如何寫好科學基金的立項依據和研究方案

立項依據撰寫中最常見的敘述套路是兩種“三段體”格式，即“意義-現狀-擬研究…”和“熱點-意義-擬研究…”。其實，“三段體”式的論述是遠遠不夠的，因為這種方式不能讓評審專家清楚地了解申請者擬開展研究的價值究竟幾何。在文獻閱讀沒有遺漏的前提下，這種表述最多只是讓評審專家知道某個領域或方向上的研究熱點和重要進展，而專家特別想要了解和把握的申請者自己的想法和思路卻論述不夠充分。因此，申請者在問題的提出、思路的凝練，以及論證過程邏輯上的連貫和推進的嚴密性方面需要下更大的功夫。

很多申請書的研究方案部分寫得平淡而缺乏特色。寫法中常見的套路是先堆砌實驗手段和方法，接著羅列很多“高、精、尖”儀器，然后畫上帶有一定程序性、指向性的框圖謂之技術路線，最后再添上一段試驗方案敘述和無關痛癢的可行性分析。其實，研究方案部分是大有文章可做的，好的研究方案不但能夠為申請書增添光彩，同時也是創新性工作的重要保障。

立項依據撰寫的基本思路

科學基金的靈魂是創新，這就要求申請者在立項依據中能夠對自己擬開展研究工作的創新性給出科學的、符合邏輯的和嚴密的論證。高質量的立項依據一定要有確切的科學問題和凝練得令人信服的研究思路，并要圍繞上述科學問題展開論述申請人是如何認識和理解這個問題的，以及解決該問題的新想法。通過擺事實、講道理，獲得評議人對自己研究工作科學價值的認同。換言之，立項依據必須回答如下問題：擬開展的研究是否會對所在領域做出新的貢獻？擬開展的研究有何預期意義和影響？是否會增進所在領域的知識？擬開展的研究是否有明確的研究目的和長遠的目標？

立項依據撰寫中，需要對下面五個問題給出令人滿意的回答和交代。首先研究者需明確擬開展的研究究竟是個什么樣的問題（what），為什么要研究它（why），從何處入手（where），有什么對策、如何破解（how），誰來做最合適（who）。問題和思路如何進行思考？思辯如何全面而透徹？論述如何符合邏輯？在這個過程中申請者要能夠做到視野再闊一分，洞察再深一層，遠見再進一步。如果對上述五個問題能夠給出清晰、透徹的論述，那么立項依據的功課就基本做到位了。

愛因斯坦曾經說過：“Logic will get you from A toB. Imagination will take you everywhere.”提出問題需要想象力，但論證需要嚴密的邏輯過程。要在真正理解和吃透的基礎上，以事實為依據，以想象力為翅膀，將科學問題論述透徹，把為什么這樣解決的道理講清楚，把來龍去脈說明白，把自己的思路和想法敘述到位，把研究的問題所涉及因素的本質和因素之間的關系梳理清楚。唯此，才有可能獲得評議人的支持。

下面就舉一些實際例子來說明如何更好地撰寫立項依據。

首先，提出科學問題和研究思路。科學問題可以從實驗現象中來。在盧瑟福發現α粒子的大角散射實驗中，用某種放射性物質發射出來的高能 α 粒子轟擊一層薄箔時，α 粒子有時被完全彈回。盧瑟福經過仔細思考后，意識到這種反方向的散射肯定是出自某種單一的碰撞。經過計算他發現除非重建一個原子模型，在新模型中原子的絕大部分質量都應集中在一個很小的核上，否則就不可能得到這種數量級的散射。正是從那時起，他認為原子有個很小但很重的帶電質心。這些看法后被蓋革和馬斯頓的一系列實驗所驗證，從而建立了新的原子模型。

霍爾醫生對于神經系統波蠕動的發現很偶然。當時他致力于梭尾螺的肺部循環問題研究。一次，他正要把砍去頭的梭尾螺的尾巴剝離出來，可是不小心卻把外殼扎破了。他發現梭尾螺仍在蠕動，并變換出各種形狀。之前，可能也有人看到過這一現象，但只有霍爾抓住了機會。他想知道這種現象背后的成因是什么，并成為第一個開展這項研究的人，把現象變成了問題，把偶然變成了必然。

