自然科學實證研究的形式邏輯模型在研究論文審讀和編輯中的應用

丹 陽，姜 丹，王文倩，陳常青*

1.中國醫學科學院藥用植物研究所《Chinese Herbal Medicines》編輯部 北京 100193；2. 天津中草藥雜志社《Chinese Herbal Medicines》編輯部 天津 300301

0 引 言

學術刊物的生命在于高質量的論文［1］，創辦世界一流科技期刊離不開高質量的論文。Chinese Herbal Medicines是中國第一份中藥專業的英文學術期刊，于2019年入選中國科技期刊卓越行動計劃，先后被國際知名數據庫eSCI、Scopus、PubMed Central收錄，并于2023年獲得首個影響因子3.8。自創刊以來，編輯部一方面依靠編委會策劃優質選題，積極爭取優質稿源［2］；另一方面研究國際知名期刊英文論文的撰寫規律，培養期刊編輯撫育優質稿件的能力。為此，我們于2019年提出了自然科學實證研究的形式邏輯模型［3］。但對如何應用該模型處理文稿尚未專門介紹，而且目前對于如何提升英文論文的論證品質，特別是中藥領域的英文學術論文，缺少實際案例分析的論文論著。本文從Chinese Herbal Medicines來稿中選擇編案一則，詳細介紹在審稿、編輯加工過程中如何使用這個模型診斷研究論文，以提升研究論文的整體論證品質。

已知該模型的特點是分成了2個級別的組件，第一級別由“提問”和“解答”組成：“提問”代表為什么開展本研究，“解答”代表本研究是做什么的。“提問”由3個第二級別的組件構成，即背景、沖突和疑問；“解答”由6個第二級別的組件構成，即假設、立論依據、方案、方法、結果和結論。各組件之間高度相關，彼此相互推演，有的組件雖然隱含，但是能通過其上下組件推測出來，可形成貫通的鏈路（圖1），此為正常模型。病態模型的特點是不能形成貫通，表現為有的組件缺失、有的組件冗余，組件之間沒有邏輯關聯，無法形成貫通的鏈路（圖2）。我們只要按部就班把各個組件從論文中找出來，組合成一張草圖，就可以與正常的邏輯圖進行對照，比較差距，做出正確診斷，然后查缺補漏、刪減多余、關聯邏輯，達到提升論文質量的目的。

圖1 自然科學實證研究的形式邏輯圖Fig.1 Formal logic diagram of empirical research in natural science

圖2 自然科學實證研究的形式邏輯病圖（x，組件之間無關聯；，該組件沒有或者多余Fig.2 Illogical diagram of empirical research in natural science

摘要是論文的縮寫版，摘要的內容和正文的內容需一一對應，摘要四要素中的研究目的包含“背景”“沖突”“疑問”和“方案”。通常正文引言部分包含“背景”“沖突”“疑問”“假設”“立論依據”和“方案”6個組件，摘要中的目的和正文的引言呈對應關系。所以本文重點分析來稿的“摘要”“引言”“結論”，同時，考慮到“討論”也是寫作中的重點和難點，所以要把以上要素融合起來，舉例說明該模型的應用。

1 文本材料和方法

1.1 文本材料

從Chinese Herbal Medicines來稿中選出一篇研究論文，編號為CHM-2017-0022，來稿題目為《Predicting and evaluating the ecological suitability of the medicinal plant American ginseng（Panax quinquefoliusL.）》。該文對應2018年第10卷第2期論文《Evaluation and prediction of the ecological suitability of medicinal plant American ginseng（Panax quinquefoliusL.）》［4］，在Web of Science顯示迄今已被SCI期刊引用10次。為便于論述，將原文和正式出版論文的摘要、引言、結論和討論各句用阿拉伯數字進行順序編號。

