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如何成为一名合格的研究伙伴(一)——研究生的新科研范式 精选

已有 3779 次阅读 2017-10-8 23:31 |个人分类:研究生培养|系统分类:教学心得

如何成为一名合格的研究伙伴(一)

——研究生的新科研范式            

======以下直接翻译自Prof Matthew Might 博客=========

引用:https://www.zhihu.com/question/32186853

假设用下面这个圆圈代表人类的所有知识(图1)。你小学毕业时,了解了其中一小部分(图2),好兴奋~~


1                           2                                3                         4

高中毕业时,了解了更多(图3),开始鄙视小学初中的知识简单,有么有?拿到本科学位后,有了厚实的基础知识和自己的专业,如图4

硕士学位让你对自己的专业有了更深的钻研(图5)。继续阅读学术论文,你会逐渐抵达人类知识的边界(图6)。一旦抵达了边界,你便专注于此(图7)。


5                  6                 7

你花几年的时间试图突破边界。终于有一天,你推动了它(图9)。这个凸出来的部分,让你获得了博士学位(图10)。


8                  9                    10

当然,对你而言,这个世界看上去不一样了。但别忘了全局是长这样的。


11                12

这是一组非常生动的图画,最后那张图更是意外结局的典范。它让人感受到自身的渺小,对于走在探索知识道路上的人来说是非常必要的提醒:不要因为推动了一点边界而洋洋自得,也不要一味沉浸在自己的领域中,忘记了这个世界的辽阔和丰富。

从Prof Matthew Might的博客可以看出,本科生到研究生的蜕变从阅读文献开始。 今天我们聊聊阅读文献。我们回到文艺复兴时代,看看文献缺乏的科学家们如何做研究?先看两个选择题。

1、伽俐略对运动的研究,不仅确立了许多用于描述运动的基本概念,而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法,或者说给出了科学研究过程的基本要素.关于这些要素的排列顺序应该是(  )

2、美国Physics World杂志于2002年8月作过一次问卷调查,伽利略的自由落体实验和加速度实验均被评为最美丽的十大经典物理实验.伽利略通过对运动的研究,创造了对近代科学发展极为有益的科学方法,给出了科学研究过程的基本要素.伽利略研究物体下落规律的思维过程,正确的是(  )


1、B,2、B,你猜对了么?所以后世将假设、推理和实验称为认知的三范式(网络时代的关联学习被称为第四范式)。

分析:伽利略对运动和力的关系研究,其科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理和谐结合起来. 解答:解:伽利略通过观察研究,设想物体下落的速度与时间成正比,因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比;由于当时用滴水法计算,无法记录自由落体的较短时间,伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所用时间长的多,所以容易测量.伽利略做了上百次实验,并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推.所以伽利略用来抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法;

引至:http://www.1010jiajiao.com/gzwl/shiti_id_80ecc1c2903831df00767e2ee30e66e3

应该说伽利略采用的“观察并发现问题->猜想假设->推理->实验->外推->结论”的科研思路,对于信息大爆炸,文献海量的当代依然具有借鉴价值。

首先,导师安排给研究生一个大方向或一个具体的问题,对于学生来说均是探索未知,或解决实际问题的过程。这个过程是研究生区别与本科生的核心培养环节,是培养研究生科研思维,提高科研素养的必经之路。伽利略用于经典物理学的研究方法(或称为传统科研范式)符合科学研究的基本规律,是绝大部分科学问题的解决范式;

其次,研究生应该努力培养“发现问题-提出科学假想-理论推演-实验验真-修正模型-结论/设计”的工科科研思维。就机械专业的研究生来说,笔者经常说“研究生要做一个设计师,而不是一个小画工(匠)”。通常,导师安排一个设计任务后,学生不加思考就作出三维模型交差了事。这种做法与古代能工巧匠评感觉加工制造工艺品有何区别?完全置机械原理-设计-制造的科学套路于不顾。三维模型方便于展示交流,前期可用于快速拟定方案,但用毫无设计依据的凭感觉机械设计是要不得的。(有兴趣的可以品读:匠·师·家的区别,http://blog.sina.com.cn/s/blog_c3e22f9b0101aaox.html)

第三,在网络时代,知识大爆炸。人们可以在互联网上迅速获得各种文献、资料,便于提高人们的认知,但也会影响人们的判断。因此,需要学会如何快速检索文献、资料,如何甄别信息真伪,如何挑选有用的信息。这一过程也可归为“观察并发现问题”。

所以,如果把伽利略方式称为传统科研范式的话,那么,“文献检索-文献综述-科学假想-理论推导/模拟-实验验证-修正模型/优化设计-结论”是否可称为互联网时代的科学范式?

针对一个问题,利用已有的知识体系(自己的或查阅网络的文献资料),发现科学问题,提出科学假设,给出理论与实验研究方案,总结规律,揭示机制,阐述科学发现。

                                                                                                               2017.10.09

                                                                                                                       于家中




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