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1、生物学研究方法,陆玲南京师范大学生命科学学院微生物研究所,第二章 科研课题的选择一、研究方向与研究课题 二、科研选题的基本原则三、著名科学家有趣的成功实例四、选题的注意事项 五、选题方法 五、撰写课题申请书和开题报告,一、研究方向与研究课题（一）研究方向的确立 所谓研究方向,就是一个研究团体、一个科研工作者在科学领域中经过长期的研究与实践所认定的必须着手解决的某些方面的问题，并在这些方面开创自己的研究领域,形成稳定、明确的主攻目标和研究线索。,确定科研方向的依据（1）当前国内外学科发展趋势和前沿（2）当前国内外已有的研究方向，强调特色，避免同质竞争(国外、国内、单位内)（3）所在专业的历史、现
2、状和发展（4）个人的背景、兴趣、和爱好（5）现有工作条件和设施（6）国家、单位、学科的发展和需要,1.重要组织器官发育的细胞与分子基础2.基因和基因组的结构和功能3.蛋白质结构功能关系4.细胞信号转导的网络调控及效应5.细胞运动的分子机制6.膜系统及物质跨膜运输7.干细胞特性与定向分化8.免疫应答和免疫耐受的细胞和分子机制9.精神、心理和行为的神经生物学基础10.极端条件下的生命及其适应机制11.系统发育重建与分子进化12.物种多样性与生态系统功能的关系13.生态系统的退化机制与修复基础理论,我国十一五规划重点资助研究方向,14.我国重要资源生物的收集、评价及保护（存）15.农业资源高效利用1
3、6.农作物、林木生物灾害预防与可持续控制17.重要动物疫病的病原学及致病机制18.重要水生生物养殖的关键基础问题19.食品安全的重要基础研究20.重要传染病病原体的病原学及其与宿主相互作用21.恶性肿瘤和心脑血管病等重大疾病发生发展机理22.创新药物的关键基础问题 23.营养代谢及其相关疾病的发病机理24.衰老相关疾病的发生和发展机理25.中医药关键科学问题26.生命科学研究中的新概念、新方法和新技术,国家“十五”科技攻关计划项目“新农药创制研究与产业化关键技术开发”将3-4个有自主知识产权的农药新品种推向市场，其中1-2个杀虫剂进入高毒农药替代市场，开发5个杀虫剂品种的创新工艺，为实施“高毒
4、农药削减计划”提供技术支撑；开发一批处于农药创制过程中不同试验阶段的高活性化合物（一、二、三阶段分别为60、15、5个），为创制农药的可持续发展奠定基础，使我国早日成为具有农药原始创新能力的国家。共计人民币5580万元。课题一、杀虫剂原药的创新工艺开发 课题二、菊酯类农药防治水稻螟虫的研究课题三、创制品种的产业化开发（第四阶段试验）课题四、先导化合物的优化研究（第一阶段试验）课题五、高活性化合物的筛选研究（第二阶段试验）课题六、高活性化合物的研究开发（第三阶段试验）课题七、新制剂和功能性农药助剂的产业化开发 课题八、创制农药的市场风险评估与申请国外专利的后补助,（二）科研课题选定 所谓科研课题
5、,是指理论或实践中尚未解决、需要研究的科学技术问题。科研课题是为了解决一个单一的独立的科技问题，是科研的最基本的单元。由若干个彼此有内在联系的课题组成、研究周期较长、需要多学科密切配合而开展的研究工作构成科研项目。,1科研选题 科研选题就是根据选题的原则并遵循选题的程序，确定研究的具体科学技术问题的过程。它是科研工作的首要问题和关键环节它是对某一科学问题在理论上和实验技 术方面的概括它使研究目的具体化它是科研工作从预备阶段转入主要阶段的关键步骤,2课题的种类（l）按活动规模划分 这可分为大中小几级项目，分别称为一、二、三级课题。低级课题也叫子课题。一般说来，大项目所牵涉的面较广，需要较多的协作
