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如何正确地开启自己的科学研究之路大突破

如何正确地开启自己的科学研究之路

对于科研工作者来说,在刚刚踏上自己的科学研究之路时,一定是对未来充满了美好的憧憬,也同时有一点点恐慌和不安,因为你们无法预测未来的科学研究是否会一帆风顺。以下是施一公教授基于自己的切身经历所提出的对学术品味、学术道德、学术道路的一些看法。一、做一个优秀的研究生,时间的付出是必须的所有成功的科学家有一个共同的特点,那就是他们必须付出大量的时间和心血。实际上,一个人无论从事哪一种职业,要想成为本行业中的佼佼者,都必须付出比常人多的时间和心力。有时,个别优秀科学家在回答学生或媒体的问题时,轻描淡写地说自己的成功凭借的是运气,不是苦干。这种客气的回答避重就轻,只是强调成功过程中的一个偶然因素,常常对年轻学生造成很大的误导;一些幼稚的学生甚至会因此开始投机取巧、不全力进取而是等待所谓的运气。说极端一点:如果真有这样主要凭运气而非时间付出取得成功的科学家,那么他的成功很可能是攫取别人的成果,而自己十有八九不具备真正在领域内领先的学术水平。神经生物学家蒲慕明先生在多个神经科学领域做出了重要贡献。十几年前,身处加州大学伯克利分校的蒲先生曾经有一封电子邮件在网上广为流传,这封邮件是蒲先生写给自己实验室所有博士生和博士后的,其中的一段翻译过来是这样说的:“我认为最重要的事情就是在实验室里的工作时间,当今一个成功的年轻科学家平均每周要有60小时左右的时间投入到实验室的研究工作......我建议每个人每天至少有6小时的紧张实验操作和两小时以上的与科研直接有关的阅读等。文献和书籍的阅读应该在这些工作时间之外进行。”这封邮件写得语重心长,用心良苦。其中的观点我完全赞同,无论是在普林斯顿还是在清华大学我都把这封邮件的内容转告实验室的所有学生,让他们体会。我从小就特别贪玩,不喜欢学习。但来自学校和父母的教育与压力迫使自己尽量刻苦读书,保送进了清华。尝到了甜头以后,我在大学阶段机械地保持了刻苦的传统,综合成绩全班第一、提前一年毕业。当然,这种应试和灌输教育的结果就是我很少真正独立思考、对专业也提不起兴趣。大学毕业后我去美国留学。博士一年级,因为对科研和专业没有兴趣,我内心浮躁而迷茫,无法继续刻苦,而是花了很多时间在中餐馆打工、选修计算机课程。第二年,我开始逐渐适应科研的“枯燥”,对科学研究有了一点儿兴趣,并开始有了一点儿自己的体会,有时领会了一些精妙之处后会得意地产生“原来不过如此”的想法,逐渐对自己的科研能力有了一点儿自信。这时,博士学位要求的课程已经全部修完,我每周五天从上午9点做实验到晚上7、8点,周末也会去半天。到了第三年,我已经开始领会到科研的逻辑和奥妙,有点儿跃跃欲试的感觉,在组会上常常提问,而这种“入门”的感觉又让我对研究增加了更多兴趣,晚上常常干到11点多。1993年我曾经在自己的实验记录本的日期旁标注“这是我连续第21天在实验室工作。”,以激励自己。到第四年以后,我完全适应了实验室的科研环境,再也不会感到枯燥,时间安排则完全服从实验的需要。其实,这段时期的工作时间远多于刚刚进实验室的时候,但感觉上好多了。研究生阶段后期,我的刻苦在实验室是出了名的。在纽约做博士后时期则是我这辈子最刻苦的两年,每天晚上做实验到半夜三点左右,回到住处躺下来睡觉时常常已是四点以后;但每天早晨八点都会被窗外街道上的汽车喧闹声吵醒,九点左右又回到实验室开始了新的一天。每天三餐都在实验室,分别在上午9点、下午3点和晚上9点。这样的生活节奏持续11天,从周一到第二周的周五,周五晚上乘坐灰狗长途汽车回到巴尔地摩的家里,周末两天每天睡上近十个小时,弥补过去11天严重缺失的睡眠。周一早晨再开始下一个11天的奋斗。虽然很苦,但我心里很骄傲,我知道自己在用行动打造未来、在创业。有时我也会在日记里鼓励自己。我住在纽约市曼哈顿区65街与第一大道路口附近,离纽约著名的中心公园很近,那里也常常有文化娱乐活动,但在纽约工作整整两年,我从未迈进中心公园一步。我常常把自己的这段经历告诉我实验室的学生,新生常常问我:“老师,您觉得自己苦吗?”我回答,“只有自己没有兴趣的时候觉得很苦。有兴趣以后一点也不觉得苦。” 是啊,一个精彩的实验带给我的享受比看一部美国大片强多了。现在回想起当时的刻苦,感觉仍很骄傲、很振奋!我在博士生和博士后阶段那七年半的努力进取,为我独立科研生涯的成功奠定了坚实基础。二、做一个优秀的研究生,必须具备批判性的思维要想在科学研究上取得突破和成功,只有时间的付出和刻苦,是不够的。批判性分析(critical analysis)是必须具备的一种素质。 研究生与本科生最大的区别是:本科生以学习人类长期以来积累的知识为主、兼顾科学研究和技能训练;而博士生的本质是通过科学研究来发掘创造新的知识,而探索新知识必须依靠批判性的思维逻辑。其实,整个大学和研究生阶段教育的很重要一部分就是培养critical analysis的能力,养成能够进行创新科研的方法论。这里的例子非常多,覆盖的范围也非常广,在此举几个让我难忘的例子。1.正确分析负面结果(negative results)是成功的关键作为一名博士生,如果每一个实验都很顺利、能得到预期的结果,除个别研究领域外,可能一般只需要6至24个月就可以获得博士学位所需要的所有结果了。然而,在美国,生命学科的一个博士研究生,平均需要6年左右的时间才能得到PhD学位。这一分析说明:绝大多数实验结果会与预料不符,或者是负面结果。很多低年级的博士生一看到负面结果就很沮丧,甚至不愿意仔细分析原因。 其实,对负面结果的分析是养成批判性思维的最直接途径之一;只要有合适的对照实验、判断无误的负面实验结果往往是通往成功的必经之路。一般来说,任何一个探索型研究课题的每一步进展都有几种、甚至十几种可能的途径,取得进展的过程就是排除不正确、找到正确方向的过程,很多情况下也就是将这几种、甚至十几种可能的途径一一予以尝试、排除,直到找到一条可行之路的过程。在这个过程中,一个可靠的负面结果往往可以让我们信心饱满地放弃目前这一途径;如果运用得当,这种排除法会确保我们最终走上正确的实验途径。 非常遗憾的是,大多数学生的负面实验结果并不可靠,经不起逻辑的推敲!而这一点往往是阻碍科研课题进展的最大阻碍。比如,对照实验没有预期结果,或者缺乏相应的对照实验,或者是在实验结果的分析和判断上产生了失误,从而做出“负面结果”或“不确定”的结论,这种结论对整个课题进展的伤害非常大,常常让学生在今后的实验中不知所措、苦恼不堪。因此,我告诫并鼓励我所有的学生:只要你不断取得可靠的负面结果,你的课题很快就会走上正路;而在不断分析负面结果的过程中所掌握的强大的批判性分析能力也会使你很快成熟,逐渐成长为一名优秀的科学家。 我对一帆风顺、很少取得负面结果的学生总是很担心,因为他们没有真正经历过科研上批判性思维的训练。在我的实验室,偶尔会有这样的学生只用很短的时间(两年以内,有时甚至一年)就完成了博士论文所需要的结果;对这些学生,我一定会让他们继续承担一个富有挑战性的新课题,让他们经受负面结果的磨练。没有这些磨练,他们不仅很难真正具备批判性思维的能力,将来也很难成为可以独立领导一个实验室的优秀科学家。2.耗费大量时间的完美主义阻碍创新进取Nikola Pavletich是我的博士后导师,对我影响非常大,他做出了一系列里程碑式的研究工作,享誉世界结构生物学界,31岁时即升任正教授。1996年4月,我刚到Nikola实验室不久,纯化一个表达量相当高的蛋白Smad4,两天下来,蛋白虽然纯化了,但结果很不理想:得到的产量可能只有预期的20%左右。见到Nikola,我不好意思地说:“产率很低,我计划继续优化蛋白的纯化方法,提高产率。”他反问我:“你为什么想提高产率?已有的蛋白不够你做初步的结晶实验吗?”我回敬道:“我虽然已有足够的蛋白做结晶筛选,但我需要优化产率以得到更多的蛋白。”他毫不客气地打断我:“不对。产率够高了,你的时间比产率重要。请尽快开始结晶。”实践证明了Nikola建议的价值。我用仅有的几毫克蛋白进行结晶实验,很快意识到这个蛋白的溶液生化性质并不理想,不适合结晶。我通过遗传工程除去其N端较柔性的几十个氨基酸之后,蛋白不仅表达量高、而且生化性质稳定,很快得到了有衍射能力的晶体。 在大刀阔斧进行创新实验的初期阶段,对每一步实验的设计当然要尽量仔细,但一旦按计划开始后对其中间步骤的实验结果不必追求完美,而是应该义无反顾地把实验一步步推到终点,看看可否得到大致与假设相符的总体结果。如果大体上相符,你才应该回过头去仔细改进每一步的实验设计。如果大体不符,而总体实验设计和操作都没有错误,那你的假设很可能是有大问题的。这样一个来自批判性思维的方法论在每一天的实验中都会用到。 过去二十年,我一直告诉实验室所有学生:切忌一味追求完美主义。我把这个方法论推到极限:只要一个实验还能往前走,一定要做到终点,尽量看到每一步的结果,之后需要时再回头看,逐一解决中间遇到的问题。3.科研文献(literature)与学术讲座(seminar) 的取与舍在我的博士生阶段,我的导师Jeremy Berg非常重视相关科研文献的阅读,有每周一次的实验室文献讨论,讨论重要的相关科研进展及研究方法,作为学生我受益匪浅。作为学生,我以为所有的科学家在任何时期都需要博学多读。 刚到Nikola实验室,我试图表现一下自己读文献的功底、也想与Nikola讨论以得到他的真传。1996年春季的一天,我精读了一篇《自然》周刊上发表的文章,午饭前遇到Nikola,向他描述这篇文章的精妙,同时期待着他的评述。Nikola面色尴尬地对我说:“对不起,我还没看过这篇文章”。