自然科學與技術研究方法

　　進入21世紀，創新人才的培養已經成為強國的緊迫任務，科學技術研 究人員的創新能力成為創新型國家的基礎。《自然科學與技術研究方法》試圖以科學發現與技術發 明的歷程為線索，探索創新的規律，尋求創新的方法，啟迪學生的創新思 維，從 而達到加強創新人才培養的目的。《自然科學與技術研究方法》以物理學、光學與光學技術、生物學與 生物技術，以及材料科學與技術為依託，結合國家科學與技術發展 政策，並結合專業教師的創新體會。避免抽象說教式空談，闡述了科學與 技術的研究方法，是「活」的教學。本 書共分4章：第1章為科學發現與技術發明概述，包括科學與技術的概念、相互關係、選題及發展歷程；第2章為 作為一門科學，現代科學（物理學、光學、生物學、材料科學）的研究方法 ，包括歸納法、演繹法及計算機數值 計算方法等3種方法；第3章為新技術研發方法，包括技術演繹法、移植法 、交叉法、螺旋上升法、逆向思維法、計算機輔助設計、仿真與數字化方法等6種方法；第4章為上述幾個領域的 未來課題。本書不僅可供上述相關專業的學生使用，也可結合其他領域科學與技 術的研究實例，供其他從事自然科學與工 程技術領域的研究人員使用。

緒論
參考文獻
第1章　科學發現與技術發明概述
1.1　科學與技術的概念
1.1.1　「科學」的概念
1.1.2　「技術」的概念
1.2　科學和技術的緊密聯繫
1.2.1　科學和技術的起源
1.2.2　兩個傳統
1.2.3　相互的推動作用
1.2.4　形成緊密聯繫
1.2.5　結論
1.3　科學與技術研究的選題
1.3.1　科學研究的選題——尋找未知世界
1.3.2　技術研究與開發的選題
1.3.3　從科學發現到技術發明再到應用的科研過程——創新
1.4　光學和光學技術的發展歷程
1.4.1　光學發展史略
1.4.2　光學技術發展簡史
1.5　生物學和生物技術的發展歷程
1.5.1　生物學的歷史
1.5.2　生物技術發展歷史
1.6　材料科學與材料製造加工技術的發展歷程
1.6.1　材料製造加工技術與人類文明的發展
1.6.2　材料技術的應用與社會進步
思考題
參考文獻
第2章　自然科學的研究方法
引言
2.1　從實驗到假說到證實——歸納法
2.1.1　從實驗到定律——歸納法
2.1.2　歸納法的前提
2.1.3　歸納法中數學關係的獲得
2.1.4　假說與假設
2.1.5　證實與知識體系形成
2.2　演繹——科學預言
2.2.1　從歸納到演繹
2.2.2　演繹法在理論體系形成中的作用
2.2.3　從假說到科學預言——演繹法
2.2.4　演繹法的一般步驟
2.2.5　演繹法的前提條件
2.2.6　演繹中邏輯推理的基本形式
2.2.7　演繹法在化學學科中的應用
2.3　假說-演繹法在生物學研究中的應用
2.3.1　假說-演繹法的概念
2.3.2　假說-演繹法的一般流程
2.3.3　假銳-演繹法在生物學研究中所涉及的具體研究方法
2.3.4　假說-演繹法在生物學研究中的應用舉例
2.4　科學研究中的計算機數值計算方法
2.4.1　科學研究方法中的理論研究，實驗研究和計算機仿真研究
2.4.2　計算研究方法的特點
2.4.3　數值計算工具
2.4.4　數值計算方法在光學研究中的應用舉例
2.4.5　計算機數值計算方法研究具體問題的一般步驟
2.4.6　計算機數值計算方法的侷限性
2.5　數值計算方法在生物學研究中的應用
思考題
參考文獻
第3章　新技術研發方法
3.1　技術演繹法
3.1.1　技術演繹法研發的案例
3.1.2　技術演繹的過程
3.1.3　技術演繹的途徑
3.1.4　技術演繹的層次
3.2　技術演繹法在生物技術研發中的應用
3.2.1　第一代測序技術
3.2.2　第二代測序技術
3.2.3　第三代測序技術
3.3　移植法
3.3.1　技術移植的必要性
3.3.2　技術移植的可能性
3.3.3　技術移植的途徑
3.3.4　技術移植的層次
3.3.5　技術移植的知識產權問題
3.4　交叉法
3.4.1　交叉法的形成
3.4.2　交叉法的概念
3.4.3　對我們的啟示
3.5　螺旋上升法
3.5.1　螺旋上升法
3.5.2　螺旋上升法案例分析
3.5.3　螺旋上升法中臨界點的把握
3.6　逆向思維法
3.6.1　逆向思維的概念
3.6.2　逆向思維的特點
3.6.3　逆向思維的三大類型
3.7　計算機輔助設計、仿真與數字化方法
3.7.1　計算機輔助設計與仿真方法簡介
3.7.2　計算機輔助設計與仿真方法在光信息技術中的應用
3.7.3　模擬光學系統的數字化方法
3.7.4　計算機在分子模擬技術和藥物設計中的應用
3.7.5　計算機輔助設計與仿真的侷限性
思考題
參考文獻
第4章　未來的主要科學與技術的研究領域
4.1　未來的研究領域
4.2　愛因斯坦和霍金的思維方法
4.2.1　背景知識
4.2.2　愛因斯坦的思維方式
4.2.3　霍金的思維方式
4.2.4　小結
4.3　光學與光學技術的未來研究領域
4.3.1　太陽能技術
4.3.2　光子計算機
4.3.3　光存儲
4.3.4　新波段開發
4.4　未來生物技術
4.4.1　轉基因食品
4.4.2　基因工程藥物
4.4.3　基於幹細胞的人體組織工程技術——幹細胞治療
4.4.4　新一代工業生物技術——生物質能利用技術
4.5　材料科學與技術發展前景
4.5.1　稀土材料
4.5.2　高分子材料
4.5.3　複合材料
4.5.4　發展前景
思考題
參考文獻
後記