什么是科研研究?中学生如何快速入门科研项目?

对于刚接触科研圈的中学生而言,科研是非常“高大上”的一个代名词,对其还没有确切的认识和理解。当跟着机构导师做科研课题时,天天做实验,埋头苦干,了解各种高大上的名词和实验方案,最终产出结果发表科研论文,可以视作一个科研课题的完成。

对于一个科研工作者而言,科研大部分的内容在于阅读文献,发现自己的探究课题后再做相应的探究实验,最终成果产生的载体是发表学术论文。在阐述文献阅读之前,机构先和大家说一下科研过程,也就是科研的入门。

我们先思考一个问题:什么是科研研究?

一般情况下,我们接触的科研研究可能是新闻媒体上的报道,如MIT近期的研究成果。如果给科学研究下一个定义,我们需要从What、Why、How三个方面来说明什么是科研。

首先是What,什么是科研

可以说是发现知识的一个过程,如发现了一个新的自然现象、一个新的应用领域、开发新的技术、产生新的突破性成果,都可以看作是科研。按照科研领域,可以分为基础研究和偏向应用型研究,医学类、理科理学类研究、数学、物理、材料等都属于基础型研究,常见的工程类研究,包括土木工程、电气工程、化学工程等归属于偏向应用型研究。

其次是Why,为什么要做科研

科研的训练不仅对从事相关工作和事业的科研人员有用,也对从事其他行业的普通人有极大的帮助,经过长时间的训练能够形成科研的探究问题方法。如供应链管理人员,通过运用科学的方法优化供应链体系,使供应链更加稳定高效地运行。普通中学生通过短期几个月或者长达几年的科研训练,学会如何产生知识。在科研过程中,学生会接触到很多实验工具的使用及实验方法的练习,有效地帮助学生在学习中成长,积累知识,用于日后课程学习或深入研究中。

再者是How,怎么做科研训练

简单的第一步需要广泛发现问题,通过阅读大量文献资料,如期刊杂志、科学报道、文献数据库等,从中受到启发产生一个自己想要解决的问题,接着通过一定的方法分析解决问题。人文学科偏向从于历史学角度出发解释论证;科学类问题更多采用实证主义方法,在不断重复的多次实验中产生客观的结论。

从身边发现问题,构思解决方法,通过实验及工具去论证该方法是否可行,得出研究成果,简单一句话就能够概括科研过程。前一阶段,科研选题是重点,完成科研课题研究后,如何完成高价值的论文是科研中需要花费大量精力和时间的另一个事项。

科研论文的写作可以看作是科学研究成果的书面反映和描述,表述高度抽象、精练和集中的中心思想,阐述研究的学术观点或论述一项科科研成果,说深、说透、说清楚。

文书写中,实用的小技巧是寻找关键词, 确定主题词, 以便于划分论文的专业范围。同时,论文标题要被内容所涵盖,主题完整清晰,论述准确扣题, 向评委/阅读者展示出你的课题研究过程中每一个步骤的进行流程以及结果呈现。

写论文的过程,也可以看作是将问题不断细化,不断改述成可以被科学研究、论证和测量过程,往往包括怎样(how)、什么(what)、什么时候(when)、哪些对象(who)以及哪个个体(which)等等。从这三个标准出发,论文的框架也基本有了心中初稿。

(1)问题第一层含义:具体、清晰

(2)问题第二层含义:求深、求新

(3)问题第三层含义:有拓展空间

简而言之,从具体清晰的研究对象、创新的解决方法以及课题本身的利益点、课题本身对社会的作用、是否存在改进空间等几方面出发,逐一填充内容,就是评委眼中一篇好“科研论文。

比如说进行一个智能翻书机的研究项目,首先需要找到找个研究的利益点,有利于“懒人”方便生活;再从人文关怀角度出发,帮助截肢的残疾人士阅读书籍,让他们获取知识、提高阅读质量。从多角度拓展科研,将整个研究项目过程中的实验、原因、结果都展现出来,让文献的阅读者感受到课题不仅仅是实验,也是一种人文关怀和公益,对社会产生一定的贡献以及相应帮助。

完成了项目并不是项目真正的结束,写完论文才是。项目完成后至少还需要投入30%的精力完成论文写作。书写过程中,不仅要做清晰的阐述研究的课题内容、过程、数据展示,还要提升高度,说明科研的的公益效应或人文关怀等故事。

我们看看ISEF获奖论文有什么突出亮点之处,从众多课题中脱颖而出?

(图片来源于ISEF官网)

用于脊柱重建的荧光镜导航系统称,存在明显的视觉和生理上的缺点,通过训练和测试超过2000名病人的公开可用的CT和MRI扫描来衡量性能,基于机器学习(ML)和计算机视觉的导航系统可以消除这些风险。这些数据通过ML算法进行解析,映射出脊柱,并实时指导外科医生。

学术论文质量高低和价值大小的决定因素有很多方面。选题起着决定性因素,聚材、识材、具体观点的提炼、研究成果的书面化才有价值和有意义。

完整的科研经历,需在选题、研究、论文写作的学习中不断积累中,体现自己综合素质能力和探究精神的同时,也培养发现问题、解决问题的个人能力。

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