我想:也许这篇文章太新,他还没有来得及读。过了几天,我精读了一篇几个月前发表于《科学》周刊的文章,又去找Nikola讨论,没想到他又说没看过。几次碰壁之后,我不解地问他:“你知识如此渊博,一定是广泛阅读了大量文献。你为什么没有读我提到的这几篇论文呢?”Nikola看着我说:“我阅读不广泛。”我反问:“如果你不广泛阅读,你的科研怎么会这么好?你怎么能在自己的论文里引用这么多文献?”他的回答让我彻底意外,大意是“我只读与我的研究兴趣有直接关系的论文。并且只有在写论文时我才会大量阅读。” 我做博士后的单位Memorial Sloan-Kettering Cancer Center有一个优秀的系列学术讲座,常常会请来各个生命科学领域的著名科学家来演讲。有一次,一个诺贝尔奖得主来讲,并且点名要与Nikola交谈。在绝大多数人看来,这可是一个不可多得的好机会去接近大人物、取得好印象。Nikola告诉他的秘书:请你替我转达我的歉意,讲座那天我已有安排。我们也为Nikola遗憾。让我万万想不到的是,诺贝尔奖得主讲座的那天,Nikola把自己关在办公室里,早晨来了以后直到傍晚一直没有出门,当然也没有去听讲座。以我们对他的了解,十有八九他是在写paper或者解结构。后来,我意识到,Nikola常常如此。 在我离开Nikola实验室前,我带着始终没有完全解开的谜,问他:如果你不怎么读文献,又不怎么去听讲座,你怎么还能做一个如此出色的科学家?他回答说:(大意)我的时间有限,每天只有10小时左右在实验室,权衡利弊之后,我只能把我的有限时间用在我认为最重要的事情上,如解析结构、分析结构、与学生讨论课题、写文章。如果没有足够的时间,我只能少读文章、少听讲座了。 Nikola的回答表述了一个简单的道理:一个人必须对他做的事情做些取舍,不可能面面俱到。无论是科研文献的阅读还是学术讲座的听取,都是为了借鉴相关经验、更好地服务于自己的科研课题。 在博士生阶段,尤其是前两年,我认为必须花足够的时间去听各相关领域的学术讲座、并进行科研文献的广泛阅读,打好批判性思维的基础;但随着科研课题的深入,对于文献阅读和学术讲座就需要有一定的针对性,也要开始权衡时间的分配了。4.挑战传统思维从我懂事开始,就受到教育:但凡失败都有其隐藏的道理,应该找到失败的原因后再重新开始尝试。直到1996年,我在实验上也遵循这一原则。但在Nikola 的实验室,这一基本原则也受到有理有据的挑战。 有一次,一个比较复杂的实验失败了。我很沮丧,准备花几天时间多做一些对照实验找到问题所在。没想到,Nikola阻止了我,他皱着眉头问我,“告诉我你为什么要搞明白实验为何失败?”我觉得这个问题太没道理,理直气壮地回答:“我得分析明白哪里错了才能保证下一次可以成功。”Nikola马上评论道:(大意)“不需要。你真正要做的是把实验重复一遍,但愿下次可以做成。与其花大把时间搞清楚一个实验为何失败,不如先重复一遍。面对一个失败了的复杂的一次性实验,最好的办法就是认认真真重新做一次。”后来,Nikola又把他的观点升华: (大意)“是否需要找到实验失败的原因是一个哲学决定。找到每一个不完美实验结果原因的传统做法未必是最佳做法”仔细想想,这些话很有道理。并不是所有失败的实验都一定要找到其原因,尤其是生命科学的实验,过程繁琐复杂;大部分失败的实验是由简单的操作错误引起的,比如PCR忘记加某种成分了,可以仔细重新做一遍;这样往往可以解决问题。只有那些关键的、不找到失败原因就无法前行的实验才需要刨根究源。 我选择的这些例子多少有点“极端”,但只有这样才能更好地起到震荡大家思维的作用。其实,在我自己的实验室里,这几个例子早已经给所有学生反复讲过多次了,而且每次讲完之后,我都会告诉大家打破迷信、怀疑成规,而关键的关键是:Follow the logic跟着逻辑走!这句话,我每天在实验室里注定会对不同的学生重复讲上几遍。严密的逻辑是批判性思维的根本。三、科学家往往需要独立人格和一点点脾气对社会人而言,科学研究是个苦差事;对真正的科学家而言,科学研究实在是牵肠挂肚、茶饭不思、情有独钟、妙不可言。靠别人的劝说和宣讲来从事科学研究不太可行,真正自己从心里感兴趣直至着迷、一心一意持之以恒地探奇解惑,才有可能成为一流的科学家,正所谓“不疯魔、不成活”。在这个过程中,独立人格和脾气显得格外重要。所谓独立人格,就是对世界上的事物有自己独立的看法。恰恰是一些有脾气的人不会轻易随波逐流,可以保持自己的独立人格。因为时间关系,这里就不举例了。四、不可触碰的学术道德底线做学问的诚实反映在两方面。首先是有一说一,实事求是,尊重原始实验数据的真实性。在诚实做研究的前提下,对具体实验结果的分析、理解有偏差甚至错误是很常见的,这是科学发展的正常过程。可以说,绝大多数学术论文的分析、结论和讨论都存在不同程度的瑕疵或偏差,这种学术问题的争论往往是科学发展的重要动力之一。越是前沿的科学研究,越容易出现错误理解和错误结论。 比较有名的例子是著名物理学家费米1938年获得诺贝尔奖,获奖的重要原因之一是他发现了第93号元素。实际上,尽管费米在1934年曾报道用中子轰击第92号元素铀可以产生第93号元素,德国的化学家哈恩在1939年1月发表论文,证明产生的元素根本不是93号元素,而是56号元素钡!但这个错误并没有改变费米是杰出的物理学家的事实,也没有影响他继续在学术上的进取。费米很快提出后来用于制造原子弹的链式反应理论并于1941年在芝加哥大学主持建成世界上第一座原子反应堆。 再举一个生命科学领域的例子,Edmond Fischer和Edwin Krebs因为发现蛋白质的磷酸化于1992年获得了诺贝尔生理学或医学奖,但如果仔细阅读他们发表于二十世纪五十年代的几篇关键学术论文,你会发现他们当时对不少具体实验现象的理解和分析与我们现在的理解有一定差距,用今天的标准可以说不完全正确;但瑕不掩瑜,这些文章代表了当时最优秀最有创意的突破。 举这两个例子是希望大家区分error与misconct的区别。比如一个实验由于条件有限,做出了一个结论,后来别人用更高级的实验手段、更丰富的实验数据推翻这个结论,那么第一篇只要详实地报道了当时的实验条件,更重要的是基于这些描述其他实验室都可以重复出其报道的实验结果,就情有可原,无须撤稿。但如果明知实验证据不足,为了支持某个结论而编造实验条件或实验证据,这就是造假了,视为学术不端。 但诚实的学问还有另外一层重要含义:只有自己对具体实验课题做出了相应的贡献(intellectual contribution)后,才应该在相关学术论文中署名。这一点,很多人做不到。大老板强势署名的事情屡见不鲜;更有甚者,利用其学术地位和影响力,使一些年轻学者不得不在文章里挂上自己的名字,有时还以许诺未来的科研基金来换取论文署名。这种做法不仅有失学术道德,更是会严重阻碍创新,对整个学术界风气的长远恶劣影响更甚于一般的造假。五、你不习惯的常识1.我们有限的认知不足以支撑一成不变的真理你们在课堂里学到的所有定律、公理等等,都是前人对自然现象的归纳总结,是现状下最好的归纳总结,可以有效解释这些现象、甚至预测一些还未发现的现象。也许这些定律和公理可以非常接近真理;但是,这些定律和公理仅仅是对现实的近似描述,都不是永恒的真理;随着人类对周围环境和宇宙认识的加深,这些定律和公理都会有失效的时候。这里最有代表性的例子应当是强大的牛顿万有引力定律;它可以解释太阳系行星围绕太阳的公转,但它无法完美解释水星近日点进动的问题,而需要引入爱因斯坦的广义相对论。所以,请同学们牢记:科学研究中没有绝对的真理,只有不断改进的人类对自然的认识! 2.科学和民主是两个概念科学研究是探寻未知,其结果是科学发现和规律定理;而民主通常是指在决策过程中每个人都有发言权的现象和过程。很遗憾,但也许是很幸运,在科学研究的过程中,从来没有“少数服从多数”这一原则。实际上,在前沿和尖端的科学研究领域,常常是极少数人孤独地探索,做出一些有违常规的意外发现,这些发现也常常被大多数人排斥甚至攻击。但最终,极少数的这些科学探索者的发现还是会被学界和社会所接受。从苏格拉底到布鲁诺、哥白尼,这里的例子不胜枚举。虽然科学真理最初往往被极少数人发现的道理人人知晓,但到了日常科学研究中,在各种噪音中,真正能够全力探索、冷静辨别真伪的又有多少人能真正做到呢? 其实,真正优秀的科学评价也不是简单的一人一票。我从霍普金斯大学读博士到普林斯顿大学做教授的这18年间,常常看到一个有趣的现象,那就是在一场激烈的学术讨论过程中,初始阶段大多数人坚持的观点逐渐被少数几个人的观点说服,成了实实在在的多数服从少数。这些少数人制胜的法宝就是精准的学术判断力和严密的逻辑。这种现象,在基金评审、科学奖项评审、重大科研课题讨论及评审等等过程中也常常出现。3.科学是高尚的,但科学家未必高尚走上科研的道路,每个人的动力都不同。有人可能是基于兴趣,有人可能是因为成就感,也有人就是把科研当成#科学#了追求名利、甚至仅仅是谋生的手段。所以,大家没有必要盲目崇拜所谓学术权威、盲目崇拜教授专家。 然而,在科学评价中,却是“论迹不论心”。也许以名利为手段的会最终心想事成,做出重大科学成果名利双收;也有清高淡泊醉心学术却因为种种原因一事无成的。这都是实实在在会发生的。但不论每一个个体是以什么目的、什么动力在做科研,科学的本质就是求真,科研的目标是不断拓展人类知识的边界、推动技术进步。而哪怕你的初衷只是把科研当成一份普通的工作、当成谋生的手段,如果你坚持走下去了,我也祝福你能够慢慢从日复一日的重复、无路可走的焦灼,到柳暗花明、灵光乍现的起伏中逐渐体会到从事科研的幸福感、满足感和成就感。真正的科研动力来自于内心的认同!真正的学术道德在完善科研管理体制之外,也有赖于每一个个体对于科研之道的认同而实现的自律。

