作者:温才妃 来源:科学网微信公号 发布时间:2020/9/13 0:29:08
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研究生如何提出问题?周立伟院士专访来了!

 

作者 | 温才妃

导 读

8月18日,科学网微信公号推送了《深度反思:为何我们的研究生提不出问题?》一文,引发广泛热议。

对此问题,中国工程院院士周立伟认为,研究生之所以提不出问题,在于科研环境功利化的影响,以及人才培养中方法论的缺失。

以下内容为《中国科学报》对周立伟院士的专访。

疑问是思想的起点。一切有用的思想,都起于一个疑问;一切科学发明,实际上起于思想上的疑惑。

“学源于思,思起于疑。”中国工程院院士、北京理工大学教授周立伟说。

善于提出问题和抓住问题是科学家最重要的素质。

爱因斯坦说得好:“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或实验上的技能而已,而提出新的问题、新的可能性、从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”

在谈到科学研究中重要的是提出问题时,周立伟指出,在现实中,研究生们在做论文时提不出问题和研究的课题,大都是由导师“代劳”,指定一个论文题目,按照导师的思路去完成,已成为一种普遍现象。

一般认为,导师提出的题目或方向是值得考虑和研究的,通常也是能出成果的,但对研究生的成长,并不是最好的。不少学有所成的研究生往往是自己提出研究课题,自己解决问题,他们的收获将更大些。当然这样做是有风险的。

在周立伟看来,研究生之所以提不出问题,在于科研环境功利化的影响,书读得少、知识面窄、思想不开阔、思考上受到局限、跳不出书本或前人的框框,总觉得书本上写的、传统的见解、权威的结论,都是天经地义、不可质疑的。因此,束缚了研究生的思想,虽有疑问,却不敢提出问题。

另外,我国的学术环境不鼓励研究生“高谈阔论,海阔天空”,舆论环境也常常压制研究生“胡思乱想,百家争鸣”,使研究生不敢把自己的idea说出来,怕大家笑话,说自己狂妄。

因此,周立伟认为,重要的是,要创造敢于提出问题、不怕提错问题的学术环境和氛围。

这首先需要导师带头,作出榜样来。对此,他深有体会。

自古以来,师道尊严是我国教育界的优良传统,但过头了却成为师生之间学术交流的一道坎。

在我国,大家都习惯了导师所说的一切都是对的,导师的思想和观点是不容反驳的。这样,导师不是和研究生们平等地讨论科学问题,从而阻碍了学术的进步。

而在国外,一个新的学派的形成、一个科学理论的提出,都是经过反复质疑、集思广益后形成的。

周立伟分享了一个例子。

诺贝尔物理学奖获得者、量子力学哥本哈根学派的创始人尼尔斯·玻尔就是不怕把自己的科学思想暴露给学生和同事们的科学大师。

他经常到实验室告诉大家自己有了新的idea,后来发现其中十有八九是谬误、不可行,有时大家还哈哈大笑他出了一个臭点子,玻尔那时也感到有点难为情。但当他一有新思想,不管成熟,还是不成熟,总是立刻拿出来和大家交流。像这样的学术氛围在中国学术界是见不到的。

“自由思想的学术交流是科学研究中不可缺少的;中国学术界最缺乏的是自由平等交流的风气。”周立伟说。

除此之外,还在于人才培养中方法论的缺失。周立伟常说,科学研究没有一成不变的方法,也没有万无一失的共同模式,但它是讲究方法的。

许多研究生在进行科学研究时,不认真思考其中的问题、不讲究科学方法,往往是前人怎么做我也这么做,不考虑科学问题的实际,不研究从何处切入最好,不寻找问题的突破口等。如此导致科学研究往往是模仿多于创造,改进多于发现。

周立伟十分重视科学方法在科学研究中的作用。他认为,对于一名科学工作者来说,正确的指导思想和合适的科学方法对于引导科学研究的进展十分重要。

在谈到“成像电子光学”的理论研究时,他从科学方法的角度,谈了自己是如何认真思考,从而切入这一个科学问题的。

探索和研究一种简单明了的物理模型,通过所选取的模型分析弄清楚相应的物理现象的特点,看它是否能够相符地描述所研究的物理现象的基本特征,并揭示其中蕴涵的主要规律(研究特殊性,普遍性寓于特殊性之中)。