1.2 方法

處理步驟如下：①明確研究主題，找出相關組件，主要從“題目”“摘要”“引言”“討論”和“結論”中尋找，先尋找2個最基本的組件“提問”和“解答”，再尋找二級組件，并寫出各組件的主要信息；②畫出形式邏輯圖；③從兩方面分析其中的邏輯錯誤，一是各組件是否齊備、是否冗余、是否缺失，二是組件之間是否關聯；④畫出修正后的形式邏輯，反復修改，得出正常的邏輯圖，完善論文論證邏輯；⑤潤色英文，將修改好的文本各句與各邏輯組件對號入座。

2 結果與分析

2.1 從原文“摘要”中尋找各組件及其邏輯關系

摘要中句子1意思是“為了研究西洋參的全球生態適應能力”，作者將其視為“研究目的（Objective）”，意味著本文的“研究目的”就是為了研究西洋參的全球生態適應能力，顯然這只表述了本文做什么，實為“研究方案”，這是個缺少“提問”的摘要。句子2和3，作者將其視為“研究方法（Methods）”。句子2意思是收集了西洋參在全球真實分布的226個樣點及其氣候土壤數據，用MaxEnt預測西洋參在全球的分布適應區，我們認同本句是“研究方法”。句子3意思是對西洋參的氣候和土壤特點進行了研究，我們認為本句不是“研究方法”，而是“研究內容”。至于是否有遺漏的“研究方法”，還需在正文的“材料和方法”中尋找。作者視4—6句為“研究結果（Results）”：句子4意思是西洋參在全球的適宜面積和分布國家，我們認同這屬于“研究結果”，是從句子2“研究方法”中得到的“研究結果”；句子5意思是影響西洋參地理分布的主要生態因子是氣溫和降水，我們認為本句更像是“結論（Conclusion）”，而且和“研究方法”中的句子3也沒有嚴格的邏輯關系；句子6意思是氣候特征定量分析，表明西洋參生長的關鍵時期是4—10月，我們認為本句可以視為“研究結果”，但是沒有“研究方法”支撐，來路不明。作者為什么要寫句子5和6？這需要和作者進一步溝通。是否有遺漏的“研究結果”？還需要從正文的“研究結果”中尋找。句子7意思是本文首次在全球尺度上使用MaxEnt預測了西洋參的適應區，開創性地研究了栽培西洋參所需的氣候和土壤特征，作者視為“研究結論”，我們認為該句是對本研究的自我評價，只是重申了“研究內容”，而不是真正的“研究結論”。

分析得出摘要的形式邏輯診斷圖（圖3）。圖3顯示缺少“提問”，為偽“研究結論”，只有句子1、2和4有邏輯關系，沒有形成封閉的邏輯環，缺失的組件可以從正文的“引言”“研究方法”和“研究結果”中繼續尋找。

圖3 CHM-2017-0022摘要形式邏輯診斷圖（以原始稿為藍本標記句子）Fig.3 Formal logic diagnosis of abstract of manuscript No. CHM-2017-0022（sentences numbered based on manuscript）

2.2 從正文“引言”“材料與方法”和“研究結果”中尋找各組件及其邏輯關系

引言第一段（1—3句）講述了西洋參的植物學、化學、藥理等基本信息，還有產區栽培和市場需求等，我們將這3句視為“背景”。從論文題目可知，本文主題是西洋參產區，所以本段只需說明西洋參有藥用價值即可，過多提供藥理化學文獻會導致主題不明確。

引言第二段（4—8句），其中句4和句5談論西洋參產區，把這兩句也識別為“背景”，句6—8談到美國政府的禁令、中國某些地方限制栽培，導致產區面積縮小，供不應求，我們歸為“沖突”。仔細分析后，發現本文的“沖突”帶給讀者至少3個“疑問”，這么多“疑問”導致讀者的思路開始脫離論文主題（圖4隱含疑問A）。

圖4 CHM-2017-0022摘要和正文形式邏輯診斷圖（以原始稿為藍本標記句子）Fig.4 Formal logic diagnosis of abstract and text of manuscript No. CHM-2017-0022（sentences numbered based on manuscript）

