值向量的假设检验、多元方差分析、主成分分析、因子分析、聚类分析和典范相关分析等。7. 因子分析因子分析是指研究从变量群中提取共性因子的统计技术。最早由英国心理学家C.E.斯皮尔曼提出。他发现学生的各科成绩之间存在着一定的相关性，一科成绩好的学生，往往其他各科成绩也比较好，从而推想是否存在某些潜在的共性因子，或称某些一般智力条件影响着学生的学习成绩。因子分析可在许多变量中找出隐藏的具有代表性的因子。将相同本质的变量归入一个因子，可减少变量的数目，还可检验变量间关系的假设。8. 主成分分析主成分分析（Principal Component Analysis，PCA），将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计分析方法。又称主分量分析。实际课题中，为了全面分析问题，往往提出很多与此有关的变量(或因素)，因为每个变量都在不同程度上反映这个课题的某些信息。主成分分析首先是由K.皮尔森对非随机变量引入的，尔后H.霍特林将此方法推广到随机向量的情形。信息的大小通常用离差平方和或方差来衡量。主成分分析作为基础的数学分析方法，其实际应用十分广泛，比如人口统计学、数量地理学、分子动力学模拟、数学建模、数理分析等学科中均有应用，是一种常用的多变量分析方法。9. 聚类分析聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组为由类似的对象组成的多个类的分析过程。它是一种重要的人类行为。聚类分析的目标就是在相似的基础上收集数据来分类。聚类源于很多领域，包括数学，计算机科学，统计学，生物学和经济学。在不同的应用领域，很多聚类技术都得到了发展，这些技术方法被用作描述数据，衡量不同数据源间的相似性，以及把数据源分类到不同的簇中。10. 非参数检验非参数检验(Nonparametric tests)是统计分析方法的重要组成部分，它与参数检验共同构成统计推断的基本内容。参数检验是在总体分布形式已知的情况下，对总体分布的参数如均值、方差等进行推断的方法。但是，在数据分析过程中，由于种种原因，人们往往无法对总体分布形态作简单假定，此时参数检验的方法就不再适用了。非参数检验正是一类基于这种考虑，在总体方差未知或知道甚少的情况下，利用样本数据对总体分布形态等进行推断的方法。由于非参数检验方法在推断过程中不涉及有关总体分布的参数，因而得名为“非参数”检验。11. 结构方程模型结构方程模型（Structural·Equation·Modeling, SEM）是社会科学研究中的一个非常好的方法。该方法在20世纪80年代就已经成熟，可惜国内了解的人并不多。在社会科学以及经济、市场、管理等研究领域，有时需处理多个原因、多个结果的关系，或者会碰到不可直接观测的变量(即潜变量)，这些都是传统的统计方法不能很好解决的问题。20世纪80年代以来，结构方程模型迅速发展，弥补了传统统计方法的不足，成为多元数据分析的重要工具。

（央视财经 《中国经济大讲堂》）高校是产学研链条中关键的一环，是高质量发展技术与人才的重要储备基地。《中国经济大讲堂》特别策划春节系列节目“奋斗在科技前沿”，邀请全国多所重点高校校长走进大讲堂，向观众讲述他们从事科学研究的不凡经历，分享自己奋斗在科研一线的宝贵经验，展现向高质量发展转型的信心与进展，激发广大青年投身科学研究的热情、勇于创新的科学精神！而打赢当前这场疫情防控阻击战正需要借鉴这些宝贵经验和科学精神。今天跟大家分享天津大学校长金东寒、北京化工大学校长谭天伟、中国科技大学校长包信和的精彩演讲内容。00:39发动机类似人体的心脏，它可以将一次能源转换成源源不断的动力，为人类充分享受现代生活提供便利。目前，我国发动机制造能力总体接近国际水平，是发动机制造大国，但还不是制造强国。我们能否以发动机行业的持续创新，探索我国制造业转型升级之路？《中国经济大讲堂》特别策划“奋斗在科技前沿”专题系列，特邀中国工程院院士、天津大学校长金东寒权威解读。金东寒是我国特种发动机动力系统技术领域的开拓者和领军人物。是国际内燃机学会主席，他是国际内燃机学会主席，是这一国际学术组织成立近70年来担任该职务的第一位中国人。从中船重工711研究所所长、总工程师到担任上海大学党委书记、校长，再到2019年5月履新天津大学校长。