研究方法与科研课题申报.ppt

1、一、科学研究的概念 二、科学研究的一般方法 三、科学研究的途径 四、科研项目的申报,内容：,第一个问题：科学研究方法,1、科学的定义：人们对客观世界的规律性认识，随着各种认识活动的不断深化，形成了对事物比较完整而系统的知识。,一、科学研究的概念,2、科学的分类： 哲学：包括形而上学、知识论、伦理学的研究。试图回答对世界起源、知识获取、善恶观念等问题的回答。,自然科学：研究自然界的物质结构、形态和运动规律的科 学。是人类生产、实践经验的总结。 分为三类： 基础科学：物理、化学、数学、天文、生物、 地理以及由此产生的交叉科学与边 缘学科； 技术科学：能源科学、材料科学、自动控制理 论、电子信息、通

2、信科学等； 应用科学：水利工程学、土木建筑学、医学等,社会科学： 社会科学是研究各种社会现象的科学。包括政治学、经济学、法学、教育学、文艺学、史学等。社会科学中的许多学科都属于上层建筑范畴。在阶级社会中，社会科学具有阶级性。,自然科学与社会科学交叉的科学： 量子经济学：用量子物理理论研究当代经济学问题。 英国女王大学专门设立量子经济学研所究； 势科学：用位势、电势、量子势、规范势、化学势等 自然科学势概念研究经济、社会、管理、教 育等领域的问题。,3科学研究的定义： 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，不断深化进入到事物内部，发现其

3、基本规律的认识过程。简单地说，就是整理、修正、创造知识以及开拓知识新用途的探索性工作。,用数学群理论研究企业结构、社会科学问题,1）、基础研究： 对新理论，新原理的探讨，目的在于发现新的科 学领域，为新的技术发明和创造提供理论源泉。 2）、应用研究： 把基础研究发现的新理论应用于特定的目标研究， 它是基础研究的继续，目的在于为基础研究的成果 开辟具体的应用途径，使之转化为实用技术。 3）、开发研究： 把基础研究、应用研究应用于生产实践的研究，是 科学转化为生产力的中心环节。,4、科学研究的分类：,5、科学研究的特点： 1）、科学研究的继承性 科学研究是传承、连续、终身学习的不断认识过程，是科研

4、工作者一代又一代进行探索、不断发现真理并积累科学知识的过程。任何人的任何科研活动，究其 本源是站在前人的肩膀上向上不断攀登的过程。一个 人的精力、智力和体力总是有限的，但科学研究队伍 绵延无限，前赴后继，不断壮大。 摘取的科研成果丰 富了人类智慧、壮大了人类技能、并继续为人类进步 铺设通天之梯！,2）、科学研究的创新性 科学研究必须以取得新的结果作为衡量成功与否的标准。这是一种创造性劳动。新的结果可能是新的发现、新的理论，或是新的方法、新的工艺；也可能是一种新材料，或一个新的器件等等。科学研究必须在前人的基础上有所创新。科学研究全过程中贯穿创新性。 创新性分为：原创性创新，扩展性创新、集成性创

5、新、交叉性创新等等。,6、科学研究方法： 公欲善其事，必先利其器。这里利器指的是科学研究中要采用研究方法 1）、科学研究方法的定义： 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。是广大科研工作者长期积累的智慧的结晶。是从事科学研究的有效工具。,科学研究并没有一成不变的方法，没有一个放之四海皆准的模式：有些人通过埋头做科学实验，细心观察发现了新的现象，如伦琴发现X射线；有些人按照概念做实验，像居里夫人，从大量的矿石里面提炼出放射性元素镭；有些人是从广泛收集资料和观察，悟出一些观点，如达尔文的进化论；也有些人提出了一些新概念，像麦克斯韦的电磁场理论、爱因斯坦的相对论；还有一些是把不同

