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SCI论文引言漏斗型写法及深意

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文章附图

引言的构思方法

引言写作看似简单,很多人在实际撰写的过程中却有种无从下笔的感觉。一篇论文如果先写引言,难免会有万事开头难的感觉。如果再加上不了解引言的行文思路,则更是难上加难。因此,建议研究者在写作时按照方法一结果一引言一讨论一结论一题目一摘要的顺序的来写。将引言放到方法和结果后来写。因为只有充分了解了论文的研究结果,才能够写出高质量的引言,否则会流于泛泛之谈,且无法和研究的主要目的相互呼应。引言写作的最大难点在于,让研究主题既保持前沿性又有研究价值,将比较大的研究课题落实到具体的实践应用或现象认知中,增加论文的通用性和受众的广泛性。在构思引言前,问自己五个问题,并尝试写下答案。
01
为什么这个研究问题很重要?

比如做焊接空心球节点的疲劳测试的研究,为什么重要呢?是因为网架结构的节点疲劳问题容易造成工业生产中的安全事故,因此,研究疲劳性能并对结构加以改善能够更大限度地降低工业生产中的安全事故风险。除了类似的具有实践意义的研究,还有其他方面的重要研究,比如新的理论能填补认知空白。总之,需要构思出一个好的科研想法,瞄准重要的科学问题。如果问题本身的价值不大,即便解决问题的方法再创新,意义自然就不大。在一些严谨苛刻的学者面前,这样的研究问题即便有再好的分析,也会有“无病呻吟”的尴尬评价。那么如何确保自己的研究问题是重要的?这个问题没有统一的评判标准,各个研究方向也有自己的独特性。建议通过以下两个途径予以改进:阅读理解高水平学者的论文和作者观点,这一般会出现在他们论文的引言和讨论部分或者综述论文中。特别是综述论文,会对某个研究问题进行系统的总结与预测,有助于我们深入了解某个方向研究的来龙去脉,也就能够启发我们定位到重要的研究问题上。直接和富有经验的同行交流,可通过参加学术会议、邮件交流、当面交流等形式。这比阅读论文更容易理解某个科研问题,对于科研入门者尤其如此。同时,这也能使我们加深对某个重要问题的印象,在后期阅读类似的文献内容时能呼应起来,产生共鸣。

02

研究缺口和重要性是什么?

比如焊接空心球问题已经被诸多学者研究过,包括它在静态荷载下的极限承载力等。但是对于焊接空心球节点疲劳问题的研究很少(研究缺口),对其疲劳性能的理解还不完善,而加深理解它的疲劳性能具有重要性,因此,这个研究主题就有一定的创新性和重要性。如果找到恰当的研究方向,比如设计好的实验方法,一般就能取得创新的数据和结果。

需要注意的是,某一个研究问题被研究得少(研究缺口)并不能作为研究动机.从未有人开展过研究,不代表该研究话题值得研究,可能只是因为缺乏重要性,即便解决该问题,带来的作用或意义也很小。比如没有人研究过三角形状的房间门,是因为这样的几何形状不太有应用价值。因此,我们要排除那些不重要的研究缺口。在排除过程中,可以参考这样的思考路径:指出对某科学问题的研究较少且理解不透彻——叙述我投入研究的重要性——表明我的研究成果的创新之处。

03
你的研究假设和目标是什么?

回答了问题(2),就知道了论文研究的科学问题。这时需要明确研究的具体目标和假设。比如根据理论认识或者已有的研究结果假设焊接空心球节点的疲劳破坏主要发生在钢管焊趾处,那么目标就是研究钢管焊趾处的疲劳性能。如果对假设不太确定,则可以先做尝试性的小实验来初步验证假设的合理性。这也可以避免由于假设错误造成的时间和经济损失。

04

你的研究方法是什么?

确定了研究假设和目标后,如何设计方法(如数值模拟、实验研究、理论推导、调查研究等)来实现目标?实际上就是设计一条路径去达成目标。在引言部分简单概括研究方法即可,详细介绍则放到论文的方法部分。

05
研究的价值又是什么?