30年岁月里，他始终致力于特种发动机及其动力系统研究与应用开发，主持研制的我国首台具有自主知识产权的特种发动机及其动力系统，为我国开创新型特种舰船从无到有的历史，做出了巨大贡献，使我国特种舰船技术水平、综合性能步入世界先进行列，业界说，他为中国舰船装上了性能优越的“中国心”。在制造业转型升级的过程中，我们该如何迈向全球价值链中高端？政府、企业、学校等应该如何各扬所长，发挥应有的作用呢？金东寒院士给我们提供了几点专业建议。我们从历史上来，看蒸汽机的发明引起了第一次工业革命，效率大幅度地得到了提高，内燃机的发现、发明和使用又是第二次工业革命的重要标志。中国发动机行业的现状是什么样的呢？首先是行业规模巨大，2018年内燃机总产量超过8000万台，总功率达到26亿千瓦，是目前发电总装机容量的1.4倍，连续八年居世界第一。第二个特点是我们产业链完整，我们从原材料、零部件到整机、售后服务一应俱全。第三是制造能力和水平接近国际水平，而且大批量地出口，我们的质量跟日韩不相上下，我们现在占据了近三分之一的全球市场份额。发动机行业面临怎样的挑战？怎么样评价发动机的先进性呢？主要有这么五个指标：高效率、低排放、高可靠性、便于操作、智能化。拿高效率来说，大家都知道越省油越好，对于一艘船而言，船的价格在全寿命周期里边只占10%，90%是油的价格，所以船东对主机的油耗是非常看重的。如果说多加几百万元，油耗少了5克每千瓦时，马上就会下单。低排放主要是氮氧化物和硫化物，要满足日益严苛的排放标准。氮氧化物是致癌物质，硫化物是酸雨的来源。高可靠性就是要求大修期要长，对于车用发动机谁都不希望去大修，对于船用发动机实际上跟船是同寿命的，但是也需要定期地维修。智能化最主要的目的是让它更高效、更可靠、更便于操作，所以智能化是要给发动机赋能。我们举一个实例，目前船用发动机达到了什么水平？油耗已经到了159克每千瓦时，效率就远远超过了50%，所以跟车用发动机相比，领先了起码是10到15个百分点，同时排放满足国际海事组织第二阶段的标准。我们的所有船用发动机现在都采用电子控制，智能化水平是比较高的。另外，它的大修期已经达到了24000小时，是非常可靠的。通过50年的努力，船用柴油机的油耗降低了25克每千瓦时。油耗降低1克每千瓦时意味着什么？经过50年的努力才降低了25克每千瓦时，实际上平均两年降低1克每千瓦时，对于一艘一万箱的集装箱船来说，油耗降低1克就意味着每年节省150万元人民币。制造业转型升级，我们该怎么做？针对中国制造业的转型升级，我提四点看法：第一就是要切实发挥政府的创新引导作用。政府要加强供给侧结构性改革，打造一个很好的营商环境，要重视培养优秀的技能人才，造就一批能工巧匠。第二要切实发挥企业的创新主体作用。激发企业家的积极性和创造性，不断地加大创新的投入，这两年我们企业也都越来越重视这一点。华为为什么能够成为今天的华为？最主要的就是有任正非。任正非是非常重视创新投入的，他在开始创业的几年把所有的钱都投入到研发当中去，至今华为创新投入每年占销售收入的百分比要高达10%到15%，这两年都是在一千亿元左右。正是这种强大的投入，才可以吸引到最好的人，他可以请别人帮他设计创新管理体系，可以做很好的实验室，可以打造一个很好的创新平台。所以我觉得加大投入是最重要的，要重视管理体系的建设，要实现有组织的科研。红旗发动机是一汽开发的一个高端品牌。原来曾经想用奥迪发动机，但是谈判了多次也是没有成功，因为奥迪要求说你用我的发动机你必须在车上有我的品牌标志，这个是红旗不能接受的，这就逼着红旗自主开发自己的发动机。所以红旗的发动机从开发的时候就是全系列的，从4缸一直到12缸。比如检阅车用的就是12缸的，还有那种防弹车，单车重量3.5吨，用的都是12缸的。它们每年的投入非常大，它的研发中心就有将近3000人，他们的实验台很多，而且水平也很高，我印象当中大概差不多有100个实验台，而且他们也做了很多基础性的工作。一般只有在高校里面能够看到的玻璃气缸的发动机，我竟然在一汽的实验台里面看到了。所以他们已经在研究燃烧过程、喷雾过程的基础工作，我觉得这完全应该是高校干的事情，而且他们开发的整个流程也是按正向设计、现代流程去开发的。所以我觉得从整个开发成效来说，已经基本上接近国际上的先进水平。第三是要释放产学研协同创新潜力。高校拥有59%的两院院士，一大半的院士在高校， 75%的国家杰出青年基金获得者，拥有非常好的人力资源，在国家三大奖的获奖数也是非常高的，占比70%多，技术发明奖、自然科学奖的占比都非常高。现在最主要的问题就是高校的老师、科研人员不太关注我们企业的需求。高校教授选题目是怎么选的？