李美俊,肖 洪,王春江,吳 嘉,師生寶
(中國石油大學〔北京〕 地球科學學院,北京 102249)
研究生發表的科技論文和撰寫的學位論文,大多來自導師課題組承擔的各級各類科研項目。由于科研項目類型、經費來源不一樣,所以其研究目的和意義、所關注的科學和技術問題、實施周期、預期成果、人員配置、經費支持力度等都各不相同。研究生在剛開始進行研究的時候,應該對所參與的科研項目有較全面的了解。但目前這方面的系統介紹還不多。
創新性是科技論文的核心,也是決定成果能否發表的關鍵因素。創新能力還是研究生培養的核心目標之一[1-3]。剛開始從事科研的研究生大多對創新性缺乏正確客觀的認識,往往認為創新性高不可攀,容易產生畏難情緒和挫敗感。本文主要對高校教師承擔的常見科研項目類型和特點做簡單介紹,結合筆者熟悉的有機地球化學研究方向,對創新性進行初步的解讀,旨在培養學生從科研項目中挖掘創新點的能力,為切實提高科技論文寫作能力打下堅實的基礎。
中國石油大學(北京)開設的“地質類科技論文寫作”課程向本科生、碩士生和博士生詳細介紹地質類專業不同科研項目的來源和特點,指導學生挖掘各類科研項目中潛在的創新點及其實際應用價值和理論意義,為其科技論文寫作提供思路和方向。
國家自然科學基金資助的各類項目包括面上項目、重點項目、重大項目等,是高校和科研院所的科研人員承擔較多的一類項目,也是研究生參與面較廣的一類項目。該類項目的主要特點是強調基礎研究,突出創新。從2019年起,國家自然科學基金項目開始實行分類評價,即按照四類科學問題屬性,確定四類評價標準,不同類別的項目所關注和解決的科學技術問題各不相同(詳情請參考國家自然科學基金委員會網站及相關資料)。
國家重點研發計劃由國家重點基礎研究發展計劃、國家高技術研究發展計劃等國家級項目支持計劃整合而來,主要針對事關社會發展和國民經濟,以及產業核心競爭力、整體自主創新能力和國家安全的重大科學問題、重大共性關鍵技術及產品,具有戰略性、基礎性、前瞻性的特點。
國家重大科技專項項目主要是指通過技術突破和資源集成,在一定時限內完成重大戰略產品、關鍵共性技術和重大工程。這類項目偏工程、技術和實踐應用。我校石油勘探開發研究方向的教師目前承擔了較多的油氣資源領域的國家重大科技專項項目,許多研究生參與了該類項目。
這類項目類似于國家自然科學基金項目,比如各省市的自然科學基金項目、國家和部委重點實驗室開放基金項目、高校和研究院所設立的各類基金和人才項目及各種基金會支持的項目等。這類項目主要為申請人自由申請,擇優資助;支持力度相對較小,受經費和項目規模的限制,主要關注的是一些較小程度和范圍的創新性探索。
作為行業型高校,學校的人才培養和科學研究與企業的生產結合非常緊密。企業委托項目是包括中國石油大學(北京)在內的地質、礦產、石油資源類高校承擔科研項目的重要來源,也是行業型高校的特色。目前,這類高校的許多研究生的學位論文,就來自于這類科研課題。研究生參與該類項目能夠得到很好的工程實踐和應用研究訓練,為將來在企業從事科研生產打下很好的基礎。
科學研究一般需要科研課題的支撐,那么是不是沒有科研項目,就不能做科學研究了呢?實際上,研究生經過一定程度的文獻調研,基于導師已結題科研項目的資料、數據和成果,可以在導師指導下,自行規劃研究方向和論文選題。雖然項目已結題驗收,但科學研究仍可繼續,在已有數據、資料和成果的基礎上,補充實驗和數據,繼續深入研究。即使不是正式立項的課題,但同樣可以做出高水平的研究成果,發表高級別的論文。
創新性是科技論文的靈魂,是決定論文能否發表的關鍵。如果論文只是簡單重復前人已做過的工作,得出與前人類似的結論,那么盡管是自己研究出來的成果,也不屬于創新[4]。
