自然科学研究的流程

(一)自然科学研究的流程

自然科学是对自然世界的认识，经历了由简单到复杂、由低级到高级的过程，是不断探索、逐步获得的认识。以一般基础研究为例，自然科学研究的流程如下。

(1)选题及搜集资料。根据研究工作和实践发展的需要，提出需要解决的科学问题;根据研究兴趣和课题搜集有关信息、文献并整理、吸收，结合各方面条件，论证课题的必要性和可行性;提出初步设想，选择研究方法，拟订研究方案。选题极为重要，选题的要求是保证其有较高的科学价值和较好的创新机遇。

(2)进行观察和实验并获取科学事实。自然科学的研究方法主要是观察和实验，在进行观察和实验的设计、实施过程中，准确记录科学事实、实验数据。这个过程属于感性认识阶段。这个阶段的要求是全面(从不同角度和维度观察认识现象)、深入(透过现象看本质，不要浅尝辄止)和细致(不放过哪怕是十分细小的现象)。

(3)分析并提出科学假说。分析获取的科学事实和实验数据，揭示研究对象的本质和内在规律。首先是提出科学假说，做出假设性的解释和分析。提出科学假说的过程，要运用到分析、综合、比较、类比、归纳等逻辑思维方法，有时还会用到直觉、顿悟等方法。这是从感性认识上升为理性认识的过程，其核心要求是要有丰富的想象力和逻辑推理能力。

(4)实验检验。经过逻辑证明过了的科学假说还必须经过实践的检验，才能从假说提升为理论。根据科学假说进行演绎推理，设计新的实验来验证，不断地完善、补充、修改。认识运动是不断反复的，科学理论的提出不是一次研究就能完成的。

(5)建立理论体系。最终被实践检验为真理的科学认识，要通过一系列的原理、定律、公式，建立起比较完整的理论体系。

【案例】

1951年，23岁的沃森来到卡文迪许实验室，与克里克开始了对遗传物质脱氧核糖核酸DNA分子结构的合作研究。他们试图建构一个DNA分子模型。

当时研究DNA分子模型的还有其他实验室。从知识背景来看，研究者都是物理学家或化学家，包括克里克，只有沃森是遗传学家。因此，其他实验室的研究主要是根据晶体衍射图来建构模型，更多地是把DNA分子当作化合物，而不是遗传物质。而克里克和沃森研究小组则坚信DNA是遗传物质，并理解遗传物质需要什么样的性质才能发挥基因的功能。

克里克和沃森根据的数据有三条:①DNA由6种小分子组成，即脱氧核糖、磷酸和4种碱基(A、G、T、C)，由这些小分子组成了4种核苷酸，这4种核苷酸组成了DNA;②DNA是由两条长链组成的双螺旋，宽度为20埃;③在不同物种中4种碱基的含量不同，但是A和T的含量总是相等，G和C的含量也相等。尤其是第三条，克里克和沃森请数学家约翰·格里菲斯计算出A吸引T，G吸引C，A+T的宽度与G+C的宽度相等之后，很快就推演出了DNA分子的正确模型。

沃森和克里克在1953年4月25日的《自然》杂志上以1000多字和一幅插图的短文公布了他们的发现。他们将DNA的结构描述为双螺旋，在双螺旋的两部分之间，由4种化学物质组成的碱基对扁平环连接着。他们谦逊地暗示说遗传物质可能就是通过它来复制的。后来经过实验检验，他们的发现是正确的。

1958年，克里克又提出了“序列假说”和“中心法则”，这都为分子遗传学奠定了理论基础。这门新的学科综合了遗传学、生物化学、生物物理和信息学，是许多人共同奋斗的结果，除了克里克和沃森的杰出贡献外，还有威尔金斯、弗兰克林、鲍林、查加夫等科学家的不懈努力。

自然科学包含的学科种类繁多，研究的流程不尽相同，有些环节是交叉进行的。具体的研究流程还要根据学科特点和课题的特点来进行。很多科学发现也不是由一个人或一代人完成的，需要几代人不懈地探索。