他们多半是参照哪些杂志容易发表文章，因为考核就是这样考核教授的，不管我研究的项目到底对工业部门有什么用。现在我们每个企业，比如说潍柴动力，他们一定有十年创新计划，这里面有很多基础问题，我们的教授应该去这个企业的创新规划里面找问题，然后去研究，这是第一点。第二点，高校擅长做技术成熟度一到三的实验项目，这是不考虑未来应用背景的。那么三到五的谁来做呢？我觉得应该是由校企之间的联合实验室。我一直在推广这个概念，比如两家一起做一个联合实验室，靠应用端的那面你来投，靠基础端的这面我来投，但是我们两家共享这个实验室。我们每个人只投了一半的钱，但是我们共享一个完整的实验室，我们紧密合作。我独立做一到三，在我的实验室到联合实验室里面，实际上就是交接棒阶段，你的工程师就开始介入了，考虑怎么把它工程化，成熟度到五你就感兴趣了，因为你能看到它会带来什么前景，所以企业是擅长做五到九的。对于技术成熟度有一个技术成熟度理论，我觉得这样的方式我们一定能做出很多大事来，而且可以做出来很多东西，都是可以转化的。现在我了解过，基本上看不到哪个大学里边专利的转化率超过10%的，一般都在5%到10%左右，这是一个巨大的资源浪费。我觉得应该改革考核方式，要鼓励教授把论文写在祖国的大地上。我觉得这是一个非常大的资源，它还有很好的重点实验室，省部级重点实验室、国家重点实验室，也有很多好的设备、仪器，也有很好的人力资源。所以，怎么样发挥高校的创新潜力我觉得非常重要，最重要的就是要改革考核方式。最后一点，我觉得要发挥学会和行业协会服务的作用。大胆创新可以为行业的转型升级做出更大的贡献。中国内燃机协会和中国汽车工业协会以及中石油润滑油公司等15家企业联合发起成立了一个发动机润滑油中国标准开发创新联盟，包括汽车公司、主要的发动机公司、添加剂公司，行业的翘楚都在里边。我们这个联盟经过了两次扩容，成员包括壳牌、埃克森美孚、上海道达尔润滑油，这三个都是国际最著名的润滑油公司，后面几家是世界上最著名的添加剂公司，还包括世界上的两个评价公司，美国西南研究院，还有另外一个公司都成为我们会员了。我们这个联盟没有任何国家支持，是企业掏钱来支持的，每个企业都要掏钱，它们后面来的这些单位还要补交钱，我们是每年收年费的，而且这些外国的公司它还没有表决权，但是它还参与，就是因为我们做的是中国标准。以后我们就是要做到用中国的润滑油，用中国发动机，按照中国的标准进行评价，然后在中国使用。我就问他们这对他们有什么好处？其实好处是不言而喻的，他希望能影响我们的标准制定，如果他要知道我们标准是往哪个方向做的话？他现在就开始进行研发了，否则未来会造成什么样的情况呢？他们的润滑油要进入中国市场，也要我们这样按照中国的标准进行评价，所以他们意识到这样的危机后，就非常积极地来参与这个工作。我觉得自主开发确实是个过程，这是需要积累的。我看了中国发动机近20年的进步，我觉得我一点都不担心，我们不可能一天就吃成个胖子，假以时日的话，我觉得我们的发动机在不久的将来一定可以全面地和国际的先进水平来进行竞争。我们行业内如果把大家都组织起来的话，我觉得我们可以干成任何事。“两弹一星”那个时候条件是什么条件？我们在那么艰苦的条件下用了多少钱把这个东西搞出来的？现在这个条件，如果大家重视，一定能搞出来。那我们的瓶颈在哪儿？瓶颈不在技术上，就是在人。我们要有有情怀的企业家，第一要有情怀，第二加大投入，然后用现代管理的方式把大家组织起来，我们什么事干不成？既然选择了就要去热爱它，我非常赞同我们现在确实要培育大家工匠精神，做一件事就踏踏实实地把它做到底，做到极致。塑料、橡胶、油漆、涂料、药品、化妆品、食品添加剂、服装……在我们身边，化工产品无处不在，化工为人类生活提供了丰富的供给。如今，我国是世界上最大的化工产品生产国和消费国，其总产值居世界第一。我国经济已转向高质量发展，新技术不断推动产业革命，在这样的大趋势下，化工行业该如何实现绿色发展、转型升级？《中国经济大讲堂》特别策划“奋斗在科技前沿”专题系列，特邀中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟精彩解读。谭天伟长期致力于工业生物技术研究，开发了具有自主知识产权的脂肪酶并实现产业化，解决了在下游应用领域我们被“卡脖子”的一大问题。他积极推动生物制造在中国的发展，发明了将地沟油转化为生物柴油的新工艺，品质达到欧洲标准。“发酵工业菌丝体综合利用”项目，日本曾经做了几十年研究，几乎走入绝境，2002年，却被谭天伟成功突破，也因此，他作为第一获奖人，荣获了国家技术发明二等奖。