如何成为一名合格的研究伙伴（一）——研究生的新科研范式

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~~。

图1 图2 图3 图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）。

图5 图6 图7

你花几年的时间试图突破边界。终于有**，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）。

图8 图9 图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。

图11 图12

这是一组非常生动的图画，*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*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（　　）

A．提出假设→对现象的观察→运用逻辑得出推论→用实验检验推论→对假说进行修正和推广B．对现象的观察→提出假设→运用逻辑得出推论→用实验检验推论→对假说进行修正和推广C．提出假设→对现象的观察→对假说进行修正和推广→运用逻辑得出推论→用实验检验推论

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*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*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（　　）

A．猜想并提出假设→观察并发现问题→逻辑或数学推理→实验验证→合理外推→得出结论B．观察并发现问题→猜想并提出假设→逻辑或数学推理→实验验证→合理外推→得出结论C．观察并发现问题→猜想并提出假设→实验验证→逻辑或数学推理→合理外推→得出结论D．猜想并提出假设→观察并发现问题→实验验证→逻辑或数学推理→合理外推→得出结论

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。

**，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