吉普赛

研究生三年做什么?搞研究!什么是科学研究?

正在犹豫是否考研的同学,可能心里都产生过这个疑问:研究生三年时间都做什么?和本科阶段有什么区别?上了研究生的同学,可能也时不时会想:研究生这三年我应该做什么?怎么做才能不虚度光阴?作为一名研究生导师,我认为研究生最应该学会的是“科学研究”,这样才不负“研究生”这个称呼。你可能会想:学了科学研究有什么用呢?以后工作不搞学术,学了也白学,用不上。等等,你确定知道科学研究的真正涵义?科学研究虽然包含“科学”两个字,但是可不表明它只和科学有关、不能用在日常生活中。下面就让我们一起来看一看科学研究是什么。1、科学研究是一种方法百度百科上说:科学研究是指利用科研手段和装备,为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进行的调查研究、实验、试制等一系列的活动。我觉得这个回答指出了科学研究的目的和一部分内容,但并没有说出科学研究的概念——科学研究是什么。科学研究是一种方法,一种寻找答案的方法。不管是在学习中还是生活中,你都有需要寻找答案的时候。想想当你面对自己不知道的东西时,是不是会不由自主产生一些疑问?例如,面对新冠疫情,很多人都想知道“新冠病毒是从哪儿来的”。在尝试回答这些疑问的时候,可以采用不同的方法。有的人凭自己的直觉或常识来回答。也可以直接从专家那里询问答案。还可以上网阅读一些文章后形成自己的判断。在所有寻找答案的方法中,科学研究是其中一种。与其他方法不同的是,科学研究这种方法,能够在最大程度上确保答案是真的。为什么科学研究能做到,而其他方法不能?这是因为:一,科学研究收集数据的过程严谨、客观;二,科学研究遵循一个自我验证的流程。正是因为这些原因,尽管不同领域的科学家们研究的问题不同,但是他们在为未知的问题寻找答案时,都采用科学研究的方法。可能是被科学家们广泛采用的原因,我们将这种方法称为“科学研究”。但是,这种方法并不是科学家的专利。如果你想在生活中找到最可靠的答案来解决实际问题,你也可以用科学研究这种方法。下面就让我们一起来看一看怎么应用科学研究。2、科学研究的步骤我以“新冠病毒哪里来”这个问题为例,来说明科学研究方法的实施步骤。1)根据现有事实提出假设目前已知的事实有:新冠病毒是一种冠状病毒,和导致非典(SARS)、中东呼吸综合征(MERS)的病毒属于同一个家族。这三种冠状病毒都能感染人类,导致呼吸系统疾病。导致非典和中东呼吸综合征的病毒都根源于蝙蝠(病毒天然宿主),分别通过果子狸和骆驼(病毒中间宿主),传染给人。最初的一些病人有很多都曾去过武汉华南海鲜市场。在585份从华南海鲜市场采集的环境样本中,33份含有新型冠状病毒。在这33份中,14份集中在交易野生动物的商铺。根据以上事实,一些科学家们运用溯因推理,假设“新冠病毒根源于蝙蝠,通过某种或多种动物作为中间宿主传染给人”这一可能的答案。虽然目前这个答案只是假设,但是它指明了一条可以探索的方向,让科学家们可以着手去做一些具体事情,来验明事情的真相到底是不是假设的那样。2)从假设推出若干推论一般情况下,提出的假设比较抽象,没有办法直接去验证它,需要将它分解为一些可以直接去验证的部分。怎么分解呢?科学家们通过演绎推理,从假设推导出一些可以被验证的推论。一,新冠病毒与蝙蝠身上的某种病毒比较相似。二,在华南海鲜市场上贩卖的某种野生动物身上的病毒与新冠病毒一样或非常相似。三,这种野生动物与蝙蝠之间有交集,病毒有机会从蝙蝠身上传到这种野生动物身上。因为这些推论都是从假设演绎推理出来的,所以如果假设是真的,那么这些推论就是真的。如果科学家们能够验证这些推论是真的,那么,他们提出的那个假设就非常可能是真的。反过来,如果这些推论被验证不是真的,那么,假设不是真的可能性就很大。之所以不能全盘肯定或否定假设,是因为我们不能排除自身的局限性:很可能从假设可以推导出更多的推论,只不过我们现在并不知道。只有我们能够验证所有推论,才能完全肯定或否定假设,否则只能说可能性很大。因为推论和假设之间有上述的真假联动关系,所以科学家们就可以通过验证推论来探索所提答案的真假。3)根据推论设计并实施观察或实验怎么验证推论呢?针对每个推论,科学家们亲自去观察或做实验,通过自己收集来的数据来检验推论。为了验证推论“新冠病毒与蝙蝠身上的某种病毒比较相似”,一些科学家们对收集到的新冠病毒样本进行了全基因组测序。然后将新冠病毒的基因序列与许多来自蝙蝠的冠状病毒基因序列进行对比。科学家们在观察和实验时都遵循特别的规定和严格的步骤,所使用的工具也往往是标准的。为什么要观察或实验呢?因为通过观察或实验收集的数据,才是世界给我们的真实回应。这种数据比道听途说、主观猜想、引用权威这些方法得来的数据都要可靠。我在文章信息洪流中,如何辨别信息真伪?第一步:查看是否有可靠证据支持中有详细解释。4)分析观察或实验结果得到结论观察或实验的结果常常是很多数据,科学家们通过分析这些数据,运用归纳推理,得出数据所表明的意思。继续我们的例子。在将新冠病毒的基因序列与许多来自蝙蝠的冠状病毒基因序列进行对比之后,科学家们发现:新冠病毒与一种蝙蝠冠状病毒RaTG13有96.2%的基因序列相似。另外,他们还发现,这两种病毒的S蛋白基因都比其他SARS类冠状病毒要长。根据这些实验结果,科学家们推出结论:新冠病毒与蝙蝠冠状病毒RaTG13非常相似。大家需要注意,从实验结果到推论其实是有一个逻辑跳跃的:基因序列一致到什么程度算非常相似,以及是否基因序列相似就能说明两个病毒相似,这些判断都是偏主观的。只要使用归纳推理,这个跳跃就不可避免。因此我们并不能百分之百确定这个结论是真的。5)比较观察或实验结论与所提推论,验证假设科学家们把经过观察或实验所得的结论,与之前提出的推论进行对比,通过对比结果来决定是支持还是抛弃假设。继续我们的例子。科学家们的实验结论是新冠病毒与蝙蝠冠状病毒RaTG13非常相似,这与推论一“新冠病毒与蝙蝠身上的某种病毒比较相似”是一致的。可以在一定程度上支持假设。然而仅这一个推论成立并不足以证明假设是真的。这是因为截至目前为止,另外两个推论尚未得到验证。如果不能完全支持或抛弃假设,那么就需要等待更多的事实出现,或者尝试从假设推导出更多的推论进行验证,或者探索其他假设的可能性,或者修改假设、使其更加精确。最后总结科学研究是一种寻找答案的方法。与其他方法相比,科学研究能够在最大程度上确保答案是真的。研究生最应该学会的是科学研究。虽然经常应用于科学和哲学中,科学研究这种方法也可以应用到日常生活里。本文作者学亦思,关注研究生阶段的师生关系、科学研究、论文写作。

轮不辗地

怎么做科学研究?说说我的看法

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。

在人

科学研究怎么就成了盲人摸象?因为科学家们不会提出问题!

很多科学家都喜欢把科学研究比作是盲人摸象,于是很多人就以为盲人摸象就是科学研究的正常方式,这个其实一点也不正常,“盲”首先是一种病,科学研究成了盲人摸象那只能说明是我们的科学家得了病!爱因斯坦曾经说过一句话“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”,而恰恰就在这个环节上我们的科学家们出了大问题,他们不会提出问题,他们提出的问题往往与最终的结论是相反的,这就直接导致了许多科学问题变得异常复杂和难以理解,导致了科学研究变成了盲人摸象。背对结论明眼人也是瞎子!本来向东,走几步就到终点了,而科学家们的问题却把他们引向了西方,最后多绕着地球走了一圈。不是这个世界太复杂而是科学家们把世界搞得太复杂了!图片来源于网络这样的例子在科学上屡见不鲜,比如说基本粒子,科学家们曾经以为物质是由不可分割的基本粒子组成的,他们用了一百多年的时间去寻找那个基本粒子,但结果却发现根本不可能找到那样的粒子,最终他们只能是改变了“基本粒子”这一语词的用法。现在科学上的“基本粒子”这一概念很多时候已经没有了当初那个“不可分割”的意思。心理学和人工智能还在盲人摸象心理学和人工智能都在研究事物的识别问题,诸如人是如何从环境中识别出猫、狗、石头、树木和人的,这个问题非常复杂,至今全世界也都没有真正搞明白。人们没有想到可能是由于我们提反了问题才导致事情这么复杂的,心理学和人工智能可能并没有这么难!误解语言导致科学家们提出的问题总是反的不能准确地理解和使用语言,导致了科学家们提出的问题总是反的。图片来源于网络很多人都不知道,世界观决定了一个人会提出什么样的问题,有什么样的世界观就有什么样的问题。如果你不相信世界上有鬼,你就不会提出鬼是怎样产生的、怎样才能捉住鬼等此类的问题。科学家们提出的问题也是由他们的世界观决定的。不得不承认,我们现有的科学体系很大程度上是建立在唯物主义世界观基础上的,即科学承认存在着一个客观的世界,承认世界上存在着客观的事物。比如说,科学承认我们之所以能够识别出猫、狗、石头、树木和人,是因为这个世界上原本就存在着猫、狗、石头、树木和人,正因如此科学家们才会提出人是如何识别出猫、狗、石头、树木和人等等此类的问题。科学家们没有想到,由于不能准确地理解和使用语言,我们的世界观出了问题,我们的世界观对这个世界的看法是反的!科学家们没有想到没有语词就没有一切没有语词我们就不能言说,就没有一切。没有语词,我们就不能说存在着一个客观世界,不能说这个世界上存在着客观事物,不能说这个世界上原本就存在着猫、狗、石头、树木和人……当然了,没有一切,并不是说被我们叫做客观世界的那个东西就不存在了,不是说万事万物就都消失了,而是说根本就没有这些问题,根本就没有客观世界存在还是不存在,万事万物消失还是不消失这样的问题。没有语词我们所认识的一切啥都不是。没有语词,我们所看到的、听到的……我们所知道的一切就都没有名字,它们啥都不是,不是世界,不是事物,也不是猫、狗、树木和石头……没有语词也就没有问题。如果没有“事物”这一语词,也就不存在人是如何识别事物的这样的问题,如果没有猫、狗、石头等等这些语词,也就不存在人是如何识别出猫、狗和石头的等等的这些问题。事物的识别问题实际上只是个命名的问题人是如何识别事物的?这个问题说简单那也非常简单,说复杂那就是要多复杂就有多复杂。简单或者是复杂并不取决于什么客观世界是简单的还是复杂的,而是取决于人们是如何理解语言和如何理解这个问题的。下面的这张图片,你看见的是两个人脸?还是一个花瓶?图片来源于网络一会儿看是两个人脸,一会儿看又是一个花瓶,对吧?人是怎样识别出人脸或者是花瓶的?这个问题被科学家们搞得非常复杂,一百多年了他们也没有完全搞明白。有兴趣的朋友可以自己去看看相关的科学研究,这里就不再赘述了。实际上,如果你认为事物是客观存在的,认为在这张图片中原本就存在着两个人脸和一个花瓶,并沿着这个思路去进行研究,那麻烦就大了,就像现在的科学一样,你可能再搞一百年也搞不明白。要想搞明白这个问题,我们还得回到根本上来,回到语言上来。前面我们已经说过,没有语词就没有一切。这也就是说,如果没有语词,那么上面的图片中就既没有人脸也没有花瓶,更没有它们是客观存在的还是不存在的说法,如果没有语词,它们就都没有名字,就啥也不是!所以从根本上来讲,事物的识别问题说到底就是一个命名的问题,就是一个如何用语词表达的问题。你看见了什么?这个问题说到底其实最后就是在问 “你如何表达你所看见的东西?”、“你把它们叫什么?” 或者是 “你怎样给你看到的东西命名?” 人是怎样识别出人脸或者是花瓶的?这个问题说到底其实是在问“人是把哪一部分叫人脸哪一部分叫花瓶的?”科学研究将不再是盲人摸象如果我们能够准确地理解语言,能够从语词与世界的关系这个根本点出发理解问题,那么人是如何识别事物的这个心理学和人工智能的难题就没有那么复杂了,对这个问题的研究也将不再是盲人摸象了——我们不认为这个世界上原本有什么大象,还摸什么大象呢?如果我们不认为世界上原本就存在着客观事物,那我们就不再会问“人是如何识别事物的”或者是“人是如何识别出人脸和花瓶的”等等此类的问题,我们将会改变所有问题的问法。把“人是怎样识别出人脸或者是花瓶的”这个问题理解成“人是把哪一部分叫人脸哪一部分叫花瓶的”是不是就简单很多?我们是把图中白色的部分叫花瓶,把两边突出的黑色部分叫做人脸的!从语言的根本点出发,“人对事物的识别有没有受到原来经验的影响”这个心理学问题就变得不仅非常简单而且非常明确:如果你能说出“人脸”和“花瓶”这两个语词,那就说明你原来早就有这两个概念了!换句话说就是:如果你能从图中看出“人脸”和“花瓶”,那就说明你以前必然看见过人脸和花瓶,必然是受到了原来经验的影响。如果没有原来的经验,你是根本不知道自己看见的是什么玩意儿!事物的识别过程前面我们说了,事物的识别问题说到底就是一个命名的问题。下面我们来看看人是如何给事物命名的。人对事物的命名过程可以划分为两个过程:一是规定命名的对象,即明确自己是给哪个对象命名的;二是用语词来表达它。规定对象实际上就是一个划分和组织对象的过程,就是从一个或者一些对象中划分出自己所要命名的对象,这个过程实际上就对应着心理学上所说的知觉的划分和组织。图片来源于网络由此我们可以看出,事物的识别问题其实就是一个划分和组织对象并用相应的语词来表达对象的过程。回到前面的那张图片,一个人到底能够从图片中看见什么并不取决于图片上本来有什么或者本来是什么,而取决于人们是如何划分它们并用什么样的语词来表达它们的这样的两个过程。如果我们用无数的方法去划分它,并且我们还知道划分出来的对象用什么样的语词来表达,那我们就能从那张图片中看见无数的事物。比如说,我们还能看见两条直线和两条曲线,或者说能够看见一条封闭的曲线,等等。如果我们只是划分出了对象,但是却不知道用什么样的语词来表达它,那就说明我们不知道自己看到的是什么东西。这个时候,如果还有表达的需要,那我们就会寻找一些语词来表达它,这种情况下,我们说它是啥它就是啥,我们说看见了啥就是看见了啥。如果没有表达的需要,那我们看到的就啥也不是,或者说我们啥也没有看出来。如何提出问题和确定研究方向既然事物的识别问题说到底就是一个命名的问题,就是一个划分对象和表达对象的过程,那我们就应当把“人是如何认识事物的”这个问题理解为“人是如何划分和表达事物的”,我们就应该这样提出问题:人是如何划分和如何表达事物的?或者是人为什么要这样划分和这样表达?如果我们已经用一个语词表达了对象,那就说明我们已经划分出了这个对象,就说明划分这个对象的方法我们已经使用过了。由此可知,“人是如何划分出人脸和花瓶的?”或者“人是如何识别出猫、狗、树木和石头的?”等等,这种问题的答案一定是在我们已知的范围之内而不在我们未知的领域,我们应当在已知的范围之内寻找这个问题的答案,而不是去研究人的大脑,不是试图从人的大脑里找出那个客观存在的认识过程。

