科学研究的方法之一 ——阅读文献与综述写作
发布时间:2017-02-20  浏览次数:

 编者按: 

      做科学研究,首先要学习做研究工作的方法。所谓 “工欲善,必先利其器”,这句话就是讲改进和完善自己工作方法的重要性。

      作者蒋百川博士后期间认为做研究的理由就是“前人没有做过”,但是教授Flom 一句反问——“世界上有多少事没人做过,你做得过来吗?这不能成为你要做这个研究的理由”,让他开始认识到学习 “研究方法” 的重要性。之后蒋百川进行了相关课程的学习,并在实践中不断改进,逐步掌握了这方面的知识。2013年他退休后开始陆续撰文分享积累的经验、心得体会,并汇聚成一本《科学研究的方法》。《知识分子》获作者授权,将陆续为大家分享书中内容,此为该系列的第一篇。

 

撰文蒋百川(美国诺瓦东南大学教授)

 

    1. 引言

    在中国科学院上海生理研究所当研究生期间,1979年春我随导师刘育民先生(三室室主任)及一室的范世藩先生去苏州医学院讲学和交流。一天中午在休息的时候,范先生看见我在看一本书《科学研究的艺术》(英国贝弗里奇著),他对我讲,此书在文革前的上海分院里是人手一册,希望我好好阅读,会对科研有所帮助。在生理所的几年里1978-1986,从未再有人对我说起科研方法的事情。

    1988年到休士顿大学视光学院当博士后,导师是 M. Flom教授。我第一次涉及到 “科研方法” 这个概念,是从Flom 教授问我的一个问题开始。

    有一次我在实验室写一个论文摘要,希望寄去参加一个科学会议,当时正不知如何落笔,恰好被Flom 教授看到。他启发我,要我首先写出为什么要做这个实验?我按照在国内时惯有的思维,回答说因为没有人做过,即所谓的“填补空白”的想法。他对我说世界上有多少事没人做过,你做得过来吗?这不能成为你要做这个研究的理由。他这一问改变了我以前关于如何提出研究问题的思路,也开始认识到学习 “研究方法” 的重要性。

    正好Flom 教授在学院里为研究生开设了一门 “研究方法” 的课程,那时候其他教授对我讲,我们学院很幸运,有Flom 教授可以讲这一门课,由此可见这也不是每个做了一点科研的人都能讲得好的课程。通过他的教材并且结合后来我自己的实践,我才逐步掌握了这方面的一些基本知识。

    2013年我从美国佛罗里达州的诺瓦东南大学退休以后,自觉身体状况尚可,故而萌发了一个想法,把自己的一些经验记录下来,希望这些经验或许能使更多的年轻同学有所得益。于是写成了关于科研方法的系列文章。这些文章大部分曾以我的博客的形式在国内发表,发表后得到许多年轻读者的支持与好评 。2013-2015年期间,我被应聘为复旦大学附属眼耳鼻喉科医院的卫生部国家重点实验室的顾问教授,也曾用此作为我的一门讲座的教材,给眼科的研究生学习使用。现在将这些文章结集起来,以供更多的读者阅读。

    由于这些仅是我本人在科学研究活动中的心得体会,不能代表完整的、绝对正确的科研方法,所以希望读者以批判的精神阅读与借鉴。若这本小书对年轻学者能够有一点点帮助的作用,我则会感到无限的高兴。

    2.  阅读文献与综述的写作

    做科学研究,首先要学习做研究工作的方法。所谓 “工欲善,必先利其器”,这句话就是讲改进和完善自己工作方法的重要性。学习和领悟研究方法的过程大致有三个阶段:

    1.为学——模仿是学习的开端。学而知之、问而知之,便为学问。

    2.为道——道是指规律或规则。我们讨论 “研究方法”,便是讨论在研究工作中的规律性。

    3.为悟——“道可道,非常道”,只有到了“悟”的阶段,才能达到“无为”,即无所不为的境界。

    从第一阶段到第二阶段是一个学习的过程,此时老师和书本可以帮助你。但是从第二阶段到第三阶段要靠各人在长期实践中的“修炼”。所以在研究工作中,要不断地去体会和比较,不断地改进自已的方法。

    一般的研究过程通常有如下几个步骤:

    1.确定一个研究范围;

    2.将研究工作聚焦到一个可研究的问题上;

    3.实验、测绘、观察;

    4.数据分析、处理;

   5.得出结论;

   6.将结果推广或联系到更加一般的情形。

    研究过程类似于旅行,到哪里去(目的)、走哪条路(方法)。出发前最好要有一个比较明确的目的,所以确定研究范围及所要研究的问题就是整个研究中的第一项工作。 

    在确定研究问题前要问自己:

    1.我是否对该领域和有关文献十分了解?