2020年，我国要实现“单位GDP CO2排放比2005年下降40%～45%”的目标，面临巨大压力，工业生物技术能否成为新时代推动能源生产消费革命的重要力量？如何将塑料和二氧化碳等变废为宝？谭天伟校长为您一一解析。化工到底多重要？化工是国民经济的支柱。实际上，化工不单是中国的支柱，在全世界也是这样。从全球化工的整个的销售额或者GDP（国内生产总值）来看，它占了全球GDP（国内生产总值）的7%。因为化工生产的是基础原材料，它对其它行业有巨大的带动作用。国外已经做过一个统计，每产生1美元的化工产品，它在下游，加工成终端产品的话，它会产生4.2美元的终端产品。中国是世界化工产值第一大国，我们国家这几年化工增长率占了全球化工增长率的一半以上。按总产值计算，中国的化学化工占全球的化学化工将近40%，也就是说中国的化学化工是非常大的一个行业。近几年，我们国家的一些重大科学工程，或者工程项目里也离不开化学化工，碳纤维就是一个非常好的例子。这种碳纤维的重量特别轻，一般来说，大概只有普通钢材的几分之一，但是它的强度比一般的金属材料要强，韧性也比它好。像这样的一种又轻、强度又高、性能又好的材料，很显然就可以在航天航空中应用。实际上，在航天航空中的应用中，如果材料轻一点，那就意味着我们能够射得更远，或者带的东西更多。举个例子，国家长征7号火箭用了碳纤维材料之后，它就可以减重900公斤，这意味着我们可以携带更多东西上天，或者是打得更远。再有一个例子就是港珠澳大桥，它最亮眼的地方就是它的吊索，因为它的跨度很大。过去大家所看到的吊桥都是靠铁链子吊起来的，而这一次用铁链子很显然太重，强度也没有那么高。这一次港珠澳大桥用的是什么吊索呢？是超高分子量的聚乙烯，单根聚乙烯纤维的直径只有0.5毫米，相当于五、六根头发丝的粗细。而这样的一个粗细度，它的实际上拉力或者是耐受的强度要比我们普通的钢材强得多，也就是说一根头发丝粗细的超高分子量的聚乙烯，吊起一个儿童是没有问题的。这种高分子量的新材料使得港珠澳大桥成为可能。还有一个是在2019年刚刚启用的大兴新国际机场。在新的大兴机场里也用到了大量的化工材料，比如说内饰的涂料，还有跑道上的新型的沥青高分子材料。所以化工不单是为我们日常生活的衣食住行服务，也为我们国家和世界上的这些重大工程项目在做支撑。过去很多不可能的事情，因为有了化工才成为可能。实际上化工在不断地技术进步，很多都已经这方面都做到了。我们通过很多包括工业生物技术、过程强化技术，人工智能技术等等，有很多新的技术，慢慢都在使我们的化工一天一天的更加美丽。塑化剂如何不再令人谈虎色变？可能很多的观众不知道增塑剂是做什么用的？实际上我们的塑料用品很多要加工成一定形状的时候，都要加入增塑剂。很多塑料有的时候比较硬，有的时候比较脆，有的时候一加热就不好了，就裂了。怎么样改善它的这些加工性能，那就要加大量的增塑剂进去。而增塑剂的这个用量是非常之大的，比如说在PVC（聚氯乙烯）的管子里面，加的增塑剂都是百分之二、三十；儿童玩具里的增塑剂占了35%，就是一个儿童玩具里面35%的质量是增塑剂，不是塑料，所以它的量是非常之大的。还有我们的一些食品包装袋，还有我们一些医疗用的一次性注射器，还有我们的这个输液管，里头都有大量的增塑剂。我们用的增塑剂是什么样的增塑剂呢？我们主要是用的邻苯类的增塑剂。邻苯类的增塑剂有一些缺点，非常典型的一个缺点就是什么呢？它有致癌的危险。比如说白酒（邻苯二甲酸酯类）塑化剂，增塑剂在台湾叫做塑化剂，塑化剂超标就是增塑剂超标。实际上并不是有人有意要给酒里头加增塑剂，谁酿酒也不会加增塑剂。而是酒瓶子的那个上头是一个塑料的瓶塞，它里头有增塑剂，而酒精浓度比较高的时候，把那个瓶塞的增塑剂给溶进去了，所以酒中的增塑剂也就超标了。所以这种塑化剂，尤其是儿童玩具，在国外它已经是通过立法不准用邻苯类的增塑剂了。所以现在我们迫切希望能开发出绿色的增塑剂，而这个绿色的增塑剂来自于什么呢？大多数都是来自于生物基的，比如说用淀粉类的做成的，比如说发酵做成的柠檬酸，或者是由油脂做成的油酸酯，这种增塑剂就是绿色的，因为它是天然的，都是食物基的，都是可以吃的，它做成的增塑剂就没有任何毒副的作用。塑料和二氧化碳怎样变废为宝？从我们国家乃至全世界来看，资源的循环率是很低的。从全球来看，只有9%左右的物质实现了循环。最典型的是塑料垃圾非常之多，还有建筑的垃圾、生活的垃圾等等，这些垃圾都特别多。