科研的試驗與要求第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一例4-1宇稱不守恒定律的實驗驗證

李政道和楊振寧提出:1957,31

微觀粒子弱相互作用宇稱不守恒定律

吳健雄設計實驗驗證：把鈷冷至0.01K→排除原子熱運動干擾→目的簡化試驗第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一（2）科學試驗具有強化和深化的作用

自然界事物在常態下一般不易暴露其特殊性質及其變化規律

研究特殊條件下的事物規律。如：超高溫、超低溫、超高壓、超高速等。以便得到通常條件下不易得到的許多自然現象。

在試驗中，人們借助某種手段對自然現象過程人為地控制。可使變化快的過程變慢，使變化慢的變快，進行研究。（3）科學試驗具有再現、延緩和加速的作用第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

例4-2睡眠因子的發現強化實驗設計

1901年，法國的佩倫設計了一個動物試驗。連續剝奪了狗7天7夜睡眠，然后抽取了該狗的腦脊液，注射到另一只狗腦中。發現這條狗睡意大增，很快酣睡。睡眠因子假設提出

一直到1967年，有人經過三年的同類試驗，終于從剝奪睡眠的山羊腦脊液中提取了“睡眠因子”。這是一種由氨基酸組成的肽類物質。這一發現震動了世界。第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

例4-3生命起源學說的驗證生命起源推測

原始大氣是還原性的。由于沒有臭氧層，太陽紫外線強烈照射地球表面，形成了許多不同的有機化合物生物分子模擬實驗

1953年，美國米勒設計并進行了模擬實驗。用甲烷、氮、氫和水汽混合成與原始大氣相似的氣體，以電火花放電模擬原始大氣層閃電。經一周反應，形成了幾十億年前出現的氨基酸，還發現了脫氧核糖核酸等生物大分子。這實驗使生命起源的學說得到支持。實驗是在極大地加速自然進化過程中進行的。第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

（4）科學試驗是一種經濟可靠的研究方法自然科學研究一般都要進行試驗，而試驗都是有成本的。相對于生產試驗來說，在實驗室進行試驗研究，規模小、周期短、成本低。只要設計正確，試驗結果可靠性也是大的。一般地說，連試驗都通不過的則沒有必要再進行生產試驗。

第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一（5）科學試驗具有典型性和靈活性

從復雜事物中選擇典型事物進行研究，是科學研究中最常用和基本的思路。

實例

美國遺傳學家摩爾根經過分析，選擇果蠅來研究遺傳問題。因為果蠅的染色體簡單，且容易觀察。試驗方案可根據研究需要來設計，有較大的靈活性。第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一現代的科學試驗也具有了新的特點：

（1）試驗規模擴大化

個體式研究國際間合作集體合作研究國家規模同學科合作不同學科合作

如美國為了研究試驗原子彈，試驗研究人員多達15萬人，經費22億美元。為了進行阿波羅登月飛行試驗，共有42萬人參加了研究和制造，設計和發射費用共300億美元。投入物力和經費也比較大規模交叉第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一歐洲原子能研究機構(CERN)成立于1954年，是世界最大的粒子物理研究中心。CERN是歐洲第一個聯合研究機構，由20個成員國提供資金，其卓越成績已經成為國際合作的典范。CERN位于法國和瑞士的交界處，就在日內瓦的郊區.CERN建有世界上最大的正負電子對撞機和超級質子同步加速器,該加速器周長達到27公里，粒子能夠加速到每秒運動11000周，接近光速。來自全世界80多個國家、500多所大學及研究機構的6500多名科學家（占全球粒子物理學家的一半）在CERN完成的實驗也是前所未有的，通常需要數百名科學家在巨大的設備上共同完成，一個實驗晝夜不停，持續數月乃至數年。有三位物理學家因為在此地所作的工作而獲得諾貝爾獎。

