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生物學科學研究方法論,陸玲南京師范大學生命科學學院微生物研究所,科學研究沒有一成不變的方法，也沒有萬無一失的共同模式，但它是講究方法的。,（1）提出問題的能力必需具備堅實的基礎理論和廣博的知識（學習能力）、學問和經(jīng)驗才能提出問題、創(chuàng)立假說。能通過閱讀文獻和收集資料后進行思考和判斷進行歸納（邏輯思維能力）。具備好奇心（創(chuàng)造性）、不被已成定式束縛、不墨守成規(guī)、敢于直面科學現(xiàn)實、敢于向權威挑戰(zhàn)也是不可缺少的品質。,科學研究可以培養(yǎng)學者三個能力,(2)有制定假說（假設、方案）的能力,有批評、判斷種種假說（假設、方案）的能力；這主要是培養(yǎng)思維能力—邏輯思維（分析、對比、推理）和形象思維的能力。(3)有證明假說（假設、方案）的是非真假的能力；這主要是指實踐能力—設計能力、實驗能力、深入考察、觀察事物的能力。,有了這三種能力，學生將來到社會上，便能具備：1.彈性的適應能力;即行為模式具有可塑性、不墨守成規(guī)，能快速適應環(huán)境的變遷。2.敏銳的預見能力;即對各種變遷局勢作出快速而恰當?shù)念A見和反應。3.豐富的創(chuàng)意能力;即能不斷產(chǎn)生新穎(Idea)思路和方案。,做學問的三境界（國學大師：王國維）,第一境界：晏殊《蝶戀花》：“昨夜西風凋碧樹。獨上高樓，望盡天涯路”。做學問成大事業(yè)者首先應該登高望遠，鳥瞰路徑，了解概貌。第二境界：柳永《蝶戀花》：“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴?！弊鰧W問成大事業(yè)不是輕而易舉的，必須經(jīng)過一番辛勤勞動的過程，“為伊消得人憔悴”，就是說要像渴望戀人那樣，廢寢忘食，孜孜不倦，人瘦帶寬也不后悔。第三境界：辛棄疾《青玉案元夕》“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處。經(jīng)過反復追尋、研究，到底取得了成功。做學問也用得上陶淵明的一句詩“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”，只要功夫精神用到，自然會豁然開朗，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明的。,,第一章生物科學研究概論一、生物科學研究的范疇與類型二、生物科學科學研究的特點三、生物科學研究的基本程序,一、生物科學研究的范疇與類型1．生物科學研究的范疇創(chuàng)造知識是指對未知生命現(xiàn)象進行探索，以求發(fā)現(xiàn)新知識、新規(guī)律、新原理，發(fā)明新方法、新手段等等加工知識則是對已經(jīng)產(chǎn)生的生命科學知識進行收集貯存、分析整理、綜合歸納、鑒別運用，是使知識規(guī)范化、系統(tǒng)化。應用知識是運用已有的生物學知識去開拓新的應用途徑。,科學研究必須以取得新的結果作為衡量成功與否的標準。這是一種創(chuàng)造性勞動。新的結果可能是新發(fā)現(xiàn)、新理論，或是新方法、新工藝；也可能是新材料，或新器件等等。,科學史有無數(shù)創(chuàng)造性的例子：通過實驗，細心觀察，發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象，如倫琴發(fā)現(xiàn)X射線；琴納通過接種牛痘防治天花，從而奠定了免疫學；按預定的概念與設計去實驗，取得了預期的結果，如居里夫人從大量的瀝青鈾礦中提煉出放射性元素釙和鐳；通過廣泛的觀察、體會，沖出就理念，“悟”出新概念，從而提出新理論，如達爾文的進化論。,修正舊的理論，提出新的假說，這些假說在當時似乎都違反常識，如愛因斯坦創(chuàng)立相對論。有的人利用多學科交叉、組織起來，建立起新領域而取得了成功，如維納建立控制論。所有這一切都說明，獲得創(chuàng)造性成果的途徑是多種多樣的，顯然不存在什么一成不變的方法。,2．生物科學研究的類型與特點一般科學研究工作可按其目的，任務和方法不同，分為基礎研究、應用研究和開發(fā)研究?；A研究是指為獲得新知識而進行的獨創(chuàng)性研究。基礎研究工作基本上在學科前沿，并在實驗室中進行。它不著眼于當前的應用，沒有特定的商業(yè)目的。,◇基礎科學是人類對客觀世界基本規(guī)律認識的總和?！蠡A科學問題有兩大來源，人類對認識自然規(guī)律的不懈探求；社會、經(jīng)濟發(fā)展的需求?！蠡A研究是從事基礎科學問題研究活動的統(tǒng)稱，它以探索未知、揭示客觀規(guī)律和培養(yǎng)高素質創(chuàng)新性人才為使命。,◇基礎研究的成果具有超前性，每一個重大突破,都會對人們認識世界和改造世界能力的提高,對高技術產(chǎn)業(yè)的形成和經(jīng)濟發(fā)展與社會進步產(chǎn)生深刻的影響，發(fā)揮巨大的作用?！蠡A研究的顯著特征之一是厚積薄發(fā)，其進展往往難以預測，需要在寬松環(huán)境下長期積累才能取得重大成果。,維薩留斯(1514-1564)——人體結構論哥白尼(1473-1543)——日心說牛頓(1643-1727)——力學理論體系,應用研究：是指運用基礎研究的成果和有關知識，為創(chuàng)造新產(chǎn)品、新方法、新技術、新材料等技術基礎所進行的定向研究。