给本科生介绍“科学研究”是什么

1. 科学研究简介

2. “科学”是什么？
• Latin: scientia, knowledge
• 科，从禾从斗，测量之学
– 一种社会活动一个社会建制
Enterprise that builds and organizes knowledge in the form of
testable explanation and predictions about the universe.
– 成果知识系统
Science is a body of empirical, theoretical, and practical
knowledge about the natural world, produced by scientists who
emphasize the observation, explanation, and prediction of real
world phenomena.
– 科学方法
a body of techniques for investigating phenomena, acquiring
new knowledge, or correcting and integrating previous
knowledge.

3. 科学的哲学和历史
• 科学研究的基本前提
– 世界是客观的，每个观察者看到的是同一个客观世界
– 世界是的规律的，这些规律可以通过系统的观察和实验来认识
– 以自然界为对象，不考虑超自然力量
• 为什么这么定义？
– 科学史：科学研究活动是人类社会历史发展的一个持续的现象，
科学的特征是从科学史研究中总结而来的
– 科学哲学：界定“科学”，给出科学研究活动之所以要如此进行
的内在逻辑

4. 科学的哲学和历史

5. 科学的哲学和历史

6. 科学研究的流程
• 科学研究的流程
发现新现象
已有理论
能否解释？
能
不能直
接解释
增加细节
修正
综合不同的理论
与实验进行比较（拟合）
不能
提出新假说：
• 解释新现象
• 解释老理论所解
释的所有现象
新假说带来
新的推论
归纳-演绎
当我们知道事实后，我们就探讨根据。例如，
如果我们知道了太阳被遮蔽和地球运动，我们
就要问它们之所以如此的原因。这就是我们提
问题的方式。
——亚里士多德
实验：
1. 条件严格控制
2. 可重现
3. 模拟实验
文献调查
Literature survey

7. 理论模型
• 人为创造的概念体系

8. 理论模型
• 人为创造的概念体系

9. 理论模型
• 人为创造的概念体系
用数学方法定量表达出来的、
确定的、必然的逻辑联系

10. 理论模型
• 人为创造的概念体系
– 用数学方法定量表达出来的、确定的、必然的逻辑联系
– 解释面要广，否则“如无必要，勿增实体”（奥卡姆剃刀）
– 仍然具有可检验性

11. 学术圈
• 具体的科学研究
– Know why: 新现象、新理论
材料的结构与性能关系
– 新技能：已有知识的运用
– 化学合成，材料性能的改善
• 科学研究的组织模式
– 场所：高校、中科院、“中研院”、国家实验室
– 教研室制度  Principal Investigator (PI) 项目、团队负责人
物理
化学
交叉
教授 tenure prof. (boss)
副教授、讲师 assistant prof.
博士后 postdoc
研究生 graduate students
本科生 undergraduate student

12. 学术圈
• 具体的科学研究
– Know why: 新现象、新理论
材料的结构与性能关系
– 新技能：已有知识的运用
– 化学合成，材料性能的改善
• 科学研究的组织模式
– 场所：高校、中科院、“中研院”、国家实验室
– 教研室制度  Principal Investigator (PI) 项目、团队负责人
– 学会
物理
化学
交叉

13. 正式的学术交流
• 学术论文的发表
– 分类：快报（letters, communications）、研究性论文（research
articles）、综述（reviews）
– 学术论文的内容： Introduction: 介绍背景、提出问题
Experimental, method, materials: 实验条件（可
重现性的基础）
Results: 定量关系的展示
Discussion: 联系已有理论对数据进行解读，证明了
什么？
Conclusion: 问题是否得到了解答？

14. 正式的学术交流
• 学术论文的发表
– 分类：快报（letters, communications）、研究性论文（research
articles）、综述（reviews）
– 学术论文的内容：
– 学术期刊
Introduction: 介绍背景、提出问题
Experimental, method, materials: 实验条件（可
重现性的基础）
Results: 定量关系的展示
Discussion: 联系已有理论对数据进行解读，证明了
什么？
Conclusion: 问题是否得到了解答？

15. 正式的学术交流
• 学术论文的发表
– 分类：快报（letters, communications）、研究性论文（research
articles）、综述（reviews）
– 学术论文的内容：
– 学术期刊
– 学术期刊的发表流程
作者
编辑
审稿人
撰写/修改稿件
投稿
送审
拒稿/
修改意见
拒稿
同行评议（peer review）制度：
1. 论文
2. 科研经费申请
3. 各种评奖、机构评级（学术委员会）
外行没有发言权！
始于1665年皇家学会会刊
Philosophical Transactions of
the Royal Society

16. 正式的学术交流
• 学术论文的发表
– 分类：快报（letters, communications）、研究性论文（research
articles）、综述（reviews）
– 学术论文的内容：
– 学术期刊
– 学术期刊的发表流程
– “后同行评议”

17. 正式的学术交流
• 学术论文的发表
– 分类：快报（letters, communications）、研究性论文（research
articles）、综述（reviews）
– 学术论文的内容：
– 学术期刊
– 学术期刊的发表流程
– “后同行评议”
– 撤稿（retraction）
• 严重错误
• 无法重复
• 学术不端（造假、剽窃、一稿多投）

18. 正式的学术交流
• 学术会议
– 供研究者展示和讨论自己的研究工作
– 大型、正式会议：conference；小型：seminar、workshop
– PPT报告（10~30 min）+提问讨论(10 min）
– 海报 Poster

19. 决定读研
• 如何决定读研？
– 博士生、硕士生都叫研究生
– 材料学研究方向的博士学位主要就业面：
• 高校、研究所：正式以科学研究为职业
• 有实力的企业的销售、研发、售后岗位
– One of the goals of education is to make people aware of how
little they know. An undergraduate major acquires a great deal
of knowledge, but there are many (fun!) things that you do not
have time to explore. The excitement of exploring the cutting
edge of knowledge, and the thrill of your first research result,
something you have discovered that no one else in the world
knows, are worth savoring.

20. 决定读研
• 如何决定读研？
– 经济考虑
博士研究生不用交学费，硕士研究生看情况
985、211院校，中等水平以上课题组的补助基本满足个人消费
Graduate students don‘t get rich, but they don’t starve.
三~五年的机会成本
– 个人是否适合？
热爱学习、快乐学习、喜欢接受挑战（超过一半以上时间用于自
学教材和查阅论文）
逻辑性强
家庭经济压力
成绩优秀、本科院校优秀

21. 决定读研
• 读研的准备
– 学霸：深入理解每门核心专业课
– 参加学生研究计划、体验实验室生活、锻炼动手能力
– 留意一些相关的教授和课题组
• 申请
– 学科排名：essential science indicator (ESI)

22. 决定读研
• 读研的准备
– 学霸：深入理解每门核心专业课
– 参加学生研究计划、体验实验室生活、锻炼动手能力
– 留意一些相关的教授和课题组
• 申请
– 学科排名：essential science indicator (ESI)
– 导师：研究兴趣、声望 、能力、人品
– 课题组实力：人员组成、近五年发表论文情况、以往人员毕业去
向
– 课题组网站

23. 决定读研
• 读研的准备
– 学霸：深入理解每门核心专业课
– 参加学生研究计划、体验实验室生活、锻炼动手能力
– 留意一些相关的教授和课题组
• 申请
– 学科排名：essential science indicator (ESI)
– 导师：研究兴趣、声望 、能力、人品
– 课题组实力：人员组成、近五年发表论文情况、以往人员毕业去
向
– 课题组网站