生活垃圾要分类，要把能回收的回收，要循环利用，不能再像过去似的都埋掉或者烧掉。化工里的原料和产品基本上都是以碳为最基础成分的，我们的塑料，我们的有机化合物都是含有碳的。碳资源如何实现循环利用是未来非常重要的一个环节，我们怎么才能实现这种利用呢？我举一个例子，就是塑料。全世界每年新产生的塑料垃圾有3.2亿吨之多，我们国家一年产生的废旧塑料有7000多万吨。如果烧了就会变成二氧化碳等有机物，成了温室气体。如果能将碳加以利用的话，我想我们整个社会可持续发展就可以实现了。将来塑料有没有可能用工业生物技术定向地降解呢？现在我们说塑料不可生物降解，所以它成了一个没有办法处理的问题，它是不能禁缔也不能利用的一个原料。现在的处理办法主要是烧掉，或者把它裂解成什么油等这种低级的利用。那能不能恢复成单体材料呢？现在有没有这种可能性呢？实际上在2018年年底，法国的一家公司，已经把PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）通过生物技术降解成单体，这个单体就可以循环利用了。这个技术取得突破之后，我觉得很快我们就要研究PP（聚丙烯）是否可行，PE（聚乙烯）是否可行等等，我觉得这些都有待提到日程上来，我们有没有可能利用生物技术把这些塑料能够回收加以利用，从而实现资源的极大的利用。未来二氧化碳的利用，可能是我们化学工业绿色发展的一个重要的前沿发展方向，也是工业生物技术的一个突破口。这么多温室气体，如果能够利用原料来进行转化的话，这个转化技术有可能是生物技术，也可能是化学技术，不管是哪一种，只要能转化成化工产品，那这一块儿的原料就会源源不断，而且真的实现了碳资源的循环利用。这是一个未来的技术，但是它并不遥远，可能在十年、二十年后就能成为现实。所以现在我们才需要有科研，才需要有人去研究，可能在未来的十年或者二十年中，我们就能工业化，那个时候二氧化碳可能真的就变成了价廉物美的东西了，然后社会可能真就绿色可持续了。如今，空气污染、温室效应、气候变化，令石油、煤炭等传统化石能源昔日耀人的光环减弱；消耗巨大、储量有限，更是让能源危机的阴影笼罩世界。我国作为世界最大的发展中国家，能源需求仍在持续增长。但是，我国的能源结构是“贫油、少气、相对富煤”，因此，克服煤化工能耗高、效能低、污染高成为一大现实问题，一段时期以来，解决这一问题的催化技术被寄予厚望。催化技术可以改变化学反应的难易程度和速度。那如何通过催化技术破解现实中的种种能源难题？《中国经济大讲堂》特别策划“奋斗在科技前沿”专题系列，特邀中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和深度解读。包信和长期从事催化基础理论研究和新型催化材料的创制，以及能源清洁高效转化过程的研发，他偏于一隅，甘坐15年冷板凳。研究成果颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的传统路线，有望使煤化工水耗和能耗大幅降低，被业界誉为煤转化领域“里程碑式的重大突破”。在能源领域，究竟如何通过催化技术发掘煤炭的巨大潜力，彻底改变以往煤化工污染大、能耗高、效率低的缺陷呢？下面就由包信和校长为您揭晓答案。我们为什么要用煤制油？世界上能源结构的比例是三分之一左右是煤，三分之一左右是石油，再三分之一左右是天然气，大概还有一部分是可再生能源。但是对于中国来说，情况就不一样了。中国在能源结构中长期以来一直是以煤为主导的，甚至有些地方的煤可以达到80%。但通过现在这几年的变化，我们使用煤的情况在能源结构里面的占比逐步降低了，2018年煤的使用大概就占到60%左右。按照现在石油开采的量，中国探明的可开采的石油大概可以采十二年，天然气大概是三十年左右，煤多一点，大概就是四、五十年的样子，或者是更多一点。而从对外依存度来看。比如说现在我去加一箱油，70%左右是进口的，30%是我们中国自己开出来的；天然气大概45%左右是进口的， 50%左右是我们自己开出来的。中国的能源强度非常高，能源强度是什么意思呢？一万美元的GDP（国内生产总值），我们中国消耗的能源跟国外消耗的能源不是可比的。本世纪初的时候，我们消耗的能源大概是日本的8—10倍。也就是说，我们生产一万美元的GDP（国内生产总值），我们消耗比如说是8份的煤，日本人可能就消耗1份的煤。所以我们的效率确实是非常之差的，再加上由于烧煤这个事儿，对我们的空气、水的污染非常之大。到底中国怎么发展？