生物科学研究方法-概论.ppt

生物学科学研究方法论,陆玲南京师范大学生命科学学院微生物研究所,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。,（1）提出问题的能力必需具备坚实的基础理论和广博的知识（学习能力）、学问和经验才能提出问题、创立假说。能通过阅读文献和收集资料后进行思考和判断进行归纳（逻辑思维能力）。具备好奇心（创造性）、不被已成定式束缚、不墨守成规、敢于直面科学现实、敢于向权威挑战也是不可缺少的品质。,科学研究可以培养学者三个能力,(2)有制定假说（假设、方案）的能力,有批评、判断种种假说（假设、方案）的能力；这主要是培养思维能力逻辑思维（分析、对比、推理）和形象思维的能力。(3)有证明假说（假设、方案）的是非真假的能力；这主要是指实践能力设计能力、实验能力、深入考察、观察事物的能力。,有了这三种能力，学生将来到社会上，便能具备：1.弹性的适应能力;即行为模式具有可塑性、不墨守成规，能快速适应环境的变迁。2.敏锐的预见能力;即对各种变迁局势作出快速而恰当的预见和反应。3.丰富的创意能力;即能不断产生新颖(Idea)思路和方案。,做学问的三境界（国学大师：王国维）,第一境界：晏殊蝶恋花：“昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路”。做学问成大事业者首先应该登高望远，鸟瞰路径，了解概貌。第二境界：柳永蝶恋花：“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。”做学问成大事业不是轻而易举的，必须经过一番辛勤劳动的过程，“为伊消得人憔悴”，就是说要像渴望恋人那样，废寝忘食，孜孜不倦，人瘦带宽也不后悔。第三境界：辛弃疾青玉案元夕“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。经过反复追寻、研究，到底取得了成功。做学问也用得上陶渊明的一句诗“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，只要功夫精神用到，自然会豁然开朗，有所发现，有所发明的。,第一章生物科学研究概论一、生物科学研究的范畴与类型二、生物科学科学研究的特点三、生物科学研究的基本程序,一、生物科学研究的范畴与类型1生物科学研究的范畴创造知识是指对未知生命现象进行探索，以求发现新知识、新规律、新原理，发明新方法、新手段等等加工知识则是对已经产生的生命科学知识进行收集贮存、分析整理、综合归纳、鉴别运用，是使知识规范化、系统化。应用知识是运用已有的生物学知识去开拓新的应用途径。,科学研究必须以取得新的结果作为衡量成功与否的标准。这是一种创造性劳动。新的结果可能是新发现、新理论，或是新方法、新工艺；也可能是新材料，或新器件等等。,科学史有无数创造性的例子：通过实验，细心观察，发现了新的现象，如伦琴发现X射线；琴纳通过接种牛痘防治天花，从而奠定了免疫学；按预定的概念与设计去实验，取得了预期的结果，如居里夫人从大量的沥青铀矿中提炼出放射性元素钋和镭；通过广泛的观察、体会，冲出就理念，“悟”出新概念，从而提出新理论，如达尔文的进化论。,修正旧的理论，提出新的假说，这些假说在当时似乎都违反常识，如爱因斯坦创立相对论。有的人利用多学科交叉、组织起来，建立起新领域而取得了成功，如维纳建立控制论。所有这一切都说明，获得创造性成果的途径是多种多样的，显然不存在什么一成不变的方法。,2生物科学研究的类型与特点一般科学研究工作可按其目的，任务和方法不同，分为基础研究、应用研究和开发研究。基础研究是指为获得新知识而进行的独创性研究。基础研究工作基本上在学科前沿，并在实验室中进行。它不着眼于当前的应用，没有特定的商业目的。,基础科学是人类对客观世界基本规律认识的总和。基础科学问题有两大来源，人类对认识自然规律的不懈探求；社会、经济发展的需求。基础研究是从事基础科学问题研究活动的统称，它以探索未知、揭示客观规律和培养高素质创新性人才为使命。,基础研究的成果具有超前性，每一个重大突破,都会对人们认识世界和改造世界能力的提高,对高技术产业的形成和经济发展与社会进步产生深刻的影响，发挥巨大的作用。基础研究的显著特征之一是厚积薄发，其进展往往难以预测，需要在宽松环境下长期积累才能取得重大成果。