离世异俗

「对科学本身研究的基础」科学的四个基本概念

【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

亦步

最全最具体的小学科学实验(附详细过程)(二)

四年级实验(上册)冀教版四年级上册科学实验1、做小吊车一、实验题目:做小吊车二、实验要求:制作一个小吊车三、实验器材:纸盒、木板、生物、、重物、线、剪刀、胶水、锥子、小刀。四、操作步骤:1、用小刀把木板裁成长15cm,宽3cm的木板条一块,长5cm,宽3cm的木板条两块,边长6cm的正方形木板一块。2、把裁好的材料按图组装成一个小吊车模型。3、分别拉或放线,看看小吊车车臂是怎样升降的。2、记忆游戏一、实验题目:记忆游戏二、实验要求:记忆游戏01三、实验器材:手电筒、橡皮、笔、文具盒、风车、塑料盖等。四、操作步骤:1、在桌上摆放所有物品。2、在10秒钟内尽可能地记住桌上各个物体的位置。3、转过身,由另一个同学迅速改变桌上物体原来的位置。4、再转回来,看看桌上物体的位置发生了哪些变化。3、玩滚轮一、实验题目:玩滚轮二、实验要求:玩滚轮三、实验器材:剪刀、泡沫塑料板、胶、胶水、长30cm的小木棒、小盘、线、重物、线轴。四、操作步骤:1、用泡沫塑料板剪两个圆轮片。2、把线轴用胶水固定在圆轮片中央。3、将一根木轴插入线轴中央,再把一根拴有小盘的丝线,固定在木轴的一端。4、往小盘内放进重物,放开手,滚轮运动起来。4、制作地球模型一、实验题目:制作地球模型二、实验要求:制作地球模型三、实验器材:旧报纸、一个旧皮球、颜料和颜料刷、一张世界地图、粘土、胶水。四、操作步骤:1、用报纸制作一个底座。2、将旧报纸撕成条,用胶水贴在皮球上,至少要贴3层。3、用粘土在球上做出高山、平原的形状。4、给自制的地球模型涂上颜色。5、观测一天中影子方向和温度的变化5 实验题目:影子方向的变化。二 实验要求:使学生知道,影子的方向是随着光照方向的变化而变化的。三、实验器材:螺丝帽、铅笔、白纸、手电筒。四 操作步骤:1 检查器材:检查器材是否齐全、适用。2把铅笔一端插在螺丝帽中,使铅笔能直立在螺丝帽中。3 在桌面铺一张白纸,把插有铅笔的螺丝帽放在纸的中央。4、 用手电筒光分别从前、后、左、右方向照射铅笔,观察铅笔在纸上的影子有什么变化。5、 整理物品放回原处。6、影子长短的变化6 实验题目:影子长短的变化。二、 实验要求:使学生知道,影子的长短是随光照角度的变化而变化的。三、 实验器材:白纸、跳棋子、手电筒。四、 操作步骤:1、 检查器材:检查器材是否齐全、适用。2、 将白纸铺在桌面上,把跳棋子放在白纸中央。3、 用手电筒光在跳棋子下上方照射,观察棋子的影子有多长。4 将手电筒稍斜一些,仍使光能照在棋子上,观察棋子的影子有多长。5 将手电筒再斜一些,仍使光能照在棋子上,观察棋子的影子有多长。整理物品放回原处。( 下册)四年级下册一、实验题目:制作简易观测仪三、实验器材:硬纸片、胶水、花盆、方形纸、尺子、橡皮泥、剪刀、铅笔、一根竹签、两根吸管。四、操作步骤:1、将硬纸片剪成三角形。2、把三角形剪成两部分,将吸管两端剪开口,一头插在三角形的上半部分,另一关插在三角形的下半部分,做成一枝箭。3、将竹签插在吸管中间。4、在方形纸上画出两条对角线。把花盆放在纸上,沿花盆外沿和内孔画两个圆。5、剪去外圈以外和内圈以内的部分,将圆圈用胶水粘到花盆底部。6、将另一根吸管插在花盆的洞中,并用橡皮泥固定。7、把箭插入吸管,就制成了简易观测仪。一、实验题目:制作简易雨量器三、实验器材:大可乐瓶、剪刀、笔、纸条、胶水、尺子、胶带。四、操作步骤:1、用剪刀将大可乐瓶沿上沿剪下。2、将剪下的瓶顶倒扣在瓶的底部,用胶带封好。3、从瓶底向上贴一条胶带,用尺子量好距离,每10mm画一条刻度线。4、将水倒入瓶中,使水位达到标尺的“0”刻度线。3、研究固体的主要性质天平的使用方法1.要放置在水平的地方。游码要归零。 2.调节平衡螺母(天平两端的螺母)调节零点直至指针对准中央刻度线。 3.左托盘放称量物,右托盘放砝码。根据称量物的性状应放在玻璃器皿或洁净的纸上,事先应在同一天平上称得玻璃器皿或纸片的质量,然后称量待称物质。 4.添加砝码从估计称量物的最大值加起,逐步减小。托盘天平只能称准到0.1克。加减砝码并移动标尺上的游码,直至指针再次对准中央刻度线。 5.过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称。 6.物体的质量 =砝码+游码 7.取用砝码必须用镊子,取下的砝码应放在砝码盒中,称量完毕,应把游码移回零点。8.称量干燥的固体药品时,应在两个托盘上各放一张相同质量的纸,然后把药品放在纸上称量。 9.易潮解的药品,必须放在玻璃器皿上(如:小烧杯、表面皿)里称量。 10.砝码若生锈,测量结果偏小;砝码若磨损,测量结果偏大。使用注意:1.事先把游码移至0刻度线,并调节平衡螺母,使天平左右平衡。 2.右放砝码,左放物体。 3.砝码不能用手拿,要用镊子夹取。在使用天平时游码也不能用手移动。 4.过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称。 5.加砝码应该从大到小,可以节省时间。 6.在称量过程中,不可再碰平衡螺母。 7.若砝码与要称重物体放反了,则所称物体的质量比实际的大。使用量筒正确的方法:量筒必须放平,视线与量筒内液体的凹液面的最低处保持水平,再读出液体的体积数。 错误的方法:俯视,视线斜向下 视线与筒壁的交点在水面上,所以读出的数值比实际值数值偏大。仰视,视线斜向上 视线与筒壁的交点在水面下,所以读出的数值比实际值数值偏小。一、实验题目:研究固体的主要性质三、实验器材:木块、石子等几种固体、天平、记录纸、笔、小刀、量筒、水等。四、操作步骤:1、用天平测量出固体的质量。2、用量筒和水测出固体的体积。3、用小刀划一划,看看固体的软硬。4、把研究的结果记录在表中。实验题目:测量固体的体积首先规则的固体就可以用相应的体积公式进行计算。如果没学就可以用1.将固体完全浸入盛满水的容器中,测量溢出的水的体积,即为固体的体积2.如果固体吸水或密度比水小可用埋沙法,原理和水一样,多出的沙子体积就是固体体积3.如果只是密度比水小但不吸水,还可以用针将物体压入水中(全部):针压法实验题目:化冰实验目的:知道物体的状态是可以改变的器材:酒精灯 烧杯,冰渣,天平,温度计,铁架台过程:1用天平称出30克冰渣2.烧杯和温度计固定在铁架台上3.用酒精灯给烧杯加热,每2分钟观测一次4记录冰化成水及沸腾时温度及质量的变化。结论;在一定条件下,物体的状态是可以改变的。实验名称:蒸发的快慢目的:验证影响蒸发快慢的三个要素:表面积,温度,通风器材:相同的两个瓶盖步骤:1在大小不同的瓶盖上滴上相同多的水,在外界条件不变的条件下观察。2在同一个瓶盖上分别2次滴上相同多的水。第一个加热,第二个不加热,观察蒸发速度。3在同样大的瓶盖中分2次滴上同量的水,第一个放在通风的地方,第二个放在不通风的地方,观察蒸发的速度。结论:谁在温度高,表面积大的,通风处蒸发得快。实验题目:水蒸气凝结的条件。实验要求:认识水蒸气在遇冷的条件下凝结成水。实验器材:小烧杯2个、方形玻璃2块、酒精灯、试管夹、热水、火柴、污物桶。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。在两个烧杯内,倒入同样多同样热的水。点燃酒精灯,用试管夹夹住一块方形玻璃,在酒精灯火焰上均匀加热(一边晃动着一边加热)。将冷、热玻璃片同时分别盖在一个烧杯口上。(冷玻璃片可请一个学生帮助盖。)过一会儿,观察出现了什么现象,这说明什么问题。整理物品放回原处。注意:加热方玻璃时,一定要转动加热,转动速度要快,一般转10圈左右即可。(时间过长会将玻璃烧炸。)12、雨的形成实验题目:雨的模拟实验。实验要求:验证雨的成因。实验器材:酒精灯、三脚架、石棉网、烧杯、金属盘、冰、水、火柴、污物桶。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。照下图组装好实验器材,点燃酒精灯,开始实验。观察出现哪些现象。说一说,实验中,杯内下部的水、上部的“白气”,变大的水珠、落下的水珠,各相当于下雨天的什么。整理物品放回原处。注意:为增加杯壁透明度,可用毛笔蘸取肥皂水,涂在烧杯内壁,以除去杯壁的雾滴。实验上方金属盘内,应倒入冰水混合物。用别的物体(如碗)代替金属盘也可以。13、种茄子一、实验题目:种茄子二、实验要求:种茄子三、实验器材:土、水、花盆、茄子籽、塑料盒等四、操作步骤:1、松土。松土时,注意把土里较大的石子挑出来。2、浇水。浇水前,先挖一个小坑,浇水量不宜太多。3、浸种。选择颗粒饱满、无虫害的种子,用水浸泡一段时间。4、播种。待水渗入土壤后再播种子,每个坑里可以播两三粒种子。注意不要播得太深。5、出苗。6、间苗。每个坑里选一棵长得较壮的茄子功留下,将其他的拔掉。因为留的功太多会影响茄子秧的生长。14、制作蝶的标本一、实验题目:制作蝶的标本二、实验要求:制作蝶的标本三、实验器材:大头针、透明胶条、硬纸板、泡沫塑料块。四、操作步骤:1、用透明胶条粘隹一些卵,固定在纸板上,或将带卵的树叶固定在泡沫塑料块上。2、按照展翅板的角度,将蝶翅充分展开,并固定在展翅板上,待干燥后放标本盒中。3、为防止虫蛀,在标本盒内加入一定量的樟脑片。15、液体受冷、受热的研究实验题目:液体热胀冷缩实验。实验要求:认识液体有热胀冷缩性质。实验器材:保温杯(内装热水)、小烧杯两个(一个装有冷水)、水胀缩实验小瓶(由带塞针剂小药瓶、红色水、细饮料管构成。