关于科研方法的讨论

何嘉松

中国科学院化学研究所hejs@iccas.ac.cn

关于“科研热情和科研方法”讨论的发言2014 年 9 月 10 日，工程塑料室

2

教科书

专著

期刊论文

任务与方法

综述

研究论文

• 博士研究生 • 硕士研究生• 大学生• 中学生

学习已知、掌握知识 一对多

探索未知、创造知识 一对一

有言在先本人从来没有获得过对研究生导师的任何褒奖

因此，后面的感受不见得是成功的只是一种经历（不是经验！）的交流

希望听到其他导师（本所或我国）成功的经验

博士生的能力要靠学生自己去悟出

要靠学生自己通过研究课题的实践

有取舍地掌握文献、合理设计实验……

马伟明（硕博连读生） （我的最后一位硕博连读生，余坚协助）

• 2002.9 研究生院课程学习一年• 2003.9 进入实验室• 2007.5 博士论文答辩：

超临界二氧化碳作用下聚合物的结晶行为与固相转变

20274056

积累现象• 阅读参考文献• 选择间规聚苯乙烯开始实验探索

（具有典型的同质多晶现象）• 实验为主，穿插文献阅读• 一个一个体系地做实验

W. Ma, J. Yu, J. He, Direct formation of gamma form crystal of syndiotactic polystyrene

from amorphous state in supercritical CO2, Macromolecules, 2004, 37, 6912.

2003.9 进实验室 2004.4.28 投稿 2004.6.24 投出修改稿

2004.7.6 收到录用通知 2004.9.1 下载全文

6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

(5h) (11h)

(10min)

(3h)

(1h)

(1h)

T (

oC

)

P (MPa)

(from Ref. 2) + Amorhpous

Ma W, Yu J, He J, Macromolecules, 2004, 37, 6912

In 8- 20MPa, 35- 100C scCO2

Pure form obtained directly from amorphous sPS

Time decreased by increasing temperature

At 20MPa or longer time, liquid CO2 could not induced formation

Shadow area (8 MPa, 35 C) a little higher than critical P and T (7.37 MPa, 31.1 C)

寻找规律• 草稿撰写 正式投出

修改：结构、段落、图表、句子、用词修辞润色题目用词

（分析一期 Macromolecules 题目：类型、特色、深度）

Crystal Transition Behavior of Form Syndiotactic Polystyrene in Supercritical CO2

W. Ma, J. Yu, J. He,Empty crystal as an intermediate form for the to transition of

syndiotactic polystyrene in supercritical carbon dioxide, Macromolecules, 2005, 38, 4755.

探求机理• 瑞典 - 亚洲合作研究计划 (2007-2009)

与瑞典 Lund 大学 Frans H.J. Maurer 教授合作• 用正电子湮灭寿命谱技术揭示

超临界流体诱导聚合物结晶与固相转变机理

马伟明 2007.1 在 Lund 大学 3 周W. Ma, A. Andersson, J. He, F.H.J. Maurer, Free volume changes, crystallization and crystal transition behavior

of syndiotactic polystyrene in supercritical CO2 revealed by positron annihilation lifetime spectroscopy,

Macromolecules, 2008, 41, 5307.

2003.9 进入实验室 2007.5 博士论文答辩

2004[1] W. Ma, J. Yu, J. He, Macromolecules, 2004, 37: 6912.

2005[2] W. Ma, J. Yu, J. He, Macromolecules, 2005, 38: 4755.[3] W. Ma, J. Yu, J. He, Macromol. Rapid Commun., 2005, 26: 112.[4] W. Ma, J. Yu, J. He, Polymer, 2005, 46: 11104.

2006[5] 马伟明，余坚，何嘉松，高分子通报， 2006, (3): 17.

2007[6] W. Ma, W. Zhai, J. Yu, J. He, Polym. Intern., 2007, 56: 1298.[7] W. Ma, J. Yu, J. He, D. Wang, Polymer, 2007, 48: 1741.[8] W. Ma, J. Yu, J. He, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., 2007, 45 : 1755.