假设研究做完了,它带来的意义是什么?对该领域是否有贡献?是推动了新理论的发展,还是发现了新的交叉领域或是将前人没有理解透彻的地方进行了系统分析,又或者是发明了新的效率更高的解决方法及计算模型?等等。在上述案例里,研究钢管焊趾处节点的疲劳性能既弥补了这一领域理论探讨的不足,又能够为改善工厂生产中的节点疲劳问题提供理论支持。

研究价值通常有两种。一种是加深对某一问题的认知和理解,即理论意义上的价值;另一种是带来实践的应用机会,比如在重视实践的医学和工程领域中,研究价值的实践意义尤为重要。


根据自己的研究问题,提出和回答上述五个问题后,引言写作的思路就会逐渐清晰。这一过程有助于厘清你的研究思路,为引言的正式写作提供蓝本。以上五个问题也可以帮助构建一份质量上乘的项目计划书。


引言的漏斗型写法

漏斗上大下小,就像引言开头介绍研究的大背景,圈定一个较大的研究范围,然后逐步缩小,找到一个具体的研究缺口,并判断填补缺口将具有很大的要性,再提出解决方法并阐述结果带来的意义。因此,将引言的漏斗型写法分为4个步骤:研究问题和背景,研究成果和存在问题,研究目标和方法,研究价值,下面将结合具体的案例对它们进行详细阐述。

研   究   问   题   和   背   景

研究成果和存在问题

研究目标和方法

研究价值


01
研究问题和背景

第一个步骤是让读者和审稿人清楚地明白你的研究问题及其所处的研究范围和背景,并且显示出问题有重要性而不是宽泛的一般性问题。如果该研究问题可以让非同领域的学者快速明白(比如气候变暖等广泛性问题),则可以简单阐述研究问题;否则,需要更加详细地说明解释该研究问题,甚至需要通过案例说明。

下例所示的论文研究的是图片的存储格式和信息丢失问题,一般人都容易理解其重要性,因此,作者没有具体解释该研究问题,而是把重点放在了目前的研究背景上,即目前存储的图片格式存在不足之处,还通过举例说明(Forexample, it is well known that sRGB images are...),虽然RAW格式可以解决以上问题,但又存在两大新的不足。该代表性案例来自新加坡国立大学和加拿大约克大学的NguyenBrown博士发表的计算机领域的论文(Nguyen 8. Brown,

2016)

研究问题的重要性,一般可以通过以下几种方法说明。


(1)     通过反面例子来说明问题的重要性,比如研究对象可能带来的或已带来的后果(计算慢、占据的存储空间大、效率低下、安全性低等)如下例引言背景就阐述RAW图片格式的一个缺点——占据很大的存储空间。

引言第一段

The vast majority of images used in computer vision and image processing applications are 8-bit standardRGB(sRGB) images, typically saved using the JPEG compression standard. Virtually all imaging application workflows support sRGB and JPEG images. There are many drawbacks .however, when working with sRGB images. For example, it is well known that sRGB images are processed by a number of nonlinear operations that make it difficult to relate the sRGB values back to scene radiance (Chakrabarti et al.2014;Debevec and Malik 2008;Grossberg and Nayar 2003;Kimet al.2012; Mann et al. 1995; Mitsunaga and Nayar 1999).

引言第二段

Most cameras now allow images to be saved in a RAW image format that is an uncompressed, minimally processed image format representing the response from the camera sensor .RAW has many adyantages over sRGB , including linear response to scene radiance, wider color gamut, and higher dynamic range (generally 12-14 bits). Not surprisingly   ,RAW is desirable for many computer vision applications .such as photometric stereo, image restoration (e.g., deblurring )white balance, and more. RAW is also preferred by

photographers as it allows flexibility for post-processing manipulation. One of the major drawbacks to using RAWimages is that RAW files take up significantly more space than their sRGB counterpart. In addition, the vast majority of existing image-based applications are designed to work with 8-bit sRGB images. Images saved in RAW format must undergo some intermediate process to convert them into sRGB to be compatible with many existing applications.


(2)新技术诞生带来的巨大价值,比如现代结构的形式越来越复杂和不规则,导致结构部件相互遮挡而让传统的检测手段无能为力,但新的CT技术(能透视)能解决这个问题。以下例子来自英国帝国理工学院的SCI论文“Limited View X-ray Tomography for Dimensional Measunements (Jones &. Huthwaite,2018):“Modern engineering is increasingly utilizing complex components. Turbine blades, for example, feature complex cooling channels and highly optimised curved surfaces, and the rise of additive manufacturing has given huge potential for extremely complex shapes. Such shapes present significant inspection challenges to traditional NDE techniques, as these features can obscure defects or manufacturing errors, X-ray computational tomography (CT) is one of the few technologies capable of non-destructively measuring both the external and internal features of a component.”


