什么是科研?如何做科研?

1. 曾经迷茫的我,做了很多无用功

刚读研时,我对研究生的模糊认知是:继续自己的学业,只不过毕业标准从考试变成了论文。

但什么是科研,怎么发论文,我完全没概念。

慢慢受到师兄师姐、老师的指点,发现好像发论文最关键的就是实验效果,只要改进一下前人的方法,实验效果上去了,论文也就发出来了。

这听起来很简单对吧,但到底该怎么改进前人方法呢?要把实验效果提升多少呢?我不知道。

我就这样带着模糊的认知开始读论文、复现实验了,结果就是一无所获。

现在回看一下当时的自己,就是因为没有理解到底什么是科研,也不知道该怎么做科研。

为了让大家少走弯路,我把我现在的认知分享出来,不一定对,但我觉得我如果早就有这些认知,我的焦虑会少很多。

2. 科研就是找到一个大家都关心的问题,再给问题找到答案

科研有两个很重要的点:一个是找一个大家都会关心的问题,另一个就是找到这个问题的解决方法。

为了跨越不同学科之间的差异,我举个通俗一点的例子来解释科研这件事。

很早就开始看毕导的公众号文章了,他的很多文章其实就是按照科研的套路进行的,所以非常有趣。

这里用毕导早期的一篇文章——《困扰10亿人的拉屎压水花问题,我给出了最科学的策略!》作为例子来讲述科研这件事。如果没看过的话建议去搜搜看,虽然屎尿屁的主题算不上正经,但对于我们理解科研这件事大有裨益。

科研的第一个关键点:找到一个大家都关心的问题。

毕导找到的问题是:如何在大号时防止水花溅到屁股上?

大家不会关心上完大号用什么来擦屁股,毕竟大家一般都会用纸,这是个有定论的问题。

但是,关于拉屎溅水花的问题,据我所知,还没有没有什么定论。

而且确实有很多人(包括我),会受到这个问题的困扰。有人形象地将溅水花问题描述为“波塞冬之吻”加以调侃,也会有人热心地提供解决方法:在马桶水面上铺一张纸,问题就解决了。铺纸能解决第一次冲击,那第二次呢?铺纸是不是造成了资源的浪费?铺纸的方法虽然便捷,但并不是完美普适的好方法。

因此,这个问题是一个大家都关心的好问题,值得进行研究。

科研第二个关键点:给问题找到答案。

如何给值得研究的问题找到答案呢?可以三步走:定义问题,观察问题,解决问题。

定义问题是为了寻找问题解决的切入点。

观察问题是为了从切入点出发,寻找解决问题的可能。

解决问题是根据观察的结果,选取合适的方法以应对问题。

还是拿毕导的文章举例。

第一步:定义问题

该怎么定义波塞冬之吻呢?翔经过自由落体后,与马桶中的水接触,其溅起的水花半径大于屁股到马桶的距离。

我们的目标就是尽量减小水花半径,保证屁股的干爽。

第二步:观察问题

该问题中有三个要素:翔、马桶中的水、屁股到马桶的距离。

可以从各个要素切入,寻找问题可能的解决途径。

屁股到马桶的距离一般是没办法变化的,所以先排除这个要素。

而从翔这一要素出发就大有可为了!翔的密度、形状等应该都是影响水花的关键因素。可以实验一下不同材质、不同形状的翔状物的入水情况。

从水的角度出发也是可以做出相应实验的,比如尝试探究不同粘度、不同张力的液体对水花的影响。

经过一番实验,我们得到了很重要的结论:何种形状的翔遇到何种状态的液体水花最小。

第三步:解决问题

基于观察的结果,我们可以得到拉屎压水花的方法:通过控制括约肌来拉出完美形状的翔以使水花最小,以及马桶生产厂商的压水花设计:改变马桶中液体的性质以提升用户体验。

整理好这一科研过程的相关内容,并写成文章,一篇论文就此产生了!

当然,如何写好一篇论文就是另一个话题了,而且还是一个非常复杂的话题,这个我们以后再说。

3. 到底该如何做科研

根据上面的分析,我们大概也就能理解该如何做科研了。

第一步,找到一个大家都关心的问题。

什么是大家都关心的问题?“波塞冬之吻”就是一个大家都关心的问题。因为只要用抽水马桶的人,就可能收到“波塞冬之吻”,而且没几个人会喜欢“波塞冬之吻”。另外,还没有一套比较完美的、大家都能接受的解决方法。

阅读近期顶级会议和期刊的文章是一个很好的方法,看看大家都在做什么,评价下他们做的问题是不是一个大家都关心的好问题。他们的问题还值得继续研究吗?由他们的问题可以延伸出别的好问题吗?

第二步,给自己要研究的问题找到答案。

这一步积累就比较重要了,当了解了如何进行科研之后,也就更明确地知道读论文到底该关注些什么了。首先是如何去多角度观察一个问题,再有就是如何根据观察选择合适的解决方法。

另外就是实践出真知,无论是观察问题,还是切入点入手解决问题,都是需要大量实验做支撑的。

第三步,根据研究内容进行论文的写作。

论文的意义是将研究结果无偏差地传递到读者那里,写好的关键是注意到你与论文读者之间认知的差距。很多在你眼中显而易见的东西在别人研究是难以理解的,要用逻辑去牵引读者了解到你要解决的问题是什么、解决这个问题有何意义、该用何种方法解决此问题。

论文的写作是门艺术,我会在以后的文章中详细谈论文写作的问题。

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