引言第三段（9—11句）是在“解答疑問”，其中第9句意思是必須尋找新產區，屬于采取行動前的一個想法，分析發現這里隱含了“圖4疑問B第1問”，即如何尋找新產區。10—11句是原文給出的“研究方案”，也給讀者帶來了不少“疑問”（圖4隱含疑問B第2～4問）。句子11盡管聲稱“首次”定量研究了西洋參氣候土壤特征，但是缺乏“立論依據”，可信度弱。結合對原文“研究材料與方法”和“研究結果”的審閱，對圖3進行完善（圖4）。

圖4顯示，全文論述邏輯缺乏“假設”和“立論依據”；有些組件提供了多余的信息，導致各組件關聯不密切，沒有形成連貫的邏輯閉環，如“背景”組件中只有“產區栽培和市場需求”能和“沖突”組件中的“西洋參產區縮小、供不應求”邏輯上相銜接。原文寫了多個“沖突”，給讀者帶來了多個“疑問”，困擾了讀者。究竟哪個“沖突”為主？經過分析，發現“沖突”組件中的“西洋參產區縮小，供不應求”只能和“隱含疑問A”中的第3問“如何尋找新產區”邏輯上相銜接。同時我們發現，從“研究方案”中也可以反推出“隱含疑問A”中的第3問“如何尋找新產區”，進而由這個疑問反向找到核心“沖突”，即“產區縮小，供不應求”。“研究方案2和3”表達形式不同，但是實質相同，“方案3”的表述更為精準，可缺乏“立論依據”，即“隱含疑問B”中的一系列疑問，尤其第2～4問有待論述。經過和作者深入溝通，作者對其進行了回答，進而形成了“立論依據”，而且從“研究方案”中也可以挖掘出論文的“假設”，即MaxEnt可以預測西洋參全球生態適應區。由于“假設”是有待證明的“結論”，因而可以推測出“研究結論”大概是本文建立了一個能預測西洋參產地的數學模型。

對圖3的“研究方法”進行完善，發現“方法3”比“方法2”表述更有效；對圖3的“研究結果”進行完善，發現“研究結果1和4”是有效表述，分別對應“研究方法1和3”。我們還發現，“研究結果3和4”都出現了“西洋參關鍵生長期”，和作者進行了深度溝通，作者提出在西洋參生長關鍵期，其適應區的氣候特征可以用MaxEnt模型中的“月降水氣溫比”作為特征參數進行描述，而這個參數是作者新發現的特征性生態參數，體現了本文對“研究方法”的創新。因此，建議作者把這個新參數納入“研究方法”，在“研究結果”中用“月降水氣溫比”來描述西洋參適應區處于生長關鍵期的氣候特征。

基于以上對“研究結果”的分析，推導出了“研究結論”：建立了一個被優化的MaxEnt模型，它能預測西洋參的產區。這個“研究結論”和假設推測的“研究結論”相同。而原文的“研究結論”和摘要中的“結論”認為是對本研究的自我評價，僅重申了“研究內容”，與“研究結果”和“假設”不構成邏輯關系。因此，建議修改原文的“結論”，并進一步調整論文邏輯（圖5）。

圖5 CHM-2017-0022修改后的形式邏輯圖Fig.5 Modified formal logic diagram of manuscript No. CHM-2017-0022

2.3 從原文“討論”和“結論”中尋找“研究結論”

經過分析，認為原文“討論”基本上是重復“研究結果”，沒有新的或有價值的信息。因此，建議作者圍繞本文提出的問題，即討論本文是否給予了解決，解決到了什么程度。具體來說，應該討論MaxEnt模型能否有效地預測和評價西洋參生態適應區，該模型自身的優缺點及其對研究結果可靠性的影響，以及今后如何完善。同時，句2、3提到西洋參生態適應區的月降水量和溫度比值在4—10月呈現穩定性，與西洋參生長關鍵期恰好吻合。這是作者新發現的結果，值得討論。因此，建議作者討論這個新發現的參數對于完善預測模型和預測西洋參生態適應區有什么價值。經反復修改，“討論”形成2個要點，分成2個小標題進行論述，詳見出版論文［4］。同時，從中挖掘出了可作為“結論”的信息，即本文建立的MaxEnt是個經作者優化的、能更加有效地預測西洋參生態適應區的模型（這一點契合了“假設”），其有效性需要經過田間調查或野外試驗驗證，于是得到了本文完整的形式邏輯（圖6）。