(3)理论认知带来的价值,比如分子传输的宏观长尺度到微观纳米尺度的研究带来的加深理论认知的价值。

以下案例来自美国圣母大学的SCI论文“Nanoscale Control and Manipulation of Molecular Transport in Chemical Analysis”( Beoha.2008).

The ability to understand and control molecular transport is critical to numerous chemical measurement strategies, In the past, understanding of transport processes has targeted length scales at which continuum descriptions of fluid flow are adequate .However, recent advance have focused on materials and structures designed at the molecular level and constructed with control of composition and structure on molecular and supermolecular length scales. Chemical analysis stands to benefit greatly from molecular- level control of transport and from architectures capable of manipulating the physical placement of species in space and time with nanometer level precision—the subjects of this article.”

可以看出,研究背景的范围一般都较大,因此需要特别注意不能将问题过于泛化而使其显得不重要。在以上几点的阐述中,我们发现,通过叙述来分析研究问题和背景就可以突出问题的重要性。同时,这也带给我们一个启发:既然是较大的研究背景,则基本上会有同行也在研究,因此,可以通过文献调研来提炼研究问题和背景。
02
研究成果和存在问题

提出研究问题和背景后,需要分析目前这一领域有哪些研究成果及存在的问题。这就需要阅读大量的文献并抓住具体的角度去综述。根据自己的研究问题的特征,研究成果主要有3个导向。

(1)结果导向。体现在研究问题的研究结果,常见的有变量之间的相互影响。比如研究二氧化碳对天气变暖的影响程度有多大,这是一个结果问题。因此,以“二氧化碳对天气变暖的影响程度”为导向,去综述这方面文献。在综述的过程中,再分析和总结存在的主要问题。这些问题主要体现在:1不同学者的结果不一致,比如A学者表明结果和某变量正相关,而B学者显示负相关;2由于实验设备等条件限制,忽略了重要因素;③研究结果很少,得不出充分的结论;④已有的结果不适合新发展,比如Jones Huthwaite2018 发表的论文“Limited View X-ray Tomography for Dimeutional Measurements”的引言中指明传统的NDE 检测技术很难适用于现代复杂的风机叶片。这种由于社会发展带来的新问题,往往是一个迫切需要解决的科研问题。为了更为详细地说明,摘取了以下已发表的论文引言片段。它们具有较好的代表性。


The published literature contains a vast number of papers on the mass transport properties of cement-based materials. However, studies where aggregate size is a variableare limited and do not provide a clear and consistent answer as to whether a significant aggregate and sample size effect on transport exists , Data from some suggest that increasing aggregate size increases measured transport [37-40],while others show insignificant influence [41,42] or even opposing trends [43]. Most studies looked at a small range of aggregate sizes, at constant sample thickness, and very few have considered the possible influence of microcracks or related their observations to thet/MSA ratio [19,40,44]. The inconsistent findings may also be due to several influencing parameters that vary(but may not be considered) in experiments, which underscore the difficulty of isolating the effect of microcracks.(Wu et al.,2015)

加粗部分显示了有限的研究结果(关键词:limitedvery few)、不一致的研究结论(关键词:do not provide a clear and consistent answer, inconsistent findings)、忽略重要因素(关键词:constant sample thickness vs. t/MSA ratio,前者是样本厚度,后者代表样本厚度与样本中的石头大小的对比)三方面问题。需要强调的是,在综述前人的工作时,很多人喜欢在引言部分罗列前人做了什么工作,然而好的写作却要以研究内容的发展为主线,可参考上面一段的写法。


(1)     方法导向。以研究新方法(可指试验方法、建模方法、计算模型等)为创新点的论文,往往需要在引言部分总结已有方法的优缺点。由于方法的创新随着时间发展,因此,可以按时间顺序(如关键年份)来综述已有方法,并且可以顺着这样的思路来开展:新方法部分解决旧问题一还存在部分问题一又有新方法解决它一但还有不足或带来新的问题。如下例所示的研究图片存储方法的论文引言,就以YuanSun2011年发展的方法作为起点分析到2014年的Chakrabarti等人的方法,并沿着上述所示的新旧问题交替的写作思路推进。如果研究的方法较为热门,那么就会出现大量的方法。由于这些方法被发表于不同水平的论文中,我们并不需要逐一进行综述,而是挑选经典方法和最近3年的方法,并且选择高水平SCI论文中的方法。  


