科學研究的方法之二——如何提出研究問題和研究假設?

作者: 時間:2017-02-20 點擊數:

 編者按:

      做科學研究,首先要學習做研究工作的方法。所謂 “工欲善,必先利其器”,這句話就是講改進和完善自己工作方法的重要性。

      作者蔣百川博士后期間,因教授Flom “世界上有多少事沒人做過,你做得過來嗎?這不能成為你要做這個研究的理由”的反問,開始認識到學習 “研究方法” 的重要性。之后蔣百川進行了相關課程的學習,并在實踐中不斷改進,逐步掌握了這方面的知識。2013年他退休后開始陸續撰文分享積累的經驗、心得體會,并匯聚成一本《科學研究的方法》。《知識分子》獲作者授權,將陸續為大家分享書中內容,此為該系列的第二篇。

 

撰文蔣百川(美國諾瓦東南大學教授)

 

 

    在上節中閱讀文獻與綜述的寫作,我講到對于剛進入研究領域的科學工作者,首先是需要進行閱讀文獻與寫作綜述。這就像我們去海邊游泳時,先沿著海灘走走,看看水面的情況,有時候還用手捧起一點海水抹抹身體,活動一下,這都是 “下水” 之前的準備工作。

    在文獻看得差不多了,綜述的寫作也開始后,就應該想一下,怎樣著手我自己的研究工作。這時候首先要問自己,我的總的研究方向是什么,也就是打算干三、五年,甚至一輩子想要研究的東西。譬如拿我來說,從做博士論文開始就把方向定在研究近視眼,因為一是感到有社會需要,二是自己有興趣。直到七十歲退休,主要的研究工作都是圍繞在這個領域。確定了總的研究方向以后,便要考慮現在從哪一點著手。這就是要提出你當前要著手研究的問題是什么?我主張是從大處著眼、小處著手。研究方向要定得長遠,研究問題要定得具體。

    研究問題Research Question究竟是指什么?

    a. 首先必須是你有興趣去研究的一個問題;

    b. 是具有挑戰性的吸引人的問題;

    c. 是與已有知識密切有關的問題,通過研究這個問題,其答案可以加深或擴大我們原有的認識;

    d. 是一個簡單而直接的問題,應該避免抽象而不具體的問題以及有太多變量的問題;

    e. 研究問題必須有可行性,也就是通過實驗、觀察、調查等可以找到答案的問題。

    對于剛剛起步的研究工作者,開始時要把研究問題定得簡單一點。但是簡單并不等于沒有深度和難度,不等于不能有重大發現。切記:“Garbage in, garbage out”,好的研究結果來自于提出好的研究問題。科學工作和成果是要逐步積累的,這就像打仗一樣(雖然我沒有打過仗,但很喜歡看描寫戰爭的歷史小說),總的目標是消滅一個集團軍或攻下一座城市,但真正打起來,還是要以每次消滅一個連、一個營,攻占一個據點為一次行動的目標。一個成功的科學家就應該像一個將軍,他會在一個領域發表一系列的文章。起初時候旁人不知他的最終目的,但在一個階段之后,你會發現原來他是有步驟有計劃地解決了一個大問題。

    在確立自己的研究問題時,關鍵是學會將一般問題轉化成一個可以研究的問題。記住,不是所有的問題都可以轉化為研究問題。例如,我們經常有很多 ‘想法’,這可能是潛在的研究問題,但是將它們轉化成真正有意義的研究問題不總是很容易的。

    我認識一位資深教授,毎天上班,他都會給他的學生帶去很多奇思妙想,然后讓他們作為課題去研究研究。我以為其實他還不懂將他的這種想法轉換成研究問題的重要性,這樣的風格也害苦了他的研究生,他們有時候不知道如何著手,有時候是浪費時間和財力,只做出一些垃圾的東西。

    此外,形成一個研究問題,需要你在相應領域有豐富的知識,熟悉有關的研究方法,還需要你長期的用心思考,特別是在閱讀與掌握已有文獻之后,要能找到在現在的研究結果的基礎上再深入下去的突破口,對于初學者來講,這方面是會有困難的。所以在開始時應多求得導師的指導和幫助,多與同學討論,并且每次做研究時要有目的地學習如何才能形成一個好的研究問題。

    在形成研究問題時,關鍵在于概念的應用及假設的提出。此時,必須將概念轉化為可以量度的變量。當一個概念concept可以用數值來量度時,這個數值就稱之為變量variable

    下面用具體的例子說明無法量化的和可以量化的概念,例如:這個菜很好吃、睡得不香、不喜歡這個電影、他是一個好人,這些都是屬于無法量化的概念;這個程序很有效、這個醫院對病人有高質量的服務、這項工作很浪費時間、在這個單位有歧視婦女的情況,則屬于可以量化的概念。