6、单位，并要动员较多的科研人员参加科研工作。一级课题通常可分解为若干个二级、三级或更低级的子课题。由各有关单位分头开展研究。在统一组织领导下，通力合作来完成总任务。,（2）按所需时间划分 这可分为长远项目和短期项目。一般说来，长远项目的目标较高，所需时间较长，有时可长达十年以上，所需的人力也较多。长远项目通常可划分为若干个阶段项目，逐步开展，依次完成，最后得出总成果。长远项目往往同时也是大项目。,（3）按课题经费下拨的来源：纵向课题：中央政府各部委办基金 国家自然科学基金 省自然科学基金 省、市地方政府各部委办基金 横向课题：企业单位委托课题 事业单位委托课题 自选课题：单位自选 课题组自选 个
7、人自选,（4）其它按研究类型：基础研究 应用研究 开发研究按研究方法：理论研究 实验研究 调查研究按研究规模：实验室研究 小试研究、中试研究 工业试验,3课题的组织和管理 我国科技体制实施课题组制管理，课题责任人在批准的计划任务和预算范围内享有充分的自主权，并允许跨部门、跨单位择优聘用课题组成员。以课题为中心、以课题组为基本活动单位进行课题组织、管理和研究活动，课题由归口管理部门进行管理，由依托单位提供支持条件。,二、科研选题的基本原则,1必要性原则首要的基本原则：指的是选题必须面向实际，按需选题。（1）社会实际需要（2）科学自身需要。,2科学性原则（限制性原则）（1）理论依据：与长期自然科学
8、所形成的原理吻合。即以科学为指南。（2）事实依据：以被人类实践所反复证明了的客观规律为基础。即以事实为基础。,3创造性原则（创新性原则）即要求课题本身具有先进性、新颖性。体现在三方面：概念观点上的创新；方法上的创新;C.应用上的创新。,创新可分为两大类：第一类是原始创新，其核心在于所在研究领域中基本概念上的建立或突破、新方法的建立或在新的领域内的拓展。基础研究的工作主要属于原始创新；第二类是次级创新，其主要表现在对现有概念、理论、方法等的补充和改良。应用基础研究和大部分应用研究多属于次级创新。,如何做到科研创新？一是目标要高：“基础研究世界第一，应用研究效益第一”。坚决不重复前人已做过并得到肯
9、定的工作，一般不重复近期文献报道的工作，必须做前人没有做过的工作；二是思路要新：要善于在错综复杂的矛盾或疾病现象中寻找新的切入点和突破口，科研思路独辟蹊径，耳目一新；三是方案可行：技术路线新颖、简洁，方法先进，即用最简洁的路线、最简单的方法、最少的指标完成研究课题，实现研究目标。,4可能性原则（可行性原则）是指要考虑课题有可能预期完成的主客观条件。所谓可行性:(1)科研人员条件：研究人员自身的知识结构、实验技能、研究特长、科研团队等条件；(2)科研装备条件:科研资料、实验经费、实验设备、实验场所等条件;(2)社会环境条件：社会文化程度、社会物质条件、社会经济发展水平如果既无研究条件,又没有推广
10、前景,就不应立题。,5灵活性原则根据研究领域发展变化的情况根据研究工作本身进展情况根据客观工作条件的变化情况,三、著名科学家有趣的成功实例,（一）、机遇在新发现中的作用,机遇只垂青那些懂得怎样追求她的人查理.尼科儿,减弱病原体免疫法的成功发现：巴斯德由于度假而中断了对鸡霍乱的研究，回来后发现他的培养物（菌）不能生长了，试图用新鲜肉汤复壮再注射家禽而复活培养物-未成功！从头来吧，再接种活的培养物奇迹发生（机遇来了）那些先前接种过的家禽都经受住了这次接种，而先前从未接种的家禽则经过一定的潜伏期后全部死掉了。胰岛素控制糖尿病的发生：Minkowski原本研究胰脏在消化过程中的功能，手术摘除了狗的胰脏
11、。实验助手告诉他摘除了胰脏的狗的尿招来了成群的苍蝇？分析发现尿中有糖，由此认识了胰岛素与糖尿病的关系。Sydney Ringer基本平衡盐溶液的发现：生理学家通常采用生理盐水灌注研究离体的青蛙心脏，一般跳动只有半小时。可有一次青蛙心脏连续跳动了好几个小时，发现助手采用了自然水配制了生理盐水。后来发现了基于细胞需要钠、钾、钙、镁的基本平衡盐溶液-著名的Sydney Ringer solution,认出机遇的机会,机会稀少注意线索：具有明锐的观察力解释线索,（二）、假说在新发现中的作用,预防白喉的免疫法：Friedrich Loffler 发现动物在注射了白喉杆菌而死亡时，细菌仍留在注射点的位置，