剛開始科技論文寫作的科研經歷尚淺的廣大研究生對創新性缺乏正確的認識,認為創新太難了,遙不可及,易對科技論文寫作與發表失去信心。創新有大有小,“首次提出”“首次發現”固然很好,可這樣的創新成果畢竟是少數,對年輕的科研工作者來說難度很大。只要在某一點上有新意、有發展,或者應用了新理論和技術解決了某個地區的實際問題,也可視為一定程度的創新[4]。在中國石油大學(北京)教學改革基金項目“地質類科技論文寫作課程建設”的資助下,本文主要闡述科技論文寫作中有關創新性的特點和寫作要求。
通常,“首次提出”“首次發現”某個新的理論、原理和技術方法等,屬于原創性創新,是基礎科學研究的追求。比如,在有機地球化學領域,Rohmer等[5]提出沉積有機質中2α-甲基藿烷來自藍細菌細胞膜,且藍細菌是地球上最早的釋氧光合生物,對大氣中氧含量的增加起到至關重要的作用,因而可利用2α-甲基藿烷研究生物演化及古環境變化。再如Later等[6]發現和論證了咔唑類含氮化合物的運移分餾效應,利用其相關參數可以示蹤油氣運移方向和充注途徑。再比如王鐵冠[7]院士首次在華北克拉通元古界沉積有機質中發現并報道了一類新的分子標志物13α(正烷基)-三環萜烷,并被美國科學信息研究所(ISI)文獻庫收錄。上述成果都應屬于原創性創新。
比如,應用有機地球化學理論和技術解決重大地質事件、古環境恢復、生命演化、油氣地球化學基礎理論問題,筆者認為屬于次一級的創新。Summons等[8]根據西澳大利亞Hamersley 盆地古老巖石中2α-甲基藿烷的出現,將光合作用出現的時間初次厘定在25億年以前。謝樹成等[9]研究發現,在浙江長興煤山的二疊-三疊剖面,2α-甲基藿烷指數與生物滅絕高峰在地層上有良好的耦合關系,為地質重大事件提供了有力的證據。王鐵冠等[10]根據姥鮫烷和植烷含量的變化指示新元古代末期“雪球地球”時期冰層的厚度變化,發現“雪球地球”時期光合作用減弱但未完全停止,因而存在薄冰或者開放水體。當然,Kirschvink[11]和Hoffman[12]最先提出“雪球地球”假說的成果創新性更高,屬于原創性創新。
畢竟原創性的科學發現是少數,而且科學研究不是一個成果、一篇論文就能回答全部的問題,而是需要有更多的發現、補充、改進、完善,推動科學研究進一步向前發展。比如在分子標志物基礎研究領域,Brocks等[13]最早在海相沉積物中檢測和發現了奧克烷等化合物,指出了綠硫細菌和紫硫細菌的生物來源,屬于原創性創新。后來張春明教授等[14]在柴達木盆地湖相沉積有機質中,也發現了該系列化合物,同樣具有重要的意義。正如Brocks在審稿時對該成果的評價一樣,“作為第二篇報道沉積有機質中奧克烷的分布,將該化合物的發現從16億年前擴展到現代”,對其創新性給予了充分肯定。
再如,前述Larter等在Nature雜志上發表的關于苯并咔唑的運移分餾效應的成果,李美俊等[15]通過對比研究發現,苯并萘并噻吩和苯并萘并呋喃都具有與苯并咔唑相似的化學結構和性質,同樣可以作為油氣運移示蹤的指標,而且具有含量高、檢測簡便、適用油藏類型多的特點。雖然這樣的創新是模仿,創新程度較低,但仍然具有一定的創新性和應用價值。
以油氣地質研究為例,應用新的理論、方法和技術,解決某個盆地、地區、區塊的油氣成藏和地質勘探問題,應屬于新理論、新技術的實踐應用類創新。目前,許多工科院校教師承擔的科研項目,很多來源于公司和企業的資助。這樣的課題主要是為了解決企業在生產中遇到的技術難題,其成果對研究區的生產具有很好的指導作用。相應的科技論文偏向于案例研究,往往局限于某個盆地、地區或者局部的科學和技術問題,缺乏一般性意義。對不關注該區域的讀者來說,參考價值較低,不能引起本領域或者其他相關領域讀者廣泛的興趣,因而論文發表較困難,且被引次數偏少。