第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一2012年到期的《京都議定書》，是最重要的、也是唯一一份為工業化國家減少溫室氣體排放量設定具有約束性目標的國際法律文件。所有聯合國氣候變化框架公約（UNFCCC）成員國將于2009年12月齊聚丹麥哥本哈根，就2012年之后溫室氣體減排目標進行協商。

要想解決氣候變化、能源、環境等決定人類可持續發展未來的全球性問題，也需各國協同研究和合作。

減少全球溫室氣體排放的《京都議定書》2005年２月正式生效。探討控制全球變暖的長期戰略展開對話

第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

2005年，在日內瓦舉行的禽流感問題國際會議，成功通過預算達１０億美元的全球行動計劃。

由多國科學家合作完成的人類基因組計劃，是一個成功范例,中國也是參加完成的國家。

2005年，歐盟、美、俄、日、韓和中國等參與國際熱核實驗反應堆計劃的六方達成一致.溫室氣體由于人類活動或者自然形成的溫室氣體，如：水汽(H2O)、氟利昂、二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)、臭氧(O3)、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等的排放。溫室氣體排放來源多為世界重工業發展產生，溫室氣體一旦超出大氣標準，便會造成溫室效應，使全球氣溫上升，威脅人類生存。因此，控制溫室氣體排放已成為全人類面臨的一個主要問題。

2009年年末在哥本哈根展開的全球氣候會議，就是全球達成控制溫室氣體排放限制的一個世界性大會。

第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

例4-4光線可以彎曲的試驗證明愛因斯坦廣義相對論重力可改變時空狀態宇宙變形

英國羅伯特和美國重力透鏡化專家托尼等人進行了堅持不懈的研究，證明了愛因斯坦的預測是正確的，光線是可以彎曲的。第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一（2）實驗條件復雜化宏觀物體微觀物體學科例子

物理研究是在原子、原子核、基本粒子等層次上進行深入的探索

化學研究也從分子進入到量子水平

現代生物學也從生物細胞進入到分子水平，→分子生物學等新學科領域

現代科學實驗研究，需要有嚴格的實驗條件，如高真空、高能量、超低溫、超高溫等，其要求和復雜性遠超過了以前任何時代的實驗。

研究對象第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

（3）實驗儀器設備更加精密和完善儀器設備簡單、單個系統、復雜

新興技術如電子技術、半導體技術、自動化技術、計算機技術、超導技術等不斷地產生。新技術發展設計與制造技術發展

各種各樣先進的科學儀器和設備，完成各種功能的實驗，得到以前所難以獲得的試驗結果和數據第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

（4）實驗操作自動化

實驗操作手動、半自動自動化現代儀器特點

實驗數據的采集、記錄、整理、存儲和分析等方面達到了自動化，減少了人工操作和人為誤差。

現代實驗不僅可以對單個事物進行研究，而且可以連續跟蹤自然現象或事物演變的動態發展過程；不僅可以做分解式實驗，也可以進行綜合模擬實驗。第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一二、科學試驗基本類型

根據不同特征和性質，有不同的試驗分類方法。（1）定性試驗判斷有哪些性質、鑒定某種因素是否存在，是否具有某種關系。如化學常用。（2）定量試驗定量是測定某研究對象的性質、組成及其他影響因素的數量值的試驗方法。（3）對比試驗通過兩組試驗，對結果進行比較，從而判定試驗組是否具有某種性質或影響或優劣好壞。

第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

（4）模擬試驗模擬試驗是人為地建立或選擇一種與原型相似的模型進行試驗，以揭示原型的本質和規律。模擬試驗的關鍵是相似準則。模擬試驗與原型應具有相似的物質模型和相似的外界條件。如水壩模型，飛機模型。一切模擬試驗都是以相似關系為基礎的。（5）破壞性試驗許多產品在正式大批量生產銷售之前要做破壞性試驗。以取得有關數據，確保產品的安全性和性能的可靠性。第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

例4-5模擬仿真試驗實例

美國的“愛國者”導彈的研究過程，就采用了模擬仿真技術。通過仿真試驗，減少了導彈的真實試驗次數43%，節省了研究開發經費數億美元。物理仿真數字仿真物理模擬實驗數學模型基礎現代仿真技術應用航空、軍事、制造、生物等領域應用廣泛第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

