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學(xué)習(xí)漫談(94):立足前沿 精心謀劃——三談科研方法 精選

 2013-8-1 05:29 |個人分類:寄語學(xué)子|系統(tǒng)分類:科研筆記|關(guān)鍵詞:科學(xué)方法論 科研方法 選題

楔子

本文講述科研準(zhǔn)備工作的第二個重要環(huán)節(jié):選題。這是一個頗有關(guān)鍵性的復(fù)雜問題,不大可能在一篇短文里完全講清楚,這里只能述及一些原則和要領(lǐng),并提供一些案例。所述觀點(diǎn)僅供參考,歡迎批評指正。

大綱

一、   引言

二、   課題類型

三、   選題原則

四、   選題方式

五、   選題策略

六、   選題中的常見問題

七、   案例分析

八、   結(jié)束語 

一、引言

如所周知,選題是科研工作的重要環(huán)節(jié),千里之行始于足下,正確的選題將為科研工作提供良好的開端。這是科學(xué)活動的一種規(guī)律。

    科學(xué)探索始于問題,這是因?yàn)椋?/span>

l        問題是認(rèn)識活動的起點(diǎn)。人類要生存,就要從事生產(chǎn)活動,就會面臨種種困難,遇到一系列百思不得其解的問題,這就導(dǎo)致認(rèn)識活動的發(fā)端和延續(xù)??梢哉f,科學(xué)研究從本質(zhì)上說來是問題驅(qū)動的。

l        問題導(dǎo)致理論的產(chǎn)生。人類在解決問題的過程中,隨著認(rèn)識的深入,創(chuàng)建了種種理論。例如,為了在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中解決丈量土地問題,就逐步建立了幾何學(xué)理論;為了解決人類起源問題,經(jīng)過前赴后繼的努力,誕生了進(jìn)化論;等等。

l        問題推動科學(xué)的發(fā)展。隨著一個又一個問題的解決,認(rèn)識螺旋式上升,科學(xué)才逐步得到發(fā)展,一部部科學(xué)史證實(shí)了此點(diǎn)。

因此,成功的科學(xué)活動的第一要點(diǎn)是善于提出問題和抓住問題。愛因斯坦斷言:提出一個問題,往往比解決一個問題更重要,因?yàn)榻鉀Q一個問題也許僅是一個數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已,而提出新的問題、新的可能性,從新的角度去看舊的問題,卻需要有創(chuàng)造性的想象力,而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。著名的科學(xué)方法論專家波普爾說:科學(xué)知識的增長永遠(yuǎn)始于問題,終于問題——愈來愈深化的問題,愈來愈能啟發(fā)新問題的問題。

科學(xué)家、教育家錢偉長在談到博士生的培養(yǎng)目標(biāo)時說:“我們培養(yǎng)的博士要帶著滿腦子的問題進(jìn)入社會。”他認(rèn)為,博士與本科畢業(yè)生的最大區(qū)別在于選題能力上的高低不同,合格的博士應(yīng)該能獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,從而獨(dú)立地?fù)?dān)當(dāng)種種任務(wù);而這也是辨識戴過博士帽者是否“貨真價實(shí)”的標(biāo)尺之一。

按照著名的科學(xué)方法論專家貝弗里奇的意見,學(xué)習(xí)選題須趁早。他說: “在開始科學(xué)研究的時候,顯然,首先要決定研究的題目。雖然在這方面有必要請教有經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)家,但是,做研究工作的學(xué)生若是自己擔(dān)負(fù)起選題的主要責(zé)任,那么,成功的可能則更大。”他還說:“假如在學(xué)習(xí)的過程中不曾注意到知識的空白或不一致的地方,或是沒有形成自己的想法,那么作為一個研究工作者是前途不大的。初學(xué)研究工作的人最好選擇一個很有可能出成果的題目,而這個題目當(dāng)然不要超出他的技術(shù)能力。成功是對教育部發(fā)展的有力推動,而不斷受挫則可能起到相反的效果?!保▍⒖碵1])