應用研究有目的、有計劃、有時間限制，其成果有實用價值，有一定保密性。,開發(fā)研究：是指利用基礎研究、應用研究的成果和有關知識，為了推廣新產(chǎn)品、新方法、新技術、新材料、新設計、新流程，以及為生產(chǎn)產(chǎn)品或完成工程任務而進行的技術研究活動。,基礎研究、應用研究、開發(fā)研究三者之間關系：基礎研究是對新知識、新理論、新原理的探索，其成果不但能擴大科學理論領域，提高應用研究的基礎水平，而且對于技術科學、應用科學和生產(chǎn)的發(fā)展具有不可估量的作用。應用研究是把基礎研究發(fā)現(xiàn)的新知識、新理論用于特定目標的研究。它是基礎研究與開發(fā)研究之間的橋梁。開發(fā)研究又稱技術開發(fā)，是把應用研究的成果直接用于生產(chǎn)實踐的研究。,三者結合實例：,重大科學研究專項計劃：在重大科學問題和國家戰(zhàn)略需求的結合點上，試點實施專項重大研究計劃，重在積累知識、培養(yǎng)創(chuàng)新人才，推動基礎科學的繁榮和發(fā)展，并為新一代高技術做好先導性研究。,,專項計劃1：蛋白質研究計劃,,基因組,,,細胞,,,,,,DNA蛋白質,,蛋白質,“生命是蛋白體的存在形式”—恩格斯,,,蛋白質研究與應用,,,,,正常西紅柿植株,帶有抗昆蟲毒素蛋白的轉基因西紅柿植株,農(nóng)業(yè),制藥業(yè),人口與健康,綠色工業(yè)（酶作為催化劑等）,胰島素、干擾素和抗體等等,二、生物科學科學研究的特點1．科學研究的基本特點（1）探索性。探索性是科學研究的基本任務。是指科學研究是一個不斷探索，把未知變?yōu)橐阎阎^少的變?yōu)橹^多的過程。這一特點決定了科研過程的不確定性、偶然性和變動性。,所謂不確定性：探索的過程就是經(jīng)過失敗、總結出失敗的原因再去探索、最后找到正確解決問題途徑的過程。所謂偶然性是指在研究過程中，有時會遇到超出預定的目的，并具有科學價值的事件，有人把這稱為“偶現(xiàn)”。如弗來明發(fā)現(xiàn)青霉素就是偶然發(fā)現(xiàn)忘記蓋蓋的含菌平皿中有青霉的菌落周圍出現(xiàn)了抑菌圈，最終發(fā)現(xiàn)了青霉素。所謂變動性是指由于研究工作中不斷出現(xiàn)新情況、發(fā)現(xiàn)新問題，不得不經(jīng)常根據(jù)實際需要改變原有的研究方案和計劃，以使研究計劃更符合自然規(guī)律，研究工作能夠繼續(xù)進行下去。,（2）創(chuàng)造性：創(chuàng)造性是科學研究工作的靈魂?？茖W研究的目的就是為了發(fā)現(xiàn)新事物、創(chuàng)造新知識、研制新產(chǎn)品。它不是重復前人的勞動，而是在繼承已有成果的基礎上進行再創(chuàng)造。沒有創(chuàng)造性就不能成為科學研究。,發(fā)現(xiàn)是指首先取得對自然界包括社會的規(guī)律性的認識，并有新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，新規(guī)律的揭示，新理論的創(chuàng)立；發(fā)明是指自然界不存在的東西，通過科學研究而被創(chuàng)造出來的，比如激光共聚焦顯微鏡的發(fā)明；創(chuàng)新是對現(xiàn)有知識水平的提高及更新，如科學知識創(chuàng)新、技術裝備創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝創(chuàng)新等等。,創(chuàng)造性包括三個方面的內(nèi)容：發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和創(chuàng)新。,（3）繼承性：繼承性是科學研究的基礎。是指一切科研工作都是在前人創(chuàng)造的基礎上進行的，都要利用前人已有的成果，并以前人的成果為起點，而不是從頭開始。,繼承性的兩層涵義:一是要利用前人所建立起來的科學技術作為我們繼續(xù)研究的工具，這就決定了科研人員只有掌握了一定科學的知識，才有資格和可能進行科學研究；二是要將前人探索但沒有完成的事業(yè)繼續(xù)探索下去，這就決定了科研人員一定要了解前人已解決了那些問題，那些問題還沒有解決，這是從事科學研究的基本前提。諾貝爾獎獲得者Milsten認為“如果在理論上沒有克隆選擇學說，在技術上沒有細胞融合和培養(yǎng)方法，在材料上沒有實驗性骨髓瘤和體外培養(yǎng)的骨髓瘤細胞，就不可能出現(xiàn)單克隆抗體”,（4）嚴密性：嚴密性是科研成敗的關鍵。嚴密性是指科研工作的每個環(huán)節(jié)和具體實施過程都要深思熟慮、精心設計和一絲不茍，遵循事物發(fā)展的客觀規(guī)律去開展工作。,2．二十一世紀生物學研究特點和發(fā)展趨勢（1）分子生物學是生命科學的主導力量（2）生命科學仍將向最基本的、最復雜的微觀和宏觀兩極發(fā)展（3）大規(guī)模的集約型研究模式的出現(xiàn)（4）生命科學的思維方式發(fā)生巨變（5）生物學的發(fā)展越來越依賴于高新技術（6）多學科交叉推動著生物學的發(fā)展（7）生命科學的投入和產(chǎn)出越來越大,三、科學研究的基本程序1．立題2.實驗設計3．實驗與觀察4．數(shù)據(jù)整理5．成果總結,課外項目,1、目前我國科研工作者有哪些途徑可以獲得科研資金？（進行資料查詢和整理，需要經(jīng)量多的羅列經(jīng)費來源并歸類）。2、分別從概念、性質、典型事例、特點和成果形式對比說明基礎研究、應用研究和開發(fā)研究特征。,