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科学问题、科学基金与科学研究

标题:科学问题、科学基金与科学研究

作者:秦四清

应中国地质大学(北京)工程技术学院张彬教授和杨国香副教授邀请,昨天下午我在探工楼301会议室做了一次《科学问题、科学基金与科学研究》的学术报告。这是2022年我参加的第一次学术交流活动,比往年来的早了一些,呵呵。

以下是报告的概要,可供大家参考。

一、科学问题

科学研究总是围绕着提出问题和解决问题进行。爱因斯坦说:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出新的问题,从新的角度看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”是啊,问题诱导好奇,好奇驱动思考,思考催生智慧,智慧奠定成功。

科学问题是指,在一定的认知水平下存在于科学知识体系内和科学实践中有待解决的难题。

关键科学问题是指,制约某学科中某方向前进的瓶颈科学问题, 且研究之具有重要意义。

关键科学问题的属性体现在:本源性:反映事物演变的最底层机制(内因——宗);代表性:涉及某一类事物演变 重要性:有重要的科学意义和现实意义。 

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二、科学基金(青年、面上项目)

要解决科学问题,往往需要一定的经费,即需要申请国家自然科学基金;要想在激烈的竞争中获胜,写好本子是关键。那么,该如何做呢?

心里有数:明确Why-What-How

Why(选题与立项依据):为什么要申请基金项目?为解决某些科学问题;  为什么要解决科学问题?要阐述科学意义和现实意义,其中要展现三性:必要性、重要性与迫切性。

What(目标和内容):为解决科学问题,该做啥? 要突出创新性。

How(方案):如何做? 要说明可行性。

选题(Why

具体明确、小而精的问题;有一定的代表性;题目不宜太长,不要出现“基于”,以免让评审专家认为缺乏实质创新。常见问题:题目太大、太泛。

立项依据(Why

提倡:小题大做、小题精做;窥一斑而知全豹、一叶知秋。不宜就事论事;Case study;盲人摸象。常见问题:科学问题不明确,意义不大,立项依据不充分

立项依据(Why):研究现状

要对以前相关研究,分门别类梳理,提出存在的共性科学问题,而不是简单地罗列和堆砌;基于此,进一步凝练关键科学问题,要反映论证的可靠性;不要出现以前相关研究较少等字眼,因为前人可能已有定论或研究意义不大;最好是研究中自己发现的新问题,这可体现前期研究基础;要体现迫切性,即研究火候已到,但不研究会制约XX发展 ,造成XX损失。

研究内容与研究目标(What

围绕关键科学问题,仅写必要和重要的主干,次要的放到研究方案中;事物的演变往往受多因素影响,要注意筛选主控因素;研究目标不宜拔高,潜在的影响点到为止。常见问题:内容不具体、太简单、空泛、太多(面面俱到),重点不突出;思路不清晰;研究目标不明确/不客观。

研究方案(How

总体技术路线,反映研究方法、研究内容、关键步骤等,要逻辑清晰,不能过于复杂;针对每项研究内容,写一个单项方案;方案不仅要反映细节、步骤、要点,而且要有必要的论证;一图胜千言,每个方案最好配有技术路线框图和工作流程图,以便于专家理解,图以淡雅色为好;可行性,应包括研究思路、研究条件、研究基础、研究方案的可行性分析;特色,诸如研究对象独特、研究思路新颖、研究手段先进;创新点,要注意和关键科学问题呼应。常见问题:技术路线粗略;无特色,各种方法全都用上;分析/试验内容与经费预算不匹配;与研究内容形式重复;实验方案不具体/缺乏必要的论证;关键仪器设备不落实。

摘要:麻雀虽小,五脏俱全

示例:堆积层滑坡危害大,目前缺乏可靠预测方法(意义、问题),主要症结在于未认清其演化机制(关键问题)。我们前期研究表明,,因而得到/提出了认识/假说(研究基础)。本项目拟采用方法(研究方法),进行方面的研究(研究内容),探索作用,论证以前认识/假说的正确性,揭示机制/规律,提出方法(目标)。预期成果可奠定物理基础,为可靠预测该类滑坡提供科学支撑(科学和现实意义)。

四类科学问题的属性内涵

“鼓励探索突出原创”(从01);“聚焦前沿,独辟蹊径”(从1N);“需求牵引,突破瓶颈”(从基础到应用);“共性导向,交叉融通”(从单一到交叉)。

如何拿下基金项目?

平时深度思考,不断凝练关键科学问题;大处着眼,小处着手;以逆向思维和另类思维,独辟蹊径探索找到突破口;一气呵成撰写初稿,集思广益精雕细琢;好的本子:出乎预料之外,又在情理之中。

我该不该写申请本子?

当你胸有成竹逻辑架构形成时,故事情节构思无缝衔接时,胸有千言不写不快时,是写本子的时候;此时写出的本子质量高、胜算大。

写本子要不要赶时髦?

如融合AI、大数据。可以,但要知道其局限性,还要和机制结合。

三、科学研究

结合自己的锁固型滑坡和地震物理预测研究,我谈了以下话题。

科研人员的使命

做顶天立地的科研,即建立原创科学理论,攻克卡脖子技术。

做原创科研有多难?

原创始于问题,孕于积累,源于灵感;探索在“无人区”,无现成范式可参考;攻坚在“最高峰”,一切都要白手起家;要有“十年磨一剑”的毅力;甘于清贫,忍得住别人的冷嘲热讽 

化繁为简

如我们认识到锁固段主控一类斜坡稳定性,这样就把复杂的滑坡问题转化到了简单的锁固段问题。牛顿悟到:“把复杂的事情简单化,可以发现新定律。”

科学探索的本质

科学探索之路就是刨根问底的过程!

科学发现的前提

需要丰富的多学科知识积累,如解决地震预测问题,需掌握地学、力学、物理学与非线性科学;需要逆向思维;需要灵感;需要较高的科学素养,以少走弯路;需要耐得住寂寞,坐得住冷板凳。

如何创立科学理论?

发挥丰富的想象力,倡导“大胆假设,小心求证”;提炼问题:抓本质——“万变不离其宗”;思考问题:缜密——“全部科学只不过是思维的精致化”;分析问题:透过现象看本质;解决问题:走大道至简之路。爱因斯坦强调:“科学的东西都是简洁的,有的东西之所以复杂,就是因为它还不够科学。”

科学理论正确性的鉴定原则

逻辑自洽:逻辑链严密性、闭环性;实证:证据的无偏性、强壮性;普适性:走公理化之路;简单性(奧卡姆剃刀律)。

科学精神

实事求是是科学精神的核心——逻辑严密性与实证强壮性;求真务实是科学精神的灵魂——格物致知,知其然还要知其所以然 ;开拓创新是科学精神的关键——独辟蹊径探索,科学探索永无止境;质疑与包容是科学精神的属性——理性质疑,去其糟泊,取其精华。

做一名真正的科学家

真正的科学家,应当有情怀、有担当、有理想、有激情,以攻坚克难为目标,以造福人类为宗旨。 

致谢:第二部分(科学基金)参考了熊巨华教授和徐长庆教授的PPT,在此深表感谢!也感谢地大朋友们的热情招待!


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