引言第三段

Given the utility of RAW image data ,there have been a number of approaches to map sRGB images back to their RAW values .Work by Yuan and Sun (2011) demonstrated aneffective hybrid-image method that stored a lower-resolution version of the original RAW image (e.g.,1/2 or 1/4 resolution)and applied smart upsampling that leveraged the sRGB image. One impetus for Yuan and Sun (2011)'s work is that many cameras now support a small-RAW format that saves the RAW image in either half- or quarter-size resolutions .However, it is important to note that these smaller RAW images still require approximately 1.5-6 MB to store. Other closely related work (Xiong et al.2012; Chakrabarti et al.2014; Kim et al. 2012; Lin et al. 2011, 2012) used a calibration procedure to parameterize a model of the onboard camera processing pipeline in order to reverse sRGB values back to their RAW values. While this calibrated data is generally smaller than the 15-6 MBneeded using the small-RAW strategy ,these methods still have a drawback in that the additional data needs to be saved separately .In addition .the calibration procedure used by these methods needs to be performed for several different camera settings. Moreover. the model parameters are estimated in order to minimize reconstruction errors of a wide range of colors, because it is assumed that the original RAW is not given when converting back from sRGB. In our problem scenario, we have the original RAW image and corresponding sRGB image as input and can therefore estimate model parameters that better fit the given image pair.


(3)理论理解导向:对某一个自然现象,人类的认知需要不断地进化和迭代。因此不断需要新的理论或思想去支撑,直到我们透彻理解了某个现象。特别是涉及机理性的研究论文,更需要在引言中叙述目前对已有机理的认识发展。为了具体说明以结果理论理解型为主的研究成果的写法,摘取了已发表论文的引言片段作为典型案例(Wu et al.2015)

To facilitate understanding of the underlying mechanisms causing microcracking , a number of experimental and numerical studies have been carried out on model systems. These are essentially two-dimensional or very thin cementitious composites containing mono-sized aggregate   inclusions( glasss pheres, steel rods)at relatively low volume fractions. These studies collectively show that radial cracks typically occur along the shortest distance connecting neighbouring aggregates, and that increases the degree of microcracking Some studies have also suggested that a critical aggregate size exists. below which drying shrinkage produces an insignificant amount of microcracking.(注:省略了文中参考文献的引用格式)

该例子中,综述了在建筑混凝土材料中产生微观裂缝的机理1(句子①)和机理2(句子②)都与混凝土中的aggregate(可理解为石子)大小有关。但是目前的研究并没有考虑混凝土样本本身的大小以及它们之间的相对影响大小,即“A related issue that lacks understanding is the influence of size effects (sample thickness and aggregate size) on microcracking(“石子和样本大小对微观裂缝的影响仍然缺乏理解”)。可以看出,某个问题或现象的机理发展在引言中举足轻重,因为机理是根本。抓住这一根本,就可以串联起综述的主线,使之更有说服力,为提出存在问题奠定坚实的基础。

理论模型或计算模型的研究者,往往需要在引言中通过公式阐述背后的变量意义。不能简单地总结目前理论公式计算不准确或考虑变量不完整的情况,而是要分析背后的机理,找出原因,再提出新的模型假设。

03
研究目标和方法

总结出目前尚未解决的问题之后,再提出研究目标和方法,即想通过什么方法或方案来解决存在的问题,从而实现研究日标。可用一句话概括研究目标,如下例中:“The goal of this paper is to compute the necessary data to allow an sRGB-JPEG input to reconstruct its corresponding RAW image."


引言第四段

The goal of this paper is to compute the necessary data lo allow an sRGR-JPBG input to reconstruct its corresponding RAW image. In addition , we want to do this with a small memory overhead that can be embedded within the JPEG image such that it is l00% compatible with the existing JPEG standard , Specifically ,we restrict our data to only128 KB:6AKB for the camera- pipeline parameters and 6AKB for saturation correction ,We show that with only 128 KB of data we can reconstruct the original KAW image with an overall error of less than 0.5%.Furthemore,this data can be embedded in two 64 KB JPEG comment fields allowed by the IPEG file format .Figure I shows an example of our proposed method's ability.


至于研究方法,需要说明具体的材料和方法名称,并适当说明方法步骤或流程,可用文字或图片,如图5.4中的Fig.1所示。如果是试验性论文,往往需要简要概括试验步骤。如果采用的方法很新,不仅要给出解释,而且可以通过引用目前应用这个方法的文献来辅助说明该方法的合理性。而具体的材料和方法说明,则放在引言后的方法部分。


04
研究价值

高水平论文一般会在引言的末尾简单指明研究价值,例如“Influence of Drying-Induced Microcracking and Related Size Effects on Mass Transport Properties of Concrete(Wu et al., 2015)中的引言末尾:“The understanding gained will help in interpretation of mass transport measurements ,which are increasingly used as performance indicators. It will also facilitate modelling of transport properties from microstructure (e.g. should microcracks be included?). A more practical motivation for this study is to help understand the influence of drying-induced microcracks on durability of most real concrete structures.”