筆者還認(rèn)為,及早地主動選題有利于學(xué)人的成長。在北京的時候老聽到當(dāng)?shù)厝苏f:“有錢難買‘愿意’”,做科學(xué)研究,若做自己主動選定的題目,“愿意”的成分一定更多,其中涉及科學(xué)探索的興趣問題,所以,有必要減少選題的被動性。近年來,我們的基金委強(qiáng)調(diào)科學(xué)探索的“雙力驅(qū)動”,亦即社會需要和研究者的興趣的驅(qū)動,而且對后者越來越強(qiáng)調(diào),這是一種很好的趨勢。

人們會問:發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的途徑何在?根據(jù)科學(xué)的發(fā)展規(guī)律,主要途徑是:

   1)由某個理論內(nèi)部的邏輯矛盾而提出問題;

   2)由理論結(jié)構(gòu)不符合簡單性和普遍性的要求而提出問題;

   3)由現(xiàn)有理論與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)之間的矛盾而提出問題;

   4)由于對經(jīng)驗(yàn)事實(shí)未作統(tǒng)一說明而提出問題;

   5)由理論的實(shí)際應(yīng)用與現(xiàn)有技術(shù)條件的矛盾而提出問題;

   6)由不同理論體系之間的矛盾而提出問題。

相關(guān)的例子多得不勝枚舉,有過學(xué)習(xí)和科研經(jīng)歷的人可以分別列舉大量實(shí)例,這里不予贅述。

二、課題類型

可以選擇的課題的形式多種多樣,大致說來可有如下分類:

按研究內(nèi)容可分成:      

    基礎(chǔ)研究

    應(yīng)用基礎(chǔ)研究

    產(chǎn)品開發(fā)研究

按研究方式可分成:      

      理論性研究課題

      實(shí)驗(yàn)性研究課題

      綜合性研究課題

按經(jīng)費(fèi)來源可分成:      

      指令性課題

      指導(dǎo)性課題(縱向課題)

      委托型課題(橫向課題)

      自選課題

下面對最后一種分類稍加闡釋。

指令性課題

   指的是各級政府主管部門考慮全局或本地區(qū)公共事業(yè)中迫切需要解決的科研問題,通常要求限時按質(zhì)完成。如“兩彈一星”計劃、航空航天計劃、血吸蟲防治計劃、抗擊“非典”計劃等等。

指導(dǎo)性課題

在我國主要有如下幾種:

1、國家自然科學(xué)基金課題;

   2、科技部專項(xiàng)計劃. 包括973計劃、863計劃、火炬計劃、星火計劃、國家重點(diǎn)攻關(guān)計劃等;

   3、政府管理部門科研基金課題. 指省市部委設(shè)置的專用研究基金,如教育部博士點(diǎn)專項(xiàng)基金、優(yōu)秀青年教師基金、留學(xué)歸國人員啟動基金等;

   4、單位科研基金課題

5、國際協(xié)作課題。

隨著我國國力的增強(qiáng),科學(xué)研究的投入日益增多,這類指導(dǎo)性課題的增長率最高,在很大程度上影響了科研的發(fā)展。

委托課題(橫向課題)

   來源于各級主管部門、各類廠礦企業(yè)、公司,涉及設(shè)備研制改造、科技攻關(guān)、技術(shù)創(chuàng)新、新產(chǎn)品開發(fā)等,以獲得直接經(jīng)濟(jì)效益為主要目的,大多面向具體技術(shù),周期較短,資助強(qiáng)度一般較大。

自選課題

   根據(jù)個人的專業(yè)特長、經(jīng)驗(yàn)和喜好選定的課題,一般經(jīng)費(fèi)自籌。

三、選題原則

   按照什么樣的原則來選題,這是一個見仁見智的問題,但總體來說,有如下八個原則:

1、先進(jìn)性原則

要求所選的研究課題處于學(xué)科發(fā)展或科技發(fā)展的前沿,前人未做或未完成的研究工作。應(yīng)優(yōu)先選擇那些關(guān)系到國計民生的亟待解決的重大的自然科學(xué)理論和技術(shù)研究問題。

2、創(chuàng)新性原則

要求探索科學(xué)技術(shù)問題中的新概念、新思路、新理論、新方法、新材料、新工藝,簡言之,選題必須有原創(chuàng)性,研究工作必須有創(chuàng)新性。