    有時候,需要先從概念到指標index再到變量。例如:富有,學術成就是兩個概念。與它們相對應的指標有,(富有)收入、固定資產,(學術成就)學位、業績、職位等級、研究成果、學界地位等。與這些指標相對應的變量則是,(富有)年收入、房產、汽車、存款、投資、其他財產,(學術成就)學士/碩士/博士、所教課程、講師/副教授/教授、發表文章數量/雜志影響因子/文獻引用次數、學會/專業雜志中職務等等。

    關于變量的種類大扺有:

    a. 從因果關系的角度:分自變量、因變量、外部變量(或稱中介變量)

    b. 從研究設計的角度,自變量有主動型和屬性型兩種;主動型是可以被操作、變化或控制。如在一種刺激/反應關系的測量中刺激值就是主動型自變量的例子(而反應值則是因變量)。屬性型是不能變化或控制,例如受試者(物)的特征,如年令、性別、教育程度等。

    c. 從測量角度來看待變量,也會有兩種途徑劃分變量種類:即測量單位是離散型的(命名的或序數的)或連續型的,以及測量單位是定性的或定量的。

    以下舉一個例子來說明上述的步驟:某社會學工作者對酒精中毒這個危害社會與個人的問題很感興趣。他把這個問題細分為如下方面:酒精中毒的特征、形成過程、對家庭的影響、社會對酒精中毒的態度、對酒精中毒者的處理模式及有效性等等。然后他選擇其中之一,以 “酒精中毒對家庭影響” 作為研究工作的首要方面。據此提出如下研究問題:

    1.酒精中毒對婚姻關系的影響;

    2.酒精中毒如何影響兒童的生活;

    3.酒精中毒如何影響家庭的經濟。

    進一步他需要檢查一下,為實現這些研究目的:

    1.所需的工作量,

    2.他的時間,

    3.他的財力,

    4.他或他的導師在這方面的技術專長。

    最后再重復思考一下:

    1.是否對此問題的研究真正有興趣,

    2.是否同意這個研究目的,

    3.他可利用的資源(如受試者、時間、財力)

    4.自己的專長能否勝任這項研究。

    在這幾點上都得到肯定之后,他便可以確立這項研究工作的研究問題。

    在形成研究問題的基礎上,可以進一步提出研究假設hypothesis。“假設”是研究者對于實驗結果的一種嘗試性的猜測,它的正確與否還是末知的,大部分情形是在討論兩個或多個變量之間的一種特殊關系。通常,一個假設可用實驗或觀察加以支持或否定。一個假設證錯容易,但要證對不易。

    一般來講,研究假設有如下的特征:

    a. 假設必須是簡單和單一的;

    b. 假設必須是可以被驗證的;

    c. 假設必須是與已知的知識有聯系的;

    d. 假設必須是可操作的。

    研究假設的形式,從推演角度來看,分歸納式或演繹式,從表達角度來分,有敘述變量之關系式及敘述變量之差別Null hypothesis,零假設)式。

    下面再用一個實驗設計來說明怎樣形成的不同研究假設。

    有一個研究的目的是:母子保健服務MCH,營養品免費供應NS和嬰兒死亡率的關系。在研究中,研究者將所有被考察與跟蹤的嬰兒分為四種情況:

    1)同時享有免費營養品及母子保健服務MCHNS

    2)僅享有母子保健服務MCH

    3)僅享有免費營養品(NS),

    4)均不享有母子保健服務及免費營養品(對照組)

    于是,可以有好幾種方式來形成研究的假設:

    1)不同的處理方式不會影響死亡率 (零假設)

    2MCHNS 組相對于其他三組有較低死亡率 (差別假設)

    3)嬰兒死亡率在MCH 組在五年內將被控制在3%的水平 (患病率假設)

    4)嬰兒死亡率在五年內在MCH 組比NS 組低3  (關聯假設)

    本文大致上介紹了在科學研究開始階段,研究者必須思考并明確提出研究問題,并進一步對研究結果提出假設。只有好的可行的問題,才會有好的研究結果。研究者經過自己不斷地探索、艱苦地工作,通過驗證一個個假設,才可能上升到建立理論,甚至確立為定律。

    現在有些人往往把理論與應用對立起來。我的兩位導師(美國),他們在退休前寫的最后一篇論文,都不約而同地總結了自己多年從事科學研究的體會,他們的結論是,好的理論工作必然來源于實際問題,實際問題的真正解決又靠理論上的突破,兩者相輔相存,交叉地發展和前進。這一點我將會在今后的文章里再作詳述。

 

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