6、的学科交叉联系起来，像维纳提出的控制论。因此，获得创造性的途径与方法是多样的。,2）、科学研究方法的作用与意义 作用：能够引导科研工作者沿着正确的方向从事科学研究活动而不至于误入歧途。能够物化为科研生产力，提高科研工作效率，促进多出成果，出好成果，出标致性成果。,培根说得好：跛足而不迷路能超过健步如飞但误入歧途的人。 法国大生理学家贝尔纳说：良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能；而掘劣的方法则可能阻碍才能的发挥。 巴普洛夫曾告诫青年学生：初学研究的障碍在于缺乏研究法，科学研究头等重要的任务是制定研究法。,意义： 、正确的科学研究方法是科研工作成功的关键，是构建知识体系和科学大厦必不可少的

7、要素。,古希腊数学家欧几里德：从公理和公设出发，用演绎法把几何学的知识贯穿起来，提示了一个知识体系的整体结构-欧几里德几何学；,俄国化学家门捷列夫：并没有发现过一个新的元素，但他用分析归纳方法把当时发现的63种元素排列成一张元素周期表。人们利用这张表，不但改正了一些元素的原子量的测量错误，而且发现了许多新的元素。,欧几里德几何学的建立、门捷列夫周期表的创建，是与当时那些科学家采用正确的科学研究方法分不开的。若没有公理化方法论体系，就没有欧几里德几何学体系；若没有门捷列夫周期系的研究方法，那些物质元素就是一些杂乱无章的符号！,、错误的科学研究方法会导致谎谬的结论甚至伪科学， 严重阻碍科学发现的进

8、程。,牛顿：创立牛顿力学而闻名世界的科学家。但他研究自然科学的方法带有形而上学的色彩。他孤立地、绝对地看待“质量”与“力”，试图把一切自然现象归结为机械运动，在机械唯物论与宗教环境的影响下，陷入了唯心主义的泥潭。导致他后半生为神学所累，在科学上一事无成，成为科学史上的一大憾事！,3）科学研究方法的开放性,不同的学科均有着各自不同的科学研究方法，科学研究方法也是一个开放、发展的系统。时代在进步，科学在发展。科学研究方法也要相应改革与发展。在科研工作中，借鉴、传承前人的科学研究方法很有必要，而改革、创新科学研究方法更为重要。科研工作者应该结合学科特点学习、研究、自觉使用科学研究方法，有效指导自己的

9、科研工作，在实践中不断丰富与发展科学研究方法的知识体系。,二、科学研究的一般方法,科学研究的一般方法可以划分为三大类型：,（一）经验方法,科学研究中有待解决的问题都是与研究对象的本质和规律有关的问题，而本质和规律是隐藏在现象中的，即在经验材料的背后。只有在关于对象的经验材料十分完备、准确可靠时，才能在这些材料的基础上建立正确的概念和理论，揭示对象的本质和规律，才能解决科研课题，即解决科学的问题。获得经验材料的方法就是经验方法，通常包括如下四个方面：,1文献研究法科学的发展有很强的历史继承性，文献研究就是为了对所要解决的科学技术问题有个全面的历史的了解。有了这种了解，才能站在前人的肩膀上，把前人

10、和当代的成果作为进一步前进的起点，不重复前人已经做过的工作，避免前人已经走过的弯路，把精力放在创造性的研究上。文献研究法就是有关专业文摘、索引、工具书、光盘以及Internet信息资源等文献的检索方法、发挥文献价值与创造性地利用文献的方法。 我们物理信息科学学院每年花费20万元购买了美国物理、英国物理杂志系列的网络版。只要输入一个关键词，就能找到与该关键词相关的文献资料，十分方便。,2社会调查法 社会调查法就是人们有目的、有意识地对社会现象进行考察，从中获得来自社会系统中各种要素和结构的直接资料的一种方法。根据调查目的、调查对象和调查内容的不同，社会调查法可分为访问调查、问卷调查、个案调查等多