圖6 CHM-2017-0022完整的形式邏輯圖（以出版稿為藍本標記句子）Fig.6 Formal logic diagram of manuscript No. CHM-2017-0022 after major revision（sentences numbered based on published version）

2.4 完善英文，復核邏輯論證

在調整邏輯論證的基礎上，我們對英文進行了潤色。這里必須注意的是，一定是在論證邏輯得到完善的基礎上進行語言潤色。對于潤色英文，我們也形成了一套方法體系［5］，這里不予詳細論述。為便于對比修改效果，僅展示正式出版的題目和摘要。

新題目為Evaluation and prediction of ecological suitability of medicinal plant American ginseng （Panax quinquefolius）。

Abstract: Objective American ginseng is a medicinal plant with large market demand, however,its producing areas are shrinking because of the continuous cropping obstacles. Therefore, it is urgent to establish a suitable model for determining the new producing areas. Here we evaluated and predicted the suitable areas of American ginseng using the maximum entropy model （MaxEnt）. Methods Based on the 37 environmental variables （1970—2000） and 226 global distribution points of American ginseng,the maximum entropy model （MaxEnt） was used to determine the global ecological suitability regions for American ginseng. The ROC （receiver operating curve）is used to evaluate the model prediction accuracy.Meanwhile, an innovative ecological variable to indicate the climate characteristic in the American ginseng suitability regions was established based on the monthly precipitation and temperature. Results The potential ecological suitable areas of American ginseng were primarily in Appalachian Mountain in America and Changbai Mountain in China, about in the range of 35°N-50°N, 60°W-120°W and 35°N-50°N, 110°E-145°E, respectively, including the United States, Canada, China, North Korea, South Korea, Russia and Japan. South Korea and Japan were the potential producing regions. The precipitationtemperature ratios were stable at （0.22, 0.56） of the vigorous growth period （April-October） in the best suitable areas of American ginseng, serving as characteristic parameters to optimize the prediction model. The model showed that the common soil parameters were pH 4.5-7.2, Base Saturation （BS）above 80%, Cation Exchange Capacity （CEC） 10-20 cmol/kg, organic carbon （OC）＜1.4%, and the soil types were sandy loam or loam. The model showed that the common soil parameters were pH 4.5-7.2, Base Saturation （BS） above 80%, Cation Exchange Capacity（CEC） 10-20 cmol/kg, organic carbon （OC）＜1.4%, and the soil types were sandy loam or loam. Conclusion An optimization model was established to predict the producing area for American ginseng in this study and it needed a cultivation test to be verified.

3 討 論

3.1 分析過程中的三大難點

本文選擇的編案可以反映一些來稿的通病，即論文整體論證薄弱，體現為“背景”筆墨太多、“沖突”不明確、“疑問”不明確、“立論依據”薄弱、“研究結論”和“研究內容”混淆，不能形成封閉的論證環路。

審稿和編輯加工中的第1個難點是如何找出“疑問”。首先查看論文中是否明確指出“疑問”。英文摘要中首句通常以To study/ investigate等目的狀語開頭，基本都是本研究“做什么”，意味著“研究方案”；這種目的狀語并不能指出“為什么”，“為什么”意味著“問題”所在。在沒有明確指出“疑問”的前提下，要從“背景”或“沖突”中尋找“疑問”線索，“疑問”總是隱含在“沖突”中；同時，從“解答”或“研究方案”中尋找，從“做什么”反觀出“為什么”，這樣就能從“疑問”的上下游雙向挖掘出一個共同的“疑問”。本文案例引言體現“沖突”的句子中，第6—8句談到由于美國政府的禁令、中國某些地方限制栽培，導致產區面積縮小，供不應求。顯然，這屬于多個“沖突”，帶給讀者的疑問很多，增加了讀者的思考負擔，降低了論文的可讀性。