有些論文只是在原有成果的基礎上,簡單補充數據和資料。例如,已發表的論文基于30個原油的數據分析,厘定為其屬于同一族群,源自同一烴源灶。新的研究補充了20個油樣,取得結論與之前一樣,也屬于同一族群。該研究只能算是補充了新的數據、新的資料,對油田的勘探有一定的作用,說明可以繼續尋找來自該烴源灶的油藏;但對科學研究沒有太大推動作用,對不從事此盆地油氣勘探的讀者來說,收獲甚微。反之,如果你發現新分析的20個油樣中,有5個是不同的,屬于另外一個族群,明顯不同于前人的研究成果與認識,那么從事該地區油氣勘探的研究人員會非常感興趣,意味著該盆地存在另一個含油氣系統,因而發表的可能性較大。
結合國家自然科學基金對創新分類的評審標準,深入淺出地闡述了如何從不同類型的科研成果中挖掘創新點。
該類項目的科學問題來源于科學家的靈感,項目擬解決的科學問題本身具有鮮明的首創性,目的是通過自由探索形成原創性成果。如果在讀研究生期間能參加這樣的課題,就有機會取得原創性成果,發表高級別論文。但這也存在很大的風險,因為這樣的項目本身就是探索性項目,難度大、研究周期長,且可能失敗。此外,大多數研究生的知識積累、學術能力尚不能很好地駕馭這樣的課題,當然借助導師的指導和總體把握,選擇其中某一點進行突破也是很好的選擇。
對于該種類型的項目來說,科學問題來源于世界科技前沿的熱點、難點和新興領域,旨在采用新的技術、方法取得開拓性成果,促進和拓展學科前沿。一些新技術和工程應用的自然科學基金項目,以及不同級別、不同來源的帶有學科建設性質的項目當屬此列。這類項目的特點是密切關注和跟蹤世界科學技術的前沿問題,已有一定的基礎,但尚處于探索階段,需要進一步研究以推動其發展和完善,同時拓展其在不同領域的應用。
這種類型的項目偏向于技術科學,例如國家重大科技專項中的油氣重大專項,就是石油企業與高等院校和科研院所聯合攻關,利用高校和科研院所在基礎研究方面的優勢,解決油氣資源勘查和開發利用中的重大科學和技術問題。它以問題和需求為導向,促使基礎研究轉化為應用成果。目前,地質、礦產和石油資源類高校的教師承擔了較多數量的油氣重大專項課題或者專題,且許多研究生參與了這些課題的研究任務。項目本身要求以基礎理論研究為指導,緊密結合生產實際,能在生產中取得顯性的應用效果。
這類項目是以學科交叉為特征的一類項目,旨在通過交叉研究取得重大科學突破或產生新的生長點,或在某一領域中取得突破性應用成果。例如《科學》雜志對創新的要求,其中一條就是“將原先彼此分離的研究領域融合在一起”[1],因此,學科交叉是重要的創新源泉。由于各個學科都有成熟的理論知識體系和研究技術,學科交叉較容易產生新思路、新突破。例如,將分子有機地球化學與生物學結合,研究地質歷史上生命的起源與演化;將分子有機地球化學與地質學結合,研究古環境變遷和重大地質時間等,都是學科交叉融合的實例。
這類項目即我們常說的“橫向”項目,以解決生產中存在的問題為導向,在這些項目的研究過程中,可能需要一些新的理論做指導,用到新的技術和新的研究思路。如果項目研究的目的僅僅局限于解決某一個地區、某一個領域局部的特殊問題,研究成果要發表在較高級別的期刊有較大的難度。這就需要研究生在做這些項目研究的過程中,舉一反三,尋找共性問題,或者事先帶著科學問題,充分利用第一手數據資料,挖掘具有一定科學意義的創新點,而不是以解決生產中存在的問題為最終目的。
科技創新是國家核心競爭力和社會生產力的核心支撐,而科技論文是科技創新成果的有效呈現。在科研探索中,科研團隊應該結合不同級別科研項目的特點,合理評價科研成果的創新級別,并撰寫相應的科技論文。科技論文發表不僅是為了科研成果展示與宣傳,更是綜合國力和科技實力的表現形式之一。