再比如大氣層高度的問題。如果去爬山或去一個高海拔的地方，隨著高處的空氣變得稀薄，人的呼吸也會變得困難起來。在不能呼吸之前，人可以達到多高？換言之，可供人們呼吸的大氣層究竟有多高？11 世紀的一個科學家 Ibn Mu’adh 巧妙地解決了這個問題。經分析推理，他認為暮光的出現是即將消失的太陽光線被大氣層高處的水蒸氣反射的結果。通過觀察黃昏太陽落山的速度，他指出暮光中的太陽應該在水平線以下 19 度的位置。由此他計算得出大氣層的高度是 52 英里，很接近我們現在知道的準確值 62 英里。

當然，問題也可以從其他人的研究工作中來。在材料科學領域中，金屬非晶形成的判據問題、脆性問題都是領域中大家公認的科學問題。很多學者致力于這方面的研究，并提出自己的見解，比如判據的彈性模量唯象模型、雙弛豫模型等。從而，推動了對這些問題本質的進一步理解和認識。

其次，論證所提出的科學問題和研究思路。問題的提出和切入可以是千差萬別的，例子也不勝枚舉，但核心要義是在自己的研究生涯中不但要學會勤于觀察和思考，還要能做到善于觀察和思考，更要深度挖掘藏在表象背后的本質，發現和理解事物之間的關聯和區別，這樣才能從必然王國走向自由王國。

對于研究思路的論證，需要一個相對完整的思辨和縝密的邏輯演進過程，這其中涉及到諸如看事物的切入點和角度問題分析、認識、理解和把握。以前述的原子模型問題來說，給定角度的散射粒子數與箔的厚度、核電量、粒子速度之間的關系都應該是要考慮的基本要素。非晶形成判據可以是熱力學意義上的熵關聯問題，也可以從彈性模量的角度去尋找內在聯系。再比如納米材料中的 Hall-Petch 關系究竟是否存在臨界晶粒尺寸拐點。這些都是非常好的切入點，需要相當篇幅的論述才能讓評議人了解和認同這樣的切入，才能讓評議人明白申請者的思路究竟好在哪里？如何進行研究才能把這些問題的微觀機理揭示出來？已有的研究表明，廣義上的界面特征和行為是其中的關鍵。

一個符合邏輯發展的思路，一定是從 A 點到 B 點縝密而又線性的推進過程。這里引用一段關于萬有引力定律的論述，相信讀者能夠體會到邏輯的這種線性力量。眾所周知，地球上所有物體都要受到一個指向地心的引力作用，那么這種引力能夠影響到多大范圍呢？它能影響到月亮那么遠的地方嗎？根據伽利略的論證，要改變勻速直線運動和靜止物體的自然狀態就需要施加外力作用，牛頓假定月亮不受任何力的作用，那么它將脫離軌道而沿軌道的瞬時切線方向離去。如果月亮的運動是受地球引力影響的，那么這種引力的作用就會把月亮從瞬時切線方向拉到軌道上運動。由于月亮繞地球轉動的周期和距離都是已知的，所以很容易算出月亮由切線落下的速度。將其和自由落體的速度相比較之后，牛頓發現兩者之比為 1:3600，又因為月亮到地心的距離是地球表面上物體到地心距離的 60 倍，這就意味著存在一個與距離平方成反比的力。

在申請者對一個問題和相應的研究思路進行了透徹、充分和令人信服的論述之后，如果自己還有一些相關的前期工作基礎作為鋪墊，評議人自然就認為申請者是開展這項工作的最佳人選。

研究方案撰寫的基本思路

關于研究方案的撰寫，申請者需要對其中一些重要事項有總體把握和認識。例如，擬采用的研究方法是否正確和新穎？研究方案的必要性和可行性如何？所提到的研究方法能否保證目標的實現？其中不但要保證相關的宏觀思路是確切的，對于實驗過程中所涉及的細節也需要申請者深思熟慮。

那么，如何撰寫研究方案才能使人印象深刻呢？首先，要針對研究目標和研究內容，提出有針對性的方案設想。對于特定的擬揭示的科學問題、要達到的科學目標、擬開展的研究內容，采用什么樣的具體思路去實現預期目標。研究方案是保障創新性思路得以實現的具體實施路徑，申請人需要對方案的總體設想和具體細節兩方面都要有所把握。總體把握要能夠洞察到研究的命門所在，并給出方案對策，新穎和獨特的思路應該是首先要考慮的；具體技術細節的把握則重在高招、竅門和另辟蹊徑；此外，還要對思路和細節上的可行性給予論述。總之，研究方案一定要體現獨一無二的特性，不能讓評議人讀起來感覺張三的研究能用，李四的研究也能用，從而失去了研究方案的應有獨特價值。