12、因此假说动物死亡原因是有细菌产生的毒素引起，用细菌滤液证实了，并由此发现细菌培养时间与毒素产生量相关。梅毒化学疗法的发现：假说：由于某些染剂能有选择地给细菌和原生动物染色，所以就有可能找到某种能够单为寄生虫所吸收的物质，并可选择地杀死寄生虫而不伤害寄主。经过失败-无望-失败，最后研制出对梅毒有疗效的杀剂（606，第606种化合物）-属于偶氮染剂-由此衍生了百浪多息-磺胺药等等。,运用假说须知,不要抱住已证明无用的设想不放设想服从事实对设想进行批判的审查对错误的观念避之三舍,（三）、想象力在新发现中的作用有了精确的实验和观测作为研究的依据，想象力便成为自然科学理论的设计师,苯环的发现：实验不顺利
13、，处于半睡眠状态，梦中看到一条蛇咬住自己的尾巴，立即惊醒，彻夜证明这个假说,（四）、直觉在新发现中的作用真正可贵的因素是直觉,对问题进行了一段时间专注的研究，伴之以对解决方法的渴求，放下工作或转而考虑其他，然后一个想法戏剧性地突然来到，常常有一种肯定的感觉，人们经常为先前竟然不曾想到的这个念头而感到狂喜或甚至惊奇。Walter Scott认为睡醒和起床半小时之间非常有助于发挥创造性的工作。科学家需要有思考的时间,（五）、观察在新发现中的作用知识来源于对周围事件中相似处和重现情况,1、观察概念 是人们通过感官或借助一定的科学仪器有目的、有计划地考察和描述客观对象的方法，是获得有关研究对象的感性材
14、料，从而获取科学事实的重要手段之一。,2 观察的分类：,（1）直接观察和通过仪器的观察：研究中所使用仪器的性质，不能与通过仪器观察到的事实分离开来。借助于仪器，人类感知能力的敏感程度和感受方式都有了延伸。发明更加灵敏、更加精确的科学仪器，成为科学研究工作中的重要部分。（2）自然条件下的观察和实验观察：（3）定性观察和定量观察（观测）,3 观察的主要特点：,有目的、有意识的感性认识活动是主体和客体相互作用的过程使用恰当的语言符号准确而清晰地描述观察事实,巴斯德对于流行病炭疽病的观察：埋了死于炭疽病的羊尸体的土壤。观察有关发酵过程中的细菌运动时发现接近液滴边沿时有机体停止运动，结论：有关没有氧气生
15、命也能生存,观察实例,1.Candida albicans生长方向的观察,Cathodal（阴极的）Orientation（方向）BAPTA(钙离子螯合剂）,Hyphal Orientation of Candida albicans affected by Extracellular Ca2+in an Applied Electrical Field,2、培养基外钙对条件性菌株alc(p)midA菌落形态的影响观察,3、培养基外钙对条件性菌株alc(p)midA液体培养个体形态的观察,四、选题的注意事项,（一）学士学位论文选题特点与注意事项 1.毕业论文与导师的依附性 2起点低、时间短、经
16、费少 3.科研活动与自身特点、个人爱好和发展 方向相结合 4结合生产实践、教育实践、社会时间活 动,（二）硕士研究生学位论文的选题 1.导师指导下的独立性原则。2.突出创新的原则。3.注意时间限定性原则。4.与导师专长和科研任务相结合的原则。5.强调可行性原则。6.要考虑研究生的素质特点和兴趣。7.选题一般应在课程学习基本结束之前开 始准备,第三学期完成开题报告。8.一般应有预实验结果，减少课题盲目性。,（三）、博士论文选题注意事项1.博士生应在入学后第二学期结束前(或第三学 期初)完成开题报告。2.选题要考虑到理论意义和实用价值，应是国家 急需解决的工程实际问题或重要科研项目。3.所选课题在