3、前瞻性原則

要求既考慮眼前利益,又顧及科學(xué)技術(shù)發(fā)展的長遠(yuǎn)利益,不全以當(dāng)前的用處大小來衡量選題的意義。其中應(yīng)努力克服科學(xué)功利主義傾向,筆者曾有博文指出,科學(xué)功利主義是一把“雙刃劍”,對其負(fù)面影響不可低估。(參看http://blog.sciencenet.cn/blog-330732-572239.html)。

4、可能性原則

根據(jù)科研工作的四大基本條件:智慧技能、研究基礎(chǔ)、團(tuán)隊(duì)實(shí)力和硬件設(shè)施,實(shí)事求是、量力而行地進(jìn)行選題。要求在有限時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)有限的確定目標(biāo)。

5、優(yōu)勢性原則

選題時充分發(fā)揮自身的現(xiàn)有優(yōu)勢,揚(yáng)長避短,顧及個人及團(tuán)隊(duì)的智力結(jié)構(gòu)、特長、基礎(chǔ)和潛力,考慮人文、歷史和地理?xiàng)l件,慮及課題研究的可持續(xù)性。

6、經(jīng)濟(jì)性原則

選題時應(yīng)該對課題研究的投入產(chǎn)出比進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析,使得研究的投入與研究目標(biāo)的產(chǎn)出達(dá)到恰當(dāng)?shù)钠胶?。承接橫向課題時尤其應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)。

7、機(jī)動性原則

隨時擇機(jī)捕捉計劃外的戰(zhàn)機(jī),根據(jù)意外出現(xiàn)的現(xiàn)象、情況,確立新的課題或改變原有的立項(xiàng),其中往往孕育著重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

8、發(fā)展性原則

選題時留意課題是否具有發(fā)展前途,即是否有普遍意義、推廣價值和可持續(xù)的創(chuàng)造性。確定選題后要善于分析追蹤,注意其變換形式。

四、選題方式

綜合地看來,選題方式主要有如下五種(參看[2]):

1. 根據(jù)招標(biāo)范圍選題:

一般應(yīng)遵循選題八原則從指導(dǎo)性課題中選取,要做到:

  ——關(guān)注已發(fā)布的項(xiàng)目指南;

  ——考量個人研究興趣;

  ——評估個人工作基礎(chǔ);

  ——精心謀劃組織團(tuán)隊(duì);

  ——寫好標(biāo)書參與競爭。

   有關(guān)細(xì)節(jié)在談到立項(xiàng)時再敘。

2. 根據(jù)實(shí)際需要選題:

 ——按照社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要來選題;

  ——按照學(xué)科發(fā)展需要來選題;

  ——按照日常觀察分析來選題。

為此,要特別關(guān)注社會發(fā)展需要,關(guān)注學(xué)科發(fā)展動向??茖W(xué)工作者不能光顧著“低頭拉車”,應(yīng)“抬頭看路”。一旦認(rèn)準(zhǔn)了方向,就可以開始未雨綢繆,進(jìn)行預(yù)先研究,并建議有關(guān)方面立項(xiàng),從而掌握選題的主動權(quán)。具體說來,應(yīng)該學(xué)習(xí)國家在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技決策方面的文件(如我國的中長期發(fā)展規(guī)劃等),認(rèn)真閱讀定期發(fā)布的項(xiàng)目指南。

3. 根據(jù)文獻(xiàn)空白選題:

   通過深入調(diào)研、廣聞博覽,尋找科技文獻(xiàn)中的重大空白,選定自己的主攻方向。

4. 根據(jù)學(xué)科交叉滲透原則選題:

   關(guān)注相關(guān)或相鄰領(lǐng)域中的重要問題,根據(jù)原有基礎(chǔ)和學(xué)科交融可能性來橫向“出拳”。

5. 根據(jù)研究興趣選題:

根據(jù)個人興趣愛好和研究條件,選定自己的主攻方向。

五、選題策略

1、明確價值取向

選題時應(yīng)從以下角度考慮價值取向:

