科学研究与创新概述

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获奖者做出代表性工作时的年龄分布
40 35 30 25 20 15 10
5 0
30以下 31--35 36--40 41--45 46--50 51--60 60以上
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年
龄1
分
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统 计 人 数 1
理 学 奖 获 奖 人
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出 代
表
表
性
工
作
5
研究与创新应克服的问题
• 只有天才才能创造，平凡人不能创造 • 懂得少，基础差，不能创造 • 简单的问题都研究完了，剩下的问题都
• 魏格纳的大陆板块与漂移学说的提出主要得益 于他的创新科学思想。
研究人员的创新意识、独特的实验构思、周密的 实验和观测，以及科学思维，并且许多是研究 生阶段的工作。
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创新体制和科学管理在创新中 的重要作用
源自文库
• 遴选杰出的领导人：科技战略眼光、尊重知识、 尊重人才、善于管理，建立一套比较完善的人 才培养体制
自然科学获奖工作性 质的分类
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3
100
95
90
80
70
69
60
美国
50
德国
40
英国
30
23
20
10 3 11 12
26 15 18
5
27 10 5
13 9 5
法国
0
1901--1925 1926--1950 1951--1975 1976--1999
图2.1901--1999年诺贝尔
自然科学奖获得者不同时段的国别分布
研究与创新
• 研究方法论 • 研究与创新应克服的问题 • 关于创新的思考
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1
研究方法论
• 发现与提出科学问题 • 资料获取方法 • 资料分析与综合 • 解决问题的方法 • 实验方案设计 • 结果分析与总结 • 举例
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2
23%
19%
58%
重大科学发现 重大技术和方法发明 重大理论突破
图1. 1901--1999年诺贝尔
理论的突破
• 数学对量子力学的作用 • 测定分子结构的新方法：利用计算机技术，发
明了用三维图象重建直接显示被X射线透射的 新方法，测出维生素等数万种分子结构 • 数学对经济学、管理科学的作用
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对已有知识的科学整理与发 掘，也可能有新的重大发现
与理论创新
• 原子结构理论的建立：在原子模型和量子理论 基础上
“目”：多、繁、散（沙与金的混杂）。“纲”：少、精、帅（吹 尽黄沙始见金）。能多更能少；能繁更能精；能放更能收；能进 更能出。
弃形取神的能力：个别到一般；具体到抽象；现象到规律；温故到
知新。
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会问
多问出智慧：学习中要多问，多打几个问号。
要会问：学习中提不出问题是学习中最大的问题。发现了问题是好 事，抓住了隐藏的问题是学习深化的表现。科学始于问题，知惑 才能解惑。善于提出问题是解决问题的重要一步。Hilbert 1900年 向数学界提出了23个有待解决的问题，100多年来吸引了无数数学 家的目光，缔造了20世纪数学的辉煌。
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8
新的科学仪器和装置的发明， 往往打开一扇新的科学之门
• 粒子加速器的发明 • 电子显微镜和隧道扫描显微镜的发明 • 激光冷却实验装置俘获原子
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9
良好的科学基础和前沿性、交 叉性的研究可能偶发重大的科
学发现，偶然中偶必然
• 宇宙背景辐射的发现 • 中子的发现
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数学与计算机工具创造性的应 用，也可带来自然科学、工程 技术、经济和管理科学方法与
把摘来的核桃装在麻袋里 把采集的草药放在一排排药屉里 把拾来的珍珠穿成项链 把点和站编成能放能收的网
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会减
概括能力：写人能勾出特征，画龙会点睛。“我用十句话说清楚了 人家一本书的内容以及人家一本书没有说清楚的内容”（尼采）
简化能力：分清主次，剪枝留干。
统帅驾驭能力：一本书有许多章节，许多知识点，都是“目”。抓 指导全书的基本思路，贯穿全书的主线，这就是“纲”。举一纲 而万目张。
是困难的问题 • 从事研究太寂寞、太苦，没有乐趣 • 急于求成，不能持之以恒
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关于创新的思考
• 为什么美国已成为科学研究的中心？
• 科技创新的氛围
• 科技创新的年龄问题
• 国际上典型创新成果的启示
• 我们如何创新？
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重大发现多来源于对实验事实 敏锐的观察和独具创意的实验
• X射线的发现 • 遗传物质DNA的发现 • 移动控制基因的发现
要追问：重要的问题要抓住不放，穷追紧逼，一直追到核心问题并 解决之（提问中的减法）。
要问自己：问老师、问别人，更要问知己。好老师注意启发，引导
学生思考，为学生留出思考空间。学习时更要勤于思考，善于思
考，为自己开辟思考的空间。
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会用
学而时习之（论语）。学习=学+习。“习”通常理解为复习；更准 确些，“习”应理解为用，理解为实践。练习、实习、习题、习 作等都是“习”，也就是用，应用和实践。
• 对基础研究与高新技术前沿探索：自主性创新、 科学评估、实时调整、保持创新的活力。
• 对于基础性和战略性研究：发挥自身优势，联 合国内国际优势力量，争取取得科学规律的系 统知识与重大关键技术原始性创新突破或实现 创造性的系统集成。促进科技成果的产业化。
• 扩大与国内外的学术交流。
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学习方法论
学习要讲究方法。要学会，更要会学。 华罗庚的形象比喻：由薄到厚，再由厚到薄。 由薄到后是指知识的摄取和积累过程，是加法。 由厚到薄是指知识的提炼和升华过程，是减法。 学习中还要：会问、会用、会用网、注意创新。
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会加
勤于积累：摄取和积累知识是培养能力、创新的基础。 融会贯通：把知识点连成片，相互沟通，左右联系，前后呼应。 用心梳理：条理化，成为脉络清晰、有主有次、有目有纲的知识网。 落地生根：把别人的、书本上的知识变成自己的。牛吃草变成奶。
• 科学家的创新高峰期为30-40岁 • 博士学位论文期间的工作
鼓励20几岁就在前沿领域和重大战略方向 上开始独立的创新研究与发展工作
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创新意识、创新思想比经费与 设备更具有决定意义
• 爱因斯坦的相对论：专利局的低级职员，并无 专项研究经费
• 构建DNA双螺旋结构模型研究小组的经费消耗 据说只有数百英镑。
• 门捷列夫的元素周期表：在前人大量化学元素 研究的基础上总结
• DNA双螺旋结构模型的提出：总结有关研究
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良好的创新氛围和高水平的创 新基地是产生高水平创新成果
的温床
• 诺贝尔获奖单位的集中：创新基地建设 重要
• 学术亲缘关系
• 代表性成果到获奖的时间（10年以上）， 不能急功近利
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中青年时期是科学家实现创新 突破的峰值年龄