11、种方法。在社会科学研究中，经常使用问卷调查法。,3实地观察法实地观察法是研究者有目的、有计划地运用自己的感觉器官或借助科学观察仪器，直接了解当前正在发生的、处于自然状态下的自然与社会现象的方法。,4 实验研究法实验作为一种科学认识方法，开始是应用于自然科学领域，以后逐渐移植到社会科学领域。实验研究法是实验者有目的、有意识的通过改变某些自然、社会环境的实践活动，来认识实验对象的本质及其规律的方法。实验研究法的基本要素是实验者：即实验研究中有目的、有意识的活动主体；实验对象：即实验研究所要认识的客体；实验环境和手段：即实验对象所处的实验条件。实验研究的过程，就是这些要素相互作用、相互影响的过程。,

12、（二） 理论研究方法,要达到完整的科学认识，仅仅运用经验方法是不够的，还必须运用科学认识的理论方法对调查、观察、实验等所获得的感性材料进行整理、分析，把原来属于零散的、片面的和表面的感性材料进行加工，使之上升为本质的、深刻的和系统的理性认识。科学研究方法中的理论方法就是提供这种从感性认识向理性认识飞跃的切实可行的、具体的思考方法与加工处理的步骤的方法。它主要包括两个方面：,1数学方法 所谓数学方法，就是在撇开研究对象的其他一切特性的情况下，用数学工具对研究对象进行一系列量的处理，从而作出正确的说明和判断，得到以数字形式表述的成果（数学建模）。科学研究的对象是质和量的统一体，它们的质和量是紧密联

13、系,质变和量变是互相制约的。要达到真正的科学认识，不仅要研究质的规定性，还必须重视对它们的量进行考察和分析，以便更准确地认识研究对象的本质特性。,2思维方法科学的思维方法是人们正确进行思维和准确表达思想的重要工具，在科学研究中最常用的科学思维方法包括归纳演绎、类比推理、抽象概括、思辩想象、分析综合等，它对于一切科学研究都具有普遍的指导意义。 这里着重介绍类比方法,类比方法：,甲事物具有性质 乙事物具有性质A AB BC CD DE ？由此类比：B事物具有性质 E,关比方法得到的结论正确与否由实验检验确定,物理学中的量子力学就是将光学与力学进行类比产生的新理论,光 学 波包 光线 群速 折射率坐

14、标的函数 费马定理: 几何光学 波动光学 波方程,力 学 质点轨迹速度势能坐标的函数哈密顿原理经典力学波动力学? 波方程?,E.薛定谔花了一个星期的时间，就找到了这样一个方程：,E.薛定谔,物理实验证明：微观粒子的运动状态都满足这样的方程。 E.薛定谔获得1932年诺贝尔物理学奖。,（三）系统科学方法 1、系统科学：关于系统及其演化规律的科学： 系统论、控制论、信息论、系统工程、大系统理论、系统动力学、运筹学、博弈论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、一般生命系统论、社会系统论、泛系分析、灰色系统理论。 2、系统科学方法：用系统科学的理论和观点，把研究对象放在系统的形式中，从整体和全局出发，从

15、系统与要素、要素与要素、结构与功能以及系统与环境的对立统一关系中，对研究对象进行考察、分析和研究，以得到最优化处理的一种科学研究方法。,3、系统科学方法的特点 1）整体性特点 把研究对象作为一个有机的整体系统去看待。系统的整体功能大于组成系统的各要素的功能之和。这一规律性要求人们在对系统的研究中，必须从有机整体的角度去探讨系统与组成它的各要素之间的关系。需要研究系统与周围环境之间的联系和关系，从有机整体的角度去发挥系统的功能，把握系统的性质与运动规律。,2）综合性特点 A：客观事物和工程都是一个系统，是由诸多要素按一 定规律组成的复杂的综合体，有其特殊的性质、规律和功能； B：对任何客观事物和