17、理论上应居于学科前沿，在专门技 术上做出创造性成果，且具有科学价值。4.导师及指导小组有能力指导所选的课题。5.研究生本人对所选课题有兴趣和热情。6.开题查新。,优秀博士论文选题的经验:前沿性 论文选题紧瞄学科发展前沿。研究生从事学位论文前，了解某一学科领域最新的学术信息，掌握学术脉搏，洞悉国际学术界正在思考什么问题，即追踪学科前沿，是开展创造性研究的必要前提。学科前沿，就是当前某一学科领域还没有攻克的问题，正在探索解决的问题。学科前沿反映了当代学科发展的水平和方向，是当前科学研究的主攻方向和主战场，有些学科前沿就是国家急需解决的重大问题。如果对前沿一无所知，跟在别人后面走，结果只能是闭门造车
18、、低水平的重复浪费。,优秀博士论文选题的经验:风险性 论文选题立足于有风险的重大科研项目。研究生既是受教育者，也是培养单位科学研究的重要力量。学位条例规定，博士学位获得者必须具有独立从事科学研究工作的能力，并在科学或专门技术上做出创造性成果。因此，研究生应在导师指导下，独立地承担重大科研项目的某一部分工作，并创造性地运用理论知识和先进的实验手段解决科研工作中的关键问题，取得重要成果。组织研究生参加这些重大科研和重大工程课题，不仅能增强研究生的责任心，培养吃苦耐劳的精神，提高解决实际问题的能力，重要的是这些大项目、大工程中的关键“部位”为研究生尤其是博士生学位论文选题提供了科研背景。因此，应该勇
19、于选择富有挑战性、冒险性的学科或高新技术前沿课题进行研究。,优秀博士论文选题的经验之三:交叉性 论文选题尊重学科发展规律，积极投向交叉学科领域。科学技术发展到今天，综合化、整体化的发展趋势日益明显，各学科相互交叉，相互渗透，形成了一系列新兴的边缘学科、交叉学科和综合性学科。此前，基础学科的大厦已经建立，而相邻学科的结合部大多是空白地，因而创新性科技成果往往来自交叉学科和边缘学科，在交叉学科领域中，研究生学习不同学科的理论，掌握不同学科的实验方法，促使他们进行交叉思维、跳跃式思维，创新的灵感由此而生。因此，研究生进行创造性的高水平学位论文研究活动时，方向应注意选择学科交叉课题，在这种学科交叉地带
20、或新的学科生长点有许多问题需要进一步完善，一旦抓住这种机遇进行选题，将会有意外的收获。,五、选题方法,1.从生产实践和社会需要中选题(1)从生产实践中提出的新问题中选题 为经济建设服务。科学始于问题a.问题促使理论的产生b.问题推动科学的发展c.问题是认识活动的起点对于研究，作为起点的总是问题。在科学研究中，我们心目中必须有一个确定的问题，对这个问题，我们要用观察、实验或理论来加以解决。,2.从已经实现的技术中选题进行理论探讨3.从学科交叉的领域中选题(1)在两个相邻学科的边缘地带寻找结合点(2)借用一门学科的理论和方法，去研究另 一门学科的研究对象(3)运用多学科的理论、知识和方法，去研 究
21、某一特定的自然界的客体,从而建立综 合性科学4.在研究课题中扩大选题范围(1)从实验中的意外现象选题(2)从新的角度选题(3)从失败教训中选题,5.从学科发展的前沿来选题(1)层次性;(2)相关性(3)当采性;(4)前沿性,六、选题的程序初始意念2.调研3.形成假说4.预实验5.定出题目6.写出立项申请书或开题报告,科学研究途径框图,线索,突破口,假说（假设）,前验评价（假说含义的展开）,后验评价（排除错误、确证、实 践检验）,问题的解决（新问题的出现）,疑难问题的提出,疑问（疑难问题的由来）,假说的修正,验证期,酝酿期,探索期,顿悟期,根据目前我国十一五的发展纲要以及国际、国内社会发展需求，以及目前你所在部门的科研条件和科研环境，依据科学研究方法理论，请你设计和思考你的选题。,课外项目,