从2000年到2018年中国石油、天然气的对外依存度数据来看，所谓依存度，就是我们到底要进口多少？2018年我们进口的天然气大概是45%，进口的石油依存度大概是70%。但我们现在一年开发多少油呢？大概最大的产出量不到2亿吨，现在差不多1.9亿吨这个样子，但我们要用到6亿吨这样的油。接下来我们肯定是开发不了这么多，但对于中国来说，真正资源占比比较大的，相对来讲就是煤。自然界有它的一个安排，中东那一块油多，中国这一块相对来讲就是煤多。有些煤矿里面，十几米全是煤，就堆在那个地方，我们再用机器去把它挖出来就是煤，而且就是好煤。所以对我们中国来讲，有一件事情是很有必要做的，而且是战略性的，就是怎么把我们已有的资源，把我们的煤变成我们有少的油、天然气或者我们的化学品。这块东西美国人不做，因为他们的油、天然气很多，它根本不会要用煤来做这个事儿。欧洲人做不做呢？欧洲人也不做。所以实际上这一块东西，就是非常有中国特色的，我们是一定要将此作为我们战略的储备。但做完以后是不是马上就开成工厂大量生产？这个不一定，要看经济情况。经济有需求我就用它，经济没有需求我就不去用，但是我们一定要知道怎么做能把煤变成油，或者变成化学品，这个是我们一直在做的。我想我们在座的可能也有很多人也在做这件事，而且这件事情还是中国人做得最好。比如煤制油这一块，我们中国16万吨年产量，煤制油做了好多，我们中国最大的一个煤制油的工厂在宁夏的宁东这块地方。最大的一个装置一年可以供我们生产400万吨油，这个量就是很大的。中国还做了一件事就是把煤先变成甲醇，然后再把甲醇变成烯烃。烯烃是一种碳和氢组成的化合物，它是重要的化工基础原料。广泛用于生产塑料、橡胶、服装、汽车、家具、装饰材料、包装材料等多种产品。在工业上，烯烃主要通过石油裂解来生产，也可以通过甲醇、乙醇等其他原料等制取。如果能直接利用煤生产烯烃，可以大大降低石油的消耗。煤变成甲醇以后，再把甲醇变成烯烃，然后再把它变成聚烯烃，整个这是一个产业链。以前烯烃我们都是怎么来的呢？都是炼油过程当中产生的石脑油，把石脑油裂解变成烯烃。10吨的原油大概可以炼3吨的石脑油，3吨的石脑油可以炼一吨的烯烃，10吨的原油才能搞出一吨烯烃来。我们中国大概一年消耗烯烃大概就4000万吨左右，也就是说炼油能力就要到4亿吨才能够做这样一件事。现在呢大家可以看到，有1000多万吨我们可以从煤中来，这解决了很大的一个问题了。所以这个对中国人来说是很重要的。但是一谈到煤这件事吧，好多地方都打怵，为什么打怵呢？一个是因为煤有污染，一个就是中国还缺水。大家都知道，可能有些人对这个煤化工了解，要搞煤化工它一定要用水。我们到底怎么来解决这样一个问题。煤化工能不能是绿色的？我先给大家看一看煤是一个什么样的东西，别以为煤就是个炭，不是的。你要把煤仔仔细细看到里面，它有很多分子。自然界经过光合作用，把二氧化碳跟水什么东西弄在一起，氢同碳弄在一起就变成不同的芳烃。这样一个烃的分子后面再埋在地下去以后，这些分子慢慢就在这个里面了，这些分子好多都是我们需要的。那么大家在想，有没有可能直接把煤用催化剂把它像剪刀一样剪下来，变成我们需要的东西呢？大家知道，石油炼制它是用催化剂把这个油品剪断以后，拿出我们需要的东西来。那么哪一天有没有可能这个煤也找到一个催化剂，或者怎么样把它剪断，不就是我们需要的东西了吗？1924年，有两个德国人，一个叫弗朗兹·费歇尔，一个叫汉斯·托罗普施，他们就把这个过程弄出来，叫“费托过程”。九十多年来，一直是这样一个过程。“费托过程”是怎么做的呢？是用一个水跟这个一氧化碳反应，变成了一个氢气加二氧化碳，就是水煤气变化反应。那接下来再用这个氢气把这个一氧化碳的氧给拿掉，变成了水，一氧化碳跟氢反应就变成了CH2（低碳烯烃）。那我们现在做了个什么事呢，这十几年我们就做了一件事儿，就是不用费托反应这个催化剂了，而用另外一种氧化物作为催化剂。就直接用催化剂把这个一氧化碳跟这个氢反应，变成了CH2（低碳烯烃）。那么一个优点就是不用水了，再循环是没有了；还有一个优点就是把这三步的反应最后就变成一步了。现在世界上做得最好的，比如说做烯烃，也就做到58%低碳烃选择性。那我们就用这个反应去做，因为它选择性高了嘛，它一下可以做到百分之九十几的低碳烃选择性。大家知道，这个百分五十八同百分九十几可是差别很大了。这件事情出来以后，我们不光是就做这样一个反应，我们把这个概念进一步推广，它实际上是一个生产平台。弄了这个以后呢，大家可以看到低碳烯烃、芳烃，包括含氧化物都能做到。