科学研究的方法论-

高水平科技成果的六度标准
➢高度：理论的独创性及在世界观和方法论变革上的意义，彻底改
变了人们的思维方式和思想观念；
➢深度：研究工作是否深入细致、精确定量、入木三分，达到一个
科学研究应该具有的深入程度；
➢广度：理论的概括能力、系统性及适应面的宽度，实现了在地域
和学科领域的跨越，对相关的研究具有广泛的指导作用；
第三，诺贝尔奖的评审也有失误，如1948年的生理医 学奖颁发给DDT的发明者P.Muller，这个成果本来意义就 不大，由于其高残留性和对环境有害现已禁用。
第四，有很多伟大的科学家和极为重要的科技成果， 因为各种原因未获诺贝尔奖。如提出大陆漂移学说的大 科学家魏格纳，创立控制论的大科学家维纳；就物理化 学奖来说，创建化学反应速度理论的科学家H.Eyring， 对量子化学作出巨大贡献的科学家J.C.Slater，验证宇 程不守恒的实验物理学家吴健雄，世界著名的理论物理 学家霍金均未获奖．
三、国家技术发明奖：
国家技术发明奖授予运用科学技术知识做出产品、工艺、材料及其系 统等重大技术发明的我国公民，23年来有2294 项重大技术发明获得国 家技术发明奖，其中，一等奖21项。近几年，获奖项目的专利数量增长 较快，表明专利战略实施成效显著。其中“超精密特种形状测量技术与 装置”、“石油重质组分催化裂解制取低碳烯烃工艺及催化剂”、“冬 小麦矮杆、多抗、高产新种质‘矮孟牛’的创造及利用”、“高性能炭 /炭航空制动材料的制备技术”、“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材 料应用技术”等重大技术发明，在我国现代化建设中得到了广泛应用并 取得了显著的经济效益。
刘东生与中国黄土密码的六次破译
➢ 以小见大，见微知著：立足黄土高原独特地域，放眼全球气候
与环境变化，揭示由黄土记录的亚洲古季风循环，并将其与南极冰川、 深海沉积相对比，建立了陆地、海洋和极地的联系；
➢ 用微观解释宏观：由观察调查提出概念，到通过验实数测据形成
概念，重点是选择关键性替代指标揭示气候与环境变化，从而使地质学 研究从观察调查的经验科学，一跃跨入精细的实验自然科学：
在提出“学问三境界和研究四阶段”时，我总觉得文艺 创作与科学创造的最大差异是，文艺创作可以运用浪漫主 义手法来描写，如李白有诗：“白发三千丈”；而科学研 究主要是靠抽象思维，有时也需要形象思维，但任何科学 研究及其结论的形成，都必须合乎逻辑并受到实践的检验 。
12.4 科学研究的风格与特色
➢ 学者个人宗教与科研风格，对于科学研究来说每个 人都是哲学家，西方科学界认为只有对科学形成自己 独特认识的人才是科学家；
1.选题阶段(独上高楼，望尽天涯路)：站的高看得远， 抓住关键而新颖的问题，这决定了研究的方向和成败。
2.研究探索期(衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴)：观 测和实验，假说与突破(假设性、试验性多方面探索）， 这是十分辛苦和折磨人的过程。
3.形成结论期(众里寻他干百度，蓦然回首，那人却在灯 火阑珊处)：即在广泛观测实验和探索的基础上，得到所 期待的结论或新的结果。
第十二章
科学研究的境界与学术地位
孙根年 教授、博导
陕西师范大学旅游与环境学院
教学目的： ➢ 了解科学研究的境界， ➢ 在科学研究中提高境界， ➢ 做高水平和大气的研究， ➢ 中国科学的三大奖。
12.1 科研创新的重要性
➢ 在科学研究中，数量的增加并不等于质量的提高，因 为科研并不以数量取胜，关键是提出真知灼见，在理论 方法上有所创新，这是科技创新的关键所在； ➢ 由数据事实上升到理论和规律，从“原料出口”到 “制成品生产”是智力的较量和理性所能达到的境界， 补充验证他人的理论在科学研究上只能算是二流； ➢ 因此，在科学研究上避免就事论事，强化“上纲上 线”：提高理论的独创性、普适性和驾驭能力。
二级学科的影响 （60%）
四级理论创新 轨道对称守恒 （40%）
四级实验创新 如高效催化剂 （40%）
四级综合创新 如生物信息学 （40%）
四级技术发明 电池、太阳电池 （40%）
四级重要 （40%）
关键问题创新 （40%）
较困难 （40%）
10-100年影响 （40%）
一个中小国家影 响（20-30%）
晚清国学大师王国维曾言：古今之成大事者，必经 过三种境界：认清方向，埋头苦干，喜获成功
认清方向：“昨夜西风凋碧树，独上高楼望尽天涯 路”
---晏殊
埋头苦干：“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”
---柳永
喜获丰收：“众里寻他千百度，蓦然回首那人却在
灯火栏栅处!”