下面也試舉幾例來說明研究方案應該如何撰寫更能體現其價值。

大約在公元前 250 年，阿基米德遇到了一個難題，就是要幫助國王測量出王冠的體積。可是王冠的形狀不規則，無法進行測量。一天，阿基米德在洗澡時發現，當他進到澡盆時，浴盆里的水面就上升了一些，他的身體擠占了水占有的一部分空間。他由此想到了測量王冠體積的方法。阿基米德先把王冠放進盛水的容器中，然后再測量所排除的水之體積，從而解決了這個難題。1665 年，牛頓關于太陽光譜的實驗方法也是很巧妙的。他只是使用了一種叫做棱鏡的三角形玻璃，就把太陽光這種復色光的本質揭示了出來。1860 年和 1861 年德國化學家本生和基爾霍夫利用光譜分析方法發現了銫和銣這兩種新元素，光譜上銫的譜線是獨特的藍色，銣則是深紅色，而在光譜分析方法出現以前，化學分析方法是無法做到這一點的。

由此可見，正確的實驗方法至關重要，是研究方案中的首要問題。

在材料科學研究過程中，既有材料制備的種種實驗方法，也有做結構和性能表征的各種方法。如果研究者想知道孿晶界面對納米金屬材料性能的影響，就得首先找到合適的材料制備方法把各種尺寸、不同數量的孿晶制備出來，然后才能進行孿晶界面的結構特征、行為及其對性能的影響研究。

同樣，如果研究者打算理解某種特定微觀結構的演變規律及其對材料性能的影響機制，必然要使用電子顯微鏡、電子探針、X 射線衍射、拉伸性能試驗、納米力學探針等方法來觀察和分析所獲得的圖像信息、數據，以求理解事物的本質。這不是簡單看幾張數據圖片、分析幾條譜線、解釋一下加載卸載曲線就可以達成的事情。需要從科學層面深度挖掘材料的晶體學信息、材料制備過程各種可能的物理、化學過程、冷熱加工可能帶來的熱力學和動力學變化，進行綜合分析和深入考慮后，才有可能把握研究方案的正確方向和思路，并制訂出可行的具體實施細節。

例如，透射電子顯微鏡可以做很多深入細致的分析工作，對很多學科來說都是非常有效的研究手段。對材料科學而言，諸如相變過程、位錯行為、再結晶、析出、界面結構等，都可以用透射電鏡進行深入的分析和研究，但一定要對具體問題的相關過程給以充分的描述，既有思路上的考慮，也包括具體技術細節，否則評議人不知道申請人能否實施相關研究，所謂細節決定成敗。

Gordon 對高純銅進行了變形和退火，并測量了熱功率和時間的關系，由此可以對其再結晶過程進行分析，因為熱功率嚴格對應再結晶發生的比例。量熱分析還可以用來開展非晶或納米晶退火的研究，因為通過對等溫曲線的分析可以區分開晶體相的形核與生長和預先存在的納米晶結構的生長。這樣的實驗過程都需要深入細致的考慮才能制訂出有價值的、可行的方案。

精心準備的研究方案一方面在篇幅上要有所保證，另一方面還要言之有物，使之能夠充分體現申請者對方案的深思熟慮和關鍵點的把握。在撰寫的形式上，不必拘泥于特定的套路，只要能夠反映前述各要素的價值和可行性就可以了。

結 語

在申請書撰寫的過程中，項目申請人可以通過不同的方式進行表述，但立項依據和研究方案中涉及到的要素、核心內涵及其價值必須給予足夠堅實和充分的論述。在提出新思路、新想法之后，論述過程演進的邏輯線必須是連續的，不能有破點，論據必須是堅固的，不能有斷點；方案的制訂能夠體現針對性、整體性、完整性，思路上的獨到性和可行性，還要特別注意技術上的細節是否能夠支撐得起整個方案，不要因小失大而留下遺憾。

這里很愿意和讀者分享幾句歐盟資助機構有關基金申請書撰寫的竅門或建議(在此不做翻譯，以便讀者充分體會其中的蘊意)：Don't write too little, coverwhat is requested. Don't write too much. Don't leave reviewers to figure outwhy it's good. Tell them why it's good. Leave nothing to the imagination.

最后，大家不妨以愛因斯坦之語作為國家自然科學基金撰寫質量的一個度量：“If you can’t explain itsimply, you don’t understand it well enough.”。

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引用：車成衛，如何寫好科學基金的立項依據和研究方案，中國科學基金，2017，Volume 31(6):538-541，http://pub.nsfc.gov.cn/sficcn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=201706538&flag=1