2022年 08月 02日

學術論文中假設的寫作技巧和示例

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什麼是學術論文中的假設(hypothesis)?

假設是試圖解釋現實世界中的現像或變量之間關係的一種推測。假設又被稱為有根據的猜測,說的就是假設通常是而且應當是基於過去的觀察、現有的理論、科學的證據、正確的邏輯等得出的推測,而不是憑空杜撰出來的猜想。另外,假設也不是預測(prediction)。預測實際是、而且應當是為了驗證假設而產生的活動。例如,我們有一個預測——“KLF2基因敲除的小鼠會出現心臟發育缺陷”,我們準備通過測試來驗證這個預測。導出這一預測的假設實際上是“KLF2基因的產物與小鼠心血管系統的發育有關”。這裡大家能夠看出假設和預測之間的微妙差別,而這種差別有時確實讓人搞不清楚究竟哪個是哪個。至少從這個例子中可以看出,假設只是陳述兩個事物之間存在關聯,而預測則是陳述事物發展的某種後果。在提出這句假設時,需要基於某種觀察依據,比如具有較低水平的KLF2基因編碼的小鼠似乎有心臟問題。這時,就可以提出假設了。然後,基於這個假設,人們可以進一步推斷,如果在這種特殊基因不能正常發揮作用的老鼠身上是無法發育出正常的心血管系統的——這種話就變成了預測,而不再只是假設。

那麼,學術假設看起來是具有一種比學術預測地位更高的科學理論高度,人們可能會問,預測是不是假設的進一步推理結果或派生子集呢?預測與假設之間,到底是什麼樣的關係呢?在回答這些問題之前,先來看一下假設在科學研究方法上的理論闡釋。提出假設和檢驗假設是研究方法中的兩個重要活動。學術假設的兩個特徵是可證偽性(即哲學家卡爾•波普爾Karl Popper於1934年提出的評價標準)和可測試性。如果無法用實驗測試或分析計算來確定一個想法是否正確,那麼這個想法就不能上升為一個假設,只能說是一個想法(idea)——注意這裡用詞的微妙。學術假設包括很多不同的類型,而且並不是所有的學術研究工作都需要提出假設或假說。但是,如果提出了假設,那麼關於假設的從頭到尾的全套任務則需包括以下五點:

(1)檢查現有的科學證據和理論
(2)提出假設
(3)根據假設做出某種預測
(4)設計實驗測試或計算分析檢驗預測的真偽
(5)得出關於預測和假設的結論

假設既是整個研究工作的種子,也代表研究工作的理論體系高度。它提供學術理論的生長發展基礎,並創立學術流派——假設在很多時候是論文中最重要的一句話或一條理論。

學術假設的類型

學術假設可以很簡單,比如描述一個自變量與一個因變量之間的關係。這裡說的自變量是能夠觀察到變化或能夠被操控改變的變量。因變量是受影響而發生變化的變量。如果自變量或因變量都不止一個,那麼假設就比較複雜。另外,不同種類的關係還會使假設屬於不同的種類,例如因果關係假設。我們通常感興趣的是所謂的“虛無假設(null hypothesis)”和與之相對的“對立假設(alternative hypothesis)”。虛無假設在先,對立假設在後。實際上,人們最關心的是對立假設。因此,下面先討論對立假設。

對立假設(Alternative Hypothesis)

如果需要預測兩個變量之間的關係,那麼描述這種關係的假設就是對立假設,記作H1。檢驗假設的目的是提供足夠的證據支持對立假設,而不是證明這種關係不存在。對立假設通常就是研究工作的學術假設理論。它通常基於文獻研究、過去的觀察和已有的理論。

虛無假設(Null Hypothesis)

如果一個假設陳述在變量之間沒有關聯,就稱為虛無假設,記作H0。根據研究結果,需要在對立假設和虛無假設之間選擇其一,即如果發現預測是正確的,則拒絕虛無假設而接受對立假設。否則,虛無假設就是正確的,這時需要拒絕對立假設。

方向性假設(Directional Hypothesis)

由於虛無假設的是變量之間不存在任何關聯,那麼就談不上變量朝著哪個方向變化,因此虛無假說是無方向的。相比之下,對立假設則可以根據觀察到的變量之間的關係確定一個變化方向,這就稱為方向性假設,也稱為單尾假設(one-tailed hypothesis)。例如,某種蛋白質水平較高的老鼠比蛋白質水平較低的老鼠更為活躍。另一個方向性單側對立假設的例子如下:H1——在重要考試前參加私教培訓對提高成績有積極影響。對應的虛無假設可以表達為:H0——在重要考試前參加私教培訓對提高成績沒有影響。

非方向性假設(Nondirectional Hypothesis)

當假設不指定變量的任何變化方向而僅說明在變量之間存在某種關係時,這種假設就稱為非方向性假設,又稱雙尾假設(two-tailed hypothesis)。例如,在新藥研究中,實驗室的體外實驗顯示該藥物對治療某種病症(如焦慮症)產生積極影響,但是並不能肯定它在動物模型中也會產生相同的積極影響,也無法確定它是否會產生負面影響而增加焦慮水平。那麼,可以這樣陳述非方向性假設:H1—僅經過實驗室測試的藥物在患有焦慮症的小鼠模型中會影響焦慮水平。對應的零假設為:H0—在患有焦慮症的小鼠模型中,僅經過實驗室測試的藥物對焦慮水平沒有影響。