然后,将这一模型作为出发点,并进行演示,对所勾勒所推进的理论进行详细的、包括数学推演的研究,构筑新理论的框架(模型推演)。

研究时,从简单明了的模型演进出一套完备的理论,由简单的情形推演到复杂的情形,然后由特殊的理论过渡到构筑普遍的理论,使之成为一套成熟完备的理论(由特殊性演进到普遍性)。

自然,理论的验证需要实践的考验,考察其适用的情况。

周立伟表示,在科学研究中,他实际上遵循的是物理学大师常用的一些科学方法,牛顿以后的物理学家大都是这种由特殊到普遍的研究风格。当然,这并不是科学研究唯一遵循的途径,但周立伟的研究就是这样做的。

在谈到新问题的产生时,周立伟认为,通常有两条途径—— 一种是从无到有,发现新问题;另一种是从有到新,提出更新的问题。

前者如哥尼斯堡7桥问题,经大数学家欧拉分析得出结论——不可能每座桥都走一遍,最后回到原来的位置;他给出了所有能够一笔画出来的图形所应具有的条件。此乃拓扑学的“先声”。

后者如原子结构模型的提出,从汤姆逊的葡萄干面包模型(虽能解释元素的周期性但不能解释光谱现象),到卢瑟福的行星模型(能解释原子结构和原子辐射光谱线的稳定性),再到波尔的原子能量的分立定态模型(可以解释其他模型不能解释的现象)。从而,一步一步地推进理论。

周立伟认为,科学问题要从前人的实验、文献资料中的观点和认识,以及自己的实验和经验中来。

因此,研究生要分析:前人为什么做这一工作?它的意义、推动力是什么?前人的工作做了什么,解决了什么,推进了什么?前人的认识和经验、理论和方法,以及有无漏洞、局限和缺陷?对这一问题自己与前人不同的观点在哪里?分析和比较事物各个发展阶段的异同,总结出事物的规律。

关于提出疑问和问题的途径,他通常建议思考:1.某个理论内部是否存在逻辑上的矛盾;2.理论结构是否符合简单性与普遍性的要求;3.现有理论与经验事实之间的有无矛盾;4.对经验事实未能作出统一的理论说明;5.理论的实际应用与现有技术条件的矛盾;6.不同的理论体系之间的差异与矛盾等。

在一次演讲中,有学生问周立伟,对一个科学问题的研究,是听之任之,还是废寝忘食不停地思考。周立伟认为,科学研究中最重要的是思考,但听之任之和废寝忘食是两个极端,两者都不可取。

“重要的是,你有没有把这个问题一直放在脑子里,有意识或无意识常去思考它。”周立伟解释,当一个人真正把一个科学问题放在脑子里时,思考就会向该“问题”集中,有可能在你吃饭时端起饭碗时,也有可能你在旅行中踏上旅游车的刹那间,一个科学想法涌现了——也许是解决此“问题”的Idea出现了。科学史中不乏这样的例子。

当然,周立伟补充,提出问题要有科学精神,提倡多疑、多问、多想,多思考不是随心所欲、不是脱离实际乱疑或离奇荒谬的乱想,要以科学原则为指导提出有意义的想法和问题。

周立伟认为,科学研究是从已知探究未知,获得新知。

提出问题、思考问题,要从现有基础出发,用现有科学知识和规律去解析、探究、论证,寻找新的结论。当选择“问题”作为研究对象之后,经努力实践而做出的先进可用的新东西,就叫做创新成果。

从科学研究的角度讲,一般说来,创新可分四个层次:其一,提出了一种全新的思想。其二,发现了一种论证新思想的方法。其三,找到了一些用新方法论证新思想时可以使用的新资料、新数据。其四,用一种新的风格对问题进行分析与论证。

显然,第一种创新难度最大,第二种次之。而一流科学家大多是在第一、第二个层面上做出了原创性的贡献。考察、分析他们创新成功的案例,对于研究生深入理解创新具有特殊的意义。

周立伟希望,研究生要学会通常的、行之有效的科学研究方法,包括演绎的方法——从个别到一般;归纳、统计的方法——从一般到个别;集成的方法——把先进的技术和方法都集成到项目里来。

只有重视科学研究的途径,才能更有效地促进研究生发现问题和提出问题。

 
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