2008[9] W. Ma, A. Andersson, J. He, F.H.J. Maurer, Macromolecules, 2008, 41: 5307.

翟文涛（硕博连读生）（余坚的第一位硕博连读生，挂我名）

• 2003.9 研究生院课程学习一年• 2004.9 进入实验室• 2008.5 博士论文答辩：

超临界二氧化碳技术制备泡孔形态改善的

微发泡聚合物

2004.9 进入实验室 2008.5 博士论文答辩

2006[1] W. Zhai, J. Yu, L. Wu, W. Ma, J. He, Polymer, 2006, 47: 7580.

2007[2] W. Zhai, J. Yu, W. Ma, J. He, Macromolecules, 2007, 40: 73.[3] W. Zhai, J. Yu, W. Ma, J. He, Polym. Eng.Sci., 2007, 47: 1338.

2008[4] W. Zhai, H. Wang, J. Yu, J. Dong, J. He, J. Polym. Sci. Part B, Polym. Phys.

2008, 46: 1641.[5] W. Zhai, H. Wang, J. Yu, J. Dong, J. He, Polymer, 2008, 49: 3146.[6] W. Zhai, H. Wang, J. Yu, J. Dong, J. He, Polym. Eng. Sci., 2008, 48: 1312.[7] W. Zhai, J. Yu, J. He, Polymer, 2008, 49: 2430.

2009[8] 翟文涛，余坚，何嘉松，高分子通报， 2009, (3), 1.

14

科学技术 － 文学艺术客观存在 主观感觉

客观地反映实验结果 客观规律 可靠可信

现象－假设－证明

全过程的关键步骤

• 理解课题– 类型、方法、对策– 立论 虽然在开头，实际上直接涉及到结论

• 分解课题（部分、步骤）– 目的是什么？要验证哪些假设、说明什么问题 ?– 分成几个部分？何者先、何者后？

• 实验设计（要能提供一个规律性的结果）– 目的是什么？要验证哪些假设 ? – 测试项目、制样条件（拉开距离）– 试样准备（数量、起名、测试）

实验讲义—— 给自己写讲义

• 研究方法与绘画手法的比较

国画 西洋画国画重意境 西洋画重写实

两种画是两种理念在主导─ 看中国画时，重在似与非似之间，去感觉那种体现在画中的

人文精神和中国传统知识分子的意趣追求。─ 西洋画 （油画）颜料色彩丰富鲜艳，能够充分表现物体的质

感，使描绘对象显得逼真可信，具有很强的艺术表现力。

• 方差分析方法的使用点 – 直线与曲线 – 平面 – 曲面

• 数据处理与分析– 一切意味着什么？– 验证了哪些假设？ 结果如何？– 如何看待反常的、无法解释的结果？– 为什么与众不同？还需要什么试验来证实什么？– 设计新的实验来证实尚未成型的认识，才会有深入的认识

• 归纳与综合（形成完整认识——论文）总结部分 能否从各章形成一个较为完整的认识？

18

结构

加工

性能

纤维素的聚合度 — 结晶行为

• 课题出自项目在认识科学规律上有足够的未知空间

• 博士生的能力要靠学生自己去悟出要靠学生自己有取舍地掌握文献、合理设计实验匹配目标与工具（如：目的地与运输工具）

• 师生之间的交流十分重要– 不按照固有的模式培养学生，一对一的方式——因材施教– 根据学生的兴趣、特点与能力，给予一定的自由度与发展空间– 有一定提前量的引导，再因人而异地帮助深入– 交流的频率决定付出的收效——学与问（主动与否在于学生）

• 课题组里其他老师的协助十分重要- 帮助学生理解课题- 帮助学生分解课题，减小从题目到细节之间的跨越难度- 提供测试思路与条件，解决实验中的具体技术难题- 帮助分析数据、得出结论、撰写初稿、……