    2.在该领域中有哪些重要的问题有待研究?

    3.我的研究会否改进已有的工作?

    4.我的研究是否会填补现有知识的空缺或导致新的发现?

    所以第一步就是要熟悉已有的工作成果,也就是学习和阅读文献。

    任何科研工作都是踏在前人的肩膀上向前行进的,对于一个刚入门的人,以为自己可以抛开别人做过的一切,独创一个门派,这常常是一个非常幼稚的想法。另外,有人说现在基础科研已经走到尽头,剩下的只有搞搞应用研究了。有这样想法的人,其实对于科学发展的历史缺乏知识,对于科学研究的发展规律还没有深刻的理解。

    举个例子,读物理的人都知道, 1900年新春之际,著名物理学家开尔文勋爵在送别旧世纪所作的讲演中讲道:“19世纪已将物理学大厦全部建成,今后物理学家的任务就是修饰、完美这座大厦了”。他也提到当时物理学的天空还飘浮着两朵乌云,一是以太漂移实验的否定结果,另一是黑体辐射的紫外灾难。然而就是这两朵乌云,相继诞生了相对论与量子物理,给二十世纪的物理学带来了震撼人心的革命。

    还有一个例子,上世纪六十年代初,我刚踏入光学领域时,光学在人们心目中是一门非常经典的学科,用通俗的话来说是一门成熟的“古老的科学”。但是就在那时候,激光技术横空出世,它所带来的变化,无论在理论上还是应用上都是巨大的。人类认识自然的过程是永无尽头的,这应该是我们搞基础研究的人的一种信念。

    学习文献是一种传承,更是一种思索,要通过做文献综述,对现有资料去芜存菁,可以看清学科或领域的发展趋势,为自己的科研工作打下牢固的基础。文献工作应在研究问题形成之前便开始进行,同时文献工作又应该贯穿于整个研究工作的过程中。

    对于初入门者,我以为熟悉并理解所要研究的领域的文献,最好的方法是完成一个文献综述。以我个人经历来讲,我在做博士论文以前,曾花了半年时间,读了一百多篇文献(在数量上读多少文献并不重要,重要的是是否全面掌握了你想研究的问题的全部或绝大部分已经作过的工作),写成一篇40多页的综述,从而使我对于这个领域的来龙去脉,理论推导,实验结果都了然于胸。后来我当了老师,它还成了我给研究生开课的教材的一部分。

    当然研究生写的综述一般不会用去发表,而是给自己学习用的,或者作为毕业论文的一部分。到将来你成了某个领域的专家,便会有专业杂志来邀请你写综述的,那时候你的思维的高度,视野的宽广程度都与研究生或一般的科研人员不同。你的综述是帮助别人看清这个领域的发展的历史轨迹,分析与梳理目前存在的问题,指出进一步研究的方向。

    做一篇文献综述,可以有下述功能:

    1.当你要取得一个较高学位时(如博士),你应该成为所研究的领域的专家。文献综述保证你在所要进行的研究领域有一个广泛的文献基础,并且掌握这个领域的发展过程。

    2.有可能更加精确地和清淅地构思你的研究问题。

   3.在文献阅读和写综述过程中,应当关注他人的实验方法,了解哪些方法是可行的,或他人所遇到的问题。从而对你要着手的研究所采用的方法,有更为正确的选择。

    4.在完成你的研究工作后,文献综述有利于你理解你的工作与已有知识之间的关系。正确定位你的研究成果(这一点在科研论文的写作中很重要,详见后文 “科研论文的写作” 一节) 

    通常文献阅读的程序如下:

    1.文献检索,建立起自已的一个比较广泛的文献目录;

    2.选择要阅读的文献,其中包括,基础知识、经典文章、已有的综述、原始论文;

