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好的科研idea如何产生——解决问题篇 精选

已有 3032 次阅读 2019-5-24 11:49 |系统分类:科研笔记| 科学研究, 研究模式, 创新性研究

如果一个问题很容易解决,那么很可能已经被人解决了。因此,确定一个问题的解决方案(就像发现问题本身一样,发现问题的研究模式可以参考:好的科研idea如何产生——发现问题篇)通常需要一个新的视角或思维方式。幸运的是,解决问题似乎也有几个常见的研究模式。可以使用以下方法来解决研究问题。

考虑相关问题。试着用不同的方式重新考虑需要解决的问题。将问题换种术语表达或采用不同形式表现,你会发现该问题可能与某个已经形式化的一般问题相匹配。

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类比。类比的作用无比强大。我们在学习过程中经常使用类比,因为学习新概念的最好方式,就是把它和我们已经理解的概念联系起来。同样地,在应对难题时,将它与一个已解决的问题联系起来就会迎刃而解。当你将研究问题同自己所在学科外的领域进行类比时,往往会创造出最大的突破(这是其他人通常不会考虑到的概念突破,因为大部分人通常不会考虑到本学科领域外)。这些类比(如果运用得当)通常也能精确地指向某个解决方案,因为类似问题的解决方案有时也适用于你正在研究的问题。  

把问题变成你能解决的。简化那些不符合问题条件的假设,或者定义一些近似理想的模型。在某种意义上,这是发现研究问题时“找到关键点”的双重办法。

无论什么方式,开始着手研究。纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行,启动任何解决方案(不管看起来多么糟糕),都能让你开始研究。设计一个实验方案,按照既定的实验步骤执行。一开始实验方案可能不完美,试着执行它,看看绊脚石出现在哪里。这些障碍或许就是艰难的研究问题,问题的解决方案可能带来新的发现。

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考虑大自然。思考解决方案时,问问自己这样的问题:人类如何自然地解决这个问题?大自然如何解决这个问题?微型机器人的研究进展,是通过研究蜜蜂的行为实现的。我们通过观察闪电,然后计算听到雷声所需的时间来估计我们与闪电的距离,于是掌握了利用时间乘以音速来测算距离的方法。通过观察蝙蝠的声波传播原理,于是发明了雷达。考虑自然界如何解决问题,是一种运用类比的特殊方式。

从目标倒推。用约吉·贝拉的话来说“如果你不知道要去哪里,你可能就到不了那里”。有时候在头脑中有一个期望的最终结果是有帮助的,通过将最终目标分解成更小的子问题,来找出所需要的东西。例如我们可以要求自己画出希望在最终论文中看到的图表——包括轴标签和趋势。根据图表、表格或结果,查看我们需要收集哪些数据?如果不能得到准确的数据,是否可以预先估计?是否需要开发(或应用)某些特殊的分析技术?需要具备哪些基本要素?这些要素要么是已经解决的问题(也是你要解决的问题),要么是需要用一些简化的假设来处理的问题。从最终目标倒推的方式通常可以提供一个有用的解决方案路线图。还可以让你分别解决较大问题中较小的部分(从最容易处理的部分开始)。有时候,找到一个好的子问题的解决方案本身就是一项重大的研究贡献。

考虑用语言或图片表达问题。我们都有过这样的经历:当我们试图向朋友或同事表达一个问题时,却发现自己在描述完问题之前,就会说“算了,我已经解决了”。有时候,组织语言的思考过程可以帮助我们找到解决问题的方法,因为用语言表达问题可以帮助我们把问题具体化,并以一种不仅仅存在于我们头脑中的方式组织起来。类似地,画图可以帮助我们思考一个问题是如何构成的,以及各种子问题和组成部分之间是如何相互关联的。不仅如此,听众也可以从不同角度提供解决问题的方法。向一位来自完全不同领域的同事描述一个问题,可能会引发一个看似幼稚的问题,导致你打破自己的思维方式或抛弃当前的一系列操作假设——打破心理阻碍,引导你实现突破。这样看来,从各种不同的角度处理问题也是一个突破口。当应用某套理论或分析方法不起作用的时候,先把它放在一边,试试别的方法。

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放松,让你的潜意识发挥作用。最重要的是,让自己沉浸在问题中,但是保持放松。一般来说,当我们的大脑处于休息状态,无条理地思考时,创造性的洞察力就会出现。我们有时会为这种无组织的思考创造一个过程,我们称之为“头脑风暴”。但是,也许比头脑风暴更好的是“头脑休息”,你可以休息一下,散散步,跑跑步,打个盹,或者做点别的什么。通常,解决方案会在你最意想不到的时候出现。

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1 黄永义

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