  ——能填補(bǔ)學(xué)科領(lǐng)域的大小空白;

  ——能在重要問題上辨析真?zhèn)危?/span>

  ——能對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做實(shí)際貢獻(xiàn);

  ——能解決國計民生中的迫切問題;

  ——能推動先進(jìn)文化(包括方法論)的發(fā)展。

2、進(jìn)行充分調(diào)研

應(yīng)從以下角度做好調(diào)研:

   ——弄清所選課題是否符合上述價值取向;

   ——搞清選題思路是否符合選題八原則;

   ——了解課題現(xiàn)有發(fā)展態(tài)勢和已有成果;

   ——分析課題受關(guān)注程度和相關(guān)的研究團(tuán)隊(duì);

   ——總結(jié)現(xiàn)有資料所給予的啟示。

詳見下一講“調(diào)研”部分。

3、預(yù)估成功概率

應(yīng)從以下角度考察研究的可行性和順利完成選題的概率:

  ——課題的難易程度和可能完成期限;

  ——個人能力(包括知識準(zhǔn)備、方法準(zhǔn)備、前期工作等)的適應(yīng)性;

  ——指導(dǎo)力量和團(tuán)隊(duì)合作的情況和優(yōu)劣程度;

  ——硬件設(shè)施。

倘若經(jīng)過考量,完成選題的實(shí)際尚不成熟,應(yīng)考慮暫緩承接或申報課題,并努力創(chuàng)造條件,改善現(xiàn)狀,待時機(jī)成熟一點(diǎn)之后再上馬。

4、爭取多方支持

從以下角度考察實(shí)現(xiàn)課題的外力支持:

   ——獲得縱向或橫向資助的可能性;

   ——獲得所在單位支撐的可能性;

   ——獲得高人(尤其是導(dǎo)師)指點(diǎn)的可能性和強(qiáng)度。

六、選題中的常見問題

概括地說,選題中的常見問題有:

l        方向陳舊,拾人牙慧;

l        雕蟲小技,嘩眾取寵;

l        動態(tài)不明,倉促上陣;

l        目標(biāo)過大,難以完成;

l        目標(biāo)過小,平庸無奇。

應(yīng)對的辦法是:努力創(chuàng)新,抓大放小,深入調(diào)研,“量體裁衣”。

根據(jù)筆者平時的了解,剛走上教學(xué)、科研崗位的年輕人在選題方面常有如下困惑:

——選擇攻讀學(xué)位期間的課題,還是轉(zhuǎn)而選定新方向?對這一問題沒有確定的答案,應(yīng)該因時制宜、因地制宜、因人而異。一般而言,原來的方向可能偏于陳舊或者因單位轉(zhuǎn)移而必須改弦更張。倘若原來的選題還可進(jìn)一步發(fā)掘新內(nèi)容且適合于新單位需要,可以繼續(xù)駕輕就熟地做原有方向的問題,不然,就堅決轉(zhuǎn)移方向;而對新方向有一個熟悉過程,最好先做一些低級別的項(xiàng)目(如校級課題、地方級的課題等),蓄勢待發(fā);在此期間申報項(xiàng)目失敗的可能性較大,應(yīng)有思想準(zhǔn)備;若大方向正確,可以義無反顧地轉(zhuǎn)移,經(jīng)過“臥薪嘗膽”,爭取成功。

——把關(guān)注點(diǎn)放到教學(xué),還是放到科研?剛進(jìn)高校的年輕人常有此類問題。原則上說來,應(yīng)該教學(xué)科研“兩手抓”,如前天的博文中所說,教學(xué)科研是相輔相成、相互促進(jìn)的。但是無論如何,都應(yīng)該把足夠的注意力投向科研。

——但當(dāng)今相關(guān)的研究動態(tài)不熟悉,怎么辦?唯一的解決辦法是靜下心來,采取各種手段,做足調(diào)研分析的“功課”,盡可能對課題的研究動態(tài)了如指掌,然后抓準(zhǔn)問題全力出擊。

筆者身邊就有這樣的實(shí)例。我們學(xué)科就有一位博士后留校的年輕人,申請國家自然科學(xué)基金的青年基金項(xiàng)目歷經(jīng)六年之后才獲得成功,他的研究方向來回“振蕩”了兩次,最后才在新的研究方向上申請成功。