流體力學中的水頭方程，

電學中的電勢方程，

用一套相應的電路裝置來模擬地下水的試驗結果轉換到機械系統。原理是相通的，但試驗比較容易，參數也容易控制，結果比較準確，并且試驗的成本比較低。其它還有析因試驗、中間試驗、生產試驗、工藝試驗、驗證性試驗等名稱。

例4-6利用電路原理模擬地下水流動第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一上左：汽車碰撞破壞試驗上右：面包機安全性破壞試驗下左：防彈衣也要做刀刺試驗

例4-7破壞性試驗第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

例4-8世界上最著名的科學試驗伽利略兩個鐵球同時著地法拉第第一次認識到電磁現象與光現象間的關系第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一焦耳熱不是一種物質，它是由運動產生的巴甫洛夫研究動物的條件反射第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一威廉·哈維發現血液循環拉瓦錫燃燒原理

稱拉瓦錫為近代化學之父牛頓發現了白光是由各種不同顏色的光組成第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一三、設計科學試驗的基本要求

對試驗的基本要求

清楚試驗的目的、過程，思路要清晰

一般性試驗應按照統計學原理安排，以防止片面性，試驗立論要正確

儀器精度應滿足試驗要求

試驗操作要準確、細致

試驗數據可靠、真實

正確地分析試驗結果，整理試驗數據第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

例4-8試驗立論不正確，導致試驗失敗狗對顏色無條件反射。？！

例4-9試驗數據不可靠、不真實

法國科學院院士發現N射線。？！

例4-10思維能力的差別

兩人同時到老板那里干活。一段時間后，一人工資比另一人高。→不服。老板叫他們到市場上去了解有什么賣的。不服的人回來說，有土豆在賣。有多少，卻不清楚。價格多少，不知道。來回跑了三次。而另一人去了一趟就全了解清楚了，而且還帶回來一個土豆，還知道，馬上有西紅柿到。且認為價格便宜，想老板肯定會買的，還把賣的人也帶來了。第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

例4-11對試驗結果分析要全面雞和甲魚抗癌作用試驗

1962年，日本教授將癌細胞分別注入雞和甲魚體內，5h后檢查。→雞內癌細胞仍活著，甲魚體內癌細胞已被抑制

一周后，活檢，都未找到癌細胞

將癌細胞分別注入雞和甲魚體內，5h后宰殺，放入鍋內煮2‘后取出，都未發現

有人就將前一段試驗結果宣揚，而不講全部試驗過程。→在社會上盛行“吃雞會生癌，吃甲魚能殺癌”的流言。事實上，吃雞不致癌，吃甲魚也不抗癌。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一四、試驗與數據處理1、試驗數據測試測試工作是科學研究和技術開發過程的關鍵。試驗測量應該遵循的原則：（1）必須選擇合格的計量儀器。（2）熟悉試驗儀器的使用說明。（3）選擇有經驗的操作者進行操作。（4）計量儀器必須放置得當。在研究測試設計中有三個最重要的概念，即匹配問題、補償問題和重復性問題。

第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一2、試驗數據處理

試驗數據計量數據計數數據

用度量衡手段而獲得的定量值，如5mm，16.3kg，37.5℃，等。

定性數據，數據間是質的差別。如：藥物治療可有治愈、好轉、無變化、惡化等第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一（1）有效位數的判定準則有效數字

有效數字是一個數，除最后一位是不確切數字外，皆為可靠值，則組成該數的所有數字稱為有效數字1）不需標注誤差的數據，其有效位數取到最末一位數字為可疑值2）需標注誤差的數據，其有效位數取到與誤差的同一數量級3）測量誤差的有效位數，一般只取一位有效數字4）算術平均值有效位數應取與誤差的同一數量級