• 挑战导师的胸怀与能力，导师同时也在逐渐成熟导师的个性与特点、指导方式

• 1978.10- 1981.11中国科学技术大学研究生院理学硕士（恢复研究生制度后第一批）

• 1982 年 中国科学院化学研究所第一批博士生 8名： 2 + 2 + 2 + 1 + 1

面试方法

• 1982.3- 1985.8中国科学院化学研究所理学博士（设立博士生制度后第一批）

导师：钱人元院士、所长基于课题研究的研究能力培养

• 研读专著 A. D. Jenkins, Polymer Science

• 分析题目性质 - 聚对苯二甲酸乙二酯（ PET ）取向非晶态的形成及结晶行为- 聚 [芳基二甲酸（聚四亚甲基醚二醇）酯 ] 的激基缔合物荧光谱和结晶 形态

• 分析结果、提出假设、设计实验• 1984 年 1 月就提出博士论文的撰写：结构与方法

“这蛮好的”——这就是钱先生给助手与学生好结果的最好评价

1982 年 博士生

谢谢！欢迎批评指正！ 欢迎开展讨论！

1978-1985 年的硬件条件

• 没有互联网– 查文献 CA 与相关期刊

• 没有复印机、打印机– 手抄

• 没有计算机及办公软件• 打字机

– 手绘图• 仪器落后

– DMA手记电位值，再转换成温度值– GPC手工进样（ 40 min 一次）

张军 博士，研究员，博士生导师1999.4 进入博士后流动站2001.4 出站：

含热致液晶聚合物的原位复合材料和原位混杂复合材料

2001 J. He, J. Zhang, LCP Blends, in Tai-Shung Chung edited ‘Thermotropic Liquid Crystal Polymers: Thin-film Polymerization, Characterization, Blends, and Applications’, Technomic Publishing Co. Inc., Lancaster 2001, pp. 183-218.

2002 J. Zhang, J. He*, Interfacial compatibilization for PSF/LCP blends by a modified polysulfone, Polymer, 2002, 43, 1437.

2002 张军，任强，何嘉松，一种纤维素溶液的制备方法，中国发明专利，02147004.9.

2002 张军，武进，任强，何嘉松，一种含不饱和双键的室温离子液体及其制备方法和应用，中国发明专利， 02155945.7.

2003 任强，武进，张军，何嘉松，过梅丽， 1－烯丙基， 3－甲基咪唑室温离子液体的合成及其对纤维素溶解性能的初步研究，高分子学报，2003, (3), 448.

2004 J. Wu, J. Zhang*, H. Zhang, J. He, Q. Ren, M. Guo, Homogeneous acetylation of cellulose in a new ionic liquid, Biomacromolecules, 2004, 5, 266.

2010 研究员，博士生导师，杰出青年基金项目• 纤维素化学与物理• 天然高分子材料的绿色加工与功能化• 离子液体在高分子中的应用• 功能高分子材料

刘琛阳 博士，研究员，博士生导师1997.9 研究生院课程学习一年1998.9 进入实验室2002.5 博士论文答辩：

新型茂金属催化烯烃共聚物及其共混物的结构与性能2002-2004 中国科学院化学研究所，助研

2002 C. Liu, J. Wang, J. He*, Rheological and thermal properties of m-LLDPE blends with m-HDPE and LDPE, 2002, Polymer, 43, 3811.

2003 C. Liu, J. Zhang, J. He*, G.-H. Hu, Gelation in carbon nanotube/polymer composites, Polymer, 2003, 44, 7529.

2003 C. Liu, J. Yu, X. Sun, J. Zhang, J. He*, Thermal degradation studies of cyclic olefin copolymers, Polym. Deg. Stab., 2003, 81, 197.

2004 C. Liu, J. Yu, J. He*, W. Liu, C. Sun, Z. Jing, A Reexamination of GN0 and Me of Syndiotactic Polypropylenes with Metallocene Catalysts, Macromolecules, 2004, 37, 9279.

2004.5 比利时鲁汶大学，博士后2007.5 陶氏化学上海研究中心，高级研究员

2008.6 研究员、博士生导师• 分子流变学与聚合动力学• 应用流变学• 流变测量学