---辛弃疾
也有人从科研过程理解上述三个境界
全世界影响 （100%）
全科学的影响 （100%）
二级理论创新 分析力学体系 （80%）
重要实验发现 如吴健雄实验 （80%）
二级综合创新 如维纳控制论 （80%）
重要的技术发明 无线电、激光、 雷达（80%）
二级重要 （80%）
较系统完整 （80%）
很困难 （80%）
500-1000年影响 （80%）
二、国家自然科学奖
国家自然科学奖奖励在数理化天地生和信息、材料、工程 技术等领域的应用基础研究中，阐明自然现象、特征和规律， 做出重大科学发现的我国公民，所谓“重大科学发现”，应 当具备下列条件： （1）前人尚未发现或者尚未阐明。该项科学发现为国内外 首次提出，或者在国内外首次阐明，且主要论著为国内外首 次发表； （2）具有重大科学价值。在科学理论学说上有创见，或在 研究方法手段上有创新，对于推动科学发展具有重大意义， 或者对于经济建设和社会发展具有重要影响；
笔者在此勾划治学的演化轨迹： 起始：不知如此（知识较少，不知怎样分析研究） 初步：焉能如此？(当有人提出新见解时，往往有此异议) 进入：也许如此？(随时间推移、资料增多或概念转变) 深入：果真如此！(终于恍然大悟) 超越：不过如此。(窗户纸一捅破，其实也没什么) 如此，下一个发现又在等着我们！整个科学研究应该 是：悟玄机之于大地，拨云雾而见青天。
➢远度：影响是否深远长久并对今后的工作具有指导性，实现了在
时间领域的跨越，成为百年传诵的理论；
➢难度：创新不是的名词概念炒作，而是对关键性问题的深入
系统研究，许多实验研究难度特别非他人可以轻易完成；
➢美度：提出的理论方法是否具有美学特征，给人以独特的科学美
感和很高的鉴赏能力。
原始 创新 理论 实验 综合 技术 等四 要素
中国国家科学技术的三大奖
一、国家最高科学技术奖
国家最高科学技术奖授予在当代科学技术前沿取得重大 突破或者在科学技术发展中有卓越建树、在科学技术创新、 科学技术成果转化和高技术产业化中创造巨大经济效益或 者社会效益的科学技术工作者。国家最高科学技术奖每年 授予人数不超过2名，奖励不分等级。自2000 年开始评审 以来，国家最高科学技术奖先后授予了吴文俊、袁隆平、 黄昆、王选、金怡濂、刘东生、王永志、叶笃正、吴孟超、 李振声、闵恩泽、吴征镒12名著名科技专家。国家最高科 学技术奖的评价指标：科学思想品德、重要科技贡献、在 科技界威望、专家认可系数。
重要性
系统性
研究 难度
影响的 深远度
一级理论创新 相对论、量子力 学（100%）
重大实验发现 如中子、夸克 （100%）
一级综合创新 如达尔文进化论 （100%）
极重大技术发明 蒸汽机、原子能 （100%）
极其重要 （100%）
系统完整 （100%）
极其困难 （100%）
1000年以上影响 （100%）
一个大洲影响 （80%）
一级学科影响 （80%）
三级理论创新 分子轨道理论 （60%）
三级实验创新 如氢气气泡室 （60%）
三级综合创新 如钱工程控制论 （60%）
三级技术发明 如望远镜、显微 镜（60%）
三级重要 （60%）
关键尚未系统 （60%）
困难 （60%）
100-500年影响 （60%）
一个大国影响 （60%）
4.评论验证期(行到水穷处，坐看云起时)—后验评价(排 除错误、确证、实践检验)。
科学研究的四阶段法，立意是想说明科学创造的过程经 历和境界感受。只有身临其境，亲身经历科学研究过程的 人，都能体会到科学创造过程的四种境界，感受到问题的 仿徨探索的煎熬和顿悟的欢欣。孔子有云：“朝闻道，夕 死可矣”。一个人只要一生中能够体验，过哪怕只是一次 科学创造的过程，死而无憾矣。
➢ 跟踪国际气候与环境变化的前沿：分析全球变化的区域响应
和指示作用，并验证米兰柯维奇周期；
➢ 冲破传统理论的框架：传统观念认为第四纪冰期有四次循环，