在管外套一个用气门心胶管制成的小胶圈,用来标记管内液面高度。)、用上面的方法组装煤油胀缩实验小瓶、酒精胀缩实验小瓶。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。将水胀缩实验装置细管外的小胶圈调至液面位置,首先将小瓶放入热水中,观察管内液面有什么变化。再将小瓶放入冷水,观察管内液面有什么变化。作煤油、酒精胀缩实验。根据水、煤油、酒精都有热胀冷缩性质,归纳液体都有热胀冷缩的性质。整理物品放回原处。注意:小药瓶要贴上标签,不要混用。16、固体受冷、受热的研究实验题目:固体热胀冷缩实验。实验要求:认识固体有热胀冷缩性质。实验器材:固体球胀缩教具、酒精灯、火柴、冷水、抹布、污物桶。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。把金属球在酒精灯上加热,然后放在金属环中,金属球不能通过金属环。把金属球放在冷水中,使它冷却,再放在金属环中,金属又能通过金属环。整理物品放回原处。注意:烧金属球时间约三分钟。17、气体受冷、受热的研究实验题目:气体热胀冷缩实验。实验要求:认识气体有热胀冷缩性质。实验器材:圆烧瓶、带塞玻璃弯管、红水、烧杯(内有冷水)。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。用玻璃弯管安皮塞的一端,蘸取少许红水。将塞慢慢塞在圆烧瓶口上,控制塞进深度,使红水升至适当位置。用双手(或单手)握住烧瓶球形部分,给空气加热。观察出现什么现象?这说明什么?将烧瓶球形部分放入冷水,观察有什么现象。这说明什么?整理物品放回原处。注意:玻璃弯管要用细玻璃管弯制而成。若红色水不能在弯管中保持住,就应该换用更细的玻璃管。玻璃管要长些,否则瓶内空气热膨胀后,可能把红色水滴“顶”出管外。红色水滴位置用塞塞入瓶口深浅来控制,一般在玻璃弯管中部偏下为宜。这样既有利于显示空气热胀的效果,又有利于显示空气冷缩。实验题目:溶解实验目的:通过实验判断不同物质在水中是否溶解。器材:烧杯多个 ,玻璃棒,药匙,高锰酸钾,盐,面粉,洗衣粉,木屑,粉笔末等。过程:1.往烧杯中倒入等量的水。2.用药匙取适量的高锰酸钾,盐,面粉,洗衣粉,粉笔末等分别放入烧杯中,用玻璃棒搅拌3.静止观察4.结论:有的物体在水中能溶解,有的不能溶解。18、分离实验题目:分离。实验要求:知道过滤能除掉水中不溶解杂质。实验器材:滤纸、净水、滴管、铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒、沉淀过的水。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。讲解演示铁架台、漏斗、烧杯组装方法。演示折叠滤纸,学生仿做。演示浸湿滤纸,放入漏斗,让学生仿做。演示放漏斗于铁圈中,移动烧杯,使漏斗颈下口直面接触杯壁。演示顺玻璃棒慢慢倒水进行过滤。观察滤纸上有什么?滤过的水有什么变化。讨论过滤有什么作用。整理物品放回原处。19、混合后的变化一、实验题目:混合后的变化二、实验要求:研究物体混合后的变化三、实验器材:烧杯、水、药勺、食油、醋、小苏打、洗洁精、水泥。四、操作步骤:1、将三个烧杯依次编号为1、2、3。2、向1号杯中加入10ml的醋,再加入一小勺小苏打。3、向2号杯中加入适量食油和水,再加入10滴洗洁精,搅拌后静置5分钟。4、向3号杯中加入水泥,再加入少量的水,搅拌后立即倒入自制的模具中。5、观察各杯中发生的变化。并记录在表格中。5、温度计的使用一、实验题目:温度计的使用二、实验要求:温度计的使用三、实验器材:冷水、热水、烧杯、温度计。四、操作步骤:1、将温度计的玻璃泡浸入水中,不要碰容器的底和壁。2、等温度计的液柱不再上升时,读出温度。3、读数时,温度计不能拿出水面。6、酒精灯的使用方法实验题目:酒精灯的使用方法。实验要求:学会正确使用酒精灯。实验器材:酒精灯、火柴、湿抹布、污物桶。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。左手扶灯身,右手摘下灯帽,口朝下扣放在桌上。划着火柴,从侧面接近灯捻点燃酒精灯。甩灭火柴,将熄灭的火柴梗投入污物桶。讲解火焰的分层,指出外焰温度最高,加热时要使用外焰。熄灭酒精灯时,左手扶灯身,右手取灯帽,快而轻地盖上;待火焰熄灭后,提起灯帽,再盖一次。整理物品放回原处。注意:实验前检查灯捻,除掉烧焦部分,剪齐灯捻。灯身内酒精,最多不要超过灯身的2/3。拿掉灯盖或熄灭酒精灯时,一定扶好灯身,以免将酒精灯弄倒。绝对不可用一盏酒精灯,点燃另一盏灯,否则容易着火。万一灯内酒精洒出,使桌面或其它物体着火,不要慌张,要迅速用事前备好的湿抹布盖灭。7、化冰实验一、实验题目:化冰实验二、实验要求:化冰实验三、实验器材:酒精灯、铁架台、石棉网、火柴、冰、水、烧杯、温度计等。四、操作步骤:实验1:1、将甲杯在室温下静置,每两分钟观测一次,记录在冰化成水的过程中温度的变化。2、记下冰完全化成水的时间,测量水的质量和温度并记录。实验2:1、用酒精灯加热乙杯,每两分钟观测一次,记录在冰化成水及水沸腾时的温度的变化。2、记下冰完全化成水的时间以及到水沸腾时的时间,测量水沸腾时的温度并记录;停止加热后,测量沸水的质量并记录。3、水沸腾后继续加热,观察水会有哪些变化。8、蒸发快慢的因素(一)实验题目:蒸发快慢的因素(一)。实验要求:认识风、温度和蒸发面积,是蒸发快慢的三个因素。实验器材:大培养皿5个(直径相同)、小培养皿1个、挂历纸1张、量杯1个、水。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。用量杯在六个培养皿中倒上等量的水,两个一组,分成三组。将第一组(一大一小)放在背阴处,第二组放在通风的背阴处,其中一个用挂历纸筒围起来(避风)。第三组一个放在阳光下,另一个放在背阴处。记下实验开始时间。比较几个培养皿中的水变干的时间长短,思考蒸发快慢与什么因素有关。整理物品放回原处。注意:水量不要多,能在大培养皿中形成薄薄一层即可。围培养皿的挂历纸筒要高一些,才能起到避风的作用。9、蒸发快慢的因素(二)实验题目:蒸发快慢的因素(二)。实验要求:认识蒸发快慢的因素。实验器材:同样大、同样质地的手绢6块。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。将6块手绢一起放到水里浸湿,取出,拧去大量水分。每两块一组,分成三组。第一组,一块展开,另一块折叠,同时晾于背阴处。(对比蒸发快慢与空气接触面积大小的关系。)第二组,同时展开,一块置通风处,另一块置背风处。(对比蒸发快慢与有风无风的关系。)第三组,同时展开,一块晾置阳光下,另一块晾置背阴处。(对比蒸发快慢与温度的关系。)每隔一定时间,观察一次,记录各块手绢变干的时间。比较各块手绢变干时间的长短,分析蒸发快慢与什么因素有关系。整理物品放回原处。注意:尽力做到手绢面积、质地、含水量、开始晾的时间等条件相同。尽力加大蒸发面积、风、温度的差别,使效果明显。若使用电扇造成风大小的显著差别,效果更好。10、蒸发快慢的因素(三)实验题目:蒸发快慢的因素(三)。实验要求:知道蒸发快慢的因素是什么。实验器材:50X50X3(毫米)光面涂上黑漆的毛玻璃7块、冷水杯、热水杯、滴管。操作步骤:检查器材:检查器材是否齐全、适用。将毛玻璃两块一组,分成三组。第一组:用同一块湿抹布,同时将两块玻璃毛面擦湿,分放两边。用口使劲向其中一块吹气,表示有风和风的大小。对比观察风对蒸发快慢的影响。第二组,将两块毛玻璃在水中浸湿,甩去多余水分,同时放在向阳处和背阴处,对比观察温度对蒸发的影响。第三组,用滴管在两块玻璃毛面上各滴一滴水,其中一块玻璃上的水滴保持原形,另一块玻璃上的水滴用羽毛(不粘水)摊开、展平。对比观察蒸发面积对蒸发快慢的影响。整理物品放回原处。注意:尽力做到毛玻璃面积、玻璃上的水量等条件相同。毛玻璃最好用碱洗净,光面用黑漆涂黑,以增强实验效果。11、小水珠从哪里来20、蜡烛燃烧的变化一、实验题目:蜡烛燃烧的变化二、实验要求:蜡烛燃烧的变化三、实验器材:蜡烛、烧杯、火柴、石灰水四、操作步骤:1、把一只干燥的烧杯罩在火苗上,观察杯壁上的现象。2、把烧杯擦干,将石灰水倒进杯子,晃一晃倒出,再罩在蜡烛上观察。3、观察各烧杯中发生的变化。并记录在表格中。21、制作多色果冻一、实验题目:制作多色果冻二、实验要求:制作多色果冻三、实验器材:紫甘蓝汁、烧杯、酒精灯、醋、水、苏打、琼脂。四、操作步骤:1、制作紫甘蓝汁。2、给紫甘蓝汁加热,加热后,在紫甘蓝汁中溶入琼脂。3、凝固后,加点醋。4、将果冻另一端浸入苏打水中。22、钢丝绒生锈一、实验题目:钢丝绒生锈二、实验要求:钢丝绒生锈三、实验器材:钢丝绒、油、水、醋或盐、带盖玻璃瓶。四、操作步骤:1、把5块钢丝绒,分别放入5只玻璃瓶中,给瓶子编上号码。2、向2号瓶中加满油;3号瓶中注满开水;4号瓶中注入少量的水;向5号瓶中注入少量的水,并放入少许醋或盐。3、过一段时间,把观察到的现象,填写在表中。23、生锈时产生的热量一、实验题目:生锈时产生的热量二、实验要求:生锈时产生的热量三、实验器材:温度计、带盖玻璃瓶、表、醋、水、钢丝绒、钉子。四、操作步骤:1、在玻璃瓶中放入一支温度计,盖上瓶盖,5分钟后,记录下瓶中的温度。2、与此同时,在50ml醋中浸泡钢丝绒。5分钟后,拿出钢丝绒,挤出残留的醋。3、将钢丝绒包裹在温度计的玻璃泡上,然后一起放入瓶中,盖上瓶盖(温度计穿过瓶盖伸出来)。4、5分钟后,记录温度,并观察钢丝绒发生了什么变化。

告之海曰

什么是科学学?科学学是研究什么的?