撰寫學術假設的步驟

在論文中撰寫學術假設需要包括以下幾步。

第1步

根據既往研究提出一個問題。研究工作總是以提問發端。提問不能天馬行空、不著邊際,而必須考慮過去的文獻在這個問題上已經積累了哪些知識。例如,如果你想調查養寵物的人是否比不養寵物的人更加快樂,那你應該先搜索一下文獻,找出人們做過哪些研究。這時,你會意識到有相當多的研究表明,快樂感與養寵物之間是存在關係的。甚至會有研究表明,養狗比養貓對人更有好處!當你看到這篇研究文獻時,你便會開始發問:“是什麼讓養狗的人比養貓的人更快樂呢?”這時,你就提出了一個有效的科學問題。然後,進入第二步,去尋找這個問題的答案。

第2步

回答你自己提出的問題,構造強有力的學術假設。這時,仍然既不能憑空捏造,也不能重複或忽視別人已經做過的研究。以關於貓狗比較的研究為例,你可能發現過去的大多數研究工作都是基於性格、心理健康程度和生活滿意度的問卷調查。你還沒有找到任何關於心理或身體健康方面的測試數據。因此,你決定大膽斷言,提出一個經過深思熟慮的學術假設——狗主人的生活方式(包括每天遛狗幾次,參加諸如敏捷性比賽等有趣而健康的活動,帶狗旅行等)與他們的快樂感有關。因此,你可以構造這樣一個學術假設,來回答自己在第1步提出的問題:“養狗的人比養貓的人更快樂,這與養狗的人參與的寵物活動有關”。

現在,需要驗證這個學術假設是否滿足在本文開頭介紹的那兩個要求:可證偽性和可測試性。如果一個學術假設既不能被證明是錯誤的,也無法測試驗證,那麼它就談不上是一個學術假設。在上例中,我們可以測試發現,擁有一隻狗但不參與任何寵物活動,相比於擁有一隻狗並與它一起玩耍、奔跑或旅行,究竟哪種生活方式會導致更少的快樂感。

第3步

定義變量並預測影響。由於學術假設是可以被檢驗的,因此需要定義相關變量,設計實驗測試或分析計算,進行準確的預測。例如,你決定研究狗主人的行為,請他們填寫調查問卷,了解他們的生活方式和生活滿意度,就像其他調查性研究所做的那樣。然後,你可以將一組活躍的狗主人與一組不活躍的狗主人進行對比。或者,你還可以設計實施干預狗主人活動水平的實驗,以便研究這種干預行為所產生的影響。例如,你可以邀請狗主人到實驗室來,對成組的具有相似生活方式的受試者進行行為乾預,改變他們的生活方式,包括針對比較慵懶的狗主人開設敏捷度練習課程,而針對非常活躍的狗主人則在一段時間內壓制他們的娛樂活動。然後,在干預前後分別評估他們的快樂感水平。在這些實驗中,自變量是與狗進行娛樂活動的參與度,而因變量是快樂感。

科學假設的例子

下表展示一些寫得比較好的和寫得比較差的學術假設的例子。

寫得比較好的學術假設例子

好的假設預測和可用於測試的問題
在家工作可以提高工作滿意度。與需要到辦公室工作的員工相比,被允許在家工作的員工在兩年內辭職的可能性比較小。
睡眠不足會影響認知。與每晚睡眠7小時的學生相比,每晚睡眠少於5小時的學生在考試中的表現不佳。
動物適應環境。對於生活在不同島嶼上的同一物種的鳥類而言,根據可獲得食物的來源不同,它們的喙的形狀也不同。
使用社交媒體會導致焦慮。對於連續4週不使用社交媒體的青少年來講,其焦慮症狀是否有所改善?

寫得比較壞的學術假設例子

壞的假設預測和可用於測試的問題假設失敗的原因
大蒜排斥吸血鬼。每天吃大蒜的受試者不會受到吸血鬼的傷害。沒有人會被吸血鬼傷害。因此,這個假設不可證偽。
巧克力比香草好。 沒有明確定義的變量,因此無法測試這個假設。

撰寫學術假設的技巧

正確構造學術假設和開展預測包括以下四項舉措:

(1)調查現有證據
(2)提出一個假設
(3)做出一個預測
(4)設計一個實驗進行驗證

例如,關於上述養狗與快樂感之間的關係,可以這樣開展研究:

(1)雖然研究表明養狗的人比養貓的人更加快樂,但是過去的研究並沒有揭示原因。
(2)假設狗主人與寵物一起參與活動是造成快樂感較強的原因,因為很多狗主人都樂於參與寵物活動,而貓主人則很少參與。 
(3)我們預測,阻止非常活躍的狗主人在一段時間內參與寵物活動會導致快樂感減少,而鼓勵不活躍的狗主人參與寵物活動會導致快樂感增強。 
(4)為了測試這個預測,我們邀請狗主人到實驗室來,通過問卷評估其精神和情緒健康狀況,然後將他們分為活躍和不活躍的兩組受試者,具體取決於某些評判標準(此處略去)。

需要注意的是,“我們假設(we hypothesize)”這個詞只能用於假設(hypothesis),而不能用於實驗預測(prediction);而“would”或“if – then”這種詞彙只能用於預測,而不能用於假設。如果在假設中用“would”這種詞去陳述某件事可能會影響另一件事,那麼聽起來就像是你自己都沒有足夠的信心做出這樣的假設陳述,那就更不能指望讀者會堅信你的假設。因此,在撰寫學術假設時,需要使用一般現在時,而不應使用帶有不確定性的情態動詞(例如may、might、could)。同樣地,當解釋研究工作的含義或在論文的結論部分描述預測結果時,不要使用“我們假設”(we hypothesize)這種話。許多論文的作者可能不太在意這些微妙的用詞差別。但是,需要注意的是,於細微處見功夫,在陳述學術假設的整套工作中用詞縝密,不僅能夠幫助讀者準確理解論文,而且能夠使那些苛刻的審稿人找不到什麼理由來挑剔你的論文。

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