而中国黄土古土壤研究发现，陆地第四纪冰期有37个循环，显示黄土与 古土壤地层的独特魅力，
12.2 科学研究的过程体验与三个境界
➢ 过程体验：不做研究永远无法理解什么是科学研究， 在研究过程中体验科研； ➢ 三个境界：从无知与迷茫到质疑与试探、再到感知与 理解，科学研究才能达到理解； ➢ 科学研究的境界是使研究引人入胜，使论文动人心弦， 增强其刺激性和感召力； ➢ 从具体问题研究走向哲学明理：世界观、方法论、价 值观的反思。
引自Nature
1920's
年
如何评价一流科技成果
诺贝尔奖是衡量世界级科学家学术成就的重要指标，但 不是唯一标准，这是因为诺贝尔奖还存在如下不足：
第一，诺贝尔奖只限于物理、化学、生理医学，不包括 数学、地球科学、信息科学等，因此科学覆盖面有限；
第二，20世纪的100年间，有469人次获得诺贝尔科学奖， 他们成就可划分为三个层次：百年一遇最伟大的科学家和 最高层次的研究成果大约只占1-2%；十年一遇的大科家和 高层次的研究成果约为28%；一年一遇的科学家和不是很重 要的科技成果占70%。
➢ 在科研选题阶段，需要“独上高楼，望尽天涯 路”，运用非凡的鉴赏能力，解决科学探索的方向， 这是科学研究最关键的第一步; ➢ 当问题选定之后，一定要埋头苦干，使研究工作 深入细致，这时要“衣带渐宽终不悔，为伊消得人 憔悴”，关键是入迷和投入。 ➢ 当任务完成、成果发表时，您就喜获成功，为科 学作出了自己的贡献，那时“众里寻他千百度，蓦 然回首那人却在灯火栏栅处!”
12.3 科学研究的视野和层次
➢ 站得高才能看的远，广阔渊博的知识有利于科研选题， 独上高楼望断天崖路； ➢ 科学研究要学会从微观认识宏观，透过现象看本质； 从深部去认识表层，从局部去认识整体，具有全局眼光； 关键是立足实证并且深入细致； ➢ 科学研究的关键是独创和“挖井”，在某种情况下深 入细致就是高水平，只有人无我有的研究和深入细致的 研究，才是有意义和生命力的研究。
20世纪改变世界的10大地理成果
➢ 魏格纳大陆漂移学说（1905年）； ➢ 克里斯泰勒中心地理论（1920年）； ➢ 威尔逊岛生物地理论（1960年）； ➢ 美国NASA地球资源卫星与遥感技术（1960）； ➢ 加拿大土地规划局地理信息系统（1967年）； ➢ 皮彭等人的地球板块构造理论（1960年代）； ➢ 南极臭氧洞发现（1985年）； ➢ 温室效应与气候变化(1895-1985年)； ➢ 教科文组织MAB和IGBP计划（1986年） ➢ 美国NASA地球系统科学计划（1995年）
（3）得到国内外自然科学界公认，指主要论著已在国内 外公开发行的学术期刊上发表或者作为学术专著出版一年 以上，其重要科学结论已为国内外同行在重要国际学术会 议、公开发行的学术刊物，尤其是重要学术刊物以及学术 专著所正面引用或者应用。
23年来，有716项基础研究成果获得国家自然科学奖， 其中一等奖17项，如青藏高原隆起及其对自然环境与人类 活动影响的综合研究，澄江动物群与寒武纪大爆发等。
➢ 长期的科研积累与特色的形成，科学研究要注意长 期的积累，并且在长期的科学研究中形成自己的方向 和特色，没有方向和特色的研究是不能形成学派，不 能形成特色。
北半球表面平均温度的曲棍球杆现象
20世纪是14世纪以来最暖的世纪,全球平 均温度升高了0.60C±0.2。90年代是本世 纪最暖的十年。
1998
三级学科影响 （40%）
五级理论创新 近似计算方法 （20%）
五级实验创新 粒子数据统计 （20%）
五级综合创新 如化学信息学 （20%）
五级技术发明 如卫星定位技术 （20%）
五级重要 （20%）
孤立个别创新 （20%）
机遇不难 （20%）
1-10年影响 （20%）
一个地区的影响 ห้องสมุดไป่ตู้10%）
个别问题的影响 （20%）