十八世纪末和十九世纪初,近代自然科学体系刚刚确立,各门学科都很幼稚,科学发展的主流是分化而不是综合。因此,那时就“把这些自然过程结合为一个伟大整体的联系的科学”,当作历史任务来完成是不可能的。黑格尔和谢林当时企图建立“凌驾于一切科学之上”的“科学的科学”也是根本无法实现的,它只能是自然哲学,而不是科学学。科学学诞生的年代是二十世纪中期,这时正是现代科学技术迅速发展的年代,科学学经过了近代科学长期的孕育,是一门应运而生的学科。我们知道,二十世纪的科学技术,一方面是各门学科继续向专业化方向发展,形成将近二、三千种具体的学科:另一方面,各门分支学科又互相渗透,形成一系列边缘学科和综合性学科。自然科学的高度综合化,把现代科学技术连成统一的整体,自然科学的高度专业化又把科学体系分成更细密的结构和层次。自然科学的整体化趋势和结构的历史演化,把其自身的运动规律愈来愈明显地暴露出来。这样一来,研究科学的运动规律,就不但有了必要,而且也有了可能,科学学就是在这样的历史条件下诞生的。1937年,波兰学者奥索夫斯基夫妇首次提出科学学的名字。两年后,英国贝尔纳教授所写的《科学的社会功能》一书,详细地论述了数量分析方法,科学结构的理论模式以及科学政策和科学管理问题。这部著作实际上奠定了科学学的基础,开辟了科学学的研究方向。科学学诞生的另一个条件,是社会的科学能力的形成和科研领域生产关系的确立。本世纪六十年代,“大科学”兴起。科学研究最后结東了“一张纸加一支笔的个体劳动方式。由数十万名科学家组成的科学劳动者大军,由价值数百亿计的巨型实验技术装备,由多得无法计量的图书、情报资料,以及由千千万万群众性的科教、科研、科普队伍,形成了一种超越科学家个人研究能力之上的集体力量(社会的科学能力),并且构成了全社会范围内的科学劳动结构。这样一来,历史便把科学管理的任务提到议事日程。科学管理经验的总结,更加清楚地显示出科学的规律来,科学管理充当了科学学诞生的助产士。因此,我们有足够的理由认为,科学学是现代科学技术高度发展的产物,是社会生产发展的一定阶段的必然结果。科学学的生命力同现代科学技术一样是无穷的。它的巨大的实用价值和理论意义,促使各国学者都来研究科学学。1964年,英美学者为了纪念贝尔纳《科学的社会功能问世二十五周年,专门出版了一本名叫《科学的科学》论文集。1965年,贝尔纳和麦顿在第一届国际科学史大会上联名做了《在通向科学学的道路上>的报告,论述了科学学的研究对象,意义和性质,以及未来发展的方向等等。1971年,在第十二届国际科学史大会上,成立了科学学的国际组织一国际科学政策研究委员会。该会于1975~1977年先后在德国、法国、波兰举行了有关科学学的国际讨论会。目前。苏联、东欧和西方几个主要资本主义国家,都成立了专门的科学学组织,出版了大量有关科学学的著作和期刊。这些事实都说明,科学学已经成为国际上公认的新的独立学科。那么,科学学到底是研究什么的呢?简单地说,就是研究科学自身结构及其运动规律的学问。科学学是研究科学的科学结构(或知识结构)的演化规律,并且利用这些规律来预测各门学科的发展趋势,预测新学科的生长点,借以选择正确的研究方向。这个分支学科叫科学结构学。比如,我们经常遇到的“物理学和化学那一个更基本”的问题,“力学应不应当算做基础科学”问题,都是科学结构学所要研究的重大课题。这些间题,有点像天文学上早期提出的“月亮和星星谁远谁近”的问题。当时,天文学是没有能力解决这些问题的。但是,后来人们发现了万有引力定律,可以用科学的方法测定天体的远近距离。这样一来,分布在天球上的杂乱无章的天体就有了次序了。它们之中有的属于太阳系,有的属于银河系,有的属于总星系,等等,后来,人们又根据它的温度和光谱来推算它们的年龄,形成天体演化的概念,天文学逐步形成一门严密的科学。现在,科学结构学有点像天文学的早期状况。人们对两、三千种分支学科发生浓厚的兴趣,试图从它们的相互关系当中找出结构层次和演化规律来。但是,目前还没有找到科学的方法来对数千种分支学科进行“分类”。反映到各国科学管理当中,就是学科分类的任意性甚大,争论也十分激烈。正因为现代科学管理的需要,才引起科学学家们对这一课题的高度重视。又比如,“基础科学、技术科学和应用科学的关系”间题,这也是各国科学管理中常遇到的困难问题。反映到科研经费上,各国对三大学科的投资比例各不相同。苏联的比例为1:4.7:2,而美国则为1:1.4:4.6。三大学科门类的比例关系究宽有没有客观标准?各国的具体标准是否一样?这些都需要科学结构学加以研究。目前,人们提出的三大学科的立体结构模型正是解决这一问题的大胆尝试。它试图用结构参数的方法来寻找其中的最佳比例关系。研究科学发展的动力,即社会的科学能力问题,也是科学学的个重要任务。所谓“科学能力”,就是推动科学加速发展的内在动力。通常我们都知道,用相等的科学投资,在不同的国家会产生不同的科学效果。科学能力水平高的国家,少量投资可以得到比较多的科研成果;科学能力低的国家,投资虽多,成果仍然寥寥无几。这是为什么?还有,近代科学的发展,各国是不平衡的。这一个国家科学兴起,那一个国家科学衰蓉,彼此起伏,波浪前进,互相赶超,竞争榜魁造成个又一个科学中心。试间:是什么因素决定各国科学的兴起和衰落呢?用什么办法来衡量赶超速度呢?这又是现实生活向科学能力提出的一个重大课题。科学能力学包括的内容甚广其中主要的是研究科学人才间题,研究科学家队伍形成的集团研究能力问题,研究科学家创造性心理学间题。因为科学劳动是一种创造性劳动,它比任何一种物质生产劳动都更需要人的主观能动性和高度创造力。如何有效地发挥个人的创造力,显然需要研究创造性心理活动。比如,信心在科学研究中的重要性问题。同样是两个能力相同的科学家,一个对自己的工作,信心百倍,大胆创新:一个对自已的课题,谨小慎微,生怕触犯权威,结果也会是很不相同的。怎么样才能使科学家在最佳的心理状况下工作,最大限度地发押其创造力,这就成了科学能力学所要研究的重要课题。科学还要研究科学与社会的关系问题,这里就不做介绍了。