審稿和編輯加工中的第2個難點是如何找出“假設”“立論依據”和“研究結論”，這是因為很多來稿“假設”都具有隱含性，“立論依據”不足，“研究結論”和“研究內容”易混淆，如本編案。我們應該從“研究結果”中推導“研究結論”、從“研究方案”中反觀“立論依據”和“假設”，然后考察“假設”和“研究結論”之間是否體現這樣的關系，即假設是有待驗證的結論、結論是否是被證實或推翻的假設。最后審閱論文“討論”部分，審查研究結果或研究方案、技術等有哪些不足之處，避免下結論夸大其詞，確保“結論”恰如其分。如本編案就是按照這個思路完善了“研究結論”，發掘出了隱含的“假設”。

審稿和編輯加工中的第3個難點是如何找出創新點。形式邏輯模型中的9個組件都可以產生出創新點。如本文編案提出的“疑問”和“解決方案”原創性不高，雖然該問題有生產實踐價值，但是前人已經提出過類似問題，也使用過MaxEnt模型預測，原文只是擴大了MaxEnt模型的預測范圍，即從預測局部地區上升為預測全球，只是增加了數據量而已。在審稿和編輯加工過程中，發現在“研究方法”上可以提升創新性，即發掘出MaxEnt模型的一個新參數“月降水氣溫比”，這就改善了模型本身預測的準確性。作者提供的新模型不僅可以應用于西洋參，還可以運用于其他物種，從而提高“研究結果”的準確性。同時，考慮到預測只是數據模擬，是否能在真實世界發生還需要實地驗證。因此，建議作者在“研究結論”中增加“有待田間驗證”。

3.2 本模型適用范圍

本模型是一種思維工具，適合于實證類研究論文整體論證，并不涉及論文的細節論證。論文的論證品質還包括實驗方法設計是否合理完善、實驗數據是否可靠、實驗數據之間有無矛盾、研究結果是否共同支持同一個結論等諸多細節。這需要充分發揮審稿專家的作用，通過作者、編輯和審稿專家的共同努力，提升論文品質。

3.3 “擇優”與“撫優”必須兩手抓

國內外期刊對優質稿源的競爭異常激烈，而我國學者把大部分優秀論文發表在國外SCI收錄的期刊［6］。習近平總書記提出，“廣大科技工作者要把論文寫在祖國的大地上”［7］。科技管理部門也在逐步改善科研考核政策，以促進高質量論文發表在國內期刊。在高質量稿件資源有限的條件下，國內外期刊、新刊老刊之間“擇優”依然激烈。在《中國科技期刊發展藍皮書（2017）》上，王恩哥院士指出，“我國科技期刊要發展，需得到廣大科研人員的信任和支持，更要依靠自身科研實力的提升［8］。”這就告訴我們，打鐵需要自身硬，期刊只有自身優秀，有能力撫育高質量稿件，才能獲得廣大科研人員信任和支持。論文是期刊的“細胞”，編輯應提升撫育每個“細胞”的能力，這既是培育和建設世界一流科技期刊的內在實力［9］，也是對外邀約和篩選優質稿源的底氣。

4 結 語

創辦世界一流科技期刊離不開高質量的論文。編輯如何幫助作者進一步提升來稿質量，特別是中藥領域的英文學術論文，目前缺少實際案例分析。Chinese Herbal Medicines編輯部通過對國際知名期刊英文論文的撰寫規律進行研究，于2019年提出了自然科學實證研究的形式邏輯模型。本文從Chinese Herbal Medicines編輯部來稿中選擇了編案一則，詳細介紹了如何使用這個模型診斷研究論文，提升了研究論文的整體論證品質，從而適用于中英文來稿。實踐證明，這個模型符合科研思維規律，行之有效，可供編輯同行參考借鑒。