如果研究价值较为明显和重要,还可以用单独的段落来强调


引言第五段

Contribution We provide a straighiforward and effective procedure to extract the necessary data for reconstructing a RAW image given the corresponding sRGB-JPEG image

As part of this procedure , we describe a fast breadth-first-search octree algorithm for finding the necessary control points to provide a mapping between the sRGB and RAW sensor color spaces .This allows us to effectively encode the nonlinear color space transform between the sRGBandRAW valves.Due to the differences in dynamic range between RAW and sRGB, there may be a number of regions in the sRGB image that have been clipped (i.e., one color channel is fully saturated).To this end, we also introduce a strategy to handle these saturated regions with a small memory footprint to allow a better reconstruction , Finally ,we describe how to encode the required model data efficiently within text-comment fields supported by the JPEG compression standard . Embedding our data as text-comment fields allows our methad to be fully compatible with existing JPBG libraries and work flows . We compare our approach with existing methods and demonstrate the usefulness of the reconstructed RAW on two applicalions : white-balance correction and image-deblurring .

以上四个引言的写法步骤适用于绝大多数学科,但是每个学科会略有不同,比如有些领域(如计算机)的论文喜欢在引言最后把论文的组织结构也写上;有些论文则会概括出研究结果。建议读者们多阅读和总结自己领域的论文情况,形成最适合自己的引言写作思路。


引言写作五大原则

04
逻辑清楚平缓,易于理解。

在写漏斗型结构的引言时,逻辑要清晰平缓,娓娓道来。从一个大的研究范围慢慢地缩小到你想解决的问题以及它的重要性或创新性上,要注意逻辑需严密和不跳跃。不仅要让你的小同行能读懂你的论文,而且要让你的大同行也能容易理解。这也是很多SCI期刊目前的建议和要求。


02
置身于大研究中,扩大受众面。

消费总额满1000元即可获得1次抽奖机会,消费总额满5000元即可获得3次抽奖机会。

02
置身于大研究中,扩大受众面。

将研究的问题放在一个大的研究背景当中,让读者和审稿人更容易理解研究的重要性和价值。就像从小学到博士的过程中,一个人的认知范围不断扩大,直到博士阶段研究集中于这个大的认知范围内的某一高精尖的点。在分析这个点的时候,要清晰阐述这个点所在的大范围,让审稿人和读者容易理解研究的背景和动机。

02
引用文献:就近原则、高手原则、友好原则。

引言的写作,需要大量地引用前人的文献,在引用文献的时候,要遵循3个原则:一是就近原则,即引用最近35年的文献,除非旧文献是一些比较经典的文献。二是高手原则,并不是所有跟研究问题相关的文献都要引用,而是引用那些高水平的SCI论文。因为高水平的SC1论文,往往包含目前你所研究的点上最新的高质量研究成果。三是友好原则,即通常会在引言部分评论已有的结果,有些研究成果相对来说不是很好或你不认可,这时候不能太严厉地加以批评,而是需要公正客观地去表述这些问题。比如某位学者可能没考虑到某个因素,导致没有产生更加准确的结果,类似这样的表述,更为友好也更符合谦逊的学术交流作风。同时也能避免引言里评价的作者恰巧也是论文审稿人的尴尬情况。

02
突出创新点和研究重要性。

引言要突出论文的研究缺口和补缺的重要性,这是漏斗型引言写作中最核心的一点。笔者经常发现,有些作者的引言篇幅很长,文献综述很多,但是写得宽泛而浅显,没有合理得出研究缺口,也没有突出研究的重要性,甚至还有不明确研究问题的,这就无法让读者和审稿人读完论文后在脑中建立一张清晰的研究脉络图,因此,这样的引言丧失了它在整篇论文中应有的作用。

02
短小精悍,保持在11.5页。

引言需要短小精悍,按照漏斗型写法,一般在46段,占满11.5页即可,高水平期刊论文的引言占整篇论文的比例整篇论文的15%以下,而主要的部分是方法、结果和讨论。此外,在用英文进行写作时,也要遵循简洁的原则。

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