黑水晶

实验研究工作流程详解:如何把你的机器学习想法变成现实

选自stintran作者:DUSTIN TRAN机器之心编译参与:李泽南、Smith从研究思想的提出到实验的具体实现是工程中的基础环节。但是这一过程常常被一些明显的小瑕疵所影响。在学术界,研究生需要辛苦的科研——大量的编写代码,撰写说明以及论文创作。新的工程项目经常需要全新的代码库,而且通常很难把过去应用过的代码直接延伸到这些新项目当中去。基于此种情况,哥伦比亚大学计算机科学博士生及 OpenAI 研究者 Dustin Tran 从其个人角度概述了从研究思想到实验过程的步骤。其中最关键的步骤是提出新观点,这往往需要大量时间;而且至少对作者来说,实验环节不仅是学习,更是解决无法预测的问题的关键所在。另外,作者还明确说明:这个工作流程仅适用于实验方面的研究,理论研究则需要遵循另外的流程,尽管这两者也有一些共同点。机器之心对该工作流程进行了编译介绍,你有什么想法呢?不妨在评论中与我们分享。找对问题在真正开始一个项目之前,如何让你的想法「落地」成为更正式的议题是非常关键的。有时它很简单——就像导师会给你分配任务;或者处理一个特定的数据集或实际问题;又或是和你的合作者进行谈话来确定工作内容。更为常见的是,研究其实是一系列想法(idea)不断迭代所产生的结果,这些想法通常是通过日常谈话、近期工作、阅读专业内和专业外领域文献和反复研读经典论文所产生的。我的所有尚未探索过的研究思想的主文档我发现了一种方法非常有用——即保持一个单一的主文档(master document),这通常需要很多工作。首先,它有一个项目列表来排列所有的研究想法、问题和题目。有时它们可以是比较高层面的问题,就像「用于强化学习的贝叶斯/生成方法」、「解决机器学习领域的公平性问题」;也可以是一些很具体的议题,比如「处理 EP 中记忆复杂度的推理网络」、「规模偏置的与对称的 Dirichlet 先验的分析」。我经常努力把项目列表写得更加简明:子内容通过一些链接进行展开。然后,根据接下来要做的工作来对 idea 清单进行分类。这通常会给我的后续研究指明方向。我也可以根据其方向是否和我的研究观点一致、其必要性和有效性随时修改这些项目的优先级。更重要的是,这个列表清单不仅仅是关于后续观点的,更是关于接下来我更愿意研究什么内容的。从长远角度来考虑,这对于找到重要问题和提出简单新颖的解决方法是有重要贡献的。我经常访问这个清单,重新安排事务,添加新想法,删除不必要的议题。最终当我可以详细说明一个 idea 的时候,它就可以成为一篇比较正式的论文了。一般来说,我发现在同一个位置(同一个格式)迭代 idea 的过程可以使正式论文写作中的衔接和实验过程都变得更加流畅。管理一个项目我们为近期的 arXiv 预印本搭建的 repository我喜欢在 GitHub 存储库中维护研究项目。不管一个「单元」的研究是多少,我都会将其定义成某种相对自我包含的东西;比如,它可能会连接到一篇特定的论文、一个已被应用的数据分析或目前一个特定主题。GitHub 存储库不仅可用于跟踪代码,而且还可用于跟踪一般的研究进程、论文写作进度或尝试其它合作项目。但项目的组织方式一直以来都是一个痛点。我比较喜欢以下的结构,该结构来自 Dave Blei,可参阅:http://www.cs.columbia.e/~blei/seminar/2016_discrete_data/notes/week_01.pdf-- doc/ -- 2017-nips/ -- preamble/ -- img/ -- main.pdf -- main.tex -- introction.tex -- etc/ -- 2017-03-25-whiteboard.jpg -- 2017-04-03-whiteboard.jpg -- 2017-04-06-stin-comments.md -- 2017-04-08-dave-comments.pdf -- src/ -- checkpoints/ -- codebase/ -- log/ -- out/ -- script1.py -- script2.py -- README.mdREADME.md 为自己和合作者保持了一个需要去做的事的列表,这让面临的问题和前进的方向变得明确。doc/包含所有的记录事项,每个子目录都包含一个会议纪要或是文献提交,main.tex 是主要文档,每一章节都是不同文件,如 introction.tex,让每个章节分开可以让多人同时处理不同的章节,避免合并冲突。有些人喜欢在主要实验完成后一次写出完整论文,但我更喜欢把论文作为目前想法的记录,并且让它和想法本身一样,随着实验的进展不断推进。etc/是其他与前面的目录无关的内容。我通常用它来存储项目中讨论留下的白板内容的图片。有时候,我在日常工作中获得了一些灵感,我会将它们都记录在 Markdown 文档中,它也是一个用于处置对于工作的各种评论的目录,如合作者对于论文内容的反馈。src/是编写所有代码的位置。可运行的脚本都是直接写在 src/上的,类和实用程序写在了 codebase/上。下面我将详细说明一下(还有一个是脚本输出目录)。编写代码我现在写所有代码的工具都是 Edward,我发现它是快速实验现代概率模型和算法的最佳框架。Edward 链接:http://edwardlib.org/在概念层面上,Edward 的吸引力在于语言遵循数学:模型的生成过程被转化为每行 Edward 代码;随后希望写出的算法被转化为下一行……这种纯净的转换过程免去了在未来试图将代码拓展为自然研究问题时的麻烦:例如,在之前使用了不同的方法,或者调整了梯度估值,或尝试了不同的神经网络架构,或是在大数据集中应用了其他方法等等。在实践层面上,我总是从 Edward 的现有模型示例(在 edward/examples 或 edward/notebooks)中受益,我将预置算法源代码(在 edward/inferences)作为一个新文件粘贴到我的项目中的 codebase/目录中,然后进行调整。这样从零开始就变得非常简单了,我们也可以避免很多低级细节上的缺失。在编写代码时,我一直遵循 PEP8(我特别喜欢 pep8 软件包:https://pypi.python.org/pypi/pep8),随后尝试从脚本共享的类和函数定义中分离每个脚本;前者被放在 codebase/中以备导入。从第一步开始维护代码质量总是最好的选择,这个过程非常重要,因为项目会随着时间不断膨胀,同时其他人也会逐渐加入。Jupyter 记事本。许多人在使用 Jupyter 记事本(链接:http://jupyter.org/)用作可交互式代码开发的方法,它也是嵌入可视化和 LaTeX 的简单方法。对于我来说,我并没有将它整合到自己的工作流中。我喜欢将自己所有的代码写入 Python 脚本中,然后运行脚本。但 Jupyter 等工具的交互性值得称赞。实验管理在好的工作站或云服务商做投资是必要的事。GPU 这样的特性基本上普遍可用,而我们应该有权限并行运行许多工作。我在本地计算机完成脚本编写之后,我主要的工作流是:1. 运行 rsync 同步我本地计算机的 Github Repository(包含未授权文档)到服务器的 directory。2. ssh 到服务器。3. 开始 tmux 并运行脚本。众事驳杂,tmux 能让你超脱此进程,从而不需要等待它的结束才与服务器再次交互。在脚本可行之后,我开始用多个超参数配置钻研实验。这里有一个有帮助的工具 tf.flags,它使用命令行论证增强一个 Python 脚本,就像下面这样为你的脚本增加一些东西:flags = tf.flagsflags.DEFINE_float('batch_size', 128, 'Minibatch ring training')flags.DEFINE_float('lr', 1e-5, 'Learning rate step-size')FLAGS = flags.FLAGSbatch_size = FLAGS.batch_sizelr = FLAGS.lr然后,你可以运行下面这样的终端命令:python script1.py --batch_size=256 --lr=1e-4这使得提交超参数更改的服务器任务变得容易。最后,说到管理实验时输出的任务,回想一下前文中 src/目录的结构:-- src/ -- checkpoints/ -- codebase/ -- log/ -- out/ -- script1.py -- script2.py我们描述了每个脚本和 codebase/。其他三个目录被用于组织实验输出:checkpoints/记录在训练中保存的模型参数。当算法每固定次数迭代时,使用 tf.train.Saver 来保存参数。这有助于维护长时间的实验——你可能会取消一些任务,后来又要恢复参数。每个实验的输出都会存储在 checkpoints/中的一个子目录下,如 20170524_192314_batch_size_25_lr_1e-4/。第一个数字是日期(YYYYMMDD),第二个是时间(HMS),其余的是超参数。log/存储用于可视化学习的记录。每次实验都有属于自己的和 checkpoints/中对应的子目录。使用 Edward 的一个好处在于,对于日志,你可以简单地传递一个参数 inference.initialize(logdir='log/' + subdir)。被追踪的默认 TensorFlow 摘要可以用 TensorBoard 可视化。out/记录训练结束后的探索性输出;例如生成的图片或 matplotlib 图,每个实验都有自己的和 checkpoints/中对应的子目录。软件容器。virtualenv 是管理 Python 安装环境的必备软件,可以减少安装 Python 的困难程度。如果你需要更强大的工具,Docker containers 可以满足你的需要。Virtualenv 链接:http://python-guide-pt-br.readthedocs.io/en/latest/dev/virtualenvs/Docker containers 链接:https://www.docker.com/探索、调试和诊断TensorBoard 是可视化和探索模型训练的一种优秀工具。因为 TensorBoard 具有良好的交互性,你会发现它非常易于使用,因为这意味着不需要配置大量 matplotlib 函数来了解训练。我们只需要在代码的 tensor 上加入 tf.summary。Edward 默认记录了大量摘要,以便可视化训练迭代中损失的函数值、渐变和参数的变化。TensorBoard 还包括经过时间的比较,也为充分修饰的 TensorFlow 代码库提供了很好的计算图。对于无法只用 TensorBoard 进行诊断的棘手问题,我们可以在 out/目录中输出内容并检查这些结果。调试错误信息。我的调试工作流非常糟糕。对此,我在代码中嵌入打印语句并通过消去过程来寻找错误。这种方法非常原始。虽然还没有尝试过,但我听说 TensorFlow 的 debugger 功能非常强大提升研究理解不断考研你的模型与算法,通常,学习过程会让你对自己的研究和模型有更好的了解。这可以让你回到制图板上,重新思考自己所处的位置,寻求进一步提升的方法。如果方法指向成功,我们可以从简单的配置逐渐扩大规模,试图解决高维度的问题。从更高层级上看,工作流在本质上就是让科学方法应用到真实世界中。在实验过程中的每一次迭代里,抛弃主要想法都是不必要的。但另一方面,这一切的理论基础必须稳固。在这个过程中,实验并不是孤立的。合作、与其他领域的专家沟通、阅读论文、基于短期以及长期角度考虑问题、参加学术会议都有助于拓宽你看待问题的思路并能帮助解决问题。说明本工作流主要用于实证研究,但其中的一些方法是值得其他任务参考的。主文档结构的模板可以参考:https://github.com/stinvtran/latex-templates参考文献1. Gelman, A., & Shalizi, C. R. (2012). Philosophy and the practice of Bayesian statistics. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology, 66(1), 8–38.2. Pearl, J. (2000). Causality. Cambridge University Press.3. Wainwright, M. J., & Jordan, M. I. (2008). Graphical Models, Exponential Families, and Variational Inference. *Foundations and Trends in Machine Learning, 1(1–2), 1–305.

