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基于知识单元的科学发现链式结构研究

作　者: 滕立
导　师: 刘则渊
学　校: 大连理工大学
专　业: 科学学与科学技术管理
关键词: 科学计量学科学发现共被引分析知识单元链式结构
分类号: G301
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 70次
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内容摘要

科学发现是科学活动中最重要的内容。科学文献既是科学知识的载体,其创作与更新的过程反映了科学家进行科学创造的过程。如何利用科学文献中的科学知识来表征科学发现的知识结构,分析科学发现的知识来源及科学发现间的知识上的联系,进而总结科学发现的一般模式,就成为本文的主要目的。首先分析了与科学发现有关的基本概念,把科学发现分为科学事实的发现和科学规律的发现两在类型。然后以波普尔、库恩二人的相关理论为基础,总结了科学发现的一般过程,提出了科学发现链式结构的概念。通过牛顿-奥尔特加模型总结了其一般模式：即以重大科学发现为关键点,科学发现过程表现为在众多普通科学发现的基础上做出重大科学发现,从而引发一系列普通科学发现并进一步导致新的重大科学发现。科学发现链式结构有两种形式：1)科学发现自身的链式结构；2)科学发现所引发的链式反应。在此基础上,进一步指出基础研究中的重大科学发现通过表征科学——技术二维结构的新巴斯德象限,经过技术科学的转化,其链式结构将突破、延伸到技术领域从而形成技术发明。其次,在波普尔世界3理论和赵红洲的知识单元游离、重组与更新理论基础上,指科学家利用文献与生产文献的过程表征了科学发现的过程,并导致科学文献间知识上的联系,形成科学文献的知识网络。利用知识计量学中的相关概念与理论,以及对文献共被引的本质分析,提出了利用科学文献中的知识单元表征科学发现链式结构的方法和测度指标,以知识的流动、重组与更新的角度分别从宏观和微观上反映了科学发现的链式效应及科学发现的知识来源、知识结构和新知识的产生过程。相应地,所构建的知识链及其结构称之为基于知识单元的科学发现链式结构。第三,以前述理论和方法为出发点,在总结科学事实与科学规律发现的一般过程基础上分别以石墨烯的发现和弱相互作用研究为对应的案例,利用文献共引分析与共词分析等方法构建了其各自的发现链式结构,总结了其特征。实证分析表明基于知识单元的科学发现链式结构理念与方法对总结不同类型的科学发现模式,分析其知识来源、知识结构及演化过程都非常有效,从而为科学发现的研究提供了新视角、新方法。第四,通过对“纳米之父”斯莫利发表的专利进行共被引分析,初步探讨了科学发现到技术发明的链式过程,验证了基础研究(科学)经过技术科学转化为技术发明(创新)的条件与过程。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-24
  1.1 研究的背景  9-10
  1.2 问题的提出  10-11
  1.3 研究的意义  11-12
  1.4 国内外科学发现研究综述  12-18
    1.4.1 国内外科学发现研究整体状况文献统计  12-15
    1.4.2 科学发现研究理论综述  15-17
    1.4.3 基于知识网络的科学发现综述  17-18
  1.5 研究思路、研究内容、研究方法与创新点  18-24
    1.5.1 研究思路与框架  18-20
    1.5.2 本文的主要内容  20
    1.5.3 主要研究方法  20-21
    1.5.4 本文主要的创新点  21-24
2 科学发现链式结构理论框架及其建构  24-51
  2.1 科学发现的基本概念与一般过程  24-28
    2.1.1 基本概念  24-26
    2.1.2 科学发现的一般过程  26-28
  2.2 科学发现的链式结构  28-31
    2.2.1 科学发现链式结构的概念与模式  28-29
    2.2.2 科学发现链式结构的内涵  29-30
    2.2.3 科学发现链式结构的延伸  30-31
  2.3 科学发现的本质：知识单元重构  31-37
    2.3.1 科学发现的客观知识基础：关于世界3的理论  31-32
    2.3.2 科学发现的知识加工过程：知识单元的游离与重组  32
    2.3.3 知识单元重构的理论基础：知识计量学  32-36
    2.3.4 知识单元重构的主要对象：科学文献  36-37
  2.4 基于知识单元的科学发现链式结构理论与方法  37-50
    2.4.1 科学发现链式结构理论框架的三个层次  37-41
    2.4.2 基于知识单元的科学发现链式结构理论整合  41-42
    2.4.3 揭示科学发现链式结构的知识图谱方法  42-45
    2.4.4 计量指标与相关算法  45-50
  本章小结  50-51
3 科学事实发现的链式结构——以石墨烯的发现为例  51-85
  3.1 科学事实发现的一般过程及案例选择  51-54
    3.1.1 科学事实发现的一般过程  51-52
    3.1.2 案例选择  52-54
  3.2 数据检索策略与预处理  54-56
    3.2.1 数据检索策略  54-55
    3.2.2 检索结果与数据分组  55-56
  3.3 石墨烯发现的知识图谱展示  56-60
  3.4 基于知识单元的石墨烯发现链式结构  60-81
    3.4.1 石墨烯发现链式结构  61-67
    3.4.2 石墨烯发现引发的链式反应  67-81
  3.5 石墨烯发现的链式结构再现  81-84
  本章小结  84-85
4 科学规律发现的链式结构——以弱相互作用系列发现为例  85-119
  4.1 科学规律发现的一般过程及案例选择  85-90
    4.1.1 科学规律发现的一般过程  85-87
    4.1.2 案例选择  87-90
  4.2 数据检索与预处理  90-91
    4.2.1 数据检索策略  90
    4.2.2 检索结果与数据分组  90-91
  4.3 弱相互作用研究系列发现的知识图谱展示  91-100
  4.4  100-113
    4.4.2 宇称电荷联合(CP)不守恒的发现  100-102
    4.4.3 自发对称性破缺概念与弱电统一理论建立  102-108
    4.4.4 CP破缺起源的发现  108-111
    4.4.5 知识单元视角下宇称不守恒发现引发的链式反应  111-113
  4.5 弱相互作用研究系列科学发现链式结构再现  113-118
  本章小结  118-119
5 科学发现到技术发明的链式结构—以斯莫利的发现-发明为例  119-135
  5.1 科学发现链式结构延伸到技术发明的过程、内因及条件  119-120
  5.2 案例选择、数据检索与处理及分析流程  120-124
  5.3 科学发现到技术发明的知识图谱展示  124-127
  5.4 科学发现到技术发明的微观结构  127-132
  5.5 科学发现到技术发明的链式结构特征及其再现  132-134
    5.5.1 科学发现到技术发明的链式结构特征  132-133
    5.5.2 科学发现到技术发明的链式结构再现  133-134
  本章小结  134-135
6 结论与展望  135-138
参考文献  138-142
攻读博士学位期间发表学术论文情况  142-143
致谢  143-144
作者简介  144-145

基于知识单元的科学发现链式结构研究

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