七、案例分析

本節(jié)分析若干案例,從中理解上述選題過程。

案例1、愛因斯坦的相對論研究

選題的出發(fā)點(diǎn):對牛頓時空觀的質(zhì)疑

選題的基礎(chǔ):

——邁克爾遜-莫雷以太漂移實(shí)驗(yàn);

——麥克斯韋電磁理論真空中的光速不變性與伽利略變換的矛盾。

 選題的宗旨:建立全新的時空觀

結(jié)果:先后創(chuàng)建了狹義相對論和廣義相對論,開辟了物理科學(xué)的新紀(jì)元。(詳見[3],27-54頁)

案例2、袁隆平的雜交水稻研究

  選題的出發(fā)點(diǎn):提高糧食產(chǎn)量(水稻畝產(chǎn))

  選題的產(chǎn)生:

       ——文獻(xiàn)調(diào)查:其它作物的有性雜交

       ——實(shí)地調(diào)查的偶然發(fā)現(xiàn):與眾不同的水稻植株

  結(jié)果:從理論上和實(shí)踐上突破水稻有性雜交問題,獲得巨大成功。

案例3、劉東生的黃土研究

  選題的出發(fā)點(diǎn):解決黃土高原的風(fēng)沙土蝕問題

  選題的基礎(chǔ):

            古代與近代地質(zhì)學(xué);

            60余年的調(diào)查分析,足跡遍及“地球三極”

結(jié)果:建立關(guān)于黃土高原的風(fēng)沙土蝕問題的獨(dú)特理論,劉東生院士成了國內(nèi)外聞名的“黃土之父”。

案例4、交通擁堵973項(xiàng)目研究

   選題的出發(fā)點(diǎn):解決我國交通擁堵頑疾出謀劃策

   選題的基礎(chǔ):實(shí)測、分析,關(guān)鍵科學(xué)問題剖析

   結(jié)果:四年奮斗后立項(xiàng);厘清了治堵策略

案例5、“銥星”計劃的失敗

      選題:摩托羅拉公司的全球移動通信系統(tǒng),由7條軌道上的77顆衛(wèi)星組成,1987年提出。

   實(shí)踐:至1998年耗資50多億美元建造66顆低軌衛(wèi)星,銥星系統(tǒng)投入運(yùn)行。

   結(jié)果:傳統(tǒng)的手機(jī)占領(lǐng)市場,計劃以失敗告終。

   問題:科技水平不足,管理架構(gòu)有問題。(詳見[4],128-136頁)

案例6、楊振寧更換選題

 選題初衷:原擬選實(shí)驗(yàn)物理學(xué)方向,以期實(shí)用;

實(shí)踐:20個月實(shí)踐,屢戰(zhàn)屢敗,由于實(shí)驗(yàn)技巧很差,實(shí)驗(yàn)室事故頻仍,以至于有打油詩嘲諷他:“哪里有楊,哪里就有乓乓響”;

 結(jié)果:在特勒指導(dǎo)下轉(zhuǎn)向理論物理學(xué),大告成功。(參看[5])。

八、結(jié)束語
 

 綜上所述,有如下結(jié)論:

  1. 應(yīng)該正確把握選題原則,充分顧及選題的先進(jìn)性、創(chuàng)新性、前瞻性、可行性;

  2. 應(yīng)該講究選題策略;

  3. 關(guān)鍵在于不斷實(shí)踐和總結(jié)。

參考資料

1、  貝弗里奇,WIB,科學(xué)研究的藝術(shù),陳捷譯,科學(xué)出版社,1979.

2、  張偉剛,科研方法論,天津大學(xué)出版社,2007.

3、  周立偉,科學(xué)研究的途徑,北京理工大學(xué)出版社,2007.

4、  楊建軍,科學(xué)研究方法概論,國防工業(yè)出版社,2006.

5、  楊建鄴,楊振寧傳,三聯(lián)書店(香港)有限公司,2012.

初稿:2013年3月11日 香港

二稿:2013年7月31日 上海

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