科学研究方法

第2章科学研究方法论科学研究是以科学的方法探索科学知识和技术所进行的活动。大学生毕业要求有毕业设计（论文），论文水平和质量是能否获得学位的关键因素。论文的产生就需要进行科学研究，以获得数据资料、分析总结成论文。在科学研究过程中，科学方法十分关键，对研究有重要影响。本章主要对科学研究的概念、动机、科学方法和科研程序、科学研究的类型、如何开展科学研究以及研究要领等方面进行了介绍。通过本章的学习，使学生从科学研究的角度把握毕业设计（论文）的本质，有助于体会毕业设计（论文）的流程及开展过程。2.1科学研究2.1.1什么是科学研究科学研究起源于问题，问题又有两类：一类是经验问题，关注的是经验事实与理论的相容性，即经验事实对理论的支持或否证，以及理论对观察的渗透，理论预测新的实验事实的能力等问题；另一类是概念问题，关注的是理论本身的自洽性，洞察力，精确度，统一性，以及与其他理论的相容程度和理论竞争等问题。科学研究提供的对自然界做出统一理解的实在图景，解释性范式或模型就是“自然秩序理想”，它使分散的经验事实互相联系起来，构成理论体系的基本公理和原则，是整个科学理论的基础和核心。研究的英文名称是Research。根据Webster'sNewWorldCollegeDictionary字典可知其含义为：“careful,systematic,patientstudyandinvestigationinsomefieldofknowledge,undertakentodiscoverorestablishfactsorprinciples”，即在特定知识领域（insomefieldofknowledge）进行的认真的（careful）、系统的（systematic）、耐心的（patient）研究和调查（studyandinvestigation）,以便发现事实、建立原理（undertakentodiscoverorestablishfactsorprinciples）。尽管科学研究(scientificresearch)的定义很多，但是我们认为其基本含义是以科学的方法探索科学知识和技术所进行的活动。从科学研究的含义可知，科学方法十分关键，对研究有重要影响。首先，只有科学系统的方法才能找到问题的关键，才能很好地解决问题。其次，科学方法是提高研究结果品质的关键，只有良好的方法才能得到良好的结果，才能得到令人信服的结果。第三，科学系统的方法能最大程度地减低成本，以最小的付出取得最多和最好的结果。第四，科学研究的方法由于其所得结果准确，不容易发生错误，可大大减少错误发生率，因此也更容易得到人们的承认。2.1.2科学研究的动机科学研究是一种活动，作为一种活动，动机是科学研究能否进行以及是否有效进行的关键。开展科学研究的动机主要有以下四个方面。（1）获取学位-----这是大多数青年人为了谋求一个好工作或一个好前途的需要。目前的学位主要有学士、硕士和博士三种，它们都要求有毕业论文。论文的产生就需要进行科学研究，以获得数据资料、分析总结成论文。论文水平和质量是能否获得学位的关键因素。（2）工作需要-----对于事业有成的大多数人而言，工作需要是进行科学研究的基本动力。工作岗位需要年度考核。由于科研项目和成果与单位的社会和经济利益密切相关，这种年度考核指标中就有大量科研项目和科研成果要求，这直接推动着事业有成的中年人的科研事业的发展。（3）个人兴趣-----这是唯一与利益无关的动机，这种动机是提高科研效果的十分有效的因素。它甚至可以贯穿于人的一生。在国内外常常有一些专家退休后仍然从事自己喜爱的科学研究工作，他们不计报酬，无偿地继续着他们的科研事业，十分令人敬重。2.2科学研究的类型根据研究工作的目的，任务和方法不同，科学研究通常划分为基础研究型、应用基础研究型和应用研究型，如图2-1。图2-1科学研究的类型（1）基础研究(basicresearchI)：就是“Researchtodiscover,clarify,andformuniversaltheories,suchasnaturallaws,principles,andtheorems,byobservingunknownphenomena,conductingexperiments,andpursuingtheoreticalcalculation”。意思是借助于观察未知现象、进行科学研究、追求理论运算等手段，发现、阐明、形成普遍性理论，比如自然规律、原理、定理等。基础研究，是对新理论，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前提，它的产物主要是论文、专著。（2）应用基础研究(basicresearchII)：就是“Researchtofindspecificroutes，fulfillcertainsocial-economicneedsbyintegratingexistingtheories,suchasnaturallaws,principles,andtheorems”。即通过整合已经存在的理论，如自然规律、原理、定理等找到特定的路线，实现特定的社会和经济需要。是把基础研究发现的新的理论应用于特定目标的研究，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。应用基础研究的主要产物是专利。（3）应用研究(productrealizationresearch)：是指“Researchtoexaminethetechnologicalandsocio-economicalcommercialfeasibilityofinventedmaterials,equipment,machines,systems,processes,andservicesbyutilizingknowledgeandresultsobtainedfromType1andType2Basic科学研究基础研究应用基础研究应用研究Research,andpracticalexperience”。