第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一（2）有效位數的運算規則

多項數值相加、減：應以數據中有效數字末位數最大者為準，其余各數向后多取一位，再運算。如：7.3+6.331+8.15=21.78=21.8

乘、除運算：應取有效數字個數最少者為準，其余各數和所得積或商皆多取一位有效數字。如：7.3×6.331×8.15，應該7.3×6.33×8.15=376.60335，最后取377

乘方、開方：所得結果比原數多取一位有效數字。對數運算，取對數的位數與真數有效數字的位數相符第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一（3）有效位數的化整原則如果確定了有效位數后，化整原則為：

2）若應舍棄數字的第一位數字大于5，則進1（六入）

3）若應舍棄數字的第一位數字小于5，則舍去（四舍）1）整數后面經判定有多余數字，則舍棄多余的數字，用0代替。若是帶小數的數或小數，則只舍棄多余的數字。例如：

8765432，有效數字為三位，則可化為8770000；

0.16843，有效數字為二位，則可化為0.17第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一4）如舍去數字的第一位數字正好是“5”，則要看情況。5后面的數字不是0，則舍去5進1；如5后面沒有數字或是0，則采用湊偶原則處理。湊偶原則

若保留的有效數字是奇數則舍5進1，使末位數成為偶數。若末位數本來就是偶數，則舍5而不進1例：46.415→46.42（奇數進1）；46.425→46.42（偶數舍5）179.85→179.8（偶數舍5）；179.75→179.8（奇數進1）135.736→135.7（四舍）；10.0370→10.04（六入）第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一第5章科技論文的特點與構成

5.1科技論文的分類定義

科技論文是對創造性的科學技術研究成果進行理論分析和總結的科技寫作文體

科技研究的問題

科研新成果

論說文體裁第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

按其發揮的作用分：（1）學術性論文學術論文是科學研究成果或創新見解的科學記錄、科學總結。主要特點

具有新觀點、新方法或新結果，具有科學性。推動了科技發展。在學術期刊上發表，或在學術會議交流。第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

（2）技術性論文特點

解決工程技術問題；具有技術的先進性、實用性和科學性；在學術期刊上發表，也可在學術會議上交流；往往有一定保密性，公開成果時要考慮保密性問題。第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

（3）學位論文

學位論文是為申請學位而提交的學術論文。要經過考核和答辯。特點是內容比較詳盡。推動科技進步。學士論文

大學本科生為申請學士學位所必須提交的畢業論文。應能反映作者確已比較好地掌握了本門學科的基礎理論、一定的專業知識和基本技能；具有從事科技工作的初步能力。其研究成果或水平一般達不到發表的要求。第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一碩士論文

碩士論文應能表明作者確已在本門學科上掌握了堅實的基礎理論和系統的專門知識；具有獨立從事科研或技術工作的能力，重于掌握科學研究的方法。其論文應具有一定程度的創新性，一般情況可以達到發表的水平。第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

博士論文

在本門學科上掌握了堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識；具有獨立從事科研工作和創新技術的能力，在科學或專門技術上做出了創造性的成果。其特點是：內容多，可分解成若干篇，但相互關聯；論文應當反映學科前沿的創新性成果，是重要的科技文獻。第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

按其研究方式和論述的內容來分類：（1）試驗研究報告試驗研究論證型論文，工科類各學科專業中占有很大的比重。（2）理論研究理論推導和理論分析兩類。（3）設計計算包括計算機程序設計、輔助設計、產品設計或材料的設計等。（4）文獻綜述第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一5.2科技論文發表的意義與特點一、科技論文寫作與發表的意義

1、論文寫作是科學技術研究的重要環節和手段

論文寫作是科研的重要組成部分，是研究與開發的延續或過程，是科研成果的必然總結。法拉第

科學研究有三個階段：首先是開拓，其次是完成，第三是發表

有人做過調查，許多理工科畢業生認為：對他們最有用且需加強的課程，一是數學，二是物理，三是寫作。

——日本某研究生院院長第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一寫作作用

科學研究的規范和