    3.围绕所要研究的问题,在阅读文献过程中逐步产生一个你的综述的框架。

    在阅读了一定数量的文献之后,特别是一些综述以及经典文章之后,就可以考虑写作你的综述。首先是考虑你的综述里的小标题,标题的确立代表你建立起了一个理论框架。在有了一个初步框架以后,便可将从各篇文献中读到的信息放到各个部分去。记住随阅读的深入,这个框架是可以变动的。综述写作过程,不是简单地抄录摘要,而是一种归纳、总结、深入认识你所研究的问题的过程。写出一篇综述,要达到不但是对已有文献、历史沿革有一个全面了解,看到这个领域中研究方向和潮流。而且要做到能分析已往工作中的问题,找出进一步工作的突破口。

    以下几点可供在写作综述时参考:

    1.注意有关知识是否完全正确,有没有疑问。

    2.注意最新提出的理论研究或方法,是否有他人对此的质疑和评论。

    3.思考有无可能将新的理论、发现、方法等推广到其他情形。

    4.注意不同文献之间的分歧意见,思考你自己的判断和鉴别这些分歧的方法。

    5.深入思考已有知识中的缺陷或不完整的地方,思考如何改进或弥补它。

    一个综述的写作过程,会成为形成你的研究问题(即 research question及发现解决这个问题的方法(即 experiment design and methods的过程。所以研究生在开始自已的论文之前,一定要认真对待文献综述的这个环节。研究生的导师在这个过程中,也需要对自已的学生加以引导,不单是在介绍一些主要的必读文献方面,而且在综述的写作方面(坦白讲,不少理工科学生的语文水平并不很好)以及思考研究问题方面,要与学生进行深入的讨论并给予帮助,这也是为了学生以后发表文章及写毕业论文打下良好的基础。

    写综述要避免简单地抄袭他人的文章。这种抄袭表现在两个方面,一种是剪刀、浆糊式的,把别人的文章大段地摘引下来,拼凑起来成为自己的“综述”,这是最要不得的,因为你没有形成对这个领域的发展和现状的深刻理解,我可以断定你做不出创新的工作。另一种是人云亦云,全盘接收他人的思想、理论、或实验结果。明明有矛盾的地方,视而不见或者搪塞过去,不求甚解。这样的结果是白白浪费时间、精力。这样一种学习和工作的态度,其实很不适合当科学工作者。

    说了许多,最后以我前几年的一名博士生的文献综述过程作为例子,结束本文。他的准备与写作过程如下:

    1.在我的指导下,他阅读了一些近视眼的研究工作的近年文献;

    2.在了解大致情况后,他希望从事调节、网膜成象模糊、近视进展这一个方面的工作。这里我要说明一下,我带研究生的方式是让研究生选择自己感兴趣的问题,我想研究的问题,我喜欢自已动手去做。

    3.于是我们对他论文的方向达成了一个一致的想法。我开始指导他阅读并总结有关调节的基础文献,例如:怎样定义和测量调节,动态、静态调节,影响调节的各个因素(视标大小、亮度、视场大小、对距离的感知等),以及在实验中给出调节刺激的各种方法1960年代前后的研究成果)。这里面导师的经验对一个初入门的研究生是有帮助的,不然在茫茫文献海洋中,很容易感到十分迷茫。这个环节目的是先让学生了解基本概念及熟悉各种实验方法。

    4.下一步是为了了解目前这一领域的研究进展。他阅读了已有的调节与近视进展的研究工作及理论1970年代以来的工作),特别注意调节在视近工作后的变化,如调节的适应、暂时性近视等的实验结果1980-90年代视光学领域热门课题)。由于在上一步先熟悉了实验方法,对于这些工作中的各种数据是怎么得到的(也就是文献中的实验方法)便觉得容易理解。

    5.在进一步考虑他自己的课题时,发现尚需阅读与视网膜成象模糊有关文献。从基础概念“离焦”与“焦深”开始,了解对比敏感度与离焦的关系。结合视觉系统对模糊的适应(近10年的热门课题),这便自然地联系到其中目标的空间频率的影响,从而又引伸到人眼空间频率通道的理论问题1960-70年代视觉神经生理的热门课题)

    6.由于这些都是我曾做过的东西,多年工作在这个领域,熟悉了不少在这方面的领军人物,我就告诉他当时这些领域是怎样发展起来的许多故事,也增加了他研究这些问题的兴趣。于是在两个不同的基础研究领城(视频网膜象的离焦与人眼的空间频率通道),他最终找到了一个将它们联系起来的研究方向。这样他的研究便有了一个较高的起点,在完成了毕业论文后,他便在国际上最主要的两本视觉研究杂志之一,顺利地发表了两篇文章。