不言则齐

科学研究从哪方面着手可写出创新性学术论文

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。

红手印

科学研究课题申报的实践与思考

本文转载自【微信公众号:社科学术圈,ID:shkxquan】经微信公众号授权转载,如需转载与原文作者联系科研和教学是高校工作的两个动轮,因此申报科研课题就成为高校教师的重要任务之一。笔者从2005年以来,成功申报了国家社会科学基金重点、一般课题各一项,担任教育部重大攻关项目首席专家、主持专项课题一项,还主持了湖北省和武汉市社科基金和教改课题共十多项。在这些成功的背后,也有不少挫折,这里谈一些有关科研课题申报的实践和思考,希望能对年轻老师们有所帮助。一、了解形势,把握趋势,是申报课题的基本前提 形势对我们科研课题的申报影响非常大,尤其是像新闻传播这样的人文社科类科研项目。因此,在申报课题以前,关注当下形势非常重要,形势首先是国家的形势。研究形势,就是要研究目前国家的宏观现状和本学科的发展需要,存在的问题和我们可能做的研究。我们常说:“知己知彼,百战不殆。”国家社科基金资助项目申报要求“以重大理论和现实问题为中心,坚持基础研究和应用对策研究相结合,……为党和国家工作大局服务,为推动社会主义文化大发展大繁荣服务”。细读每年的国家社科基金课题指南会发现,社科基金课题的需求总是紧密结合国家建设和发展的需要,所以,了解国家的大势、熟悉本学科的研究范围,将其和个人的研究方向和优势结合,就可能中标,也可能优质地完成申报课题。笔者从1995年就开始关注程序理论,当时在《科技日报》上发表《也要重视程序科学化》文章,后来也写了不少这方面的论文。在2002年党的“十六大”报告中,第一次使用“建设社会主义政治文明”的提法,并特别强调“要着重加强制度建设,实现社会主义民主政治的制度化、规范化和程序化”。而在1997年党的十五大报告中论及这一问题时的提法是:“逐步实现社会主义民主的制度化、法律化。”党的“十六大”报告将“法律化”改为“规范化”,使我国的民主政治建设更加具有广泛性。“程序化”的增加,说明我们党在民主政治的建设中,不仅注意结果,更关注运作的过程,而且,只有关注过程的科学性,才能保证结果的科学性。根据对国家形势的判断,2005年,笔者根据前期研究成果,成功申报国家社科基金政治学课题“政治文明进程中的程序化建设研究”,2008年,出版了《程序的监督与监督的程序》一书。在了解国家大事的基础上,还需要对科学研究和申报课题的发展趋势作一番研究。所谓趋势,是事物发展的方向,它是由该事物内在的规律性所决定的。把握了趋势,我们就有了掌握该事物的自主性和自立性,也就有了掌控它和解决它的能力和力量。数据显示,这些年来,国家重视和加大社会科学研究的投入,不仅国家课题总量在增加,而且专为青年人设立的课题数增加幅度在提高;增加了重大课题的数量,需要有高水平、多学科的团队组织申报;在限制申报数量,提高中标率的前提下,对一般高校而言,又增加了申报的难度———这就是我们面临的科学研究和申报课题的发展趋势。二、确立问题意识,打好研究基础 现实问题是一切研究的源头,关注社会,与时俱进是一切研究者的职责。这里笔者要谈的是知识分子的社会良心和社会责任问题。什么是知识分子,词典上的解释是:“具有较高文化水平,从事脑力劳动的人。”①时代在发展,社会在进步,这种解释显然不能准确地描述现在的“知识分子”了。笔者以为,在当下,一个有良知、有社会责任感的知识分子应该是知识和文凭、关注和投入、批判和建设三者的完整统一。首先,知识分子应该具有相应学术背景和专业素质。一定的文凭是反映其水平的标志,但是,在今天信息爆炸的时代,有些文凭却出现了与知识相悖的情形,这是需要我们认真对待的。其次,知识分子应该对现实社会有所关注和投入。不论是从事什么学科的研究,它的结果都会直接或间接地影响和服务于我们生存的社会。一个有良知的知识分子对社会、对身边的事情应该关注并积极参与其间。第三,就是对现实社会的批判和建设。这个社会需要有人不断地批判,只有批判才能让人们看到和看清社会上存在的矛盾和问题;这个社会同时需要建设,因为只有建设我们的社会才能进步发展得更快。批判与建设是两个并行不悖的统一体,在实施时不可顾此失彼和重此轻彼。只有把这三者结合起来,才算是一个完整的知识分子。问题意识是我们考虑选题和解决选题的起点和终点。无论是做硕士、博士论文,还是做科研课题,都要强调问题意识。只有不断发现问题,科学研究才会有目标。而且社会科学研究项目都是针对当前的学术前沿问题和社会实际问题来立项的。《国家哲学社会科学研究“十二五”规划》也对需要立项的课题提出要求:“坚持理论联系实际,推进理论创新。鼓励和引导广大哲学社会科学工作者贴近实际、贴近生活、贴近群众,深入开展调查研究,从实践中提炼研究题材,从群众中发掘思想智慧,提出真知灼见。”做好科研课题,尤其是国家重大课题或重点项目,除了有问题意识,还要有一批前期成果。前期的研究对课题申报有重要意义。首先,它反映了研究者在该领域的研究进程。国家要组建一个课题组,肯定要选择对这个领域熟悉的人,而要熟悉一个领域,需要有很多年的研究经历。如果你完全是这个领域里的陌生人,你的申报材料就无法体现出你对这个领域前沿问题的认识,评审专家对你恐怕也不会认可。其次,前期成果足以表现研究者在这个领域的研究能力和水准。研究成果一般来说反映了研究者的水平,通过研究者提供的前期成果,可以让评审专家了解申报者目前的研究成就,这是进行下一步深入研究的前提。研究成果也是分档次的,申报时应多填写自己在较高级刊物上发表的成果,一般或较低级刊物的东西可少填或不填。当然,一些青年课题对前期成果的要求不是那么高,大家都是年轻人,都在一个起跑线上,都没成果,那就看课题论证的质量了。如果有一些前期成果,即便在青年组里还是有优势的。前期成果的积累是一个过程,“平时不烧香,临时抱佛脚”显然是不行的。而且,我们所从事的前期研究并不都是为了申报课题,它也是不断地凝练研究方向和提高研究水平的一个过程。一个人在长期的研究生涯中,如果能有几个或多个不同的研究方向,对于开阔视野和提高素质也是大有好处的。三、注重学科交叉,力求创新有独见 科研在高校工作中占有重要地位,搞科研要求有创新意识。所谓创新首先就是要在自己的学科领域内有新的创见。一篇论文,一个课题,总要有点新思想、新观点、新发现、新视野、新理论、新素材、新方法等。科学研究是在前人或以前的基础上做出的具有自己独创的工作,它具有时间和空间的相对唯一性。笔者评审过很多申请报告,格式整理得很好,理论上说得也很对,就是没有提出有价值的问题,没有自己创新的地方,这种课题是难以通过的。在本学科内寻找新的课题是大家的共识,但是,不要忘记交叉学科也是重要的创新领域。当代科学发展的一个突出表现,就是社会科学内的各学科以及社会科学与自然科学的“合流”趋势。社会科学与自然科学、人和自然之间的鸿沟正在缩小。②交叉学科是指形成于数学科学、自然科学与哲学科学、社会科学之间交汇区域的跨界学科或边缘学科。③从我国第七个五年计划开始,新兴学科和交叉学科已经成为国家科学技术发展战略的一个重要发展方向,并且列入了国家的长远规划,开展跨学科研究“将不断拓展甚至爆发新的研究领域,引导、促进新兴学科特别是新兴交叉学科的孕育发展”④。因此,我国“十二五”时期研究的主要任务就强调要“实施跨学科重大专项研究,大力促进基础学科之间、基础学科和应用学科、哲学社会科学和自然科学的渗透融合,在推动各学科互为借鉴、共同发展中培育新的学科增长点”。所以,我们可以多用一点交叉学科的知识,从另外一个学科的角度来解读一些传统的东西,很可能产生别开生面的研究成果。笔者20世纪80年代在《长江日报》评论理论部工作的时候研究奖励学,较早提出“建立中国特色奖励学”。先后出版《奖励的奥妙》、《奖励的科学与艺术》科普类的小册子,后完成《激励论:发掘人力资源的奥秘》和《神奇的杠杆———激励理论与方法》等理论专著。奖励是一个老话题,很多学科都有自己的研究成果。我学习了心理学、教育学、伦理学、经济学、社会学等学科的论著,发现里面都有专门的章节来论述奖励。我在前人和多学科研究的基础上,引入了信息论的概念,提出了自己的见解:奖励是社会对人们良好行为和成果的一种积极肯定的信息反馈——促使人们将这种行为或成果保持和增强,加快人的自我发展和完善,为社会创造更大的效益。⑤这个定义既不违背各学科的解释,又能够运用到各学科中去,是一种在更宏观层面上对奖励这种现象的重新解读。我既著书立说,也不断结合现实奖励中出现的新问题在众多媒体上发表论文和评论,在研究奖励的同时也开展了包括惩罚在内的激励论研究,这是一个更大范围的研究,为了更好地发挥各学科的优势,在研究过程中,聘请相关学科的研究人员共同完成了这个研究项目。目前,对交叉学科的研究正在蓬勃发展,自然科学和社会科学都互相吸收彼此的概念和研究方法,新的研究领域不断涌现。交叉学科的研究比传统的学科内的研究要难一些,关键是要能够打通学科壁垒,打破传统的思维模式的局限。但是,开创交叉学科也是有条件的,不是所有的学科都能交叉出新的研究领域,因为学科的差异本质上是各学科研究对象和知识体系的不同,这些不同学科的沟通、融合都需要一定的条件,这需要研究人员从差异中找出沟通和融合的基础,这也是我们发现新课题、新方法和新视角的重要领域。另外,不管什么学科,推理和案例对于人文社科类课题研究都很重要。做研究首先就是要学会逻辑推理,就是要按照一定的因果关系把道理讲清楚;其次,就是在论证过程之后,一定要用本学科的理论将案例讲清楚,讲出本学科的特色来。今天的博士论文,我们已经习惯了使用数学的方法来论证,这很好。数学进入社会科学是学科交叉的前奏,今天,定量研究方法已经在社会科学领域广泛使用。马克思说过,“一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到了真正完善的地步”⑥。可是研究课题里面怎么用数学才叫科学呢?一位学者曾写文章谈到这样一件事,说有一批研究人员到农村进行研究,他们调查了很多数据,最后发现农民很辛苦,文章问,有必要进行这样的调查研究吗?农民肯定很苦,这是不用调查的结论。新闻传播学也很需要定量的研究方法,但是这种数据能不能经得起推敲?由此得出的结论对不对?这些问题都值得研究,科学的研究方法还需要科学的使用。关注社会问题的目的就在于服务于它、服务好它,作为一个知识分子就是要运用自己学到的东西来说明和解读我们社会中的各种矛盾和问题,而且说明得越多,成绩就越大。四、结合教学,促进科研 对教师来说,第一位的任务就是教学,培养创新型人才就是高校教师的宗旨,所以,科研首先应该为教学服务。优秀的教师不仅体现在其一流的科研能力,还体现在其优秀的教学能力。一个优秀的教师要把学科前沿的问题提出来,要把学科的最新发展状况和自己的研究成果传授给学生,以培养学生的创新意识和创新能力。如果学校没把学生培养出来,老师搞再多的课题都没用。高校教师的主要任务是培养学生,老师的职称是“教授”而不是“研究员”。所以老师如果课上得很好,立项的科研项目即便不多,还是应该按照教师的系列给予副教授、正教授、博导等待遇。中国人民大学新闻学院有一位老师,一心扑在教学上,不仅课讲得很好,对学生也表现出极大的热情,深受学生喜爱,但就是没有博士学位,一直是副教授,我以为是不妥当也是不公正的。高校的管理政策应该调整以保证教学在高校工作中的主体地位。一句话,科研就是要有利于教学,促进教学,教学和科研不是两张互不相关、不可转换的孤立物。近几年来,从教育部到各高校都十分重视对学术规范和道德的教育。而我在2006年就开始至今给新闻学院本科三年级的同学讲授新闻学前沿专题:学术创新与学术规范。我在课堂上讲这门课,自己也收集了一些资料,做过一些调查,撰写过相关论文。2011年,刚好遇到教育部发布一个“科研诚信和学风建设”的专项课题,我以“数字时代大学生学术规范教育调查”为题中标了一个课题。我们的教学并不都有与科研相关的课题,但是,教学中确实有一些问题是需要研究和可以研究并出成果的,而且这些研究又是有利于促进教学的。当老师的应该有这样的责任心。五、注重科研团队的建设 科学研究,尤其是重大课题和跨学科的课题研究,单靠一两个人是无法完成的,需要有不同专业的研究人员来共同攻关,因此加强科研团队的建设非常重要。重大课题的横向联系除了学科和学科队伍以外,还有权利和义务的问题,涉及课题的分割、权力的分割等问题。研究团队内部合理的分工对于保障研究工作的顺利进行意义重大。如果一个课题因为分割不公正或者信息不对称,引起麻烦也是我们不愿意看到的,务必在事先就要规范好。团队如何组建,首席专家与参与者的责、权、利如何划分,这些都是新形势下的新问题,需要认真考虑。从学校的层面讲,应该为科研人员的团队建设提供政策上的保障,尤其是要为青年科研人员的成长提供优良环境和适当的条件,不断优化高校科研队伍资源配置。从老师的角度来说,也应提倡多学习一点其他专业特别是跨学科知识,拓展自己的视野和研究思路。课题申报书的填写也是有一定规范的,科研处要组织一些填写报表的培训讲座,尽量减少因为申报书填写不规范引起的申报失败。除了上面说的问题外,有关成果评价和经费管理也需要研究改进。现在的国家级课题,每年结项的比率是一半多一点,获得优秀的更少。而我们对研究者学术水准评价和职称晋升,大多只认主持了多少项目,而没有检查是否完成了。结果是有的人仅靠设计课题拿了前期经费去做别的事,这不仅有损学风,而且也是对国家经费的一种浪费。在学术刊物经常可以看到这样的论文,项目资助来源的日期是好多年前的批号。形势都发生了很大变化,论文中的某些观点还具有针对性吗?物质都是在一定的时空中运行的,不同的时间对研究内容有不同的要求。当下许多社科基金课题(包括重大项目)都要求在1—3年内完成,一是为中央决策提供最新成果,二是该项研究符合当时的形势。所以我认为,完整的考核体系应该是:主持并在期限内(如有延期需报有关部门批准)完成了多少项目,获得优秀者应予奖励。