所以未来这个东西假如做成以后，就做成这个平台，最起码可以少用水，少排二氧化碳，少耗能，因为这个过程就节能，而且它的反应选择性高。所以这个过程也就是一个绿色的过程，我为什么讲催化能够来支撑绿色发展呢？支撑这个协调发展呢？那这个也就是我们做的一件事，就通过催化在煤化工当中来支撑绿色发展这样一件事。那么我们搞科学，我当时这件事是在中科院大连化学物理研究所做的。大家知道化物所是一个科研单位，它是比较注重出来东西你怎么能够把它真正用起来。所以呢，我们就从16年开始，那就做了这么大一套这个装置。装置有多高呢？大概60米高。60米像那种20层楼是吧？反应器呢，就摆在这里面，2019年的中秋节，正好是9月13号，正好呢我就在那里了，你看这个月亮，还是蛮好的，实际上是零点这个左右，那我们就很高兴，就开车启动设备做这件事。那么后面呢，就发现就是我们在这个大装置上，一氧化碳转化率大于50%，就一次性大于50%，而且这个里面烯烃的选择性大于75%这个样子，而且结果比这个实验室里还要好。

《卵石的形成》是本册地球教学单元的第一课。卵石的形成是一个漫长的过程，学生不易感知，必须充分发挥想象，进行推理、假设，然后设计实验验证假设，从而证明推理正确与否，最后得出结论，这样的课是培养学生探究能力的好素材，也是培养学创新精神的好材料。五年级学生已有了一定的知识基础，具备了一定分析问题、解决问题的能力，我们要让学生通过学习卵石的形成，经历科学探究的过程，学习科学研究的方法。在学习过程中充分发挥学生学习的积极性，让学生在最大复思考设计了如下教学方案：第一步：辨别卵石，观察卵石的特点，弄清卵石的出产地以及出产地的环境，针对卵石提出感兴趣的问题，明确本节课研究的主要问题：卵石是怎么形成的？(“卵石是怎么形成的”这一问题，是学生经过观察，思考后自然而然地提出的问题，他们会带着这一问题继续下面的学习。)第二步：观看课件；考察河流上、中、下游岩石的不同特点以及岩石从高山上滚下的情景，使学生获得一定的事实，在此基础上进行大胆地推测卵石可能是怎么形成的？(课件的使用可以增加学生感性认识，为推测卵石的形成打下了基础）第三步：小组讨论，设计实验验证自己的假设是否正确，(设计方案是课本教学的难点，但又是培养学生分析能力，想象能力，思维能力的好载体，学生设计方案有对，有错，这都没有关系，只要学生各种能力受到锻力，得到提高就达到目的了。）第四步：老师介绍实验仪器及注意事项，学生根据需要到老师这儿取实验材料，分组实验验证假设，两个实验同时做，注意观察实验现象，并做好记录；(两个实验一起做既节约了时间，又增加了活动密度，可以促使小组内人人动手，避免了少数人做多数人看的局面。)第五步：汇报、分析实验结果，把实验结果扩展到自然界是否有类似现象，利用课件向学生展示自然界风化作用、搬运作用，弄清卵石形成的真正原因：(由实验拓展到自然界，遵循了学生学习自然科学的规律。)第六步：分析自己当初的假设是否正确，然后进行课外延伸：海滩上的卵石是怎样形成的：根据所学内容以及课后查找资料研究现在的高山在遥远的将来会变成什么模样，写一篇小论文。第一二三步是形成假设的过程，在这一过程中要充分利用学生的生活经验、卵石以及课件，给学生提供丰富的事实，以便学生提出问题，推测卵石形成的过程以及设计实验，验证假设。第四、五、六步是验证假设，形成概念的阶段，这又是收集事实、整理事实，形成概念的完整过程。这样设计就是想让学生经历科学探究的过程，学习科学探究的方法，让学生充分想办法研究问题，避免了老师牵着学生的鼻子走，学生按照老师的思路做的局面。在研究过程中不仅要收集研究对象的有关事实，还要注重思维操作和实际操作中的事实，让学生的各种能力得到更充分的训练，这是科学课改革要解决的问题，也是素质教育要解决的问题。同时，这样设计可以充分调动学生的学习积极性、创造性，做到全员参与、人人动手、团结协作，充分发挥学生的想象力和创造力，给学生自由发挥的空间，对培养学生的创新精神，有极大的促进作用。总之，通过“卵石的形成”一课的教学，不仅要让学生掌握卵石的形成，风化作用，搬运作用等知识，更重要的是教给学生提出问题、进行假设、设计实验，验证假设，得出结论的科学方法，让学生经历一次探究知识的全过程，这比学习知识更主要。

