方法论训练是一种针对研究方法和思维方式的训练，旨在提高研究人员的研究能力和创新思维。它包括系统性的训练，例如科学方法、统计学、逻辑思维、实证研究等，以及跨学科交叉训练，例如经济学、心理学、社会学、哲学等，帮助研究人员掌握更多的分析工具和思维方式。方法论训练可以改变研究的教学和实践方式，促进不同学科间的合作和创新，提高研究成果的质量和影响力，使研究更具可持续性和价值。然而很多学生和科研人员都倍感在高校的课程和企业的培训中严重缺乏方法论训练。

方法论能够从不同的角度划分为不同的类别，例如还原论与系统论，确定性方法与概率性方法，定解方法与优化方法，静态方法与动态方法等。其中，最为引人注目的、具有领衔意义的方法论是系统论。古人云“工欲善其事，必先利其器”，说的就是在做事情之前先需要将工具准备好。对于学习和科研来讲，最重要的工具之一就是方法。而且，在期刊论文的三大审稿标准（原创性、科学性、完整性）中，原创性可以体现在新发现、新方法或新技术上，这也说明重视方法论、发明新方法或运用新方法的重要性。本文以系统论为主线，介绍科学技术教育的三大通用基础和两大先进理念。

系统论、广义可靠性工程、试验设计及优化是任何科学技术教育的三大重要通用基础。系统论在医学领域既体现为与还原论的竞争和思辨（如系统生物学），又体现为在中医与西医之间的辩论和融合。系统论在工程技术领域体现为系统工程学，而在动力机械学科又具体体现为发动机系统设计方向等发展趋势。系统论的学术特点是关注元素（例如产品属性、工作职能、产品实体）之间的关系、零维（空间单点）或在一维实体空间内状态的变化、状态沿时间的变化、状态按概率分布的变化等。因此，与状态方程有关的热力学、与时间有关的系统动力学及控制、与概率有关的统计学或可靠性工程都在本质上与系统论密切相关。以机电产品为例，系统论关注的是在性能、耐久性、封装性、成本等产品属性之间的权衡，在分析、设计、测试等工作职能之间的数据冲突，或者在不同的子系统或部件之间的折中。以工程热力学为例，系统论关心的是整个气体或液体流动网路中各子系统或零部件的工作状态和相互作用。以中医学为例，系统论关心的是一个病灶在全身各个器官上引发的体征反应和器官之间的相互影响。在科研方法中采用系统论，不仅能够直接产生新的研究方法，而且能够发现过去没有使用系统视角所看不到的新发现。

谈系统，就势必关注静态（时不变）或动态（时变）的状态或状态方程。对于一个孤立的恒定不变的个体来讲，其状态通常是确定性的。但是，对于具有足够多的个体的一个群体或者在时间或空间维度上变化足够大的某个个体来讲，通常需要使用概率性描述，才能有效表征其是否满足性能（功能）或耐久性的要求。广义可靠性工程是指将可靠性的概念超越工程技术领域而推广覆盖到生物医学等领域，因为可靠性工程在本质上包括两个问题，即“一根曲线问题”和“两根曲线问题”。所谓一根曲线问题是指参数的概率密度函数曲线，它适用于工程技术和生物医学等所有领域的概率统计问题。所谓两根曲线问题是指参数的广义应力（载荷）概率密度函数曲线是否与广义强度概率密度函数曲线相交叉的问题。如果交叉，就发生失效。虽然它在传统意义上多应用于工程技术领域，但实际上它普适于所有失效或生病的科学技术问题。广义可靠性工程是一个比概率论更大的概念，因为它包含两根曲线问题，而后者通常只讨论一根曲线问题。因此，广义可靠性工程比概率论更加适合作为普适于任何科学技术领域的通用基础。

在医学上，由于每个人都有或多或少的不同反应，因此需要使用概率论对受试人群进行统计分析。这就是为什么概率统计课程在生物医学领域是必修课的原因。在工程技术上，由于产品通常具有一定的数量规模和制造公差，而且产品在时间域和空间地点上的应用会发生变化，这就导致产品的性能或耐久性参数的广义应力（载荷）和广义强度的两条概率密度函数分布曲线（称为应力-强度双曲线模型）会发生相交或不相交的情况。当应力（或医学领域的致病因素）大于强度（或医学领域的人体耐受程度）时，产品就会发生失效，人就会生病。遗憾的是，广义可靠性工程的应力-强度双曲线模型目前既没有在生物医学领域大规模推广使用，就连可靠性工程的教育课程和科研运用在工程技术领域本身也都没有推广开来。这严重制约了系统论从个体到群体、从静态到动态的发展，也严重制约了产品设计质量的提高。需要承认的是，在系统论中每增加一个维度（例如时间或概率分布），数据的表达难度都急剧上升。

最后，谈系统，就势必谈优化。优化的需求既适合部件，但更适合系统，因为系统通常比部件更加复杂，而且拥有更多的因子（自变量）和响应（因变量）。对于简单的能够用物理机理方程描述的系统，能够直接求导而寻优。但是，现代科学问题通常是非常复杂的多因子问题，只能通过数值模拟计算或实验测试才能获得响应参数的取值。对于这种优化问题，就必须使用试验设计（Design of Experiments，简称DoE）方法。它具体分为正交设计、响应曲面方法、稳健性设计等。

综上所述，系统论（或系统工程）、广义可靠性工程、试验设计及优化是任何科学技术领域在方法论方面的三大重要通用基础，应当在高等教育中大力倡导。与之相伴，数字化和智能化则是两大先进的教育理念，对于全面加强通识型、复合型、战略型人才培养，具有重大的意义。数字化理念体现在掌握处理学科复杂数据的能力、熟练运用先进模拟分析软件进行计算的能力、初步了解或熟悉运用数值计算进行软件编程开发的能力。智能化理念体现在将设计和运维相结合的设备监测及故障诊断能力、电子控制能力、人工智能自动化应用能力。

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