就是利用基础研究和应用基础研究的结果，结合实践经验，检查这些研究发明的材料、设备、机器、系统、方法、服务等在技术、社会、经济商业化上的可行性，实现其产业化。是把基础研究、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。其主要产物是经济-社会效益和产值。基础研究、应用基础研究和应用研究是整个科学研究系统三个互相联系的环节，它们在一个国家、一个专业领域的科学研究体系中协调一致地发展。科学研究应具备一定的条件，如需有一支合理的科技队伍，必要的科研经费，完善的科研技术装备，以及科技试验场所等。随着可持续发展成为全球性的追求，研究与发展机构将实现科学目标的大转移，即从“为科学而研究”转移到“为社会而研究”，因此应用基础研究和应用研究将在现代社会占据主导地位。2.3如何开展科学研究对于一个尚未在科学研究上有所建树的研究人员或学生，可以从图2-2所示步骤开始自己的科学研究生涯。如图2-2图2-2科学研究的步骤（1）选领域：选择一个适合自己的研究领域是很难的。一般可以从以下几个方面着手：与导师或同事讨论；利用互联网的便利如电子邮件、论坛等进行远程讨论；调查在研和已完成项目数据库；考虑自己感兴趣的杂志、论文、学位论文中提到的需要进一步研究的问题。根据上述情况，寻找以下主题：可疑的、不确定的主题；矛盾的、有争议的陈述；证据不完善的、证据过时的、甚至缺乏证据的观点；不同研究机构有不同证据的主题；任何使自己特别感兴趣的主题。这些主题所在的领域就可能是值得你关注和研究的领域。（2）懂研究领域：调查你选定的研究领域，并做到懂这个领域。懂自己的研究领域是研究的重要组成部分。懂研究领域就是要知道以下方面的信息：该领域的主要理论、所需知走产业化道路选领域懂研究领域上项目发论文识结构、主要争议、开展研究的前提条件；谁是该领域的积极的研究人员；哪些单位对该研究领域有兴趣等等。（3）上项目：在确定研究领域，也充分了解这个领域后，就应该确定自己的研究题目。以该题目为基础，利用所掌握的知识和技术形成一个项目计划书。向相关基金和部门申请立项，获取经济支持。一般什么项目能够被批准呢？一个成功的申请，通常要具备以下三个条件：首先是你所提议的项目一定属于基金部门所能资助的范围；其次是让基金部门和评审专家感到项目的充分重要性和价值；第三是要让基金部门和评审专家感到你有基础和能力去完成这个项目。（4）发论文、报专利、争获奖：研究成果一定要及时地在所能达到的杂志等级上发表。通常杂志等级反映了研究结果的重要性和研究水平。学术界一般只承认最先发表的论文。发明专利更是如此，只有第一个专利申请得到保护和支持。无论是专利和论文都反映了个别研究的水平，反映了个体效应。而成果奖励则代表了同一主题的一系列深入和全面的研究所产生的集体效应。获奖是研究水平、整体实力的象征，所以申请获奖是重要的。获奖十分有利于再次项目申报和获得各方面的支持。（5）走产业化道路：将研究成果产业化、形成经济效益是科研的最终极目标，也是完善的科学研究所必需的，更是社会发展所必须的。其中，申报专利是产业化的前提。而建立公司或与公司合作是产业化的保障。当科研成果产业化以后，科研才能逐渐地步入科研-产业良性循环。根据科学研究的经验，总结出如下几个研究要领：（1）选题是关键，特色是生命。选对了题，相当于成功了一半。（2）付出是收获的凭据。只有耕耘，才有收获。（3）学习和借鉴是成功的桥梁。开始时谁都不懂，只有不断学习和借鉴，才能逐渐走到别人的前面。优秀的科学工作者都具备终身学习的理念。（4）合作是翅膀。通过合作可以学习研究技术和交流研究经验，使你很快地克服研究中的阻碍，迅速提升你的研究水平。为了合作愉快，协作和无私的精神十分重要。（5）品质是成功的保障。科研一定要有精品意识，一个精品论文抵100篇垃圾论文。（6）信心、耐心、诚心是必备素质。做研究一定要有信心，要敢于申报认定了的项目，并要下决心完成它。耐心是优秀科研工作者必备素质，因为科研实际上是一个十分枯燥、单调的工作，常常付出了大量精力和劳苦而毫无收获，有时十分令人灰心丧气。这时必须耐心地去分析存在的问题和得不到结果的原因。只有找到了关键的原因，你的科研才能继续前进和有所收获。诚心也是一个成功的科学家所必备条件。科学研究是追求真理的活动。真理本身是客观存在的，不因个人喜好而改变。如果为了发文章，乱造数据，乱发议论，乱提假说，到最后只会害了自己。因此，真实地客观地陈述研究结果是科学工作者的基本素质。2.4科学方法科学方法论是关于科学的一般研究方法的理论，探索方法的一般结构，阐述它们的发展趋势和方向，以及科学研究中各种方法的相互关系问题。有狭义广义之分。狭义的仅指自然科学方法论即研究自然科学中的一般方法，如观察法、实验法、数学方法等。广义的则指所有正确的方法论，即科学的方法论。随着自然科学的发展,科学方法论愈来愈显示出它在科学认识中确立新的研究方向、探索各部门的新生长点、提示科学思维的基本原理和形式的作用。一个完整的科学认识过程，往往要经历感性认识、理性认识及其复归到实践等阶段，而各个阶段都有与各种具体内容的相对应的科学方法。随着现代科学的发展，特别是系统论、控制论和信息论等横向性学科的出现，极大地丰富了科学研究方法的内容。这些科学的研究方法为人们的科学认识，提供了强有力的主观手段的认识工具。2.4.1研究方法分类研究方法是指在研究中发现新现象、新事物，或提出新理论、新观点，揭示事物内在规律的工具和手段。研究方法是人们在从事科学研究过程中不断总结、提炼出来的。由于人们认识问题的角度、研究对象的复杂性等因素，而且研究方法本身处于一个在不断地相互影响、相互结合、相互转化的动态发展过程中，所以对于研究方法的分类目前很难有一个完全统一的认识。根据研究活动的特征或认识层次，可以分为经验方法和理论研究；根据研究对象的规模和性质，可以分为战略研究方法和战术研究方法；以研究方法的规则性为依据，可以分为常规方法和非常规方法；按方法的