一般来说，没有创新性的学术论文是没有学术价值的，从严格意义上讲，它也不是真正的学术论文。因此，学术论文应当具有创新性，这种创新性表现在与已有研究论著不同的新发现上，包括新论点、新理论、新方法、新技术、新手段或新材料等。尽管创新性是对学术论文的要求，但创新却并非撰写学术论文所能做到的。学术论文只能反映研究情况，创新是研究的结果。没有研究的创新，不可能有学术论文的创新。在医刊汇编辑看来，要做创新性研究，写创新性论文，可以从以下几个方面着手。一、主题创新。选择新问题进行研究，是科学研究创新的主要途径。研究新问题，不但能够拓宽科学研究领域，而且能够在人所未及的问题上发表拓荒性的见解和研究结论。因此，学者们无不投人大量的精力以发现新问题，开垦科学研究的新领域。但事实上，在科学研究日渐繁荣的今天，主题创新的难度也日渐加大。尽管如此，从事科学研究，就要不断探寻新问题，不断拓宽研究主题，努力为学科创新贡献自己的学术智慧。二、视角创新。面对学术研究中的老问题，要做出创新性研究，可以通过视角创新来实现。所谓视角创新，就是在科学研究中，采用现有研究中未曾使用过的相关学科分析范式或有关学说理论，研究本学科中的老主题，以期获得新的研究结论。视角的创新不但可能有助对问题本身做出新的解释，而且还可能获得从其他视角所不能获得的富有启发意义的新的研究结论。所以，在科学研究中，提倡多学科研究，提倡运用其他学科的理论来研究本学科问题，目的就在于通过视角创新以获得研究结果的创新。三、论点创新。论点创新是任何一项研究都不能回避的任务，只有不遗余力地追求论点的创新，科学研究工作才能对学问有所贡献，学术才能不断进步。学术论文应当反映科学研究创新的成果，科学研究创新成果到了学术论文中就体现在论点上。从科学研究创新成果到论点，需要经历一个归纳、提炼、升华和规范化的过程。归纳、提炼与升华是针对论点的科学性而言的，规范化是针对论点表述的准确性而言的。要实现论点创新，应以获取独创性研究结果为研究的根本目的，脚踏实地，潜心研究，推陈出新。而且在论文写作中，要反复推敲、斟酌语言表达的准确性和简练性。四、方法创新。方法是创新的工具，科学研究是以科学的方法为手段的学术研究。研究方法本身的创新对学术创新具有重要意义，采用不同的研究方法所得出的研究结果可能是不同的。所以在科学研究中，对同一个问题一般鼓励采用不同的研究方法，以获取不同的研究结果，丰富人们对该问题的认识，促进学术的繁荣。经常看到一些学术论文在研究方法部分，陈述一堆的方法，什么文献研究法、实证研究法、比较研究法、案例研究法、定性研究法、定量研究法、规范研究法等，但在正文中却未见作者是如何采用这些方法解决问题的。出现这种情况的原因，往往在于写作者对研究方法的意义的认识不到位，对方法的运用还没有掌握，只知道有这些方法，却不知道在研究具体问题时应该采用什么方法。显而易见，这样看待和使用研究方法，是不可能做出创新性研究、写出高质量论文的。五、材料创新。材料是科学研究的素材，如果没有材料，科学研究寸步难行。以不同的材料为基础所开展的科学研究，结果可能大相径庭，当然，也存在殊途同归的可能性，不过，这种可能性极小。科学研究需要利用各种可能的合法途径，获取尽可能丰富的研究材料，以提高研究结果的普适性。但就具体的研究者而言，受主客观条件的限制，所能获得的研究材料总是有限的。这样，对于不同的研究者来讲，努力获得人们未曾使用过的材料，在新材料基础上开展自己的研究，就可能做出创新性研究。很多人做研究、写文章，怕苦、怕累，怕做深入、细致的材料搜集，怕做历史材料的发掘清理，主要利用网络搜索寻找现成的相关材料。尽管这些现成材料的价值毋容置疑，但占有一手材料，用新的材料研究问题，是做出创新性研究的重要条件。所以，在科学研究中，利用一切可能的机会和条件，获得属于自己发现的研究材料，尽可能少用二手、三手材料，是研究结论创新的重要保证。

在当代社会科学研究的投入成千上万，人力、物力被大量投入，但有一群人已经开始反思和研究科学本身。越来越多的人发现科学有时候也并不是那么严谨的、客观的，当医药杂志的编辑看到他们曾经的出版论文的质量会感到惭愧，心理学家会被他们没有可重复性的研究成果而感到困扰。由于这样的原因，科学研究者开始重新审视自己的研究，将研究本身做为研究的对象，提出了‘元研究’这样一个领域。元研究的目的就是为了使科学研究过程变得更加自主高效，从预注册研究和建立报告标准到建立免费的共享数据供其他研究者研究。当然，元研究者在实际过程中也并不是总受欢迎的，因为并不是所有科学家都会欣然接受自己长期的实践被质疑。元研究者给后来者留下了许多思考，但他们的基本信念则十分简单，那就是：当我们对于自己正在做什么有足够的了解，我们才能将事情做得更好。