16、具体系统的研究，都必须进行综合考察，即从它的组成部分、结构、功能及环境的相互联系、相互作用和相互制约的诸方面进行综合研究。,3）动态性特点 在物质系统的动态过程中揭示它们的性质、规律和功能。因为客观世界中实际存在的一切系统，无论是在内部的各要素之间，或系统与环境之间，都存在着物质、能量、信息的流通和交换，因此实际系统都处于动态过程之中，而不是处于静态，因此就必须坚持动态性原则。,4）模型化特点 在考察比较大且复杂的系统(如大型工程项目)时，因复杂系统因素众多，关系复杂，一时难以完全把所有因素和关系都搞清楚，甚至有的因素也没有必要完全弄清楚，而开始研究和处理问题时又往往要求进行定量分析，这就需要

17、建立数学模型，即将系统加以简化抽象为理想模型，从而通过对模型的实验研究，达到较好地解决实际问题的目的。,5）最优化特点： 运用系统科学方法解决实际问题时，从多个可能的方案中选择出最佳方案，使系统的运行处于最佳状态，达到发挥最优功能的目标。按照最优化原则，系统内部各要素之间与系统和环境之间的联系或结构都必须处于最优状态，以发挥系统的特殊功能。,三、科学研究的途径：,（一）、科学问题的提出,科学研究从一定意义上讲，是不断提出问题与解决问题的过程。能否提出有创见、合适的科学问题，对于获取有价值的科研成果至关重要。科学始于问题，问题是最重要的。因为，问题是科学发展的动力；问题推动了理论的产生，推动了科

18、学前进；问题是我们认识活动的起点。爱恩斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要” ，认为提出正确的科学问题往往等于解决了问题的一半。,如何寻找科学问题？,1、从科学实践与科学理论的矛盾中寻找科学问题 理论来自于实践，并要回到实践中去指导实践，接受实践的检验。随着科学实践的不断发展，原有的理论不能解释新的实践事实时，或者与原有理论不相容时，这就使原有理论出现危机，暴露局限性，导致科学问题的产生。例如当物理学中的黑体辐射不能用经典理论解释时，导致量子理论的科学问题产生。当高速运动的特性不能用牛顿力学理论解释时，就导致相对论的科学问题产生。,2、从科学理论内部的矛盾中寻找科学问题 理论应该是自

19、圆其说的。理论本身不应该存在逻辑矛盾。当从一个理论或一个概念中可以推出逻辑矛盾时，就表明其存在内在缺陷和有待进一步探讨的问题。数学中的悖论和物理学中的佯谬就是典形的例子。一个理论看上去没有问题，但在推论中却证明了两个相互矛盾的命题等价式。这个理论就包含着悖论，存在着缺陷或者表明理论中蕴含着未被人知的深刻内容，需要科学家进一步探讨。科学发展中就曾出现过物理学中的麦克斯韦妖、EPR佯谬；数学中的罗素悖论，就是典型的例子。,3、从不同学派理论之间的矛盾中寻找科学问题 由于研究者之间存在不同的主、客观条件，在一个研究领域对同一事物往往会有不同的看法，形成不同的理论或不同学派。如天文学中的日心说与地心说

20、， 地质学中的渐变论与突变论。科学中常见这样一种现象：不同学科的理论各自解释了一大类现象，但它们之间却存在着矛盾。如生物进化论与热力学的矛盾：生物进化论认为：包括生命在内的许多物质系统可以不断从低级到高级、从简单到复杂进化；而热力学第二定律认为：非生命的孤立系统会自发地从有序向无序退化。生物学与热力学演化方向的矛盾，导致耗散结构理论的产生。,4、从社会需要与现有科学技术手段局限的矛盾寻找科学问题,科学技术上的创新与发明，一般都与生产实践中的某种需要相联系。正是在解决这种需要的过程中，促进了科学技术的发展。在16、17世纪，意大利因治理山洪的需要，促成了流体力学的产生；18世纪机器的制造与应用，给近代力学的创立提供了支撑点与刺激力；纺织工业的发展引起印染上的需要，推动了有机化学的进步。发明大王爱迪生的许多发明都与解决技术上的实际问题有关。可以看出： 许多科学问题的提出，与解决生产实践中的实际问题相关联。,