,维萨留斯(1514-1564)人体结构论哥白尼(1473-1543)日心说牛顿(1643-1727)力学理论体系,应用研究：是指运用基础研究的成果和有关知识，为创造新产品、新方法、新技术、新材料等技术基础所进行的定向研究。应用研究有目的、有计划、有时间限制，其成果有实用价值，有一定保密性。,开发研究：是指利用基础研究、应用研究的成果和有关知识，为了推广新产品、新方法、新技术、新材料、新设计、新流程，以及为生产产品或完成工程任务而进行的技术研究活动。,基础研究、应用研究、开发研究三者之间关系：基础研究是对新知识、新理论、新原理的探索，其成果不但能扩大科学理论领域，提高应用研究的基础水平，而且对于技术科学、应用科学和生产的发展具有不可估量的作用。应用研究是把基础研究发现的新知识、新理论用于特定目标的研究。它是基础研究与开发研究之间的桥梁。开发研究又称技术开发，是把应用研究的成果直接用于生产实践的研究。,三者结合实例：,重大科学研究专项计划：在重大科学问题和国家战略需求的结合点上，试点实施专项重大研究计划，重在积累知识、培养创新人才，推动基础科学的繁荣和发展，并为新一代高技术做好先导性研究。,专项计划1：蛋白质研究计划,基因组,细胞,DNA蛋白质,蛋白质,“生命是蛋白体的存在形式”恩格斯,蛋白质研究与应用,正常西红柿植株,带有抗昆虫毒素蛋白的转基因西红柿植株,农业,制药业,人口与健康,绿色工业（酶作为催化剂等）,胰岛素、干扰素和抗体等等,二、生物科学科学研究的特点1科学研究的基本特点（1）探索性。探索性是科学研究的基本任务。是指科学研究是一个不断探索，把未知变为已知，把知之较少的变为知之较多的过程。这一特点决定了科研过程的不确定性、偶然性和变动性。,所谓不确定性：探索的过程就是经过失败、总结出失败的原因再去探索、最后找到正确解决问题途径的过程。所谓偶然性是指在研究过程中，有时会遇到超出预定的目的，并具有科学价值的事件，有人把这称为“偶现”。如弗来明发现青霉素就是偶然发现忘记盖盖的含菌平皿中有青霉的菌落周围出现了抑菌圈，最终发现了青霉素。所谓变动性是指由于研究工作中不断出现新情况、发现新问题，不得不经常根据实际需要改变原有的研究方案和计划，以使研究计划更符合自然规律，研究工作能够继续进行下去。,（2）创造性：创造性是科学研究工作的灵魂。科学研究的目的就是为了发现新事物、创造新知识、研制新产品。它不是重复前人的劳动，而是在继承已有成果的基础上进行再创造。没有创造性就不能成为科学研究。,发现是指首先取得对自然界包括社会的规律性的认识，并有新现象的发现，新规律的揭示，新理论的创立；发明是指自然界不存在的东西，通过科学研究而被创造出来的，比如激光共聚焦显微镜的发明；创新是对现有知识水平的提高及更新，如科学知识创新、技术装备创新、生产工艺创新等等。,创造性包括三个方面的内容：发现、发明和创新。,（3）继承性：继承性是科学研究的基础。是指一切科研工作都是在前人创造的基础上进行的，都要利用前人已有的成果，并以前人的成果为起点，而不是从头开始。,继承性的两层涵义:一是要利用前人所建立起来的科学技术作为我们继续研究的工具，这就决定了科研人员只有掌握了一定科学的知识，才有资格和可能进行科学研究；二是要将前人探索但没有完成的事业继续探索下去，这就决定了科研人员一定要了解前人已解决了那些问题，那些问题还没有解决，这是从事科学研究的基本前提。诺贝尔奖获得者Milsten认为“如果在理论上没有克隆选择学说，在技术上没有细胞融合和培养方法，在材料上没有实验性骨髓瘤和体外培养的骨髓瘤细胞，就不可能出现单克隆抗体”,（4）严密性：严密性是科研成败的关键。严密性是指科研工作的每个环节和具体实施过程都要深思熟虑、精心设计和一丝不苟，遵循事物发展的客观规律去开展工作。,2二十一世纪生物学研究特点和发展趋势（1）分子生物学是生命科学的主导力量（2）生命科学仍将向最基本的、最复杂的微观和宏观两极发展（3）大规模的集约型研究模式的出现（4）生命科学的思维方式发生巨变（5）生物学的发展越来越依赖于高新技术（6）多学科交叉推动着生物学的发展（7）生命科学的投入和产出越来越大,三、科学研究的基本程序1立题2.实验设计3实验与观察4数据整理5成果总结,课外项目,1、目前我国科研工作者有哪些途径可以获得科研资金？（进行资料查询和整理，需要经量多的罗列经费来源并归类）。2、分别从概念、性质、典型事例、特点和成果形式对比说明基础研究、应用研究和开发研究特征。,