陈蕴真
科学论文的要素和篇章结构 精选
2023-4-27 19:40
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2016年—2019年,我任职南方某高校专职科研岗副教授期间,指导了两个大学生创新训练项目,向参加项目的本科生讲授了一些科研入门方法。现将部分授课内容整理为博文,供学生参考,请各位老师留言指正。以下是第一篇:《科学论文的要素和篇章结构》。


   现在世界上有3万多种专业科学期刊。第一本诞生于1665年,是英国皇家学会的会刊,发表过牛顿、图灵的科学论文。 但我们熟悉的IMRaD(Introduction,Materials, Results and Discussion)这种结构的科学论文是20世纪以后才渐渐形成的。这是因为知识体系日益庞大,IMRaD是逻辑最清晰、最便于理解的论文形式。但IMRaD并非唯一的科学论文形式。爱因斯坦1905年发表的著名论文《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》,一开始就是公式推导,根本没有Introduction。 

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   论文题目是一篇论文中最重要的元素,必须至少包含科学问题,可以加进研究区、研究方法或该研究某个最显著的特征,题目一般不超过15个英文单词。 像NatureScience这类综合性杂志,题目往往就是文中最重要的结论。

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   地学论文的关键词一般是5个左右,其中2-3个是关于研究内容的,是存在因果联系的核心概念,1个研究区,1个有特色的研究方法。


   摘要包括4要素:科学问题及其重要性、研究方法、主要发现和重要结论。区分一篇文章的发现和结论很重要,结论是从客观发现中引申出来的推论、含义、建议等,用于回答科学问题和提供更具普适性的启示。举个例子,体检发现一位中年人的血压,总胆固醇和低密度胆固醇指标都偏高很多。医生看了这些数据后,得出结论:均衡饮食,加强锻炼,预防心血管疾病。


   IMRaD论文的正文采取先不断聚焦,再引申开来的沙漏结构。 Introduction开篇先给出本文研究所属的大主题,很快聚焦到本文关注的小主题,围绕这小主题进行文献综述(科学意义、已知什么、未知什么),再进一步聚焦到本文要解决的某个具有普适性的科学问题,也就是小主题下的具体研究内容。


   Materials包括研究区和研究方法。要选择一个最适合的研究区,必要时还要创立新方法,考察本文提出的科学问题。Results以文字加图表的方式呈现主要发现。 Discussion基于主要发现,推论出一系列结论,深入回答科学问题。还要和前人研究建立联系,比如,本文的发现和前人的发现是否一致,如何推进相关理论发展,对现实问题有何指导作用,还可以讨论一下研究方法的优缺点,等等。可见,Discussion和Introduction的展开方式正好相反,是慢慢引申开去,得到普适性结论的过程。


   最后是Conclusions(结论),有的论文以Summary(总结)代替Conclusions。Conclusions和Summary的区别在于: Summary是精要地概括了主要发现和重要结论,而Conclusions除了包含Summary,还要在后者的基础上继续引申,得到更广泛的启示。结论(总结)和摘要的差别在于前者不必重申科学问题的意义和研究方法。

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   一般来说,人们不是从发现,而是从结论看一篇论文的价值。以爱因斯坦的著名论文《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》为例。这篇论文的背景是当时关于热现象有新旧两种假说。旧假说是“热质说”,认为热是一种物质;还有一种新假说,认为“热是一种微观粒子运动的宏观表现” 。爱因斯坦基于新假说,计算出布朗运动的理论解——这篇论文的研究方法和主要发现。但爱因斯坦其实并不关心布朗粒子怎么运动,而是给出这么一段结论:“假如日后有观察证明我的理论解是正确的,意味着原有的热质说是错误的,原子级别的微观粒子是存在的。假如日后观察证明我的理论解是错误的,那么说明热的分子运动论也是错的。” 显然,证明原子存在的科学贡献,远大于计算出布朗运动的轨迹。

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   总结一下:掌握科学论文的要素和篇章结构,是阅读和写作科学论文必备的基本功。科学论文围绕某个普适性的科学问题谋篇布局,采取首尾呼应的沙漏结构,通过层层递进地聚焦和引申,提出和回答科学问题,并阐明科学发现的意义与启示。第二,科学论文写作有一个大套路,这个套路能够为科研提供思路。写作和科研相互促进。

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